DE2442468A1

DE2442468A1 - Motorgehaeuse

Info

Publication number: DE2442468A1
Application number: DE2442468A
Authority: DE
Inventors: John Sharples
Original assignee: Rolls Royce Motors Ltd
Current assignee: Bentley Motors Ltd
Priority date: 1973-09-18
Filing date: 1974-09-05
Publication date: 1975-03-27
Also published as: JPS5076420A; FR2244079A1; GB1427053A; US3950116A; IT1021292B

Description

ROLLS-ROYCE MOTORS LIMITED - Crewe, Cheshire / England

"Motorgehäuse"

Die Erfindung betrifft ein Motorgehäuse und insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein Motorgehäuse für eine Kreiskolben-Verbrennungskraftmaschine .

Bekannte Gehäuse dieser Art weisen eine innere Umfangswand auf, die eine epitrochoidale Oberfläche besitzt und mit einer äußeren Umfangswand über eine Reihe von radial verlaufenden Stegen verbunden ist, zwischen denen eine Vielzahl axial verlaufender Kühlkanäle definiert ist. Die Stirnplatten des Gehäuses werden über Bolzen verspannt, die entweder von der "feuchten" Bauart sein können und durch die Kühlkanäle verlaufen, und daher einen Rostschutz benötigen, oder sie .können von der "Trocken-"Bauart sein und durch Ansätze hindurchstehen, die an ihren Stirnflächen Dichtungsringe aufweisen.

Im Betrieb derartiger Motoren wird die Innenwand extrem hohen Drücken und Temperaturen in jenem Bereich ausgesetzt, 'wo die Verbrennungsphase des Zyklus stattfindet und die sich ergebende Kombination mechanischer und thermischer Beanspruchungen kann zu Sprüngen in den Stegen führen, die Innen- und Außenwand miteinander verbinden.

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Die Erfindung geht aus von einem Motorgehäuse, welches eine Brennkammer definiert und eine gekrümmte Innenwandoberfläche aufweist und ist dadurch gekennzeichnet, daß außer der inneren und der äußeren Wand noch eine Zwischenwand vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von Stegen, die Innenwand mit der Zwischenwand verbindet und dabei eine Vielzahl von Kühlkanälen dazwischen definiert, während eine weitere Gruppe von Stegen die Mittelwand mit der Außenwand verbindet.

Vorzugsweise erstrecken sich die ersterwähnten Stege (zwischen Innenwand und Zwischenwand) in Radialrichtung und die letzt erwähnten Stege sind in einem Winkel gegenüber der Radialrichtung angestellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Anwendung des Gehäuses als Rotorgehäuse für eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine werden die Kanäle zwischen den letzt erwähnten Stegen zur Durchführung der Bolzen benutzt, mit denen die Stirnplatten verspannt werden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine Teilschnittansicht eines bekannten Rotorgehäuses für eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine;

Fig. 2 eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Rotorgehäuses für eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine mit abgenommener Stirnplatte;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Konstruktion nach Figur 2.

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Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines Teils eines herkömmlichen Rotorgehäuses für eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine. Dieses Gehäuse, das z.B. aus Gußeisen oder Aluminium besteht, besitzt eine Innenwand 1 mit einer epitrochoidalen inneren Oberfläche und eine Außenwand 2, die über eine Mehrzahl von radial verlaufenden Stegen 3 verbunden sind. Wenn in der vom Gehäuse definierten Brennkammer eine Verbrennung stattfindet, dann wird die Innenwand sehr heiß und sie wird sehr hohen Drücken ausgesetzt. Die resultierenden mechanischen und thermischen Beanspruchungen können Risse in den Stegen 3 verursachen und gewöhnlich werden diese an den Wurzeln der Stege abgerissen.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 besteht das erfindungsgemäße Motorgehäuse aus einer Innenwand 14, die innenseitig eine epitrochoidale Oberfläche besitzt und einer Außenwand 11 sowie einer zwischen den beiden Wänden angeordneten Zwischenwand 12. Die Zwischenwand 12 ist mit der Innenwand 14 über eine Gruppe radial verlaufender Stege 15 verbunden, zwischen denen Kühlkanäle 16 gebildet sind. Kühlmitteldichtungen sind an gegenüberliegenden Seiten der.Kühlkanäle vorgesehen. Die Zwischenwand 12 ist außerdem durch Stege 15 mit der Außenwand 11 verbunden, und diese Stege 13 erstrecken sich in einer von der Radialrichtung abweichenden Richtung und formen um die Innenwand einen kräftigen äußeren Träger. Benachbarte Stege 13 sind jeweils in dem gleichen Maße, aber in entgegengesetzter Richtung gegenüber der Radialrichtung angestellt, wobei der Anstellwinkel in diesem Falle etwa 28 1/2° beträgt. Zwischen den Stegen 13 sind Kanäle 19 gebildet und diese Kanäle nehmen Spannbolzen 18 für die Stirnplatten (nicht dargestellt) des Rotorgehäuses auf.

Im Betrieb werden die mechanischen Belastungen, die infolge des Gasdrucks auf die Innenwand 14 wirken, über die Radialstege

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15 auf den äußeren Träger übertragen, der aus den Wänden 11 und 12 und den Stegen 15 besteht. So wird die Innenwand 14- von einem Teil der Lasttragefunktion entlastet und kann daher dünner gestaltet werden. Hierdurch ergibt sich eine Verbesserung der Kühlung und eine Reduzierung der in die Innenwand eingeführten thermischen Beanspruchungen. Die Stege 15 sind auch besser in der Lage, den Biegebeanspruchungen zu widerstehen, die Fehlstellen bei herkömmlichen Gehäusen an den Stegen verursachen können, denn die erfindungsgemäßen Stege sind kürzer. Der Brennkammerdruck und die thermischen Belastungen wirken nur über einen Abschnitt des Gehäuseumfangs, der infolgedessen beträchtlichen Querbelastungen ausgesetzt ist. In dem äußeren Träger wird die diagonale Aussteifung vorgesehen um diese Querkräfte aufzunehmen, die durch radiale Stege wie sie üblicherweise benutzt werden, nicht zufriedenstellend aufgefangen werden können.

Die minimale Dicke der Innenwand 14 an ihren axialen Enden wird durch die Notwendigkeit der Anpassung der Wand an die Kühlmitteldichtungen 17 bestimmt. Um die Kühlwirkung zu verbessern, kann jedoch die Dicke der Innenwand 24 über die axiale Länge der Kühlmittelkanäle vermindert werden, wie dies in Figur 5 dargestellt 1st. Die Innenwand 24 ist - wie dargestellt längs ihrer radial äußeren Oberfläche gekrümmt und die Zwischenwand 22 ist entsprechend dieser Krümmung komplementär verformt.

Die Kühlkanäle können ebenso radial schmaler bei dieser Ausbildung gestaltet werden, wodurch gewährleistet wird, daß die gesamte Kühlmittelströmung in der Nähe der Innenwand konzentriert wird. Eine weitere Verbesserung der Kühlmittelströmung wird dadurch erlangt, daß die Spannbolzen aus den Kühlmittelkanälen herausgenommen sind, so daß sich eine unbehinderte Strömung ergibt. Da diese Bolzen in die Kanäle 19 eingesetzt sind besteht keine Notwendigkeit für einen speziellen dauer-

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haften Schutzüberzug, den ein "Feuchtbolzensystern" erfordert und es werden auch keine individuellen Dichtungsringe benötigt, die bei herkömmlichen "Trockenbolzensystemen" erforderlich waren.

Die vorstehend beschriebenen Konstruktionen stellen nur Ausführungsbeispiele dar und es sind zahlreiche Abwandlungen denkbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die gekrümmt ausgebildeten Kanäle gemäß Figur j5 können beispielsweise parallel zur Achse verlaufend angeordnet werden, wenn es sich als notwendig erweist, den Kernaufbau aus Herstellungsgründen zu vereinfachen, oder wenn Material wie Aluminium benutzt wird, das eine hohe thermische Leitfähigkeit, aber eine geringere
Festigkeit besitzt.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Motorgehäuse, welches eine Brennkammer definiert und eine gekrümmte Innenwandoberflache besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseaufbau eine Innenwand (14;24), eine Außenwand (11;21) und eine dazwischenliegende Zwischenwand (12;22) aufweist, und daß eine Gruppe von Stegen (15) die Innenwand mit der Zwischenwand verbindet und eine Vielzahl von Kühlkanälen (16) dazwischen bildet, während eine weitere Gruppe von Stegen (12) die Zwischenwand mit der Außenwand verbindet.

2. Motorgehäuse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der die Innenwand mit der Zwischenwand verbindenden Stege (15) radial bezüglich der örtlichen Krümmung der Innenwandoberflache verläuft.

5. Motorgehäuse nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der die Außenwand mit der Zwischenwand verbindenden Stege (I3) in einer Richtung verläuft, die von der radialen Richtung an der örtlichen Krümmung der Innenwandoberfläche abweicht.

4. Motorgehäuse nach Anspruch J5,

dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte nicht radial verlaufende Stege (lj5) in dem gleichen Winkelmaß, jedoch in entgegengesetzter Richtung gegenüber der Radialrichtung angestellt sind.

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5. Motorgehäuse nach den Ansprüchen J5 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht radial verlaufenden Stege (13) in einem Winkel von 28 1/2° gegenüber der Radialrichtung angestellt sind.

6. Motorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß es aus Gußeisen oder Aluminium besteht.

7. Motorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Rotorgehäuse für eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine ausgebildet ist.

8. Motorgehäuse nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatten des Rotorgehäuses über Bolzen (l8) gegeneinander und gegen das Gehäuse verspannt sind, die durch Kanäle (19) zwischen zwei Stegen (13) hindurchgeführt sind, die das Zwischengehäuse mit dem äußeren Gehäuse verbinden.

9. Motorgehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß KUhlmitteldichtungen (17) an den axialen Enden von Zwischenwand (22) und Innenwand (24) angeordnet sind.

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10. Motorgehäuse nach den Ansprüchen 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke der Innenwand (24) von einem maximalen Wert an den Stirnseiten nach einem minimalen Wert in der Mitte abfällt (Figur 3).

11. Motorgehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Zwischenwand (22) die die Kühlmittelkanäle (26) definiert, der Krümmung der Innenwandoberfläche benachbart zu den Kühlkanälen (26) folgt.

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