DE287272C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-. JVe 287272 -KLASSE 46 c. GRUPPE

KURT HIEHLE in NÜRNBERG.

für Ventile usw. durchbrochen sind.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Januar 1913 ab.

Bei Zylindern von Verbrennungskraftmaschinen — insbesondere doppeltwirkenden Großgasmaschinen ■— entstehen oft nach einiger Betriebszeit Risse an den Durchdringungsstellen der Ventilstutzen mit dem Innenzylinder.

Die verschiedenen bisher bekannten und angewandten Maßnahmen genügen zwar, um die Bildung dieser Risse auf einige Zeit hintanzuhalten und die Betriebsfähigkeit von Großgasmaschinenzylindern bis auf einige Jahre auszudehnen, nicht aber, diese Risse gänzlich zu vermeiden und den Zylindern diejenige dauernde Haltbarkeit zu verleihen, die bei sonstigen Maschinenteilen allgemein gefordert und erreicht wird.

Das öfter notwendig werdende Auswechseln von gerissenen Arbeitszylindern — mit dem in heutigen Großgasmaschinenkraftwerken von vornherein gerechnet wird — verteuert und belästigt den Betrieb außerordentlich.

Um den Belästigungen durch das Auswechseln von Zylindern möglichst selten ausgesetzt zu sein, ist man auch gezwungen gewesen, die Maschinen sehr reichlich zu bemessen und den Betrieb mit geringen mittleren Arbeitsdrücken durchzuführen, da höhere Belastungen — wie sie an sich durchaus erreichbar sind und bei der Einführung der Großgasmaschinen auch oft angewendet wurden — durch die höheren Arbeitsdrücke und stärkere Erhitzung der Zylinder deren Lebensdauer außerordentlich verkürzen.

Die reichlichere Bemessung der Maschinen ist aber mit einer wesentlichen Verteuerung der Anlagekosten verbunden. Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Gefahr der Bildung von Rissen an der Übergangsstelle der Stutzen gänzlich zu beseitigen.

Sie besteht darin, daß auf dem Zylindermantel um die Ventilstutzen herum wulstartige Rippen so angeordnet werden, daß sie die durch den Innendruck entstehenden Zugkräfte von den gefährdeten Stellen ablenken, diese also von diesen Kräften entlasten. Die Zeichnung stellt einen Zylinder dar, dessen Ventilstutzen durch derartige Entlastungsrippen geschützt sind, α ist der Innenzylinder, b sind die Ventilstutzen, c sind diejenigen Stellen, an denen bei heutigen Konstruktionen nach mehr oder weniger langem Betriebe Risse entstehen. Die durch den Verbrennungsdruck auf der schraffierten Fläche e erzeugten Spannungen müssen bei den bisherigen Konstruktionen zum größten Teil von den kleinen Zwickeln f aufgenommen werden. Nach den bekannten theoretischen Untersuchungen von Föppl und den Messungsergebnissen von Preuß (Z. d. V. d. I. 1912) verteilen sich zudem die Spannungen an einer Durchbrechungsstelle nicht gleichmäßig auf die angrenzenden Querschnitte, sondern derart, daß sie am Rande der Durchbrechung bis zu dem 3fachen bzw. 2,3fachen der mittleren Spannung im geschwächten Querschnitt ansteigen.

Die Beanspruchung des inneren Randes g des Zwickels f wird also außerordentlich hoch und führt um so leichter zum Bruch, als das

Material dieser Stelle durch die starke Erhitzung während des Betriebes noch ganz besonders geschwächt wird.

Die den Gegenstand dieser Erfindung bildenden Rippen d fangen nun die in der Fläche e entstehenden Spannungen vor dem Herantritt an die Ventilstutzen ab und führen sie zu beiden Seiten derselben in verstärkten und kaltbleibenden Querschnitten A₁ und A₂ um die

ίο Ventilöffnung herum.

Die in Fig. 3 eingetragenen kraftlinienartigen Linien deuten an, wie die gefährdete Stelle von den in der Wandung verlaufenden Spannungen entlastet wird.

Die z. B. in Fig. 4 und 5 schraffierten Flächen sind infolgedessen durch den Ringwulst gegen den Eintritt von äußeren Kräften geschützt und haben lediglich' die Beanspruchung auszuhalten, die sie als eine auf den Ringumfang gestützte Platte durch den Innendruck erleiden.

Um die in der Querrichtung doppelt so großen Kräfte allmählich auffangen zu können, wird die Ringrippe zweckmäßig in der

Querrichtung gestreckt werden. Um den Übergang der Kraftlinien aus der Fläche zu erleichtern, werden an die Entlastungsrippen zweckmäßig noch eine oder mehrere um den Zylinder umlaufende Rippen i (Fig. 5) angeschlossen werden.

Bei Maschinen, deren Ventile dicht unter dem Außenflansch liegen, kann dieser zum Ersatz des oberen Teiles der Entlastungsrippe dienen, wie es Fig. 4 darstellt.

Diese Erfindung kommt sowohl für Viertakt- wie für Zweitaktmaschinen in Betracht, insbesondere aber wird sie für solche Maschinen von Bedeutung sein, die mit Selbstzündung arbeiten und bei denen die Arbeitsdrücke besonders hoch sind.

Gegebenenfalls können auch mehrere nahe beieinander liegende Stutzen mit einem gemeinsamen Entlastungsring umgeben werden, wie Fig. 8 zeigt.

Um eine sichere Kühlung der Ringwulste zu erzielen, kann die in Fig. 6 und 7 dargestellte Einrichtung vorgesehen werden. Sie besteht aus einem um die innere Zylinderwand gelegten Mantel I₁ welcher bis zu den Wülsten reicht und an seinem Ende bzw. ■—■ bei mehreren Rippen — gegenüber jeder von ihnen so abgebogen ist, daß er das Kühlwasser, welches durch das Rohr m zutritt, zwingt, auch auf diejenigen Seiten der Rippen, welche der Kühlwasserzuführung abgewandt sind, mit einer Komponente in der Richtung auf die Zylinderachse zuzuströmen. Dadurch wird eine sichere Bespülung auch derjenigen Rippenflanken bewirkt, welche der Kühlwasserströmung abgewandt sind und an denen sich sonst besonders leicht tote Winkel bilden, in denen sich Dampfbläschen absetzen.

Claims (1)

1. Patent-An Spruch:

   Arbeitszylinder für Verbrennungskraftmaschinen, dessen Wandungen durch Öffnungen für Ventile usw. durchbrochen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenwand des Innenzylinders Rippen angeordnet werden, welche die in der Fläche vor den Öffnungen entstehenden Spannungen auffangen und so um die Ventilöffnungen herumleiten, daß die Ränder der Durchbrechungsstellen von Spannungen entlastet werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.