DE2715095C3 - Kreiskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiskolbenma- r> schine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer Kreiskolbenmaschine dieser Art hat der Gehäusemantel gewöhnlich eine Innenwandung, die eine trochoidale Mantellaufbahn stellt, und eine Außenwandung, die die Innenwandung umschließt und to gegen diese durch im Umfangsabstand stehende Stege gestützt ist, zwischen denen die Kühlwasserdurchgangskanäle gebildet sind. Die lnnenwandun.g ist gewöhnlich als relativ dünne Wand ausgebildet, an der dann Schwingungen verursacht werden, wenn die einzelnen π Ecken bzw. Dichtleisten des Kolbens nacheinander über einzelne Abschnitte der Innenwandung laufen und dabei auf die Innenwandung schwingungserregend wirken. Insbesondere wenn ein bestimmter Abschnitt der Innenwandung in Resonanz mitschwingt, ist die innere ,n Oberfläche dieses Abschnittes einem starken Abrieb durch die Dichtleisten ausgesetzt, wodurch örtlich ein starker Verschleiß in Form von Rattermarken auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Kreiskolbenmaschine der eingangs beschriebenen Gattung Ratter- v, marken weitgehendst zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Schwingungsdämpfungsschicht, beispielsweise eine Schicht aus Gummi, Plastik o. ä. auf wenigstens einem 1 u Teil der zu den Kühlwasserdurchgangskanälen gerichteten Oberflächen der Innenwandung, und insbesondere an einem Teil, der für die Entwicklung von Ratlermarken anfällig ist. wird die Schwingung der lnnenwandung gedämpft und dadurch die Erzeugung von Ratterniar- . ken wirksam unterdrückt. Für die Sehwingungsdäinpfungsschicht können unterschiedliche Arien von Gummimalcrial verwendet werden, wie beispielsweise fluorisierter Gummi, Silicongummi o. ä. und unterschiedliche Arten von Plastik. Ferner kann in einigen Fällen auch Keramikmaterial verwendet werden. Die Schwingungsdämpfungsschicht kann auch durch Aufbacken oder durch einen geeigneten Kleber befestigt werden und nimmt somit die Schwingungsenergie der lnnenwandung in sich auf, wobei die Energie in Wärme umgewandelt wird. Zusätzlich oder alternativ wird die Schwingungsenergie durch die Reibung zwischen der Dämpfungsschicht und dem Gehäusemantel absorbiert und ebenfalls in der Reibungsfläche in Wärme umgewandelt.

Die Schwingungsdämpfungsschicht bildet bezüglich des Wärmestroms von der lnnenwandung zu dem durch die Kühlwasserdurchgangskanäle strömenden Kühlwasser eine Widerstandsschicht, wodurch eine Temperaturerhöhung der lnnenwandung des Gehäusemantels verursacht wird. Dor kritische Faktor in Hinsicht auf eine Überhitzung bzw. ein Durchbrennen des Gehäusemantels ist jedoch gewöhnlich der unmittelbare Wärmeübergang zwischen der Oberfläche der Kühlwasserdurchgangskanäle und dem Kühlwasser. Wenn dann die Überhitzung über eine Grenze hinaus anwächst, wo die Siedehitze-Übertragungsmenge ihr Maximum hat, steigt die Temperatur der Oberfläche der Kühlwasserdurchgangskanäle an der Innsnwandung abrupt an und diese brennt durch. Das Anbringen der Schwingungsdämpfungsschicht auf der Innenwand verursacht jedoch kein wesentliches Anwachsen der Temperatur der lnnenwandung und bedeutet keine Überhitzungsgefahr. Im Gegenteil, die Schwingungsdämpfungsschicht hat den Vorteil, daß die Temperatur der Mantellaufbahn unterhalb der Durchbrenngrenze etwas angehoben wird, wodurch der Brennstoffverbrauch der Maschine verringert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Kreiskolbenmaschine;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das den Verlauf des Temperaturabfalls quer durch die radial innenliegende Wandung eines Kühlwasserdurchgangskanals der in Fig. 1 dargestellten Kreiskolbenmaschine zeigt.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen einstückigen Gehäusemantel mit den radial innenliegenden Wandungen der Kühlwasserdurchgangskanäle 6 oder der lnnenwandung 3, die eine trochoidale Mantellaufbahn 2 bestimmt, den radial außenliegenden Wandungen der Kühlwasserdurchgangskanäle 6 oder der Außenwandung 4, die diese lnnenwandung umschließt, und einer Anzahl von Stegen 5, die die Wandungen miteinander verbinden und die Kühlwasserdtirchgangskanäle 6 begrenzen. Die entgegengesetzten offenen Stirnseiten des Gehäusemantels sind durch Seitenteile geschlossen, von denen eines mit 7 bezeichnet ist. In dem so gebildeten Gehäuse befindet sich ein dreieckiger Kolben 8, der exzentrisch um eine Exzenterwelle 9 umläuft, wobei Dichtleisten 8a, 8£> und 8c an den Ecken des Kolbens über die Mantellaufbahn 2 gleiten. Ein Einlaßkanal mündet mit einer Seitenöffnung 10 und ein Auslaßkanal mündet mit einer Umfangsöffnung in den Arbeitsraum. Mit 12 und 13 sind Zündkerzen bezeichnet.

Auf den radial innenliegendcn Wandunger- der Kühlwasserdurchgangskanäle 6 ist eine Schwingungsdämpfungsschicht 14 angebracht. Diese kann, beispielsweise aus fluorisiertem Gummi, Silicongummi, Plastikmaterial, Keramikmaterial usw. bestehen und durch

Aufbacken oder durch Verwendung von geeigneten Klebern auf der Wandung befestigt werden.

F i g. 2 zeigt den Verlauf des Temperaturabfalls quer durch die Innenwandung des Gehäusemantels mit verbundener Schwingungsdämpfungsschicht. In F i g. 2 ist ic die Gastemperatur in dem Verbrennungsraum und /a ist die Temperatur der Mantellaufbahn 2. Aufgrund eines Temperaturabfalls in der Grenzschicht ist /^ kleiner als ic- Die Innenwandung 3 ist im allgemeinen aus einem Metall mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminiumlegierungen, hergestellt; die Temperatur fällt deswegen quer durch die Innenwand von t* auf te entlang eines relativ kleinen Temperaturgradienten ab. Wegen der Schwingungsdämpfungsschicht 14 fällt die Temperatur quer durch die Schicht dann weiter von /sauf fcab und weiterhin — abhängend von der Wärmeübertragung zwischen der Oberfläche der Schicht 14 und dem durch die Kühlwasserdurchgangskanäle 6 fließenden Kühlwassers — fällt die Temperatur r_cauf fivab. Die Temperaturen te und tw sind natürlich die Anfangsbedingungen, die durch die Verbrennungsgase und das Kühlwasser gegeben sind; abhängend von den Anfangsbedingungen sind die Zwischentemperaturen t_A, 's und fr bestimmt. Wie in der Beschreibungseir.leitung dargelegt, tritt die Gefahr einer Überhitzung bzw. eines Durchbrennens des Gehäusemantels auf, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Innenfläche der Kühlwasserdurchgangskanäle und dem Kühlwasser, d. h. der Differenz zwischen ic und tw in cem in Fig. 2 dargestellten Fall, eine Grenze überschritten hat, bei der die maximale Siedehitzeübertragung stattfindet, wodurch die Temperatur te außerordentlich ansteigt und damit ein außerordentliches Ansteigen der Temperatur Ia verursacht. Solange keine extreme Temperaturbelastung auftritt, verursacht der zusätzliche Temperaturunterschied At= Ib- te, der durch Anbringung der Schwjn-

!U gungsdämpfungsschicht 14 in den Verlauf des Temperaturabfalls mit einbezogen ist, keinen außergewöhnlichen Anstieg der Temperatur Γα der Mantellaufbahn 2. Andererseits verbessert schon eine kleine Temperaturerhöhung für /^ die Wärmeisolierung des Arbeits-

r. raums und trägt somit zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs bei.

Die Anbringung einer Schwingungsdämpfungsschicht auf wenigstens einen Teil der zu den Kühlwasserdurchgangskanälen gerichteten Oberfläche der Innenwand

_>ii des Gehäusemantels bringt nicht nur den Vorteil, die Schwingung der Innenwandung zu unterdrücken und damit die Entwicklung von Rattermarken in der Mantellaufbahn zu vermeiden, sondern auch den zusätzlichen Vorteil, daß der Kraftstoffverbrauch der

.'-. Maschine verringert wird.

Die Schwingungsdämpfungsschicht kann auf der gesamten Innenwandung in den Kühlwasserdurchgangskanälen angebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kreiskolbenmaschine mit Schlupfeingriff zwischen einem mehreckigen Kolben und einem von -, Seitenteilen begrenzten trochoidalen Gehäusemantel, der axiale Kühlwasserdurchgangskanäle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens auf einem Teil der radial innenliegenden Wandungen der Kühlwasserdurchgangskanäle (6) ι ο eine Schwingungsdämpfungsschicht (14) aufgebracht ist.

2. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfungsschicht (14) aus fluorisiertem Gummi besteht. ι ■>

3. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfungsschicht (14) aus Silicongummi besteht.

4. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfungsschicht (14) aus Plastikmaterial besteht.

5. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfungsschicht (14) aus Keramikmaterial besteht.

6. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch 1-, gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfungsschicht (14) durch Aufbacken aufgebracht ist.

7. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfungsschicht (14) mit einem Kleber befestigt ist. m