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Kühleinrichtung für Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine zur Rückkühlung des Zylinderkühlwassers für
Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, dienende Kühleinrichtung. Bei
dieser Kühleinrichtung wird die Kühlluft beispielsweise mit Hilfe eines Schwungradventilators
zwischen den Kühlrohren zweier Rohrbündel hindurchgesaugt, welch letztere zwischen
einer oberen und einer unteren, mit dem Wassermantel des Zylinders in Verbindung
stehenden Wasserkammer angeordnet sind. Nach ihrem Durchtritt durch die Kühlrohrbündel
gelangt dann die Luft in einen von Rohren freien Saugraum.
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Derartige Kühlvorrichtungen sind an sich bekannt. Das wesentliche
Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht gegenüber den bekannten Einrichtungen
darin, daß die Rohrbündel in V-Forin angeordnet sind und sich die Saugkammer an
der Außenseite der Rohrbündel befindet. Die Kühlluft tritt zuerst in den zwischen
den Rohrbündeln gelegenen freien Raum ein und strömt von dort quer zu den Rohren
durch die Rohrbündel hindurch in den vorerwähnten Saugraum.
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Durch die V-förmige Anordnung der Rohrbündel wird eine sehr gute Raumausnutzung
herbeigeführt, da infolge dieser Anordnung der Rohre die Querschnitte desjenigen
Teiles der Saugkammer, welcher unmittelbar hinter den Rohren liegt, proportional
mit der Luftmenge anwachsen, die durch die einzelnen Querschnitte des Saugraumes
hindurchgeführt werden muß. Es ist ohne weiteres klar, daß die durch die einzelnen
Querschnitte des Saugraumes strömende Luftmenge von oben nach unten zunimmt, und
zwar ist diese Menge in dem hinter dem oberen Rohrbündelende liegenden Querschnitt
gleich Null, während sie in dem hinter dem unteren Ende des Rohrbündels gelegenen
Querschnitt ihren Größtwert erreicht. Entsprechend dem Anwachsen der Luftmenge vergrößert
sich aber auch der Querschnitt der hinter den Rohrbündeln gelegenen Saugkammer,
so daß der Luft, unter Vermeidung jedes überflüssigen Raumes, überall der für ein
annähernd widerstandsfreies Strömen notwendige Durchtrittsquerschnitt gegeben wird.
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Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß
die untere Wasserkammer mit wesentlich geringerer Breite als die obere ausgeführt
werden kann. so daß sie einerseits den Luftdurchtrittsquerschnitt nicht unzulässig
verengert und andererseits billig herzustellen ist.
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Durch die V-förmige Anordnung der Rohrbündel wird weiterhin erreicht,
daß der obere Teil des Kraftmaschinenzylinders, welcher erfahrungsgemäß der heißeste
ist, seine
Wärme durch den zwischen den Rohrbündeln gelegenen freien
Raum frei ausstrahlen kann.
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Schließlich werden die Rohre, welche die Rohrbündel bilden, zweckmäßigerweise
doppelt gekrümmt ausgeführt, wodurch ihnen eine große Elastizität verliehen wird,
die das Entstehen schädlicher Wärmespannungen verhindert. Außerdem ermöglicht die
doppelte Krümmung ein senkrechtes Einmünden der Rohre in die obere und untere Wasserkammer,
so daß hierdurch die Kosten der Befestigung der Rohre in den Wasserkammern nicht
höher sind, als bei auf ihrer ganzen Länge vertikal laufenden Rohren.
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Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung an dem Ausführungsbeispiel
eines einzylindrigen, senkrecht stehenden Motors veranschaulicht.
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Abb. i zeigt einen teilweisen senkrechten, axialen Schnitt nach i-i
der Abb. 2.
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Abb.2 ist ein waagerechter Schnitt nach 2-2 der Abb. i, von oben nach
unten gesehen. Abb. 3 ist ein senkrechter Schnitt nach 3-3 der Abb. i, gesehen in
Richtung gegen das Schwungrad des Motors.
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Abb. q. zeigt schematisch einen Teil der Stirnansicht der Kühleinrichtung
von der Schwungradseite aus nach Abnahme des Schwungradej ektors.
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Das Zylindergehäuse a ist mit einem waagerechten Rohransatz a1 (Abb.
i und 3) versehen, um denjenigen Teil der Motorkurbelwelle b1 aufzunehmen, welcher
zwischen der eigentlichen Kurbelkröpfung und dem Schwungrad b2 sich befindet. Letzteres
ist als Fliehkraftejektor ausgebildet und trägt zu diesem Zweck radiale Flügel b2°
(Abb. i und 3), die auf der dem Zylindermotor zugekehrten Seite des Schwungrades
angeordnet sind. Der Motorzylinder c ist von einer Wasserkammer cl (Abb. i und 2)
umgeben, in deren dem Schwungrad zugekehrten, senkrechten Wandung oben eine Öffnung
c° (Abb. i) und unten eine zweite Öffnung c°° sich befinden. An die Öffnung c° ist
die obere seitliche Wasserkammer dl angeschlossen und an die untere Öffnung c°°
ein Wassersammler d2. Zwischen der oberen Wasserkammer dl und dem unteren Wassersammler
d2 sind zwei Röhrenbündel e1 und e2 eingeschaltet, welche beiderseits einer zum
Schwungrad senkrechten und durch die Zylinderachse gelegten Ebene verlaufen und
deren Inneres durch die Wasserkammern dl und d2 mit dem Kühlmantel des Zylinders
in Verbindung stehen.
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Längs dieser Röhren e1, e2 erstreckt sich die Saugkammer derart, daß
die Frischluft in diese quer zu den Bündeln e1 und e2, also etwa senkrecht zu deren
Mittellinien, einströmt. Die Eintrittsquerschnitte für die Luft erstrecken sich
hierbei über die ganze Länge der beiden einander gegenüberliegenden Röhrenbündel.
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Gemäß der Erfindung sind die Rohrbündel in V-Form angeordnet; man
läßt der Umgebungsluft einen freien Zutritt in das Innere zwischen den V-förmig
verlaufenden Rohrbündeln, während die Saugkammer f (Abb. i, 2, 3) sich längs der
beiden äußeren Seiten der V-förmig angeordneten Rohrbündel erstreckt. Hieraus ergibt
sich eine divergierende, also von innen nach außen zu gerichtete Bewegung der Luft
quer zu den beiden Rohrbündeln. Der untere Wassersammler d2, in welchen die V-förmigen
Rohrbündel münden, erhält eine verhältnismäßig geringe Breite, damit zwischen ihm
und den senkrechten Seitenwänden der Saugkammer f ein genügender Durchtrittsquerschnitt
für die Luft vorhanden ist, die aus den Zwischenräumen zwischen den Rohrbündeln
austritt und sich in Richtung gegen den Schwungradejektor bewegt.
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Die Saugkammer ist gegen die Schwungradseite zu durch eine senkrechte
Wand, die parallel zum Schwungrad liegt und nahe an die beiden V-förmigen Rohrbündel
heranreicht, abgeschlossen. In dieser Wandung ist eine entsprechend der V-förmigen
Anordnung der Rohrbündel etwa dreieckige Öffnung f ° freigelassen, um der Außenluft
einen freien Zutritt in den zwischen den Rohrbündeln freigelassenen Raum zu geben.
In derselben Wandung ist weiter unten eine zweite kreisförmige große Öffnung f°°
freigelassen, die gleichachsig zur Schwungradachse liegt. Durch diese Öffnung f°°
saugt der Schwung" radejektor die Luft aus der Saugkammer f und unterhält in dieser
einen dauernden Unterdruck. Die Saugkammer f ist nach unten durch einen halbzylindrigen
Boden abgeschlossen (Abb. 3), der sich unmittelbar an die senkrechten Seitenwände
der Saugkammer anschließt.
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Durch die Bauart gemäß der Erfindung ist Vorsorge getroffen, daß die
Luft, welche die Saugkammer durchströmt, auf ihrem Wege kein .wesentliches Hindernis
findet, damit der Widerstand gegen die Luftbewegung sich ausschließlich oder im
wesentlichen auf die Bestreichung der äußeren Wandflächen der beiden Röhrenbündel
beschränkt; dies ist eine Voraussetzung dafür, daß die Frischluft mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit auf der ganzen Länge der Rohrbündel sich bewegt, und zwar in einer
Richtung, die ungefähr senkrecht zu den Rohrbündeln verläuft.
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Was das vorteilhafte Aussehen der Bauart anbelangt, so zeigt die Abb.
,4, daß die Röhrenbündel durch die Wände der Saugkammer vollständig abgedeckt sind.
Die Gesamtheit der Kühleinrichtung ist gegen äußere Beschädigungen
und
Stöße geschützt und bietet sich dem Auge als geschlossenes Ganzes dar.
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Da die oberen und unteren Rohrenden der beiden Bündel e1 und e2 in
horizontalen Wänden befestigt sind, kann ein einziger Rohrsatz von völlig gleicher
Krümmung Verwendung finden, wodurch sich die Herstellung vereinfacht. und verbilligt.
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Der untere Wassersammler d2 kann zweckmäßig eine Breite erhalten,
die der Breite der Wandung des Zylinderwassermantels entspricht; vgl. Abb.2 und
3. Weiterhin sind der untere Wassersammler dz und die obere Wasserkammer dl derart
angeordnet, daß sie einen schnell und leicht vom Zylinder abnehmbaren Block bilden;
die Befestigung am Zylinder kann beispielsweise durch Schrauben-oder Bolzenpaare
erfolgen.
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Die Zündkerze g ist, wie Abb. r und q. ersehen lassen, in der Höhlung
untergebracht, die unterhalb des Bodens der oberen Wasserkammer dl und zwischen
den beiden V-förmigen Rohrbündeln als Eintrittskanal für die Frischluft gebildet
wird.