DE2021781A1

DE2021781A1 - Kolben mit Waermesperreinrichtung

Info

Publication number: DE2021781A1
Application number: DE19702021781
Authority: DE
Inventors: Fangman Charles Neal
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1970-05-04
Filing date: 1970-05-04
Publication date: 1971-11-25

Description

Kolben.mit Wärmesperreinrichtung Eine erhebliche Menge der in der Verbrennungskammer eines der brennungsmotors erzeugten Wärme wird durch den Kopf und Teile des zylindrischen~Unterteils einer herkömmlichen Kolbenanordnung geleitet. Die Kolbenringe sind normalerweise auch dieser Wärme ausgesetzt, so daß die normale Lebenserwartung der Kolbenringe herabgesetzt wird. Eine Lösung dieses Wärmeproblems besteht darin, den Kolben und die Ringe aus Stoffen mit hoher Festigkeit und hoher Wärmeleitfähigkeit zu konstruieren, um mindestens teilweise die erheblichen Wärmedehnungen aus zu gleichen, denen die Kolbenanordnung während des Betriebes unterworfen ist.
.Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer Einrichtung zwischen der erhitzten oberen Fläche eines Kolbens und mindestens einem Kompressionsring des Kolbens, mittels derer verhindert wird, daß der Ring zu hoher Wärme ausgesetzt wird. In der bevorzugten Ausführungsform besteht diese Einrichtung in einer ringförmigen Nut, die in dem Kopf des Kolbens ausgebildet ist, um die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes anzunehmen, der seine Grundfläche in Nähe der oberen Fläche des Kolbens hat. Schmieröl, das normalerweise in das Innere des Kolbens geschickt wird, kann frei durch diese Nut strömen, um eine erhebliche Menge der Wärme zu sorbieren, bevor sie zu dem Ring geleitet werden kann.
Weitere Ziele der Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung hervor, in der eine Querschnittsansicht des errindungsgenäßen Kolbens dargestellt ist.
Der in der Zeichnung gezeigte Kolben umfaßt einen Kopfteil 10, dessen Krone an einer vorzugsweise vertieft ausgebildeten oberen Fläche li endet. Diese Fläche kann der Wärme ausgesetzt werden, die in der Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors erzeugt wird. Mehrere ringförmige erste Nuten 12 sind in dem Umfang des Kopfes ausgebildet, um die (nicht gezeigten) Kompressionsringe in bekannter Weise aufzunehmen und festzuhalten.
Ein zylindrisches Unterteil 13 und ein in der Mitte befindlicher Vorsprung 14 können an dem Kopf durch geeignete Schwungkrait-Schweißveriahren oder dergleichen befestigt werden. Der nach innen abstehende Vorsprung 14 ist an dem Kopfteil 10 zwischen der oberen Fläche ii und der Nut 20 befertigt und bildet eine Kammer 15, die durch einen Stopfen 16 verschlossen ist und dazu dient, ein KUhlmittel, wie z.B. eine Quecksilber-Natriummischung aufzunehmen. An der Krone und dem Vorsprung sind nebeneinanderliegende Flächen 17 bzw. 18 SO ausgebildet, daß sie nach oben konvergieren.
Diese Flächen bilden eine im wesentlichen weite Kammer, die dazu dient, eine erhebliche Menge an Ktlhlöl, das durch die Pfeile 19 veranschaulicht ist, in Richtung auf eine zweite Nut 20 mit kleinem Querschnitt zu trichtern, die die Wärme sperreinrichtung bzw. die Einrichtung zur Verhinderung der Wärmeleitung von der Fläche 11 zu der Nut bildet. Die ringförmige Nut ist vorzugsweise mit einem Winkel a im Bereich von 15 - 450 gegenüber den senkrechten Außenflächenteilen 21 des Kolbens ausgebildet0 In der offenbarten Ausführungsform liegt dieser Winkel nahe bei 300.
Aus der obigen Besohreibung ist ersichtlichf daß die Erfindung viele Vorteile mit sich bringt. Beiopielsweise wird durch die Art und Weise, in der der Kopf, der zylindrische Unterteil und der innere Vorsprung aneinander befestigt werden, eine Kolbenanordnung geschaffen, die eine starke bauliche Einheit bildet. Ferner bildet die Nut 20 eine Wärmesperreinrichtung, die in wirkungsvoller Weise verhindert, daß die in den Nuten 12 gehaltenen Ringe UbermäBig erwärmt werden.
Ferner bewirken die Flächen 17 und 18 die wirkungsvolle Förderung eines Kllhlmittels zu der Nut 20, um die von dem-Kühlmittel aufgenommene Wärme ständig abzuleitan.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

olben, gekennzeichnet durch einen Kopfteil (10) mit mindestens einer ersten Ringnut (12), die um den Kopfteil ausgebildet ist und dazu dient, einen Kompressionsring aufzunehmen, sowie mit einem oberen Flächenteil (11), der der in einer Verbrennungskammererzeugten Wärme ausgesetzt ist, und mit Mitteln (17, 18), die im Inneren des Kopfteils eine im wesentlichen weite Kammer bilden, die über eine erhebliche Strecke in Richtung auf den oberen ilWchenteil (11) verläuft, und direkt mit einer im Inneren des Kopfteils ausgebildeten zweiten Nut (20) verbunden ist, um Schmieröl direkt in die zweite Nut (20) zu schicken und um Schmieröl direkt aus der zweiten Nut (20) aufzunehmen, wobei die direkte Verbindung ein ringförmiger Raum ist, in dem sich die im Inneren des Kopfteils ausgebildete Kammer und die zweite Nut (20) schneiden, und wobei die zweite Nut (20) einen wesentlich kleineren Querschnitt hat, als die im Inneren des Kopfes ausgebildete Kammer, und sich zwischen der oberen Fläche (11) und der ersten Nut (12) befindet, um die Leitung von Wärme von dem oberen Flächenteil (11) zu dem Ring zu behindern.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Nut (20) in einem Winkel zwischen 15 und 430 gegenüber den senkrecht verlaufenden äußeren Flächenteilen des Kolbens ausgebildet ist, so daß sie einen umgekehrten Kegelstumpf bildet, dessen Grundfläche sich in Nähe der oberen Fläche (11) des Koptteils (10) befindet.
9. Kolben nach Anspruch d, dadurch gekennzeichnet, daß an des Kopfteil (10) ein Vorsprung (14) befestigt ist, der in dem Kopfteil nach innen verläuft und dessen Außenilächenteile (18) in Richtung auf die zweite Nut (20) mit benachbarten Flächenteilen (17) konvergieren, die an dem Kopf ausgebildet sind, um dadurch die im Inneren des Kopfes befindliche Kammer zu bilden.
h. Solben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kopfteil ein Vorsprung (14) befestigt ist, der in dem Kopfteil nach innen verläuft und in seinem Inneren eine geschlossene Kammer (15) bildet, in der ein Kühlmittel eingeschlossen ist.
5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (14) an dem Kopfteil (10) nur zwischen der zweiten Nut (20) und dem oberen Flächenteil (ii) befestigt ist.

L e e r s e i t e