DE1801496A1

DE1801496A1 - Fluessigkeitsgekuehlter Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1801496A1
Application number: DE19681801496
Authority: DE
Inventors: Hellingman Gosen Joop
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1968-09-20
Filing date: 1968-10-05
Publication date: 1970-04-23
Also published as: NL6814181A; FR2018489A1; ES175169U; BR6912269D0; CH496882A; GB1230535A; ES175169Y

Description

P. 4264 Gebrüder Sulzer Aktientgellschaft« Winterthur/Schweiζ

Flüssigkeitsgekühlter Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekUhlten \

Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Kühlraum, einem j

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im Kühlraum untergebrachten Führungskörper, der einen in Achsen- ·

richtung des Kolbens verlaufenden beidseitig offenen Kanal um- \ schliesst, dessen Querschnitt sich vom einen Ende des Kanales

zum anderen verengt, mit radialen Rippen im Kolben sowie mit |

Kanälen für die Zufuhr einer Mischung der Kühlflüssigkeit^ j

mit Luft in den Kühlraum und deren Ableitung aus dem Kühlraum, :

die sich auf entgegengesetzten Seiten einer Rippe befinden. j

l Diese bekannte Ausführung, die eine Weiterbildung ⁵

der bekannten Planschkühlung von Kolben bei Kolbenbrennkraft- ^: maschinen darstellt, gestattet eine Verbesserung der Kühlwirkung im'Kolben dadurch, dass der Kühlflüssigkeit eine radiale Rotationsbewegung erteilt wird.

Die vorliegende Erfindung hat eine Weiterentwicklung der bekannten Ausführung zum Ziel, durch welche die Flüssig-

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keitskUhlung des Kolbens noch veiter verbessert und gleichzeitig vergleichmässigt wird.

Das erfindungsgemässe Ziel wird dadurch erreicht, dass ausser der zwischen den Kanälen befindlichen Rippe alle Übrigen Rippen mit Oeffnungen versehen sind, die äch im Be-. reich der üebergangsstelle zwischen der Kolbenwand und dem Kolbenboden befinden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungstoeispieles erläutert. Es zeigenί

Fig.1 einen Schnitt eines erfindungsgemass ausgebildeten flüssigkeitsgekühlten Kolbens mit der Darstellung einer Lage des FlÜssigkeits-) spiegeis der Kühlflüssigkeit, wobei der Schnitt

nach der Linie I - I in der Fig.3 geführt ist, Fig.2 einen Schnitt des oberen Teiles des Kolbens

nach der Fig.1, mit in einer anderen Lage befindlichem Flüssigkeitsspiegel der Kühlflüssigkeit und

Fig.3 den Schnitt III - III auV"der Fig.1. In der Fig.1 ist ein er findung sgesiäss ausgebildetsr . , 009817/11B2 ^: "

Kolben 2 dargestellt. Der Kolben besteht aus zwei Teilen, einem oberen Kolbenteil 30 und ehern unteren Kolbenteil 31. Die beiden Kolbenteile sind durch Gewindebolzen 32 mit Hilfe ▼on Muttern 33 zusammengeschraubt. Laufrohre 9, die der Zufuhr und der Ableitung einer Mischung von Kühlwasser mit Luft dienen, sind in den oberen Teil 30 des Kolbens 2 eingeführt und gegenüber diesem durch in Dichtungsnuten 34 eingelegte Dlchtungsöige abgedichtet. Die Laufrohre sind in der Kolbenstange 4 durch je eine Gegenmutter 35 befestigt, die mit einer am Rohr befestigten Schulter 36 zusammenwirkt. Das vordere Laufrohr 9 mündet in einen Kanal 37, der in der dargestellten Weise in der Nähe des Kolbenbodens 38 endet und dadurch bei der dargestellten Lage des Wasserspiegels im Kolben dessen Höhe bestimmt. An das in der Fig.2 hinter dem vorderen Laufrohr 9 befindliche hintere Laufrohr schliesst sich ebenfalls ein Kanal an, dessen Mündung niedriger liegen kann, da durch diesen Kanal das Kühlwasser eingeführt wird.

Der durch den Hohlraum 3 gebildete Kühlraum ist durch einen Deckel 40 verschlossen, welcher zinnenartige Ausnehmungen 41 aufweist. An den zwischen den Ausnehmungen 41 befindlichen .Vorsprüngen ist ein Führungsteil 42 befestigt. Der Führungs-

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tell hat die Form eines konischen Körpers, welcher einen beidseitig offenen Kanal unschliesst, wobei sich der Querschnitt des Kanales wegen der konischen Form des FUhrungskörpers von dessen unterem Ende zum oberen verengt.

Wie aus der Fig.3 ersichtlich 1st, 1st der obere Teil 30 des Kolbens mit radialen Stützrippen 43 versehen,

welche den Kolbenboden 38 stützen. Der FUhrungskörper 42 ist

mit radialen Rippen 45 versehen, die vorzugsweise in den Ebenen der Stutzrippen 43 liegen.-

Während des Betriebes bildet sich im Kolben ein Wasserspiegel, entweder nach der Fig.1 oder nach der Fig.2, je nach-

_{ dem wie die Beschleunigung des Kolbens verläuft. Wenn der Kolben, entsprechend der Darstellung in der Flg.1, nach oben beschleunigt wird, oder aus einer Bewegung nach unten verzö gert wird, so befindet sich das Wasser im unteren Teil des KUhlraumes 3. Wegen der ungleichen Querschnitte der zu beiden Selten der konischen Wand des FUhrungskörpers befindlichen Raumteile stellen sich vorerst ungleiche Höhen des Wasser- . spiegeis im FUhrungskörper und ausserhalb dieses ein. Das Wasser strömt im Sinne der eingezeichneten Pfeile 52 aus dem Ringraum _m ausserhaib des Führungskörpers ins Innere des Führungskörpers ι

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hinein. Während der nachfolgenden Verzögerung aus der Bewegung nach oben bzw. Beschleunigung nach unten des Kolbens, bewegt sich das im Kühlraum befindliche Wasser in den oberen Teil des Kühlraumes und bildet einen Wasserspiegel, wie er In der Fig.2 dargestellt ist. Das unten im breiten Teil des Führungskörpers befhdliche Wasser wird in den Teil des Führungskörpers mit kleinerem Querschnitt überführt, so dass sich vorerst im FUhrungskörper ein höherer Wasserspiegel einstellt als im Ringraum, dessen Querschnitt vqgen der konischen Form des Führungskörpers 42 in umgekehrter Weise oben grosser 1st als unten. Es erfolgt eine Strömung des Kühlwassers nach den in der Fig.2 eingezeichneten Pfeilen 50 aus dem FUhrungskörper radial nach aussen. Durch diese Strömung wird der Kolbenboden Intensiver gekühlt als es ohne den FUhrungskörper möglich wäre. Durch die radiale Strömung werden auch besser die äusseren Randteile des Kolbens erfasst, so dass auch die Kolbenringe eine niedrigere Temperatur erhalten und kühler laufen.

Erfindungsgenäss sind ausser der zwischen den Kanälen 3? und 39 befindlichen Rippe 43 alle übrigen Sttitzrippen mil}

: j

\ Oeffnungen 50 versehen, die sich an der Uebergansstelle zwischen

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der Kolbenwand und dem Kolbenboden befinden. Die Oeffnungen ; 50 verbinden jeweils benachbarte Segmente des zwischen den Rippen 43 befindlichen Raumes. Durch den Druckunterschied I

zwischen der durch den Kanal 39 einströmenden und durch den

. Kanal 37 ausströmenden Kühlflüssigkeit entsteht ausser der Rotationsbewegung nach den Pfeilen 51 und 52 in den Fig.1 und 2 noch eine überlagerte Rotationsbewegung des Kühlmittels um die Längsachse des Kolbens, im Sinne eines Pfeiles 53. Dadurch wird die Kühlung des Kolbens insbesondere in der Hohlkehle zwischen dem Kolbenboden 38 und der äusseren Kolbenwand wesentlich verbessert. Insbesondere wird auch eine Verglelchmässigung der Temperaturen an dieser Stelle am Umfang des Kolbens erzielt, welche zu einer wesentlichen Verminderung der Wärmespannungen im Kolben beiträgt. Das Kühlmittel, in diesem Falle Wasser, kann nämlich besser zur Hohlkehle vordringen, da es ' daran nicht durch die Stützrippen 43 gehindert wird.

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Claims

1801V98

- 7 -Patentanspruch

FlUssigkeitsgekUhlter Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine nit einem Kühlraum, einem im Kühlraum untergebrachten Führungskörper, der einen in Achsenrichtung des Kolbens verlaufenden beidseitig offenen Kanal umschliesst, dessen Querschnitt sich vom einen Ende des Kanales zum anderen verengt, mit radialen Rippen im Kolben sowie mit Kanälen für die Zufuhr einer Mischung der Kühlflüssigkeit mit Luft in den Kühlraum und deren Ableitung aus dem Kühlraum, die sich auf entgegengesetzten Seiten einer Rippe befinden, dadurch gekennzeichnet, dass ausser der zwischen den Kanälen (37, 39) befindlichen Rippe alle übrigen Rippen (43) mit Oeffnungen (50) ▼ersehen sind, die sich im Bereich der Uebergangsstelle zwisehen der Kolbenwand und dem Kolbenboden befinden. ■ . ■

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