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Kühlvorrichtung für die Kolbenstange von doppelt wirkenden Brennkraftmaschinen.
Kühlvorrichtungen für die Kolbenstange von doppelt wirkenden Brennkraftmaschinen,
bei der die Innenfläche der hohlen Kolbenstange und des Kolbenkopfes durch während
der Ansaugung eingezogene Luft gekühlt werden, sind bekannt. Von dem Bekannten unterscheidet
sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß auch die Außenfläche des den erhitzten
Gasen ausgesetzten Teiles der Kolbenstange dadurch gekühlt wird, daß die Luft durch
beim Kolbenhub außerhalb des Zylinders bleibende Öffnungen aus der Kolbenstange
in einen von der Kreuzkopfführungsbahn gebildeten Raum übertritt, aus welchem sie
durch Öffnungen nahe der Stopfbüchse entweicht. Hierdurch wird der neue Erfolg erreicht,
daß die äußere Fläche der Kolbenstange, die im Zylinder den heißen Gasen ,iosgesetzt
ist, durch umlaufendes Kühlmittel gekühlt wird, wenn sie sich außerhalb des Zylinders
befindet.
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Die Zeichnungen stellen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dar. Abb. i ist ein Schnitt durch einen aufrechten Zylinder einer doppelt wirkenden
Brennkraftmaschine.
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Abb.2 ist ein achsialer Schnitt eines Zylinders einer abgeänderten
Ausführungsform. Abb.3 ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstabe nach der Linie E-F
in Äbb. i. Abb. q. ist ein gleicher Schnitt wie Abb. 3 und zeigt eine abgeänderte
Anordnung.
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Abb. 5 ist ein achsialer Schnitt eines Zylinders einer weiteren Ausführungsform.
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Abb. 6 ist ein Schnitt nach der Linie G-H in Abb. 5.
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In einer doppelt wirkenden Maschine, wie sie beispielsweise in Abb.
i, 2 und 5 dargestellt ist, ist der Kolben mit einem Kopf i gebildet. Es ist eine
hohle röhrenförmige Stange 2 vorgesehen, welche durch eine Stopfbüchse 3 geht und
das äußere oder innere Ende des Zylinders q., der mit einem Kühlmantel versehen
ist, schließt. Ein geeignet gebauter Querkopf 6 ist an dem unteren Ende der Kolbenstange
2 befestigt und hat größeren Durchtnesser als die Kolbenstange. Der Querkopf arbeitet
in einer passenden Führungskammer 7. Zentral innerhalb der röhrenförmigen Kolbenstange
und von ihr getragen ist ein kleineres Rohr 8 angeordnet, welches an seinem unteren
Ende mit der Kurbelkammer 9 in Verbindung steht und dessen oberes Ende in geeigneter
Entfernung von dem Kolbenkopf endet. Oben ist ein Durchgang fo, der in einen Ringraum
12 zwischen der Innenseite der Kolbenstange und der Außenseite des Rohres $ mündet.
Kühlrippen i i können an die Innenseite der Kolbenstange angegossen oder angebracht
werden. Gewünschtenfalls
können auch an dem Kolben Rippen befestigt
werden.
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Das Rohr 8 (s. Abb. i und 3) hat eine glatte Wandung und besitzt wesentlich
zylindrische Form. Der untere Teil hat verengten Querschnitt, um den Strom der Luft
durch den Schlitz 13 infolge der durch die Zusammenpressung erhöhten Kraft stärker
zu machen. In Abb. 4 ist ein Rohr 8 von abgeänderter Einrichtung gezeigt. Die Wände
sind gewellt, um die Fläche oder das Volumen der Räume i2 zwischen den Rippen ii
zu verringern und so eine bessere Kühlwirkung durch das Kühlmittel, welches durch
.die Räume I2, wie weiter unten dargelegt ist, geht, zu erzielen.
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Nahe dem unteren Ende der Kolbenstange sind Öffnungen oder Schlitze
13 geschnitten, welche die Räume oder Kanäle 12 mit der Querkopfführungskammer 7
oberhalb des Querkopfes verbinden. Neben dem oberen Ende der Querkopfführungskammer
befindet sich eine Behälterkammer 14, welche beispielsweise durch die Schlitze 15
mit der Kammer 7 in Verbindung steht. An der Kammer 14 ist das Einlaßrohr 16 des
Vergasers angebracht, der mit der Maschine verbunden ist und schematisch in Abb.
i bei 17 angedeutet ist, während ein Teil des Rohres 16 abgebrochen ist. Der Behälter
14 kann fortfallen und das Einlaßrohr unmittelbar an der Querkopfführungskammer
angebracht sein.
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Die Arbeitsweise der Kühleinrichtung ist die folgende: Der Einfachheit
halber wird zunächst vorausgesetzt, daß die Drosselklappe 27 geschlossen ist. Beim
Niedergang des Kolbens i wird Luft oder die mit Schmieröl vermischte Luft aus dem
Kurbelgehäuse 9 durch das Rohr 8 nach oben, durch die Kanäle io, durch den Ringraum
12 nach unten durch die Kanäle 13, durch den Ringraum 7 nach oben, durch die Kanäle
15, Kammer 14, Rohr 16, Vergaser 17, wo sie mit Brennstoff gemischt wird und endlich
als Gemisch durch Rohr 18 und durch das geöffnete Ventil i9 in den oberen Zylinderraum
gesaugt. Beim Hochgang des Kolbens strömt die Luft auf demselben Wege und durch
dieselben Räume, wie oben angegeben, in den Vergaser 17. Aus dem Vergaser wird das
Gemisch durch Rohr 2o und durch das geöffnete Ventil 21 in den unteren Zylinderraum
gesaugt. Beim Öffnen der Regelungsklappe 27 tritt Luft in die Kammer 14, und es
wird Luft nur zum größeren oder geringeren Teile durch den Kolben hindurchgesaugt.
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Wenn die Maschine arbeitet, so wird die zu der Kurbelkammer 9 durch
passenile Einlaßöffnungen 18d und iga zugelassene Luft durch die Wirkung des Kolbens
von der Kurbelkammer 9 durch das innere Rohr 8 und dann durch die Kanäle io und
12, in Berührung mit den Kühlrippen i i eingesog@n und dann durch die Öffnungen
13 im unteren Teil der Kolbenstange in die Querkopfführungskammer 7 geleitet. Die
Luft, welche längs der Außenseite der Kolbenstange läuft, geht durch die Auslässe
15 in den Behälter 14 und wird von hier durch das Rohr 16 in den Vergaser 17 und
dann durch das Rohr 18 und Einlaßventil i 9 in den oberen Zylinderraum oder durch
das Rohr 2o und das Einlaßventil 21 in den unteren Zylinderraum geleitet.
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Die von der Kurbelkammer 9 kommende Luft trägt Öl in Form von Nebel
mit sich, um die Kolbenstange, Zylinderwände und andere Teile zu schmieren.
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Weitere Luft kann zu dem Behälter 14 durch die mit Ventilen versehene
Leitung 27 zugeführt werden. Bei einer abgeänderten Einrichtung kann die Luft zuerst
durch eine passende Öffnung in die Querkopfführungskammer eintreten, dann nach oben
durch die Räume 12 zwischen den Rippen i i und durch das innere Rohr 8 in die Kurbelkammer
g herabgehen. Von hier fließt die Luft durch das Einlaßrohr des Vergasers.
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Nachdem die Luft durch die Kolbenstangenrippen gegangen ist, erhält
sie die erforderliche Hitze für die Verdampfung des Brennmaterials und kann nötigenfalls
in dem Behälter vor Eintritt in den Vergaser gekühlt werden.
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In einer anderen in Abb. 2 gezeigten Ausführungsform kann das Kühlmittel
durch das innere Rohr 8, die Kanäle 12, und durch die Querkopfführungskammer durch
die Wirkung des Querkopfes 6 allein gesogen werden. Letzterer saugt Luft bei dem
Hube nach unten aus -der Kurbelkammer und stößt sie bei dem Hube nach oben aus.
Ein selbsttätiges Ventil wie 31 ist an dem oberen Ende des inneren Rohres und ein
zweites selbsttätiges Ventil 32 an der Leitung 33, die mit den Öffnungen 15 in der
Wandung der Querkopfführungskammer in Verbindung steht, angebracht. Der Kolbenkopf
ist in diesem Falle vorteilhaft so eingerichtet, daß er einen Hohlraum zwischen
seinen beiden Flächen bildet, so daß, wenn der Kolben auf seinem Hube nach unten
geht, Luft und Ölnebel durch das Ventil 31 treten. Da der Ölnebel schwerer ist als
Luft, so wird er durch seine eigene Schwere in den Hohlraum zwischen den beiden
Flächen des Kolbens getragen und fließt zu den Zylinderwandungen durch in einem
Teile der Kolbenwandung zu diesem Zwecke vorgesehene Öffnungen 34. Die Außenseite
der Kolbenstange wird durch C51 geschmiert, welches von dem Querkopf nach oben geworfen
ist und durch den verbleibenden Ölnebel, der zwischen den Kolbenstangenrippen
i
i hindurchgeht. Bei dem Hube des Kolbens nach oben wird das Ventil 31 in dem inneren
Rohre geschlossen und,das Ventil 32 geöffnet. Die Luft wird entweder in einen Behälter
gepreßt, wo der zurückbleibende Ölnebel abgezogen und zurück nach der Kurbelkammer
geführt werden kann, oder in die-Atmosphäre getrieben.
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Wie erwähnt, kann die Luft in jeder Richtung durch die Querkopfkammer
geleitet werden oder durch die Wirkung des Querkopfes oder des Kolbenkopfes von
einer Seite der Ouerkopfführungskammer durch das innere Rohr und die Räume zwischen
den Rohren und nach außen an der entgegengesetzten Seite. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen
sind an oder nahe den beiden Endender Querkopfführung gelagert. Entweder eine Öffnung
oder beide können durch Ventile geregelt werden.
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Die Rippen r i auf der Kolbenstange können starr sein und längsgerichtet
laufen. Sie können auch spiralig und ähnlich den Flintenzügen geformt : ' oder sonstige
entsprechende Form hab-Die Wandung dies inneren Rohres 8 kann entweder, wie in Abb.
3 gezeigt, glatt sein oder gewellt wie in Abb. 4. Die Wellungen, welche in die Kanäle
12 zwischen den Kolbenstangenrippen i i treten, verringern den Luftraum in den Kanälen
und bringen so mehr Luft durch die Leitungen in Berührung mit den Rippen.
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Der Kolbenkopf i oder, wie in Abb. i und 2, der Mittelteil
35 des Kolbenkopfes kann abnehmbar sein, um die Befestigung des inneren Rohres
8 zu erleichtern. Die Kolbenstange kann auch zum gleichen Zwecke in zwei abnehmbaren
Teilen gebildet sein.
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Der Mittelteil 35 des Kolbenkopfes kann so gestaltet sein, daß er
das Kühlmittel längs der 1_eitung to führt. Wenn ein Ventil an dem mittleren Rohre
8 angebracht ist, so hat die Unterseite des Ventils eine geeignete Form zum selben
Zwecke (Abb. 2).
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In der in Abb. 5 und 6 gezeigten Einrichtung liegt das Rohr 8 nicht
innerhalb der hohlen Stange 2, sondern umgibt dieselbe und ist mit Rippen 8' versehen,
während die Stange 2 keine Rippen hat. Wenn die Maschine im Betriebe ist, so wird
Luft durch die Wirkung des Kolbens aus der Kurbelkammer durch das Innere der Stange
2 gesaugt, dann durch Öffnungen 2', die nahe am oberen Ende der Stange vorgesehen
sind, an den Rippen 8' in der Leitung 12 zwischen der äußeren Fläche der Stange
2 und der inneren Fläche des Rohres 8 vorbei in die Ouerkopfführungskammer, worauf
sie nach oben in Berührung mit der äußeren Fläche des Rohres 8 zu der Auslaßoffnung
15 zur Leitung 33 geht und von hier durch das Ventil 32 in einen Vergaser
und den Maschinenzylinder geleitet wird.