DE1956503A1

DE1956503A1 - Kolben fuer Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE1956503A1
Application number: DE19691956503
Authority: DE
Original assignee: IHC Holland NV
Current assignee: IHC Holland NV
Priority date: 1968-11-05
Filing date: 1969-11-05
Publication date: 1970-06-11
Also published as: NL6815749A; GB1255085A; BE741029A; DE1956503B2; FR2022607A1; DK126705B; US3633468A

Description

Anmelderini ü.V. Industrieele Handelscombinatie Holland, Hotterdam, Niederlande

".Kolben für Verbrennungskraftmaschinen¹¹

Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für Verbrennungskraftmaschinen und betrifft insbesondere einen Kolben, bei dem unterhalb des Kolbenbodens ein Hohlraum vorgesehen ist, der zum Kühlen des Kolbens dient und eine Kühlmittelzufuhr sowie eine Auslassöffnung aufweist, die so angeordnet und bemessen ist, dass der Hohlraum immer eine gewisse ihn nur teilweise füllende Kahlmittelmenge enthält.

Derartige Kolben sind allgemein bekannt. Das Kühlen dieser Kolben erfolgt dadurch, dass das im Hohlraum enthaltene Kahlmittel jedesmal, wenn sich der Kolben nach oben oder nach unten bev-egt, gegen die Innenfläche des Kolbenbodens gespritzt wird. Das Kühlmittel wird dabei von einer der üblicherweise vorhandenen Druckquellen der Verbrennungskraftmaschine über Kanäle in der Pleuelstange und in der Kolbenstange, falls letztere vorhanden ist, eingespeist. Der Nachteil dieser Art des Kolbenkühlens besteht darin, dass das Kühlmittel im wesentlichen senkrecht auf die Innenfläche des Kolbenbodens auftrifft und deshalb nicht an der Innenfläche entlang läuft, so dass die abzuleitende Wärme kaum vom Kühlmittel aufgenommen und der Kolbenboden nur ungenügend gekühlt wird. Hierdurch wird das direkt mit dem Kolbenboden in -Berührung kommende Kühlmittel überhitzt, weil es nicht

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regelmässig erneuert wird. Hierbei können Schwierigkeiten auftreten» wenn das Ol beispielsweise aus dem Schmierkreis stammt.

Bei anderen Kolbentypen ist die Innenfläche des Kolbenbodens gekrümmt ausgebildet. Obwohl des Kühlmittel hier z'^r beim Auftreffen stellenweise an der Innenfläche des Kolbenbodens entlang flieset, bleiben immer noch Stellen innerhalb der Krümmung, an denen kein Kühlmittel entlang fliesst. "Dsrcrtige Stellen befinden sich an den Seilen der Innenfläche des Kolbenbodens, die vollständig oder im wesentlichen vollständig in oder neben einer Innenflächenebene liegen, die sich senkrecht zur Längsachse des Kolbens erstreckt. Durch diese Massnahme wird jedoch nur ein Teil des Problems gelöst.

. ils ist die Aufgabe der Erfindung, einen Kolben für Verbrennungskraftmaschinen zu schaffen, bei dem das Kühlen auch dieser Innenflächenteile erheblich verbessert ist und das Kühlmittel sowohl an diesen Stellen als auch im Hohlraum rasch erneuert wird·

Zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht die Erfindung darin, dass die Kühlmittelzufuhr über eine oder mehrere öffnungen bzw. über einen oder mehrere Schlitze in den Hohlraum mündet, wobei die öffnungen oder Sohlitze oben von der Innenfläche des Kolbenbodens begrenzt werden und die die Öffnungen oder Sohlitze begrenzenden Wände so ausgebildet und die öffnungen oder Sohlitze so bemessen sind, dass das" Kühlmittel entlang der Innenfläche das Kolbenbodena in Form einer Schicht fliessen kann.

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Dadurch wird erreicht, dass in der laöchsten Stellung des Kolbens beim Äufwärtshub aufgrund des Druckes der Flüssigkeitssäule in der Zuleitung ein aussergewöhnlich starker Kühlmittelstrahl innen an der zu kühlenden Innenfläche des Kolbenbodens entlang fliesst, während die in dem Hohlraum vorhandene gleichzeitig gegen diese Innenfläche pressende Kühlmittelmenge von der Innenfläche abgedrängt und mit dem Flüssigkeitsstrom vermischt wird. Das überschüssige Kühlmittel wird über die grosse offene ■Auslassbohrung aus dem Hohlraum abgeleitet, ^s versteht sich von selbst, dass das einströmende Kühlmittel den gegen den unteren Teil des Kolbenbodens gerichteten Gegendruck der in der höchsten Kolbenstellung angesammelten Flüssigkeit überwinden muss. Verglichen m±\ dem in der Flüssigkeitssäule der Zuleitung als Folge der massiven Kräfte in der obersten Stellung des imfwärtshubs auftretenden Druck und dem bereits vorhandenen Druck kann dieser Gegendruck jedoch als gering angesehen werden.

Bei einem Kolben, bei dem die Innenfläche dee Kolbenbodens Teile aufweist, die vollständig oder im wesentlichen vollständig in oder neben einer Innenflächenebene liegen, die sich senkrecht *»*± xi*tujiöaciise des Kolbens erstreckt, ist bzw. sind die Üffnun^ ozw. Öffnungen oder der Schlitz bzv«. die Schlitze erfindungs^emäss vorzugsweise neben diesen innenflächenteilen vorgesehen, weil das Kühlmittel die Tendenz hat, von diesen Innenflächenteilen abzufliess⁰-". Dadurch, dass der KriiL.'ittelstraLl bewusst auf diese Inner.fläch'-mteile gelenkt wird, iet gewährleistet, äösr.

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diese Teile richtig gekühlt werden und die Kühlinittelschicht ständig erneuert wird.

Die Zuleitung für das Kühlmittel mündet vorzugsweise über einen an der Innenseite des Kolbenmantels vorgesehenen ringförmigen Hohlraum unter Belassung eines ringförmigen Schlitzes in den Hohlraum. L'adurch wird gleichzeitig das Kühlmittel am Schlitz gleichmässig verteilt und der Kolbenmantel gekühlt.

£rfindungsgemäss kann bei der praktischen Ausführung im Innern des Kolbens ein Einsatz vorgesehen sein, der eine durch einen zentral gelegenen verdickten Teil gehende mit einer Außlassbohrung in der Kolbenstange oder der Pleuelstange in "Verbindung stehende axiale bohrung, einen um die axiale xS'ohrung konzentrisch angeordneten mit der Zuleitung in der Kolbenstange oder der Pleuelstange in Verbindung stehenden Hohlraum und eine zylindrische V/and oder itippe, die zusaiirmen mit der Innenwand des Kolbens den ringförmigen Hohlraum bildet, aufweist, wobei der Hohlraum des Kolbens innerhalb der zylindrischen »and oder Kippe vorgesehen und der einsatz mit Kanälen versehen ist ι die den Hohlraum mit dem ringförmigen Hohlraum verbinden.

In der Zeichnung, die schematisch ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung zeigt, ist die einzige -b'igur ein bcimitt durch einen erfindungsgemässen Kolben für Verbrennun^skraftmaschinen.

Die Zeichnung zei^t einen Kolben 1 ::<it einem Kolbenboden 2, einem Mantel 3 und einem unteren Ventil 4 mit einer Kolbenstange 5· -Die Kolbenstange 5 ist über einem Kreuzkopf 6 mit einer Pluuelstonge 7 verbunden, die um einen -c'-rfcii 8 drehbar ist. Kreuzkopf, -tleuelrtnn e and i>r·. Ju: ■ rj'en rii· ^; sieht in

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ihren einzelheiten dargestellt, weil dies zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. Zwischen dem Kolbenboden 2, dem Ventil 4 und dem Mantel 3 ist im Kolben 1 ein Einsatz 9 vorgesehen. Dieser Einsatz 9 weist einen zentral gelegenen verdickten Teil 10 auf, der mit einer mit einer Auslassbohrung 11 in der Kolbenstange 5 in Verbindung stehenden Bohrung versehen ist. In der Kolbenstange 5 ist konzentrisch um die Auslassbohrung 11 ein Einlasskanal 12 vorgesehen, der in einen zwischen dem unteren Seil des Einsatzes 9 und dem Ventil 4 gebildeten Hohlraum 13 mündet. Der Einsatz 9 weist ferner eine ringförmige »Vand oder Rippe 14 auf, die zusammen mit dem Mantel 3 des Kolbens einen ringförmigen Hohlraum 15 bildet, der unmittelbar unterhalb der Innenfläche'des Kolbens 2 endet, so dass an dieser Stelle ein ringförmiger Schlitz 16 vorhanden ist. Der Einsatz 9 ist mit Kanälen 17 versehen, die den ringförmigen Hohlraum 15 mit dem Hohlraum 13 verbinden. .

Von der ringförmigen Wand oder Hippe 14 wird ein Hohlraum 18 umschlossen, in dem sich in etwa der tiefsten Kolbenhubstellung unterhalb und um die Durchlassöffnung der in dem verdickten Teil 10 ihren Ausgang nehmenden Auslassbohrung 11 eine bestimmte Menge Öl ansammelt.

Während der hin- und hergehenden Bewegungen des Kolbens 1 erzeugt die in der höchsten Stellung des Aufwärtshubes sich in der Pleuelstange 7 und der Kolbenstange 5 befindliche, über den Drehzapfen 8 vom Schmiersystem eingespeiste Flüssigkeitssäule einen äusserst kräftigen fflüssigkeitastrom, der über den Hohlraum 13» die Kanäle 17» den ringförmigen Hohlraum 15 und den ringförmigen Schlitz 16 in dtn Hohlraum 18 führt,

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Infolge des gekrümmten Übergangs von der Innenfläche des Kolbenmantels zur Innenfläche des Kolbenbodens sowie einer geeigneten Bemessung des Schlitzes 16 gelangt der ^lüssigkeitsstroHi in i¹orm einer Schicht durch den Schlitz, fliesst auf seinem Weg nach innen an der Innenfläche des Kolbenbodens entlang, nimmt auf seinem Weg Wärme auf und vermischt sich mit der im unteren leil des Hohlraums 18 aufgewirbelten Ölmenge. Der Ölüberschuss fliesst über die Auslassbohrung 11 zur Ölwanne ab· In der Auslassbohrung 11 bildet sich keine Säule, die eine ungünstige V/irkung haben könnte, weil ihr Auslassquerschnitt im Verhältnis zu der abzuführenden Ölmenge genügend gross ist. Der Schlitz 16, durch den der Ülstrom eintritt und von dem aus er am Kolbenboden entlang fliesst, braucht selbstverständlich nicht direkt an der höchsten Stelle der Innenfläche des Kolbenbodens angeordnet zu sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Der Schlitz 16 braucht auch nicht ringförmig ausgebildet zu sein«

Das Öl kann auch über eine Anzahl von leitungen herangeführt werden, deren.Auslassöffnungen so dicht unterhalb des Kolbenbodens enden, daas an jeder leitung ein Schlitz entsteht. £3 versteht sich von seibat, dass an Stelle von öl auch eine andere Kühlflüssigkeit verwendet werden kann. In diesem Fall wird die Kühlflüssigkeit auf einem anderen Weg, beispielsweise über einen gesonderten Kühlkreislauf, herangeführt,

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Claims

Patentansprüche

ί 1.^Kolben für Verbrennungskraftmaschinen, "bei dem unterhalb des Korbenbodens ein Hohlraum vorgesehen ist, der zum Kühlen des Kolbens dient und eine Kühlmittelzufuhr sowie eine Auslassöffnung aufweist, die so angeordnet und bemessen ist, dass der Hohlraum immer eine gewisse ihn nur teilweise füllende Kühlmittelmenge enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die"Kühlmittelzufuhr über eine oder mehrere öffnungen bzw· über einen oder mehrere Schlitze (16) in den Hohlraum (18) mündet, wobei die Öffnungen oder Schlitze (16) oben von der Innenfläche des Kolbenbodens (2) begrenzt werden und die die Öffnungen oder Schlitze begrenzenden Y/ände so ausgebildet und die Öffnungen oder Schlitze so bemessen sind, dass das Kühlmittel entlang der Innenfläche des Kolbenbodens in Form einer Schicht fliessen kann,
2. Kolben nach Anspruch f, wobei ieile der Innenfläche des Kolbenbodens vollständig oder im wesentlichen vollständig in oder neben einer Innenflächenebene liegen, die sieh senkrecht zur Längsachse des Kolbens erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung bzw. Öffnungen oder der Schlitz bzw, die Schlitze (16) an diesen !eilen der Innenfläche des Kolbenbodens (2) vorgesehen ist bzw. Bind,
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3S die Zuleitung für das Kühlmittel über einen an der Innenseite des Kolbenmantels (5) vorgesehenen ringförmigen .Hohlraum (15) unter Belassung eines rinßförmi^en ociilitzes (.16) in den Hohlraum (18) mündet.

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BAD ORIGINAL
4. Kolben nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass im Innern dee Kolbens (i) ein -Einsatz (9) vorgesehen iet, der eine durch einen zentral gelegenen verdickten Teil (1O) gehende mit einer Auslassbohrung (11) in der Kolbenstange (5) oder der Pleuelstange (7) in Verbindung stehende axiale Bohrung, einen um die axiale Bohrung konzentrisch angeordneten mit der Zuleitung in der Kolbenstange (5) oder der Pleuelstange (7) in Verbindung stehenden Hohlraum (13) und eine zylindrische Wand oder Kippe (14).* die zusammen mit der Innenwand des Kolbens (1) den ringförmigen Hohlraum (15) bildet, aufweist, wobei der hohlraum (18) des Kolbens (1) innerhalb der zylindrischen V/and oi.er Sippe vorgesehen und der l-ins^tz (?) mit Kanälen (17) versehen ist, die den Hohlimim (13) ^i t dem ringförnigen Hohlraum (15) verbinden;

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