DE2149400C2

DE2149400C2 -

Info

Publication number: DE2149400C2
Application number: DE19712149400D
Authority: DE
Inventors: Viggo Henning Ballerup Hoppe; Joergen Kopenhagen Meier
Original assignee: Burmeister & Wain's Motor- Og Maskinfabrik Af 1971 Kopenhagen AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1971-10-04
Publication date: 1973-10-18
Also published as: DE2149400B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein thermisch und mechanisch beanspruchtes Wandelement zur Begrenzung einer Brennkammer in einer Brennkraftmaschine, insbesondere Kolbenboden, Zylinderdeckel und Zylinderwand, bei dem in einem der Brennkammer unmittelbar zugewandten, massiven Teil des Wandelementes Kühlmittelkanäle eingearbeitet sind.The invention relates to a thermally and mechanically stressed wall element for delimitation a combustion chamber in an internal combustion engine, in particular a piston head, cylinder cover and cylinder wall, in which coolant channels are incorporated into a solid part of the wall element directly facing the combustion chamber.

Es ist beim Bau von Schiffs-Zweitakt-Dieselmotoren bekannt, thermisch und mechanisch bean- spruchte Wandelemente durch Kühlmittelkanäle, die in einem unmittelbar an die Brennkammer angrenzenden, massiven Wandteil eingearbeitet sind, in zwei Teile zu unterteilen. Der die Kühlmittelkanäle aufweisende, massive, an die Brennkammer unmittelbar angrenzende Teil ist derjenige, der im wesentlichen nur thermisch beansprucht ist, da in diesem fast der ganze Temperaturabfall zwischen der Temperatur in der Brennkammer und der Mitteltemperatur des Wandelementes auftritt. Der von der Brennkammer abgewandte Teil des Wandelementes bleibt dagegen von thermischen Beanspruchungen fast vollständig frei, da er nur einer gleichmäßigen Temperatur unterliegt, die etwa gleich der Mitteltemperatur des Wandelementes ist. Dieser Teil des Wandelementes übernimmt die mechanischen Belastungen (vgl. MTZ Motortechnische Zeitschrift, 31. Jahrgang, Nr. 11,1970, S. 457 bis 460).It is known in the construction of two-stroke diesel engines for ships to be thermally and mechanically claimed wall elements through coolant channels that are incorporated in a solid wall part directly adjacent to the combustion chamber, in to divide into two parts. The massive part which has the coolant channels and is directly adjacent to the combustion chamber is the part which is essentially only thermally stressed, since in this part it is almost all the temperature drop between the temperature in the combustion chamber and the mean temperature of the wall element occurs. The part of the wall element facing away from the combustion chamber, on the other hand, remains almost completely free from thermal loads, since it is only subject to a uniform temperature that is approximately equal to the mean temperature of the wall element is. This part of the wall element takes on the mechanical loads (cf. MTZ Motortechnische Zeitschrift, Volume 31, No. 11, 1970, pp. 457 to 460).

Bei einem solchen Wandelement können die Abmessungen senkrecht zur Begrenzungsfläche der Brennkammer relativ klein gewählt werden, da sich die von der Wärmeabgabe aus der Brennkammer herrührenden, thermischen Spannungen fast nur in der zwischen der die Brennkammer begrenzenden Fläche und den Küliimittelkanälen begrenzten Zone konzentrieren.With such a wall element, the dimensions can be perpendicular to the boundary surface of the Combustion chamber can be chosen to be relatively small, as the heat dissipation from the combustion chamber resulting thermal stresses almost only in the area between the one that delimits the combustion chamber Concentrate the area and the coolant channels limited zone.

Es ist Aufgabe de/ vorliegenden Erfindung, ein thermisch und mechaniscl beanspruchtes Wandelement der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die durch die verbleibenden thermischen Beanspruchungen hervorgerufenen Druckspannungen innerhalb des Wandelementes auf einen sehr begrenzten Bereich der Dicke des Wandelementes konzentriert werden können, wobei sie in diesem Bereich mit optimaler Wirkung beeinflußbar sein sollen und eine wesentliche Herabsetzung der Wärmespannung erreicht werden soll. It is the object of the present invention to develop a thermally and mechanically stressed wall element of the type described in more detail in such a way that the compressive stresses within the wall element caused by the remaining thermal loads can be concentrated on a very limited area of the thickness of the wall element this area should be able to be influenced with optimum effect and a substantial reduction in thermal stress should be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wandelement mit an sich bekannten, von der der Brennkammer zugekehrten Fläche ausgehenden, schmalen Einschnitten versehen ist, daß alle Einschnitte in an sich bekannter Weise jeweils in dem an die Brennkammer unmittelbar angrenzenden, massiven WandberHch vorgesehen sind und daß wenigstens die Mehrzahl der Einschnitte jeweils zwischen zwei benachbarten Kühlmittelkanälen angeordnet sind. This object is achieved according to the invention in that the wall element is provided with narrow incisions, known per se, starting from the surface facing the combustion chamber, that all incisions are provided in a manner known per se in the massive wall area immediately adjacent to the combustion chamber and that at least the majority of the incisions are each arranged between two adjacent coolant channels.

Es ist seit langem bekannt, daß das Einreißen der Stirnflache eines Kolbens durch Einarbeiten von Nuten in die Stirnfläche des Kolbens abgeschwächt werden kann, da die Nuten eine freie Ausdehnung der durch die Nuten begrenzten Teile des Kolbens ermöglichen. Da bei breiten Nuten die Hitze aus der Brennkammer leicht durch die Nuten in das den Kolbenboden begrenzende Wandelement eindringen kann, war man bestrebt, die Numeri außerordentlich schmal zu machen, so daß das direkte Eindringen der Wärme in die Nuten erschwert bleibt (vgl. deutsche Patentschrift 282 326). Hierbei handelt es sich um einen hohlen Kolben einer Brennkraftmaschine, der gegebenenfalls auf seiner Rückseite gekühlt werden kann. Damit trägt die ganze Dicke des den Kolbenboden bildenden Wandelementes zur Abführung der Wärme von der die Brennkammer begrenzenden Fläche zu der gekühlten Rückfläche des Wandelementes bei. Dieses Wandelement ist daher über seine ganze Dicke oder Höhe thermisch beansprucht. Gleichzeitig muß dieses Wandelement über seine ganze Dicke die mechanischen Kräfte aufnehmen, die durch den Gasdruck erzeugt werden. Durch die Einarbeitung der Nuten in dieses Wandelement wird die mechanische Belastbarkeit des Kolbenbodens erheblich verringert, so daß dieser von vornherein entsprechend dicker ausgebildet werden muß. Da auch der der Brennkammer abgewandte Bereich des Wandelementes erheblichen thermischen Beanspruchungen unterliegt, wirken sich die Wärmespannungen bei dieser bekannten Anordnung im vollen Umfang und über die gesamten Abmessungen des Wandelementes nachteilig aus, und zwar trotz der Einarbeitung der Nuten, da die durch die Nuten unterteilten Bereiche der Wand mit den an die gekühlte Rückseite des Wandelementes angrenzenden Bereiche starr verbunden sind. Es besteht daher im vollen Umfange die Gefahr, daß Spannungsrisse auftreten, die dann eine rasche Zerstörung des Kolbens zurIt has long been known that the tearing of the face of a piston can be weakened by machining grooves in the face of the piston, since the grooves allow a free expansion of the allow parts of the piston limited by the grooves. Since with wide grooves the heat from the The combustion chamber can easily penetrate through the grooves in the wall element delimiting the piston crown one endeavored to make the numbers extraordinary to make it narrow, so that the direct penetration of the heat into the grooves remains difficult (see German Patent 282,326). This is a hollow piston of an internal combustion engine, the optionally can be cooled on its back. So that the entire thickness of the wall element forming the piston head contributes to the removal of the Heat from the surface bounding the combustion chamber to the cooled rear surface of the wall element. This wall element is therefore about his entire thickness or height thermally stressed. At the same time, this wall element must have his the entire thickness absorb the mechanical forces generated by the gas pressure. Through the Incorporation of the grooves in this wall element considerably reduces the mechanical load-bearing capacity of the piston head, so that it must be made correspondingly thicker from the outset. There too the area of the wall element facing away from the combustion chamber is subject to considerable thermal stresses, the thermal stresses act in this known arrangement to the full extent and over the entire dimensions of the Wall element disadvantageous, despite the incorporation of the grooves, since the areas of the wall divided by the grooves with the cooled areas Back of the wall element adjoining areas are rigidly connected. There is therefore the full risk that stress cracks occur, which then lead to rapid destruction of the piston

FuIge haben. Von diesen bekannten Nachteilen geht eine andere bekannte Konstruktion eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine aus (vgl. deutsche Patentschrift 334 924). Bei dieser Konstruktion soll dadurch Abhilfe geschaffen werden, daß man das an die Brennkammer angrenzende Wandelement mittels Tragrippen und Zwischenboden zusätzlich abstützt, so daß das Wandelement selbst relativ schwach ausgebildet werden kann, und daß man zusätzlich die besonders stark thermisch beanspruchten Bereiche durch von der die Brennkammer begrenzenden Fläche ausgehenden und tief eingearbeiteten schmalen Nuten trennt, welche in entsprechenden Stützrippen verlaufen. Auch hier ν .d zwar c.ine freie Ausdehnungsmöglichkeit des zentralen Teils des Kolbenbodens gegenüber den Randbereichen ermöglicht, jedoch wird auch bei dieser bekannten Ausbildung derjenige Teil der Wärmespannungen, der auf den Temperaturunterschied zwischen der warmen und der kalten Seite des Wandelementes ben-ht, durch die tief eingearbeiteten Nuten nicht beeinflußt, insbesondere nicht verringert. Vielmehr bleiben die unmittelbar an die Brennkammer angrenzenden Wandbereiche starr mit den an die Kühlseite angrenzenden Bereichen verbunden und dienen zur Übertragung der Kräfte.Have a joint. From these known disadvantages goes Another known construction of a piston for an internal combustion engine (cf. German patent specification 334 924). In this construction, the remedy is to be found in that one the wall element adjacent to the combustion chamber is additionally supported by means of support ribs and intermediate floor, so that the wall element itself can be made relatively weak, and that you also have the areas that are particularly subject to high thermal loads due to the areas delimiting the combustion chamber Surface separating outgoing and deeply worked narrow grooves, which in corresponding support ribs get lost. Here, too, ν .d is a free possibility of expansion of the central part of the piston head relative to the edge areas allows, however is that part of the thermal stresses on the Temperature difference between the warm and the cold side of the wall element does not affect the deeply worked grooves, in particular not reduced. Rather, they remain immediate Wall areas adjoining the combustion chamber are rigid with those adjoining the cooling side Connected areas and serve to transfer forces.

Demgegenüber sieht die Erfindung vor, daß die von der der Brennkammer zugekehrten Fläche ausgehenden schmalen Einschnitte jeweils in dem an die Brennkammer unmittelbar angrenzenden, massiven Wandbereich vorgesehen sind und die Mehrzahl der Einschnitte jeweils zwischen zwei benachbarten Kühlmittelkanälen angeordnet sind. Damit gelingt es, den gesamten thermisch beanspruchten Bereich des Wandelementes durch die Einschnitte von thermischen Druckspannungen zu entlasten, ohne nennenswert die mechanische Belastbarkeit des Wandelementfc. selbst zu beeinträchtigen. Dies wird dadurch möglich, daß einerseits die Einschnitte nur eine geringe Tiefe aufzuweisen brauchen und daß andererseits der von Einschnitten freie und damit relativ dicke Bereich des Wandelementes von thermischen Spannungen fast vollständig freigehalten wird. So hat es sich überraschend gezeigt, daß die Gesamtbelastbarkeit des Wandelementes auch in mechanischer Hinsicht trotz der augenscheinlichen Schwächung durch die Nuten «egenüber einem nicht mit Nuten versehenen Wandelement gleicher Art mindestens gleich, in den meisten Fällen sog?·- größer ist, und zwar auf Grund der kombinier^ . Wirkung der neuen Maßnahme. Bei der neuen Ausbildung lassen sich die thermisch hochbeanspruchten Bereiche so ausbilden, daß sie sich völlig frei ausdehnen können, und zwar über die volle Höhe des thermisch beanspruchten Bereiches. Durch die Einarbeitung der Kühlmittelkanäle wird gewährleistet, daß die Dicke des thermisch beanspruchten Bereiches relativ gering ist und auch die Tiefe der Nuten nur entsprechend klein zu sein braucht. Der restliche Teil der Dicke des Wandelementes steht dagegen voll zur Aufnahme der mechanischen Belastungen und Biegebeanspruchungen zur Verfügung. Erst auf Grund der neuen Ausbildung kann gewährleistet werden, daß das Auftreten von Spannungsrissen und dergleichen Ermüdungserscheinungen ausgeschaltet wird. Vorteilhafterweise wird die Anordnung so getroffen, daß die Tiefe der Einschnitte von der die Brennkammer begrenzenden Fläche aus gesehen wenigstens gleich dem kleinsten Abstand dieser Fläche von den Kühlmiuelkanälen ist. Hierdurch wird im verstärkten Maße verhindert, daß sich Wärmespannungen in den mechanisch belastbaren Bereich hinter den Kühlmitielkanälen auswirken können.In contrast, the invention provides that the starting from the surface facing the combustion chamber narrow incisions in the massive one immediately adjacent to the combustion chamber Wall area are provided and the majority of the incisions are each between two adjacent Coolant channels are arranged. This makes it possible to cover the entire thermally stressed area of the To relieve the wall element through the incisions of thermal compressive stresses without significant the mechanical strength of the wall element fc. affecting yourself. This is possible because, on the one hand, the incisions are only small Need to have depth and that, on the other hand, that which is free of incisions and therefore relative thick area of the wall element is kept almost completely free of thermal stresses. So had it has surprisingly been shown that the overall load capacity of the wall element also in mechanical Regardless of the apparent weakening by the grooves, compared to one not with grooves provided wall element of the same type is at least the same, in most cases so-called? · - is larger, and because of the combinable ^. Effect of the new measure. Leave with the new training the thermally highly stressed areas are formed in such a way that they can expand freely, namely over the full height of the thermally stressed area. By incorporating the Coolant channels ensure that the thickness of the thermally stressed area is relatively small and the depth of the grooves only needs to be correspondingly small. The remaining part of the thickness the wall element, on the other hand, is fully capable of absorbing the mechanical loads and bending stresses to disposal. Only on the basis of the new training can it be guaranteed that the occurrence from stress cracks and the like is eliminated. Advantageously the arrangement is made so that the depth of the incisions from that delimiting the combustion chamber As seen from the area, it is at least equal to the smallest distance between this area and the coolant ducts is. This prevents thermal stresses in the mechanically resilient area behind the coolant channels can affect.

Die Einschnitte, die in an sich bekannter Weis.· senkrecht zu der die Brennkammer begrenzenden Fläche verlaufen können, werden zweckmäßigervveise in zwei im wesentlichen senkrecht zueinanderThe incisions, in a manner known per se. · Perpendicular to the one delimiting the combustion chamber Surface can run, are expediently in two substantially perpendicular to each other

ίο verlaufenden Rieht mgen orientiert, wobei der thermisch beanspruchte Tei! des Wandelementes in blockartige Bereiche aufgeteilt wird.ίο running directions may be oriented, with the thermal claimed part! of the wall element is divided into block-like areas.

Es ist an sich bei Kolben für Brennkraftmaschinen bekannt, nutenförmige Einschnitte geringer Tiefe inIt is known per se in pistons for internal combustion engines to have groove-shaped incisions of shallow depth

zwei im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen zu orientieren (vgl. deutsche Patentschrift 826 W4). Da in diesem bekannten Fall jedoch die blockartigen Bereiche des Wandelementes fest mit Bereichen des ' andelementes verbunden bleiben, die keine Einschnitte aufweisen und die im vollen Umfange der thermischen Beanspruchung unterliegen, läßt sich in diesem bekannte^ Falle mit der kreuzartigen Orientierung der Einschnitte die Gefahr der Rißbildung nicht nennenswert verringern.to orientate two directions running essentially perpendicular to one another (cf. German patent specification 826 W4). Since in this known case, however, the block-like areas of the wall element remain firmly connected to areas of the 'andelementes which have no incisions and which are in the subject to thermal stress to the full extent, can in this known case be with the Cross-like orientation of the incisions does not significantly reduce the risk of cracking.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
It shows

F-' i ?. 1 einen halben Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinder-F- 'i?. 1 half an axial section through a first Embodiment of a cylinder according to the invention

deckeis mit einem Teil der zugehörigen Zylinderlaufbuchse, cover with part of the associated cylinder liner,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie ΙΙ-ΙΓ in Fig. 1.FIG. 2 shows a section along the line ΙΙ-ΙΓ in FIG. 1.

Fig. 3 einen demjenigen nach Fig. 1 entsprechen-Fig. 3 corresponds to that of Fig. 1

den Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform entlang der Linie TII-III in F i g. '\the axial section through a second embodiment along the line TII-III in F i g. '\

Fig.4 einen Schnitt entlang der Lint IV-IV in Fig. 3,4 shows a section along the line IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Ausschnitt der in Fig. 3 mit V be-FIG. 5 shows a section of the shown in FIG. 3 with V

zeichneten Zone in größerer Darstellung, wobei der Schnitt im übrigen entlang der Linie V-V in Fig. 6 gelegt ist,drawn zone in a larger representation, the section otherwise along the line V-V in Fig. 6 is laid

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-Vl in Fi g. 5 undF i g. 6 shows a section along the line VI-VI in FIG. 5 and

F i g. 7 eine Schrägansicht eines ebenen Zylinderdeckels von unten, der auf gleiche Weise wie der in den F i g. 3 bis 6 gezeigten geschlitzt ist.F i g. 7 is an oblique view from below of a flat cylinder cover, which is made in the same way as that in FIG the F i g. 3 to 6 shown is slotted.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Zylinderdeckel 1 für einen Dieselmotor, z. B. einen Motor i.iit Lä'ngsspülung und mit einem Auslaßventil in der Mitte jedes Zylinderdeckels. Der Zylinderdeckel 1 ist aus einem äußeren Wandelement!, das eine zentrale Bohrung 3 für die Aufnahme des Ventils aufweist, und einem inneren Wandelement 4 zusammengesetzt, welches der Brennkammer des Zylinders zugekehrt ist. Die oeiden Teile des Zylinderdeckels 1 sind durch eine umlaufende Schweißnaht5, die sich entlang der Außenseite des Wandelements 4 außerhalb de·.? Zylinders befindet, miteinander verbunden.The F i g. 1 and 2 show a cylinder cover 1 for a diesel engine, e.g. B. an engine with longitudinal flushing and with an exhaust valve in the middle of each cylinder cover. The cylinder cover 1 is off an outer wall element !, which has a central bore 3 for receiving the valve, and an inner wall element 4, which faces the combustion chamber of the cylinder is. The oeiden parts of the cylinder cover 1 are through a circumferential weld 5, which runs along the outside of the wall element 4 outside the ·.? Cylinder is connected to each other.

F i g. 1 zeigt ferner den oberen Teil einer Zylinderlaufbuchse 6 und einen Zwischenring 7, in welcher; Kühlmittelkanäle 8 vorgesehen sind.F i g. 1 also shows the upper part of a cylinder liner 6 and an intermediate ring 7 in which; Coolant channels 8 are provided.

Die beiden Wandelemente 2 und 4 liegen nach F i g. 1 von der Schweißnaht 5 aus gesehen überThe two wall elements 2 and 4 are behind F i g. 1 seen from the weld 5 over

einen Teil ihrer radialen Ausdehnung in Richtung nach innen unmittelbar aufeinander auf, während zwischen den übrigen Teilen ihrer einander zugekehrten Flächen ein schmaler Spalt 9 besteht. Deipart of their radial extent in the inward direction directly on one another, while there is a narrow gap 9 between the remaining parts of their mutually facing surfaces. Dei

Zylinderdeckel 1 ist mil Hilfe einer Anzahl nicht ge- gen Zone zwischen der die Brennkammer begrcnzen-Cylinder cover 1 is not opposed to a number of zones between which the combustion chamber delimits.

zcigtcr Bolzen, die durch Bohrungen 10 im Wandele- den Fläche 21 des Zylinderdeckels 1 und den Kühl-zcigtcr bolts, which through holes 10 in the wall panel surface 21 of the cylinder cover 1 and the cooling

ment 2gehen, gegen den Zwischenring? gespannt. mittelkanälen 11 auftritt, während die Temperaturment 2 go against the intermediate ring? curious; excited. central channels 11 occurs while the temperature

Im Wandelement 4 ist eine relativ große Anzahl im außerhalb der Kühlmittelkanäle 11 befindlichen radial verlaufender Kühlmittelkanäle 11 ausgeführt, 5 Teil des Zylinderdeckel! auf einem annähernd kondie von der Peripherie des Wandclemepts4 ausgehen stantcn Wert gehalten werden kann. Die durch Tem- und an ihren inneren, verhältnismäßig dicht an der pcraturuntcrschicde hervorgebrachten Wärmcspanradial innersten Fläche des Wandclemcnts 4 liegen- nungcn im Zylinderdeckel 1 können daher bei der den Enden geschlossen sind. Ein Rohr 12 ragt in je- gezeigten Ausführungsform nur im Wandelement 4 der. KUhlmiltclkanal 11 hinein und mündet ein Stück io wesentliche Werte annehmen, und wegen des Aufvom Boden des Kühlmittclkanals entfernt. Sämtliche schlitzcns dieses Wandclemcnts 4 in radialer Rich-Rohrc 12 sind durch die Wand eines ringförmigen tung durch die Einschnitte 20 treten solche Wärme-Gehäuses !3 geführt, welches das Wandelement 4 spannungen nur in radialer Richtung, nicht aber in umgibt und zusammen mit diesem einen ringförmi- tangentialcr und axialer Richtung auf, da sich die gen Sammclkanal 14 bildet. Um das Gehäuse 13 15 einzelnen, zwischen den Einschnitten 20 befindlichen herum liegt ein weiteres, ringförmiges Gehäuse 15, Abschnitte des Wandclements 4 in den beiden gedas zusammen mit dem Gehäuse 13 einen ringförmi- nannten Richtungen im wesentlichen frei ausdehnen gen Sammclkanal 16 begrenzt, der mit den Rohren und zusammenziehen können. Durch Berechnungen 12 in Verbindung steht. Wie in F i g. 1 angedeutet, ist läßt sich nachweisen, daß sich die thermischen Spandas Gehäuse 13 mit Hilfe einer Anzahl Bolzen flüs- 20 nungcn, verglichen mit einer Konstruktion ohne die sigkcilsdicht an der Unterseite des Wandclemcnts 2 Einschnitte 20, hierdurch um etwa 30% reduzieren befestigt und gegen das Wandelement 4 mit Hilfe lassen.In the wall element 4 there is a relatively large number located outside of the coolant channels 11 radially running coolant channels 11, 5 part of the cylinder cover! on an approximately condie starting from the periphery of the wall clamp4, a constant value can be maintained. The by tem- and at their inner, relatively close to the natural subdivision, brought forth heat-chipping radial The innermost surface of the wall clamp 4 lying in the cylinder cover 1 can therefore be used in the the ends are closed. In each embodiment shown, a tube 12 protrudes only in the wall element 4 the. KUhlmiltclkanal 11 into and opens a piece of io essential values, and because of the Aufvom The bottom of the coolant channel has been removed. All of the slots in this wall clamp 4 are in radial rich pipe 12 are through the wall of an annular device through the incisions 20 such heat housing ! 3 out, which the wall element 4 tensions only in the radial direction, but not in surrounds and, together with this, an annular, tangential and axial direction, since the gen Sammclkanal 14 forms. To the housing 13 15 individual, located between the incisions 20 around there is another, annular housing 15, sections of the wall element 4 in the two gedas together with the housing 13, extend essentially freely in an annular direction gene Sammclkanal 16 limited, which can contract with the tubes and. By calculations 12 communicates. As in Fig. 1 indicated, it can be demonstrated that the thermal spandas Housing 13 is fluidized with the aid of a number of bolts, compared to a construction without the Sigkcil-tight on the underside of the wall clamp 2 incisions 20, thereby reducing by about 30% attached and let against the wall element 4 with the help.

eines O-Ringcs 17 abgedichtet. Das Gehäuse 15 ist Eine weitere Reduktion der Wärmespannungenan O-Ringcs 17 sealed. The housing 15 is a further reduction in thermal stresses

teils an die Unterseite des Wandclemcnts 2, teils an kann durch Aufschlitzen des inneren Teils des Dek-partly on the underside of the wall clamp 2, partly on can by slitting open the inner part of the cover

das Gehäuse 13 angeschraubt. Im Zusammenhang »5 kcls in sowohl radialer als auch tangentialcr Rich-the housing 13 is screwed on. In connection with »5 kcls in both radial and tangential directions

mit sämtlichen Bolzenverbindung^ können zwischen tung erieicht werden, so wie es aus den Fig. .1 bis6with all bolt connections ^ can be erieicht between device, as shown in Figs. 1 to 6

die miteinander verschraubten Teile Dichtungen ein- hervorgeht,the screwed-together parts of the seals come out,

gelegt sein. Die Fig.3 bis6 veranschaulichen ein aus einembe laid. Figures 3 to 6 illustrate one from one

An den Sammelkanal 16 sind ein oder mehrere Stück hergestelltes Wandelement 31, das teils in derOn the collecting channel 16 are one or more pieces made wall element 31, which is partly in the

Zuflußrohre 18 für Kühlmittel angeschlossen, und 30 gesamten radialen Ausdehnung seiner die Brennkam-Inlet pipes 18 for coolant connected, and 30 total radial extent of its the combustion chamber

cine oder mehrere Ouerbohrungcn 19 im Wandele- mer begrenzenden Fläche 21 mit von dieser FlächeA surface 21 delimiting one or more Ouerbohrcn 19 in the wall element with this surface

ment 2 münden im Sammelkanal 14. Hierdurch kann 21 ausgehenden radialen Einschnitten 32, teils mitMent 2 open into the collecting channel 14. This allows 21 outgoing radial incisions 32, partly with

das Kühlmittel durch sämtliche Kühlmittelkanäle 11 tangentialen bzw. umlaufenden Einschnitten 33 ver-the coolant through all coolant channels 11 tangential or circumferential incisions 33

im Wandelement 4 zirkulieren, indem sich das Kühl- sehen ist, die mit der Zylinderlaufbuchse 6 koaxialCirculate in the wall element 4, in that the cooling is seen, which are coaxial with the cylinder liner 6

mittel vom Zuflußrohr 18 durch den Sammelkanal 35 sind und eine Tiefe aufweisen, die der Tiefe der Ein-are means from the inflow pipe 18 through the collecting channel 35 and have a depth that corresponds to the depth of the inlet

16 auf die Rohre 12 verteilt und aus den einzelnen schnitte 32 entspricht. Wie am besten aus Fig.6 cr-16 distributed over the tubes 12 and from the individual sections 32 corresponds. As best from Fig. 6 cr-

radialen Kühlmittclkanälcn Π wieder im Sammclka- sichtlich ist, werden durch die Einschnitte 32 und 3iradial Kühlmittclkanälcn Π can be seen again in the collector, through the incisions 32 and 3i

nal 14 gesammelt wird und von dort aus durch die blockarlige Bereiche 34 gebildet, die oben mit demnal 14 is collected and formed from there by the blockarlige areas 34, which above with the

Ouerbohrung oder die Ouerbohrungcn 19 abfließt. Hauptteil des Wandelemcnts 31 zusammenhängen.Ouerbohrung or Ouerbohrungcn 19 flows away. Main part of the Wandelemcnts 31 related.

Es ist einleuchtend, daß die Strömungsrichtung des 40 sich jedoch im übrigen bei TemperalurschwankuneenIt is obvious that the direction of flow of the 40 varies with temperature fluctuations

Kühlmittels auch umgekehrt sein könnte. ungehindert ausdehnen und zusammenziehen kön-Coolant could also be reversed. expand and contract unhindered

Zwischen den aufeinanderfolgenden radialen nen.Between the successive radial NEN.

Kühlmiltelkanälen 11 ist das Wandelement 4 mit Zur Kühlung des Wandelemcnts 31 ist von dessen ebenfalls radial verlaufenden Einschnitten 20 verse- nach außen gekehrter Oberfläche her eine Anzahl hen, die sich in axialer Richtung durch die gesamte 45 Kühimittelkanäle 35 vorgesehen, die sich jeweils in Dicke des Wandelcments4 erstrecken, während sie einen der Bereiche 34 hinunter erstrecken, und zwar in radialer Rich'ung von der der Zylinderachse am hauptsächlich in der Mitte derselben. Im oberen nächsten liegenden Fläche des Wandc!cments4 aus- Ende jedes Kühlmittelkanals 35 ist mit Hilfe eines gehen und unmittelbar vor der erwähnten Auflage- Füllringes 37 ein Rohr 36 flüssigkeitsdicht betes'igt fläche zwischen den Wandelcmcntcn 2 und 4 enden, 50 und das Rohr 36 endet, wie ersichtlich ist ein Stuck d. h., daß die Einschnitte 20 ungefähr die gleiche ra- über dem Boden des zugehörigen Kühlmittelkanals diale Ausdehnung haben wie der Spalt 9. Wie bereits 35. Sämtliche Rohre 36 stehen an ihren nach außen erwähnt, können der Spalt 9 und die Einschnitte 20 gekehrten Enden miteinander in Verbindung und mit einem leicht zusammendrückbaren Isolationsma- zwar durch einen ringförmigen Deckel 38 der an der tcrial, beispielsweise Asbestgewebe, ausgefüllt sein, 55 Außenseite des Wandelements 31 flüssigkeitsdicht welches die durch Eindringen heißer Gase aus der befestigt und mit einer nicht gezeichnetes Zuflußlei-Brennkammer in die Spalte bewirkte Temperaturstei- tung für Kühlmittel versehen ist.
gerung im Inneren des Zylinderdeckels 1 beschränkt. Durch das Wandelement 31 hindurch ist parallel Das Herausfallen des Isolationsmaterials aus den mit der äußeren Stirnfläche desselben eine Anzahl Spalten kann durch das erwähnte vorübergehende 60 Kühlmittelkanäle 39 gebohrt, die von einem rineför Schließen der freien Kanten der Spalte verhindert migen Sammelkanal 40 auf der äußeren Zylinderwerden, oder es besteht die Alternative, das Isola- fläche des Wandelements 31 ausgehen Jeder Kühl tionsmaterial auf die Oberflächen der Spalte 9 und mittelkanal 39 verbindet hierdurch den Sammelkanal Einschnitte 20 aufzukleben oder aufzuvulkanisieren. 40 mit den Kühlmittelkanälen 35, die sich in eine raThe wall element 4 is equipped with cooling medium channels 11 Convertible elements 4 extend while they extend down one of the regions 34, specifically in the radial direction from that of the cylinder axis on, mainly in the center thereof. In the next upper surface of the wall component 4 end of each coolant channel 35, a pipe 36 is pressed in a liquid-tight manner with the aid of a fluid-tight surface between the wall components 2 and 4, 50 and the pipe 36, immediately in front of the above-mentioned support filling ring 37 ends, as can be seen, is a piece, ie the incisions 20 have approximately the same extent as the gap 9 above the bottom of the associated coolant channel. As already mentioned 35 and the incisions 20 facing ends in connection with one another and with an easily compressible Isolationsma- although through an annular cover 38 which is filled on the tcrial, for example asbestos fabric, 55 outside of the wall element 31 liquid-tight which is fastened and with the penetration of hot gases from the a not shown influx line combustion chamber in the column caused temperature increase for coolant ver see is.
limited inside the cylinder cover 1. The falling out of the insulation material from the a number of gaps with the outer end face of the same can be drilled through the aforementioned temporary coolant channels 39, which prevent the free edges of the gaps from closing properly. or there is the alternative of extending the insulating surface of the wall element 31. Any cooling material on the surfaces of the gaps 9 and central channel 39 thereby connects the collecting channel with incisions 20 that are glued or vulcanized on. 40 with the coolant channels 35, which are in a ra

Die Kühlmittclkanälc 11 im Wandelement 4 si- 65 dial fluchtende Reihe von blockartigen Bereichen 34The coolant ducts 11 in the wall element 4 are horizontally aligned row of block-like areas 34

ehern, daß der größte Teil des Tcmperaturgcfälles zwischen zwei radialen Einschnitten 32 hinuntererThe fact that most of the temperature drop falls between two radial incisions 32

zwischen der Brennkammer des Zylinders und der strecken. Der Sammelkanal 40 ist auf seiner Außenbetween the combustion chamber of the cylinder and the stretch. The collecting channel 40 is on its outside

Oberseite des Zylinderdeckel 1 in der relativ niedri- scite durch einen aufgeschweißten Ring 41 verschlos"The top of the cylinder cover 1 in the relatively low-cut area is closed by a welded-on ring 41 "

sen, und das Kühlmittel verläßt den Sammelkanal 40 durch eine oder mehrere Bohrungen 42, von denen eine in Verbindung mit einem Kühlmittelkanal 39 dargestellt ist, jedoch ebensogut direkt vom Sammelkanal 40 ausgehen könnte.sen, and the coolant leaves the collecting channel 40 through one or more bores 42, of which one is shown in connection with a coolant channel 39, but just as well directly from the collecting channel 40 could go out.

Das Kühlmittel, das durch die Rohre 36 und die zugehörigen Kühlmittelkanäle 35 fließt, bewirkt eine intensive Kühlung der der Fläche 21 am nächsten liegenden Zone des Wandelements 31, weshalb Wärmespannungen — genau wie beim erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel — nur in derjenigen Zone auftreten, die bis zu den Böden der Kühlmittelkanäle 35 oder ein wenig weiter reicht. Die in dieser Zone des Wandelements 31 vorgesehenen Einschnitte 32 und 33 reduzieren theoretisch die Wärmespannungen bis auf Null, obwohl sie tatsächlich doch nicht ganz verschwinden, was sich unter anderem durch die nichtThe coolant flowing through the tubes 36 and the associated coolant channels 35 causes intensive cooling of the zone of the wall element 31 closest to the surface 21, which is why thermal stresses - just as in the first embodiment described - only occur in the zone up to the Bottoms of the coolant channels 35 or a little further. The notches 32 and 33 provided in this zone of the wall element 31 theoretically reduce the thermal stresses to zero, although they actually do not disappear completely, which is not, among other things, due to the

ganz regelmäßige Materialverteilung um die Kühlmittclkanälc 35, 39 herum und durch ein Temperaturgefälle im Material zwischen den Einschnitten 32, 33 und den Kühlmittclkanälen 35,39 erklären läßt.very regular material distribution around the coolant ducts 35, 39 around and through a temperature gradient in the material between the incisions 32, 33 and the coolant channels 35,39 can be explained.

Fig. 7, in welcher Kühlmittelkanäle der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet sind, dient der Veranschaulichung des Verlaufs der radialen und der umlaufenden Einschnitte.7, in which coolant channels are not shown for the sake of clarity, is used the illustration of the course of the radial and circumferential incisions.

Obwohl die Erfindung voranstehend in Verbindung mit Zylinderdeckeln erläutert ist, ist es einleuchtend, daß ihre grundlegende Idee auch bei der Konstruktion von Kolben und Zylinderwänden oder Zylindcriaufbuchsen zur Anwendung kommen kann, welche analog mit den Zylinderdeckeln durch die wechselnden Gasdrücke in der Brennkammer bedingten, sowohl thermischen als auch mechanischen Beanspruchungen unterliegen.Although the invention is explained above in connection with cylinder covers, it is evident, that their basic idea also applies to the design of pistons and cylinder walls or Cylinder bushings can be used, which analogously with the cylinder covers by the changing gas pressures in the combustion chamber, both thermal and mechanical Subject to stresses.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Thermally and mechanically stressed wall element to limit e ^; ner combustion chamber in an internal combustion engine, in particular piston crown. Cylinder cover and cylinder wall, in which coolant channels are incorporated into a solid part of the wall element directly facing the combustion chamber, characterized in that the wall element (2.4 or 31) has a surface (21) which is known per se and which faces the combustion chamber. outgoing, narrow incisions (20 or 32, 33) are provided, that all incisions are provided in a manner known per se in the massive wall area immediately adjacent to the combustion chamber and that at least the majority of the incisions are each between two adjacent coolant ducts (11 or 35) are arranged.

2. Wall element according to claim 1, characterized in that the depth of the incisions from the area delimiting the combustion chamber (21) seen from at least equal to the smallest from this area stood from the coolant channels.

3. Wandelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise senkrecht zu der die Brennkammer be- grenzenden Flache (21) verlaufenden Einschnitte3. Wall element according to claim 1 or 2, characterized in that the loading in a known manner perpendicular to the combustion chamber bordering surface (21) extending incisions in zwei im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen orientiert sind und den thermisch beanspruchten Teil v.es Wandelementes in blockartige Bereiche (34) aufteilen.in two substantially perpendicular to each other extending directions are oriented and divide the thermally stressed part of the wall element into block-like areas (34).