-
Einrichtung zur Kühlhaltung der den Brenngasen ausgesetzten Oberfläche
von Kolben und Brennkammerwandung von Brennkraftmaschinen Es ist erwünscht, bei
Brennkraftmaschinen in den Brennkammern mit hohen Gastemperaturen zu arbeiten. Andererseits
ist man, um die Wandungen auf einer zulässigen Temperatur zu halten, zur Anwendung
einer äußeren Kiihlung genötigt, wobei die an die Kühlanlage abgegebene Wärme in
der Regel verloren ist.
-
Um den Wärmeverlust zu verringern und ein Arbeiten mit hohen Gastemperaturen
zu ermöglichen, hat man vorgeschlagen, Schutzabdeckungen für die mit den Brenngasen
in Berührung kommenden Innenflächen vorzusehen, die hohe Temperaturen annehmen und
durch feuerfeste Zwischenlagen oder durch Luftschichten eine Wärmeableitung verhindern
sollten. Im Falle der Verwendung von Luft als Isoliermittel hat man auch Durchbrechungen
in der Abdeckung angebracht, um einen Druckausgleich zu ermöglichen.
-
Alle diese Mittel haben keinen praktischen Erfolg gehabt. Die Erfindung
beseitigt nun die vorhandenen Übelstände und schafft eine Schutzabdeckung, bei der
sowohl die Abdeckung selbst wie die sie tragende Wandung durch die Wirkung der dem
Zylinder zufließenden Gase gekühlt wird, derart, daß die von der Schutzabdeckung
während der Verbrennung aufgenommene Wärme nicht verloren ist, sondern dem Gasinhalt
des Brennraumes wieder zugeführt wird. Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck
die Abdeckung durch eine Vielzahl von Platten gebildet, die im Abstande voneinander
angeordnet und durch zahlreiche Stege abgestützt oder mit den Wandungen verbunden
sind. Hierdurch wird zwischen den zu schützenden Wandungen und der Innenseite des
Brennraumes eine große Anzahl von Gasräumen geschaffen, die voneinander unabhängig
sind und mit dem Brennraum in ständiger Verbindung stehen. Infolgedessen können
die Gase frei zwischen Brennkammer und den zahlreichen Gasräumen strömen. Die Abdeckung
wird also stark von der Brennkammer aus erhitzt, wird aber auch wiederum durch die
Gase gekühlt, die zwischen ihr und der Außenwandung der Brennkammer oder des Kolbens
fließen. Während des Druckabfalles, der unmittelbar nach der Verbrennung im Brennraum
erfolgt, fließen die sich ausdehnenden und .abkühlenden Gase aus den zahlreichen
Gasräumen in das Zylinderinnere und führen die Wärme, die sie von dem Futter aufgenommen
haben, in den Zylinderinhalt zurück. Da jeder Teil des Gases nur über einen verhältnismäßig
kleinen Teil der Futterfläche fließt, werden sämtliche Teile des Futters wirksam
gekühlt.
-
Die Erfindung ist durch die Zeichnungen in einer Vielzahl von Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
Abb. i ist ein Axialschnitt durch einen Brennraum
und den Kolben; Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II in Abb. i ; Abb. 3 ist die
Aufsicht auf einen Kolben; Abb. q. und 5 sind Schnitte nach Linien VI-V I und VII-VII
in Abb. 3 ; sie veranschaulichen je zwei weitere Ausführungsbeispiele; Abb. 6 ist
ein Axialschnitt, der eine weitere Abänderung der Erfindung wiedergibt; Abb. 7 zeigt
im Schnitt eine weitere abgeänderte Ausführungsform; Abb. 8 bis 12 zeigen weitere
Ausführungsmöglichkeiten.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 ist auf die zylindrische
Wandung i des Zylinderdeckels :2 eine Abdeckung 3 aufgelegt, die sich gegen Stege
5 zwischen ringförmigen Aussparungen q. der Wandung legt. Durch über die Umfangsfläche
verteilte schmale Schlitze 6 sind die Aussparungen q. an zahlreichen Stellen mit
dem Innenraum der Brennkammer in Verbindung. Der Innendurchmesser der Abdeckung
3 ist derart, daß der Kolben 8 gerade frei von ihr geht. Die Kolbenringe 9 arbeiten
nur auf dem nicht abgedeckten Zylinderteil 7.
-
Die Oberseite des Kolbens ist durch Streifen 14 T-förmigen Querschnittes
abgedeckt, die mit ihren schwalbenschwanzförmig gestalteten Stegen in Nuten des
Kolbens eingreifen. Zwischen den Flanschteilen 15 und dem Kolben 8 entstehen Taschen
16, die durch enge Spalte 17 mit dem Innern _ der Brennkammer 18 in Verbindung sind.
-
Wenn das Gasgemisch im Brennraum gezündet wird, so nehmen die Abdeckungsteile
3, 15 Wärme auf. Während der sich anschließenden Dehnung fließt aus den Taschen
.4, 16 das Gas teilweise durch die Schlitze 6, 17 zurück und führt einen Teil der
Wärme wieder in den Brennraum zurück.
-
Die Abdeckung wird zweckmäßig aus Werkstoff hergestellt, der sehr
hohen Temperaturen standhalten kann, z. B. aus Chrom, Nickel oder Nickel-, Chrom-,
Wolfram-, Eisenlegierungen. Die Abdeckung ist infolge der Unterteilung imstande,
sich frei zu dehnen und zusammenzuziehen. Die streifenförmigen Teile 14. «-erden
zweckmäßig nur in ihrer Längsmitte bei 2o fest eingespannt, während sie sich im
übrigen axial dehnen und zusammenziehen können.
-
Bei der linken Hälfte der Abb. 3 bis 5 ist die Abdeckung durch C-förmige
Platten 23 gebildet, die in T-förmige Nuten 22 des Kolbens 8a eingesetzt und durch
Stemmstücke 24 so befestigt sind, daß sie sich unter Wirkung der Wärmeschwankungen
leicht dehnen oder zusammenziehen können, beispielsweise derart, daß die Stemmstücke
nur auf den mittleren Teil der Flanschen der C-förmigen Stücke wirken. Die Flanschen
können auch schtnaler gemacht «erden als die Stegteile, oder es können in den Flanschen
noch Schlitze parallel zum Kolbenboden vorgesehen sein.
-
Bei der Ausführung nach der rechten Hälfte der Abb. 3 bis 5 erfolgt
die Befestigung der Enden der C-förmigen Platten 23a in zylindrischen Nuten
27 durch Sicherungsstifte 28, die im Beispiel mit verstärkten Teilen 28a
sich gegen die Seitenwandungen anlegen und mit schwächeren Fortsätzen auf die Enden
der Flanschen von je zwei benachbarten Stücken 23a wirken. Die Bohrungen 27 werden
an den äußeren Enden durch Stopfen. 29 abgeschlossen. Es können auch in den Platten
a3, 23a Öffnungen 3o angebracht werden, um einen noch besseren Umlauf des Gases
zu sichern.
-
Die hier für die Kolbenfläche dargestellte Ausgestaltung der Abdeckung
läßt sich in gleichartiger Weise auch für BrennIcammerwandungen und Ventilflächen
verwenden. Ein Beispiel dafür ist in Abb. 6 wiedergegeben. Hier ist der zylindrische
Teil der Brennkammer mit einer Schraubennut 46 von '(-Querschnitt versehen, in die
die C-förmigen Platten mit den zur Befestigung dienenden Stemmstücken von einem
Ende aus eingefädelt werden. Die Nut endigt in einer Aussparung 47, über der eine
Abdeckungsplatte befestigt werden kann. Die punktierten Linien im unteren Teil der
Abb. 6 stellen der Verlauf der Schraubennut auf der weggeschnittenen zylindrischen
Hälfte dar.
-
Der kegelförmige Teil der Brennkammer ist durch in Ringnuten eingesetzte
Platten geschützt. Diese Ringnuten sind in nicht dargestellter Weise an einer Stelle
mit einer Einführöffnung versehen. Nach der Einbringung werden die Platten durch
Verstemmen .der Stemmstücke endgültig befestigt. In Abb. 6 ist das Auslaßventil
4o beispielsweise mit einer Ringnut 48 ausgerüstet, auf die sich eine Schutzplatte
49 auflegt, die mit Schlitzen versehen ist, so daß eine Abdeckung entsteht, die
im wesentlichen der durch .die Platten 3 in Abb. i entspricht.
-
Bei der Ausführung nach Abb. 7 ist der zylindrische Wandteil der Brennkammer
durch eine Abdeckung 63 geschützt, die mit der Brennkammerwandung aus einem Stück
besteht. Bei der Ausführung nach Abb.8 und 9 ist eine ähnliche Form einer Abdeckung
71 und 74 gebildet, welche von Ringteilen 7o und 75 vorspringt. Diese Ringe können,
wenn sie unter genügendem Druck zusammengepreßt werden, die Brennkammerwand bilden
oder aber auch von einer äußeren Zylinderwandung 73 umschlossen werden.
Die
Abb. io bis 12 zeigen weitere Ausführungsformen der die Abdeckung bildenden Platten
und der sie mit dem tragenden Wandungsteil verbindenden Stege. Diese Ausführungen
bedürfen einer Einzelbeschreibung nicht.
-
Durch geeignete Führung der eintretenden Ladung kann verhütet werden,
daß das eintretende Gas beim Saughub zuviel Wärme aus der Abdeckung aufnimmt oder
daß brennbares Gemisch in die Kammern gelangt.