DE296424C

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Publication number: DE296424C
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Description

Der Bau großer und sehr großer Verbrennungskraf tmäschinen begegnet erheblichen Schwierigkeiten, die vor allen Dingen darin bestehen,' daß die Zylinderdeckel reißen, und zwar entstehen derartige Risse in erster Linie an den Durchdringungsstellen der Ventilstutzen und derjenigen Deckelwand, die den Verbrennungsraum begrenzt. Die Ursache dieser Rissebildung hat man bisher in ersterThe construction of large and very large combustion power machines is a major issue Difficulties that mainly consist in the fact that the cylinder covers tear, and It is true that such cracks arise primarily at the points of penetration of the valve stubs and that cover wall that delimits the combustion chamber. The cause this crack formation has hitherto been the first one

ίο Linie darin gesehen, daß die verschiedenen Stellen der Innenwand verschiedene Temperaturen annehmen. Sie suchen sich daher in verschiedener Weise auszudehnen und übertragen Spannungen aufeinander. Die^: höchsten Temperaturen und damit die größten Spannungen treten an den Durchdringungsstellen der Aupuffventilstutzeri mit der Innenwand auf, weil dort die Wärmezufuhr durch : die heißen Gase am größten und die Wärmeabführung wegen der Kleinheit.der gekühlten Oberfläche am kleinsten ist. Die einzelnen Teile der Innenwand sind also in ihrer Ausdehnung voneinander abhängig. Um diese Ursache der Rissebildung auszuschalten, kann man die verschiedenen Teile der Innenwand in verschieden starkem Maße kühlen, und zwar kühlt man diejenigen Stellen, an denen sich Wärmestauungen bilden, besonders kräftig. Eine vollkommen befriedigende Lösung der gestellten Aufgabe, die in der Vermeidung des Reißens der Zylinderdeckel besteht, bietet jedoch dieses Mittel nicht.ίο line seen in the fact that the different places on the inner wall assume different temperatures. They therefore seek to expand in different ways and transfer tensions to one another. The ^: highest temperatures and thus the greatest tensions occur at the penetration points of the Aupuffventilstutzeri with the inner wall, because this is where the heat supply through: the hot gases is greatest and the heat dissipation is smallest due to the smallness of the cooled surface. The individual parts of the inner wall are therefore dependent on one another in terms of their extent. In order to eliminate this cause of the formation of cracks, the various parts of the inner wall can be cooled to different degrees, namely those places where heat accumulations are formed, particularly strongly. However, this means does not offer a completely satisfactory solution to the problem posed, which consists in preventing the cylinder cover from tearing.

Die Erfindung'baut sich auf der Erkenntnis auf, daß das Reißen der Deckel an den Durchdringungsstellen der Ventilstutzen noch eine andere Ursache hat. Es hat nämlich die Innenwand des Deckels, die den Verbrennungsraum begrenzt', eine höhere Mitteltemperatur als die Außenwand. Beide Wäride suchen sich daher in verschiedenem Maße auszudehnen. Infolge der geringen Nachgiebigkeit der sie verbindenden Teile, nämlich der Ventilstutzen und der Seitenwände, wird die'heißere Innenwand verhindert, sich frei auszudehnen; die Ausdehnung der gesamten Innenwand ist also von d.er Ausdehnung der Außenwand abhängig. ' Es treten daher Spannungen auf, die an den Stellen, an denen die Ventilstutzen die Innenwand durchdringen, zum Reißen führen.. Die- Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung derartiger Spannungen.The invention is based on knowledge on that the tearing of the cover at the penetration points of the valve stubs still another has another cause. Namely, it has the inner wall of the lid, which is the combustion chamber limited ', a higher mean temperature than the outer wall. Both warriors are looking for each other therefore to expand to varying degrees. As a result of the low yield of them connecting parts, namely the valve connector and the side walls, is the hotter inner wall prevents expanding freely; is the extent of the entire inner wall thus dependent on the expansion of the outer wall. 'Tensions therefore arise that cause tearing at the points where the valve stubs penetrate the inner wall. The object of the invention is to avoid such stresses.

Der Erfinder schlägt vor, die an den Verbrennungsraum angrenzenden Teile des Deckels in erheblich stärkerem Maße zu kühlen als die außen liegenden Teile. ''Es wird ein Kühlstrom von großer Geschwindigkeit durch einen kleinen. Querschnitt zwangläufig an denjenigen Teilen des Deckels entlang geführt, die den Verbrennungsraum begrenzen. Der übrige Teil des Deckels kann in normaler Weise gekühlt werden, d. h. es kann das Kühlwasser mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit durch die großen Hohlräume des Deckels geführt werden, wobei man auch Kühlwasser von einer etwas höheren Temperatur verwenden kann. Der Gesamtwasserdurchlauf durch den Zylinderdeckel wird also in zwei grundsätzlich verschiedene Ströme zerlegt, und zwar in einen Strom von verhältnismäßig kleinem Querschnitt, der Kühlwasser von niederer Temperatur mit hoher Geschwindigkeit an der Deckelfläche vorbeiführt, die dem Zylinder zugekehrt ist, und in einen Strom, der denThe inventor suggests that to the combustion chamber to cool adjacent parts of the lid to a much greater extent than the outer parts. ''It is a cooling flow of great speed through a small one. Cross-section inevitable guided along those parts of the lid that delimit the combustion chamber. The remainder of the lid can be cooled in the normal way, i. H. it can the cooling water at a relatively low speed through the large Cavities of the lid are guided, with one also cooling water from a something can use higher temperature. The total water flow through the cylinder cover is thus broken down into two fundamentally different streams, namely into one Stream of relatively small cross-section, the cooling water of low temperature at high speed past the surface of the lid that the cylinder is facing, and in a stream that the

übrigen, noch freibleibenden Querschnitt des Deckels mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit durchläuft und dessen Temperatur auch wesentlich höher sein kann (nicht zu sein braucht) als die des anderen Stromes. Es wird hierdurch erreicht, daß der Unterschied der Mitteltemperaturen^'der Innenwand und der Außenwand des Deckels und damit das Bestreben beider Wandungen,remaining, still free cross-section of the lid at a relatively low speed runs through and its temperature can also be significantly higher (need not be) than that of the other stream. It is thereby achieved that the difference in mean temperatures ^ 'of the inner wall and the outer wall of the lid and thus the endeavor of both walls,

ίο sich in verschiedener Weise auszudehnen, erheblich vermindert 'wird. Außerdem wird beim Erfindungsgegenstand durch die gleichmäßige Kühlung der Innenwand, wie bei den bekannten Anordnungen, ein Ausgleich der Temperaturen der verschiedenen Stellen der Innenwand erreicht.ίο expand in various ways, considerably is reduced '. In addition, the subject matter of the invention by the uniform Cooling of the inner wall, as in the known arrangements, a compensation of the temperatures of the various points of the Inner wall reached.

Die Ausführung eines Zylinderdeckels, durch die sich die Erfindung am einfachsten verwirklichen läßt, zeigt Fig. ι in einem Längsschnitt, Fig. 2 in einem Querschnitt. Der Kühlraum dieses Zylinderdeckels, den bei α die Kolbenstange und bei b Ventile durchdringen, ist durch die Zwischenwand Ό in zwei ungleich große Teile geteilt, und zwar ist der dem Zylinder zugekehrte wesentlich niederer als der untere Teil. Das Kühlwasser, das etwa bei d ein- und bei e austritt und das frisch von der Pumpe oder von der Wasserleitung kömmt, wird deshalb diesen Raum mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit durchströmen, mit. den Wirkungen, die oben geschildert sind. Der äußere Kühlraum wird entweder von einer besonderen Zuleitung f. gespeist, oder aber man kann das Kühlwasser, das den inneren Kühlraum durchstrichen hat, auch noch durch den äußeren hindurchführen, indem man es, wie Fig. 3 zeigt, etwa bei i von dem inneren in den äußeren Kühlraum übertreten läßt. Daß es bei dem Eintritt in den unteren Raum schon eine höhere Temperatur hat, schadet gar nichts, denn auf seinem weiteren Verlauf hat es nur noch ver-: hältnismäßig kleine Wärmemengen abzuführen; die Wirkung wird besonders in dem oberen Kühlraum, wenn nötig, gleichmäßiger, wenn man das Kühhvasser nicht nur an einer Stelle, sondern an verschiedenen Stellen des Deckelumfanges zu- und abführt. Sie wird weiter erhöht, wenn man den Wasserstrom, abgesehen von der Teilung durch die Zwischenwand 0, so führt, daß er die Teile, die das Deckelinnere durchdringen, also die Ventil- und Kölbenstangenstutzen a, b und.c, möglichst gleichmäßig umspült. Zu diesemThe embodiment of a cylinder cover, by means of which the invention can be implemented most easily, is shown in FIG. 1 in a longitudinal section, FIG. 2 in a cross section. The cooling space of this cylinder cover, through which the piston rod penetrates at α and the valves at b , is divided into two unequal parts by the partition Ό, namely the one facing the cylinder is significantly lower than the lower part. The cooling water that comes in at d and exits at e and that comes fresh from the pump or from the water pipe will therefore flow through this space at a relatively high speed, with. the effects described above. The outer cooling space is either fed by a special supply line f. , Or the cooling water that has passed through the inner cooling space can also be passed through the outer one, as shown in FIG. 3, for example at i from the inner one can pass into the outer refrigerator. The fact that it is already at a higher temperature when it enters the lower room does no harm, because on its further course it only has to dissipate relatively small amounts of heat; the effect is more even, especially in the upper cooling space, if necessary, if the cooling water is fed in and out not only at one point but at different points on the circumference of the lid. It is further increased if the water flow, apart from the division by the partition 0, is guided in such a way that it washes around the parts that penetrate the inside of the cover, i.e. the valve and piston rod sockets a, b and c, as evenly as possible. To this

Zwecke sind in den Kühlräumen Vorsprünge / angebracht, durch die der Querschnitt des Wasserstromes an allen Stellen einigermaßen gleich groß gemacht wird. Der Wasserstrom bewegt sich dann etwa so, wie es die Pfeile andeuten. Um' die Kühlwirkung weiter zu verbessern, kann man besonders den oberen Kühlraum durch eine oder mehrere Zwischenwände m in verschiedene Teile zerlegen.Purposes are projections / attached in the cooling rooms, through which the cross-section of the water flow is made more or less the same at all points. The water flow then moves roughly as the arrows indicate. In order to further improve the cooling effect, the upper cooling space in particular can be divided into different parts by means of one or more partition walls m.

Die Erfindung kann aber nicht nur durch diese Ausführung eines .Zylinderdeckels verwirklicht werden; dieser Deckel stellt vielmehr nur die einfachste. Ausführungsart dar. Die Zwischenwand 0 braucht sich beispielsweise nur über einen Teil des ganzen Deckelquerschnittes zu erstrecken.The invention can not only be realized by this embodiment of a .Zylinderdeckels; rather, this cover represents only the simplest. The intermediate wall 0 only needs to extend over part of the entire cross-section of the cover, for example.

Besonders günstige Temperaturverhältnisse ergeben sich, wenn man die. Geschwindigkeit des Kühlstromes auch den an verschiedenen Stellen der zu kühlenden Deckelfläche ungleich hohen Temperaturen anpaßt. Das erreicht man durch verschiedene Bemessung der Höhe χ (Fig. 4) des dem Verbrennungsraum zunächstliegenden Kühlraumes. Beispielsweise läßt man die Zwischenwand in der Nähe des Auspuffventiles, wo erfahrungsgemaß die höchsten Temperaturen herrschen, etwas ansteigen, wie es Fig. 4 zeigt.Particularly favorable temperature conditions are obtained when the. The speed of the cooling flow also adapts to the unequal high temperatures at different points of the cover surface to be cooled. This can be achieved by different dimensions of the height χ (Fig. 4) of the cooling chamber located next to the combustion chamber. For example, the partition in the vicinity of the exhaust valve, where experience has shown that the highest temperatures prevail, are allowed to rise somewhat, as FIG. 4 shows.

Claims

Patent Claims:

1. A method for cooling cylinder lids of large. ■ Internal combustion engine !!, characterized in that the cooling flow is broken down into fundamentally different parts, namely in a .Teil of high water velocity and suitably small cross-section, which passes the cover surface facing the cylinder interior is, and: can flow into one that with comparable ⁹ ^ ■ tively low speed the remaining part of the cooling chamber and also carry water from a higher temperature than the first.

2. Device · for performing the cooling process according to claim 1, characterized in that the cylinder cover is divided into two unequal parts by a transverse wall (0).

3. Device for performing the cooling method according to claim 1, characterized in that that the height ^). of the upper Cold room is smaller in places of higher temperature than in those lower Temperature. . uo

4. Apparatus for performing the cooling process, according to claim i, characterized in that partitions (I) are used in the cooling space, which the water flow at all points as possible. ¹¹ p

. give the same cross-section.

1 sheet of drawings.