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Luftgekühlter Motorzylinder aus Gußeisen mit Kupferrippen. Luftgekühlte
Motorzylinder aus Gußeisen mit Kupferrippen, die durch ein Lötmetall von hohem Schmelzpunkt
aufgelötet sind, sind bekannt. Von den bekannten Zylindern unterscheidet sich der
Erfindungsgegenstand dadurch, daß eine Schicht von HartlotmetaiT von wesentlich
gleichförmiger und vorher bestimmter Dicke den Zylinder unmittelbar umgibt, während
auf der Außenseite dieser ununterbrochenen Hartlotschicht Kupferrippen damit verschmolzen
sind. Hierdurch wird der Vorteil erzielt. daß die Rippenfüße nach dem Löten eine
starke Verbindung eingegangen sind, die eine gute Ableitung der Wärme vom Zylinder
auf die Rippen begünstigt. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Rippen durch
Falzung eines Kupfermantels gebildet, so daß sich die Füße wesentlich fortlaufend
Kante an Kante über den berippten Zylinderteil erstrecken. Dadurch ist eine einfache
Herstellung der Rippen ermöglicht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, wobei auch zwecks besseren Verständnisses die Herstellung
mit angegeben ist.
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Abb. i zeigt schaubildlich das Umhüllen des Zylinders mit dem Lötblech
und den Rippen bei der Herstellung; Abb. 2 ist eine Seitenansicht des Zylinders
und der Rippen vor der Löterhitzung, Abb.3 ein vergrößerter Teilschnitt nach Linie
3-3 der Abb. 2, Abb.4 ein Aufriß des fertigen Zylinders, wobei auf der einen Seite
das Umhüllungsrohr abgenommen erscheint, Abb. 5 ein Schnitt nach Linie 5-5 der Abb.
4, Abb.6 ein stark vergrößerter Teilschnitt nach Linie 5-5 der Abb. 4.
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Die Kupferrippen i i sind an dem Gußeisenzylinder io befestigt und
werden vorzugsweise durch ein zusammenhängendes gefaltetes Kupferblech gebildet.
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Jede Rippe hat einen flachen Fußteil 2o und Seitenteile 21 in Form
auswärts ragender Schleifen. Abb. 2 zeigt, daß die Rippen kürzer sind als der Zylinder.
Aus Abb.3 wird ersichtlich, daß, wenn man die Rippen gemäß Abb. i um den Zylinder
herumlegt, die Füße 2o benachbarter Rippen aneinanderstoßen und so ungefähr einen
Kreis bilden. Dadurch wird eine gute Flächenberührung gesichert, die für Befestigung
und Wärmeleitung sehr wichtig ist.
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Der Rippenstreifen wird gereinigt, indem man ihn vorzugsweise in kaustische
Soda und dann in 75prozentige Salpetersäure taucht, hierauf gewaschen, hierauf in
Cyanid getaucht, um die Salpetersäure zu neutralisieren, hierauf mit einer Bürste
gewaschen und in heißes Wasser getaucht, und dann wird ein Lötfluß auf die Füße
2o der Rippen aufgebracht.
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Der Eisenzylinder io wird durch Schleifen o. dgl. außen geglättet,
vorteilhaft leicht galvanisch verkupfert und dann mit demselben Fluß überzogen wie
die Rippenfüße.
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Das Gehäuse ist nun bereit, gemäß Abb. i mit dem Lötmessing 12 und
dem Rippenblech ii vereinigt zu werden.
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Das Lötmessingblech 12 wird so um den Zylinder herumgebogen, daß die
beiden Enden zusammenkommen; es besteht z. B. aus etwa 6o Prozent Kupfer und 40
Prozent Zink. Um den Rippenmantel werden mehrere Eisendrahtfinge 13 stramm herumgezogen,
deren Enden gemäß Abb.2 bei 14 miteinander verdrillt werden. Die Kupferrippen werden
dann mit einem dicken Flußmittel überzogen, das sie während der Wärmebehandlung
schützt.
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Das Verlöten geschieht nun durch Erhitzen vorteilhaft unter dauernder
Umdrehung des Zylinders um seine wagerecht gestellte Längsachse. Nach Abkühlung
werden dann die Eisendrähte abgenommen, und der Zylinder wird gebeizt und fertiggestellt.
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Bei genügend langer und hoher Erhitzung vereinigt sich das Lötmessing
leicht mit dem Kupfer der Rippen. Das Eisen anderseits wird von dem Messing anlegiert
oder durchdrungen, so daß ein starker Verband von dem Eisen zum Messing und von
diesem z:; dem Kupfer der Rippen besteht. Der dünne elektrolytische Überzug aus
Kupfer, der auf der Zylinderaußenseite vorhanden war, scheint durch das Messing
absorbiert zu werden, da eine physikalische Nachprüfung des fertigen Zylinders diese
sehr dünne Kupferschicht
nicht als ausgesprochene Schicht nachweist.
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Diese Vermischung der Metalle zeigt sich in dem Fehlen einer ausgeprägten
Tremnlmie zwischen den verschiedenen Metallen, wodurch die Gefahr auf ein Mindestmaß
herabgedrückt wird, daß die Rippen infolge ungleicher Ausdehnung der verschiedenen
Metalle des Verbandes abgehen. Anscheinend bewirkt die Absorption von Kupfer aus
den Rippen und aus dem elektrolytischen Überzug durch das Messing des Verbandes
eine Zunahme des prozentualen Kupfergehaltes des Lötmessings, wodurch seine Brüchigkeit
verringert und seine Wärmeleitfähigkeit vergrößert wird.
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Ein vergrößerter Querschnitt des Verbandes zwischen dem Zylinder und
einer Rippe ist in Abb. 6 veranschaulicht. Hier bedeutet a den Gußeisenzylinder,
b die Vermischungszone oder die Zone der Verlegierung oder Adhäsion zwischen
dem Eisen und dem Messing, c die Messingzone, d die Zone, in der sich das Messing
mit dem Kupfer oder Rippenwerk vermischt oder legiert hat, e das wesentlich reine
Kupfer. Es findet deshalb eine fortschreitende Legierung oder Vermischung von Metall
von dem Eisen zum Kupfer statt, was eine ausgezeichnete Wärmeleitung ergibt und
die wirksame Wärmeberührung zwischen den Rippen und dem Eisen sichert. Der Verband
scheint dem Wärmedurchgang erheblich weniger Widerstand zu bieten als im Falle einer
Verbindung, wo der Übergang von Eisen zu Kupfer schroff ist. Untersuchungen dieses
Verbandes zeigen, daß zwischen den Metallen und dem Verband keine scharfe Spaltlinie
besteht und daß die Kupferrippen äußerst stark an dem Eisenzylinder haften. Aus
Abb-.6 ist zu ersehen, daß das Messing während der Wärmebehandlung zwischen die
Kanten benachbarter Rippen hochgeflossen ist und diese Rippen zusammenbindet, wodurch
die Wurzeln benachbarter Rippen verstärkt werden. Die Füße benachbarter Rippen werden
so durch das damit legierte Messing untereinander verbunden, so daß um die Zylinderaußenseite
herum eine fortlaufende »Haut« aus wärmeleitendem Metall gebildet wird. Von dieser
Haut stehen die Rippenwurzeln vor und gehen in die eigentlichen Rippen über, wobei
die Wurzeln dieser Rippen eine größere Stärke besitzen als die doppelte Stärke der
Rippen.
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Statt eines fortlaufenden Mantels kann man auch Einzelrippen mit verbreiterten
Füßen verwenden. Der Wärmefluß vom Zylinder nach den Rippen im Motorbetriebe ist
ein sehr rascher. Der Verband zwischen den Rippen und dem Maschinenzylinder ist
nicht nur umfänglich zwischen benachbarten Rippen, sondern auch in der Längsrichtung
stetig und dauernd fest, letzteres in dem Grade, daß bei einem Versuch zum Abreißen
der Rippe diese, nicht aber die Verbindung reißt.
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Jede der vielen Rippen ist an dem Gußeisenzylinder dauernd durch einen
wärmeleitenden Verband verankert, der im Vergleich zum Querschnitt der Rippe eine
ausgedehnte Fläche des Zylinders bedeckt.
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Bei dem in Abb. i und 3 veranschaulichten Rippenstreifen sind die
Rippen gleich weit voneinander entfernt und so gefaltet, daß die inneren Kanten
mit einem flachen Fuß versehen sind, der durch Auswärtsbiegen der Innenteile der
verschiedenen Falten oder Schleifen entstanden ist. Diese Form hat Vorteile, da
sie nicht nur das gleich weite Abstehen der Rippen erleichtert, sondern auch mehr
Fläche für die Befestigung an den Zylinderwänden liefert. Die bevorzugte Ausführungsform
der Rippe oder des Kühlelementes besteht dabei aus einer Falte oder Schleife aus
Metallblech, welche eine abgeflachte Röhre bilden, deren eine Kante an der Zylinderwand
befestigt ist. Diese Röhre ist an beiden Enden offen und ermöglicht den Durchgang
eines Luftzuges, während ein zusätzlicher Luftzug dadurch zum Vorbeigang an der
Außenseite der verschiedenen Rippen veranlaßt wird, daß man das ganze Rippenwerk
mit einem Zugrohr 40 umgibt, an das ein Lüfter angeschlossen ist.