DE1726073U - Brennkraftmaschinenkolben mit fluessigkeitskuehlung. - Google Patents

Description

PA 20470OW6.

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Brennkraftmaschinenkolben mit llüssigkeitskühlung.

Die Neuerung betrifft Kolben, insbesondere leichtmetallkolben für thermisch, hochbeanspruchte Brennkraftmaschinen, z.B. für Schnellaufende Zweitakt-Dieselmaschinen, mit einer in die Kopfzone eingegossenen, von einem Kühlmittel, insbesondere Kühlöl durchflossenen Leitung.

In den letzten Jahrzehnten haben sich Leichtmetalle, insbesondere Aluminium-Siliziumlegierungen fast allgemein als Kolbenwerkstoffe durchgesetzt. In Einzelfällen, z.B. für gewisse thermisch besonders hoch beanspruchte Zweitakt-Dieselma schinen ist es bisher jedoch nicht gelungen, in jedem Falle betriebssicher arbeitende Leichtmetallkolben zu bauen. Wenn es auch in manchen lallen möglich war, Leichtmetallkolben unter für die betreffenden Motoren normalen Bedingungen über grössere Betriebszeiten laufen zu lassen, so lagen diese Kolben dabei doch so dicht an der G-renze ihrer Belastbarkeit, daß schon geringfügige Änderungen der Betriebsbedingungen, z.B. der Kraftstoffzusammensetzung, der Einspritzdüsen od. dergl. genügten, um Kolbenschäden zu verursachen. Da dies nicht in Kauf genommen werden kann war man gezwungen, warmfestere Baustoffe anzuwenden. Dabei zeigte es sich, daß häufig auch die üblichen G-ußeisensorten nicht genügten,

so daß man KoITd en aus stahlähnlichen Gußwerkstoffen verwenden mußte. Ficht einmal diese gewährleisteten jedoch für sich allein die nötige Sicherheit, sondern bedurften noch besonderer konstruktiver Maßnahmen, um die besonders gefährdete Ringzone thermisch abzuschirmen, was durch sogenannte lärmedrosseln, z.B. in Form von den Wärmefluß vom Boden zur Ringzone drosselnden Querschnittsverengungen erreicht wurde.

Bei leichtmetallkolben genügen solche einfachen Maßnahmen nicht und auch bei Kolben aus stahlähnlichen Werkstoffen ist bei steigenden spezifischen Leistungen zu erwarten, daß sie nicht mehr genügen.

Zur Intensivierung der Wirkung der bekannten Wärmedrosseln wird daher gemäß der !Teuerung vorgeschlagen, bei einem Kolben der eingangs beschriebenen Art die das Kühlmittel führende leitung als geschlossenes Ringrohr von vorzugsweise abgeplattetem Querschnitt auszubilden und so in den Kolbenkörper einzufügen, daß es die oberste Kolbenringnut gegen direkten Färmeeinfall von der zentralen Büdenzone bzw. von einer im Kolbenkopf vorgesehenen Brennkammer abschirmt. Sie wirkt dann als den Querschnitt des Wärmeflusses verengende Drossel und führt gleichzeitig einen erheblichen Teil der anfallenden Wärme über das in ihr fliessende Medium ab, wobei man es in der Hand hat, die Wärmeabfuhr dadurch den jeweiligen Bedürfnissen anzupassen, daß man Kühlmittel in entsprechender Menge und mit entsprechender Geschwindigkeit durch die Leitung hindurchführt.

An sich sind Kolben, auch solche aus Leichtmetall, mit DurclfLußkühlung, z.B. mit eingegossenen Kühl-

schlangen bereits bekannt, jedoch war bei den bekannten Ausführungen die Wirkung in der bei hoohbeanspruchten Dieselmotorkolben besonders gefährdeten Zone unzureichend. Auch liessen solche, vornehmlich bei Großdieselmotoren bekannte Ausführungen eine Verwendung in den viel kleineren Fahrzeug-Dieselmotoren mit mehrfach höheren Drehzahlen nicht zu.

Besonders empfehlenswert ist eine derartige Anordnung eines mit abgeplatteten ¥andteilen versehenen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Ringrohres, daß dessen abgeplattete Wandteile spitzwinkelig zur Kolbenlängsachse geneigt sind, d.h. nach dem offenen Schaftende zu sich verjüngende Kegelflächen bilden, die bei Anwendung auf Dieselkolben mit im Kolbenkopf angeordneter Brennkammer vorzugsweise etwa parallel zu den ihnen zunächst liegenden Brennkammerwandteilen verlaufen.

Die Zu- und Abführung des Kühlmittels kann auf verschiedene leise erfolgen.Benutzt man geschlossene Zu— und Abführungsleitungen, so empfiehlt es sich, diese eng nebeneinander in das Ringrohr einmünden zu lassen und zwischen den beiden Einmündungen im Rohr eine radiale Trennwand vorzusehen.

Mit einem gemäß der I'euerung anzuordnenden Ringrohr können auch zur Bewehrung der Ringnuten bzw. zur Aufnahme von Dichtringen oder Dichtmanschetten geeignete Hartmetallteile, z.B. in Form von Ringträgern, vorgesehen sein.

In der Zeichnung sind technisch erprobte und wirtschaftlich tragbare Ausführungsbeispiele des-Gegenstandes' der Neuerung dargestellt.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Dieselkolben 1 mit einer im Kopfteil vorgesehenen Brennkammer 2 je hälftig im Längsschnitt quer zur Bolzenachse und durch die Bölzenachse. Dabei geben die in ausgezogenen Linien

dargestellten Konturen die G-estalt eines Kolbens in leichtmetallausführung wieder, während die in Fig. 1 eingezeichnete strichpunktierte linie die Innenkontur einer Ausführung in Grau- oder· Stahlguß andeutet. In diesen Kolben ist oberhalb der obersten Ringnut ein Ringrohr 4 mit abgeplattetem Querschnitt so eingegossen, daß seine abgeplatteten, kegelmantelförmigen Wandteile etwa parallel zu den benachbarten Wandteilen des Brennraumes 2 verlaufen und den Wärmefluß von diesen zur ersten Ringnut 3 unter Bildung einer Drosselstelle am Übergang vom Kolbenboden in die Ringzone weitgehend hemmen. In das Ringrohr 4 münden eine Zuführungsleitung 5 und eine Abflußleitung 6 ein. Zwischen den beiden Einmündungsstellen weist das Ringrohr eine radial verlaufende !!rennwand 7 auf.Die Zuführungsleitung ist mit einem Ringraum 8 in einer der Bolzennaben 9 verbunden, in die wiederum eine vom hohlen Kolbenbolzen 10 ausgehende Bohrung mündet. Der Hohlraum des Bolzens 10 ist in gleicher Weise über eine Bohrung 12 mit einem Ringraum des in bekannter Weise mit einer Iiängsbohrung versehenen, nicht dargestellten Pleuels verbunden, so daß in bekannter Weise Öl in Richtung der eingezeichneten Pfeile in das Ringrohr 4 gefördert werden kann, wo es lärme aufnimmt und von wo es über die Abflußleitung β wieder zurückfließt.

In Fig. 3 ist ein gemäß der feuerung ausgebildetes und angeordnetes Ringrohr 4 in Verbindung mit einem Ringträger 13 aus Hartmetall dargestellt.

Claims (3)

»204700-ta'^B - 5 Schutzansprüche.

1. Kolten, insbesondere Leichtmetallkolben für thermisch hochbelastete Brennkraftmaschinen, z.B. für Zweitakt-Dieselmaschinen, mit einer in die Kopfzone eingegossenen, von einem Kühlmittel, insbesondere Kühlöl durchfloss enen Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlöl führende Leitung als Ringrohr 4 von vorzugsweise abgeplattetem Querschnitt ausgebildet und so in den Kolbenkörper eingefügt ist, daß es die oberste Kolbenringnut (3) gegen direkten Wärmeeinfall von der zentra len Bodenzone bzw. von einer im Kolbenkopf vorgesehenen Brennkammer abschirmt.

2. Kolben nach Inspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige .Anordnung des Ringrohres 4» daß dessen abgeplattete Wandteile spitzwinklig zur Kolbenlängsachse geneigt sind.

3. Kolben nach Inspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringrohr mit abgeplatteten Wandteilen zwischen den Randzonen einer im Kolbenkopf vorgesehenen Brennkammer und der obersten Kolbenringnut so angeordnet ist, daß die abgeplatteten Rohrwandteile etwa parallel zu den ihnen zunächst liegenden Erennkammerwandteilen verlaufen.

Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringrohr (4) durch eine radiale Trennwand (7) unterteilt ist, welche zwischen je einer Zu- und Abflußleitung angeordnet ist.

5· Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ringrohr zur Bewehrung der Ringnuten oder zur Aufnahme von Dichtmanschetten dienende Hartmet all teile, z.B. in Form von E±ngträgern(i3)/ verbunden 'sind.