DE344087C

DE344087C - Air cooling of deflagration engines

Info

Publication number: DE344087C
Application number: DE1919344087D
Authority: DE
Original assignee: WAERMEKRAFT GmbH
Current assignee: WAERMEKRAFT GmbH
Priority date: 1919-01-23
Filing date: 1919-01-23
Publication date: 1921-11-14

Description

Luftkühlung von Verpuffungsmotoren. Im .Hauptpatent 342007 ist ein Verfahren zur Kühlung von V erpuffungsmotoren mittels Luft beschrieben, welches im Zusatzpatent noch weiter entwickelt ist.Air cooling of deflagration engines. The main patent 342007 is a Process for cooling V erpuffungsmotoren by means of air described, which is further developed in the additional patent.

Eingehende Untersuchungen des Kühlvorganges; die inzwischen vorgenommen sind, Taben die Wichtigkeit der bereits aufgestellten Richtlinien bestätigt bzw. noch erhöht und zu der Durchbildung verschiedener Verbesserungen geführt, welche der Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Zum richtigen Verständnis derselben ist eine etwas nähere Erläuterung nötig.In-depth examinations of the cooling process; which meanwhile made are, Taben confirms or confirms the importance of the guidelines that have already been drawn up. still increased and led to the making of various improvements which are the subject of the present invention. To properly understand them a little more detailed explanation is necessary.

Ein einmal festgelegter Arbeitsvorgang im Zylinder eines Verbrennungsmotors bedingt für jeden cm= der den Verbrennungsraum einhüllenden Fläche einen bestimmten Wärmeübergang, dessen Höhe sich nach der Lage der jeweiligen. Stelle richtet. So wird naturgemäß ein cmz im Verdichtungsraum erheblich mehr Wärme aufnehmen, als ein cm' im unteren Teil des Kolbenhubraumes.A once defined work process in the cylinder of an internal combustion engine requires a certain one for every cm = of the area enveloping the combustion chamber Heat transfer, the amount of which depends on the location of the respective. Body directs. So One cmz will naturally absorb considerably more heat than one cm 'in the lower part of the piston displacement.

Aufgabe der Kühlung ist es nun, die von dem cm= aufgenommene Wärme möglichst an derselben Stelle wieder abzuführen. Bei Flüssigkeitskühlung macht dies im allgemeinen keine wesentlichen Schwierigkeiten, wenn der Heizvorgang richtig erkannt wird. Dagegen stellen sich bei Luftkühlung dieser Aufgabe insofern Hindernisse entgegen, als es nicht möglich erscheint, auf dem cm' eine solche Oberfläche zu vereinigen, daß dieselbe ausreicht, die zugeführte Wärme an die vorbeistreichende Luft abzugeben, ohne daß ein zu hohes Temperaturgefälle nötig ist. Dieses letztere würde nämlich Wandtemperaturen im Innern des Zylinders erfordern, welche den Betrieb gefährden, einmal durch die Möglichkeit von Torzündungen, zweitens durch Versagen der Schmierung.It is now the task of cooling to remove the heat absorbed by the cm = to be discharged at the same point if possible. With liquid cooling, this does generally no significant difficulty if the heating process is correct is recognized. On the other hand, there are obstacles to this task in the case of air cooling contrary, as it does not seem possible, such a surface on the cm 'too unite so that it is sufficient, the supplied heat to the passing heat To give off air without a too high temperature gradient is necessary. This latter namely would require wall temperatures inside the cylinder, which the operation endanger, firstly through the possibility of gate ignition, secondly through failure the lubrication.

Die .erläuterte Schwierigkeit besteht nun vor allem für die -den Verdichtungsraum einschließende Fläche, während für den unteren Teil des Hubraumes im Gegenteil ein Überfluß an Kühlmöglichkeit vorhanden ist, wie eingehende Untersuchungen gezeigt haben. Es kommt daher darauf an, die überschüssige Wärme, welche am Verdichtungsraum nicht von .der Luft aufgenommen werden kann, auf dein kürzesten, Weg und mit dem ;geringsten Widerstand nach den unteren Teilen des Zylinders abzuführen, um sie dort, wo Überfluß an Kühlfähigkeit ist, an die Luft abzugeben.The difficulty explained now mainly applies to the conurbation area enclosing area, while for the lower part of the displacement on the contrary There is an abundance of cooling facilities, as in-depth studies have shown to have. It therefore depends on the excess heat, which is in the compression chamber cannot be absorbed by the air, on your shortest path and with the ; Least least resistance to the lower parts of the cylinder to dissipate them to be released into the air where there is an excess of cooling capacity.

Dieser Vorgang bedingt möglichst reichliche Querschnitte in radialer Richtung auf dem Zylinderdeckel und in achsialer Richtung auf dem Mantel des Zylinders.. Diesem Zwecke dienen die in der vorhergehenden Zusatzerfindung dargestellten durchlaufenden Längsrippen. Sie bilden ein wesentliches Merkmal dieser Ausführung und unterscheiden .sich dadurch grundsätzlich von den sonstigen Ausführungen, welche meistens den Mantel mit Ringrippen besetzen. Diese Ringrippen erschweren den W ärmefluß durch die jedesmalige Einschnürung zwischen zwei Rippen, und die Folge ist eine entsprechende Temperaturerhöhung am Verdichtungsraum, welche nötig ist, um die Wärme durch die Einschnürungenhindurchzutreiben. DerGrund für die Verwendung von Ringrippen ist wohl in der einfachen Herstellung derselben zu suchen, welche aber natürlich die fehlerhafte Ausführung nicht rechtfertigt, und die mangelnde Erkenntnis der Kühlvorgänbge beweist.This process requires as abundant radial cross-sections as possible Direction on the cylinder cover and in the axial direction on the jacket of the cylinder .. The continuous shown in the preceding additional invention serve this purpose Longitudinal ribs. They are an essential feature of this design and differentiate between them .thereby fundamentally different from the others Versions, which usually occupy the coat with ring ribs. These annular ribs make the flow of heat difficult by the constant constriction between two ribs, and the result is one corresponding temperature increase in the compression chamber, which is necessary to absorb the heat to drive through the constrictions. The reason for using ring ribs is probably to be sought in the simple production of the same, which, however, is natural the incorrect execution does not justify, and the lack of knowledge of the Proof of cooling processes.

Tatsächlich bietet nun aber die Ausführung der Achsialrippen gießtechnische Schwierigkeiten, da es bei den radial vom Mantel abstehenden Rippen schwer möglich ist, das Modell aus der Form zu heben. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Beseitigung dieses und anderer noch zu erläuternder Nachteile.In fact, however, the design of the axial ribs now offers casting technology Difficulties, as it is difficult to do with the ribs protruding radially from the jacket is to lift the model out of the mold. The present invention now aims at Elimination of this and other disadvantages still to be explained.

Die nähere Ausführung geht aus Abb. z und 2 der beiliegenden Zeichnung hervor. Der iKantel des Zylinders ist hier beispielsweise in acht gleiche Teile geteilt und innerhalb jedes Achtels sind alle Rippen parallel gestellt. Wenn man dementsprechend die Form ebenfalls in acht Teile teilt, so bietet es keine Schwierigkeiten, jeden Teil der Form vom Modell glatt abzuheben.The details can be found in Fig. Z and 2 of the accompanying drawing emerged. Here, for example, the cylinder's shoulder is divided into eight equal parts divided and within each eighth all ribs are placed parallel. If accordingly divides the shape into eight parts, so there is no difficulty smoothly lift any part of the shape off the model.

Die Ausführung hat aber noch weitere Vorzüge. Es ist nach dem vorstehenden leicht einzusehen, daß die längsten Rippen am ungünstigsten daran sind, da sie am meisten Wärme nach unten ableiten müssen. Die in der Zeichnung mit a bezeichnete Rippe ist in dieser Lage, da sie ohne Abzweigung von der Mitte des Deckels bis zum Rand läuft. Bei der vorgeschlagenen Ausführung verzweigt sich nun aber diese Rippe am Rande beispielsweise in drei Rippen und verteilt die ihr zugeführte Wärme in- diese. Dadurch wird die Abführung der Wärme erheblich erleichtert, und der Nachteil der langen Rippe wird aufgehoben. Die Rippe b teilt sich beispielsweise schon auf dem Deckel und verbessert dadurch die Wärmeabfuhr. Es ist also ersichtlich, daß mit dieser Feldeinteilung des Mantels ein doppelter Zweck erreicht wird.But the design has other advantages. It is according to the foregoing It is easy to see that the longest ribs are the most inconvenient because they are at need to dissipate most of the heat downwards. The designated in the drawing with a Rib is in this position because it does not branch off from the center of the lid to the Edge runs. In the proposed embodiment, however, this rib branches out at the edge, for example, in three ribs and distributes the heat supplied to it these. This makes the dissipation of heat much easier, and the disadvantage the long rib is canceled. The rib b is already splitting, for example the lid and thereby improves heat dissipation. So it can be seen that With this division of the mantle into fields, a dual purpose is achieved.

Eine weitere Schwierigkeit bieten die Ventile. Eine angenäherte Rechnung zeigt daß dieselben keine nennenswerten Teile der Wärme an ihren Schaft abgeben können. Sie müssen vielmehr die beträchtliche von ihnen aufgenommene Wärme an. ihren Sitz abführen, der ohnehin schon geheizt ist. Die Folge sind Wärmestauungen in diesem Sitz, welche leicht Vorzündungen des Gemisches herbeiführen und daher durch gute Ableitung .der Wärme möglichst vermieden oder doch vermindert werden müssen. Dieser Zweck wird erreicht, indem man die Wärme veranlaßt, sich nicht weiter auf den Sitz zu verbreiten, sondern in das Ventilrohr d zu wandern, von welchem sie dann durch eine große Anzahl Rippen abgenommen und fortgeführt wird. Als solche sind die Deckelrippen zu benutzen, und die Abb. 2 läßt erkennen, daß bei der Wichtigkeit der Ventilkühlung fast sämtliche Deckelrippen an die Ventilrohre herangeführt sind, um überschüssige Wärme von diesen abzuziehen und nach solchen Stellen zu leiten, wo die Luft sie bequem aufnehmen kann.The valves present a further difficulty. An approximate calculation shows that they do not give off any significant part of the heat to their shaft can. Rather, they must accept the considerable heat they have absorbed. their Remove the seat, which is already heated. The result is heat build-up in this Seats that easily cause pre-ignition of the mixture and therefore by good ones Dissipation of the heat should be avoided or reduced as far as possible. This The purpose is achieved by causing the heat to stop settling on the seat to spread, but to wander into the valve tube d, from which it then passes through a large number of ribs are removed and continued. As such, the lid ribs are to use, and Fig. 2 shows that the importance of valve cooling Almost all of the cover ribs are brought up to the valve tubes to remove excess Draw off heat from these and direct it to those places where the air takes it can comfortably accommodate.

Die hier behandelten Gesichtspunkte sind von außerordentlicher Wichtigkeit, da es -nur bei genauer Befolgung derselben -dann aber mit Sicherheit - möglich ist, beliebig große Zylinder mit Luft zu kühlen. Nur die Nichtberücksichtigung der Grundsätze ist die Veranlassung gewesen, daß die Praxis die Regel auf.mestellt hat, nur kleine Zylinder seien mit Luft zu kühlen. Man kann vielmehr selbst Maschinen großer Abmessungen auf die angegebene Weise mit Luft kühlen. Bei diesen ergeben sich nun aber gewisse Schwierigkeiten betreffs der Herstellung, da es nachteilig ist, Mantel und Deckel aus einem Stück herzustellen. Trennt man dieselben aber, so verliert man die gute leitende Verbindung der Rippe, welche die Ableitung der überschüssigen Wärme erleichtert.The points dealt with here are extremely important, since it is possible - only if they are followed exactly - then with certainty, to cool cylinders of any size with air. Just ignoring the principles was the reason that practice set the rule, only small ones Cylinders are to be cooled with air. Rather, one can even use machines of large dimensions air cool as indicated. With these, however, there are certain Difficulties in manufacturing, as it is disadvantageous, jacket and lid made from one piece. But if you separate them, you lose the good one Conductive connection of the rib, which facilitates the dissipation of excess heat.

' Genaue Berechnungen haben. nun aber ergeben, daß auch dieser Nachteil bei richtiger Ausführung zu beheben ist. Wie die Abb. 3 zeigt, bestehen bei einem richtig gebauten Zylinder Wärmeflüsse, welche durch die Pfeile gekennzeichnet sind. Es erklärt sich dieses daraus, daß am Deckelrand eine große Rippenfläche vorhanden ist, die nicht unmittelbar vom Innern beheizt wird, aber zur Wärmeabführung ausgenutzt wird. Sie genügt in den meisten Fällen, um die überschüssige Wärme des Deckels abzuführen. In diesem Falle entsteht bei f eine neutrale Zone, wo kein Wärmefluß stattfindet. Hier könnte man die Rippe also tatsächlich durchschneiden. Nun liegt diese Stelle aber gerade bei der Teilfuge von Deckel und Zylinder, und man ist also bei richtiger Ausführung des Deckels in der Lage, an dieser Stelle eine Teilung vorzunehmen, ohne eine nennenswerte Wärmestauung befürchten zu müssen. Allerdings ist eine genaue Berechnung erforderlich, um festzustellen, ob bei der fraglichen Maschine auch die geschilderten Verhältnisse vorliegen.'Have accurate calculations. but now it turns out that this disadvantage too corrected if carried out correctly. As Fig. 3 shows, exist in one properly built cylinder heat flows, which are indicated by the arrows. This is explained by the fact that there is a large rib surface on the edge of the lid which is not heated directly from the inside, but is used to dissipate heat will. In most cases it is sufficient to dissipate the excess heat from the lid. In this case, a neutral zone arises at f, where no heat flow takes place. So here you could actually cut the rib. Now this point lies but especially with the parting line of the cover and cylinder, and you are correct Execution of the lid is able to make a division at this point without to fear a significant build-up of heat. However, it is an accurate one Calculation required to determine whether the machine in question also has the the described conditions exist.

Nimmt man die Teilung vor, so kann man den eigentlichen Zylindermantel auch an Stelle von angegossenen Rippen mit- einem gewellten Blech kühlen, welches in an sich bekannter Weise um den Zylinder herumgelegt ist, wie Abb. 4 und 5 erkennen lassen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß dadurch bei Wahl eines dünnen Bleches die kühlende Oberfläche vergrößert werden kann. Allerdings ist die Verbindung zwischen Zylinderwand und Blech bei iveitern nicht so innig wie bei angegossenen Rippen, so daß ein Teil des Vorteils der größeren Kühloberfläche wieder verlorengeht. An der Fuge ist ein kleiner Zwischenraum h gelassen, um der Luft das Eintreten in die durch die Deckelrippen i verdeckten öffnungen k zu gestatten, während die Öffnungen k denjenigen zwischen den Rippen i entsprechen.If you make the division, you can see the actual cylinder jacket cool with a corrugated sheet instead of cast-on ribs, which is placed around the cylinder in a manner known per se, as shown in FIGS. 4 and 5 permit. It is without further evident that when you choose one thin sheet the cooling surface can be enlarged. However, it is The connection between the cylinder wall and the sheet metal is not as intimate as with the cast Ribs, so that part of the advantage of the larger cooling surface is lost again. A small space h is left at the joint to allow air to enter to allow the openings k covered by the cover ribs i, while the openings k correspond to those between the ribs i.

Aus allen vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, daß eine sorgfältige konstruktive Durchbildung für eine gute Wirkung der Luftkühlung erforderlich ist. Dabei sei noch darauf hingewiesen, daß die vorstehend geschilderten Ausführungen nur Beispiele für die Beseitigung der bestehenden Schwierigkeiten darstellen und noch mannigfaltige andere Lösungen zulassen, welche hier nicht aufgezählt sind. Ferner kann dieselbe Kühlungsart naturgemäß außer für Verpuffungsmotoren auch für Gleichdruckmotoren, überhaupt für jede Art von Verbrennungsmotoren, verwendet werden.From all of the above it can be seen that a careful constructive development is necessary for a good effect of the air cooling. It should also be noted that the statements made above are only examples for the elimination of the existing difficulties and still allow various other solutions which are not listed here. Furthermore, the same type of cooling can naturally not only be used for deflagration engines but also for Constant pressure engines, in general for any type of internal combustion engine, can be used.

Claims

PATENT * CLAIMS: i. Air cooling of deflagration engines according to patent 342007, characterized in that the cover ribs branch in part to to be able to better dissipate the absorbed heat. z. Embodiment according to claim i, characterized in that the cylinder circumference is divided into fields, and that within each field all of the longitudinal ribs are parallel. 3rd embodiment according to claims i and a, characterized in that as many cover ribs as possible are brought up to the valve tubes in order to ensure a good dissipation of the .den valves supplied To achieve warmth. q .. Embodiment according to claim i to 3, characterized in that that the ribs are divided where there is no appreciable flow of heat.