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Brennkraftzylinder mit Längsrippen Die Erfindung betrifft Kühlvorrichtungen
für Brennkraftinaschinen. Gemäß der Erfindung «-erden am Zylinder längslaufende
Kühlrippen angeordnet, die Fischform haben und deren größte Dickenabmessung etwa
in die Höhe des Zylinderkopfes verlegt ist. Hierdurch und zugleich mit Zuhilfenahme
w iirniep.bleitender Stegverbindungen zwischen solchen Kühlrippen wird die Strömungsgeschwindigkeit
des Luftstromes, der Zwischen den schmal auslaufenden Endstücken Jener Rippen zunächst
verbreiterte Eintrittswege findet, so beeinflußt, daß dieselbe stets in gleichem
Verhältnis zur abzuführenden Wärmemenge steht. Gerade in den Zonen der größten Wärme
besitzt hierbei der Luftstrom seine größte Geschwindigkeit und erhöhte Kühlwirkung.
Dem Erfordernis, eine gleichinäßige Zylindertemperatur trotz der verschiedenen Temperaturzonen
zu erhalten, konnte durch die bisherige bekannte Zylinderausrüstung mit Wärmeaustauschrippen
und -Stegen nicht genügt werden, während nach der Erfindung die Zonen mit entsprechender
Abstufung gekühlt werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit der abzuführenden Wärmemenge
angepaßt wird. Außerdem ist der Rippenquerschnitt, wo eine größere Wärmeabführung
benötigt ist, verhältnismäßig vergrößert. Das Wärmeableitvermögen der fischförmigen
Kühlrippen wird durch Anbringung zusätzlicher Stege und Rippen sowie durch nach
außen führende Aussparungen erhöht. In den Zeichnungen sind beispielsmäßige Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
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Fig. i ist die Draufsicht auf den gemäß der Erfindung ausgeführten
Kühlermantel eines Zylinders, wobei Teile fortgebrochen gezeichnet sind; Fig. 2
ist ein Vertikalschnitt nach der Linie 2-.2 von Fig. i, darstellend eine Vollkörperform
der Rippe, die für den F-rfindungsz-,veck anwendbar ist: Fig. 3 ist eine Teildarstellung
ähnlich der Fig. i zur Veranschaulichung einer abgeänderten Ausführungsform der
Kühlrippen; Fig. q. ist ein abgebrochen und in größerem hlaßstabe gezeichneter Querschnitt,
der eine «eitere abgeänderte Ausführungsform zeigt; Fig. 5 ist ein Querschnitt durch
einen Zylinder mit Kühlrippen, in welchen Hohlräume vorgesehen sind: Fig. 6 zeigt
den Querschnitt durch eine der Kühlrippen nach der Ausführungsform nach Fig. 5 ;
Fig. ; ist eine zum Teil im Schnitt gezeichnete Ansicht des Zylinderzubehörs einer
Brennkraftmaschine mit der neuen Kühlrippenausrüstung.
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Die Erfindung ist als zur Anwendung auf eine Brennkraftmaschine geeignet
dargestellt, bei welcher einreihig angeordnete Zylinder getrennt gekühlt sind. Der
eigentliche Zylinder ist mit io bezeichnet: derselbe ist in der :Maschineneinheit
mit den anderen zusainrnengebaut und mit dem Kolben in der
bekannten
Anordnung ausgerüstet. Der Zylinder ist von einem Außengehäuse 12 umgeben, das mit
dem Zylinder mittels einer Reihe metallener Rippen 14 verbunden ist. Die Rippen
14 und das Gehäuse i2 sind aus einem Metall gebildet, welches eine verhältnismäßig
hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, beispielsweise- aus Kupfer oder Aluminium oder
deren Legierungen.
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Die radial vom Zylinder vorspringenden Rippen 14 zeigen im Schnitt
ein Fischkörperprofil oder Stromlinienprofil, wie besonders aus Fig. 2 ersichtlich.
Das obere Ende dieser Rippen läuft demnach mit einer abgestumpften Spitze i 5a aus,
und das untere Ende ist zu einer Spitze 1511 verjüngt; der breiteste Teil der Rippen
befindet sich annähernd bei der Linie i 5c, durch welche die Höhe etwas unterhalb
des Zylinderdeckels bezeichnet ist. Es hat sich nämlich erfahrungsgemäß ergeben,
daß das gerade unterhalb des Zylinderdeckels gelegene Stück des Zylinders, wo ungefähr
der höchste Punkt liegt, der von dem Pleuelstangenlager beim Kolbenhub erreicht
wird, die größte Kühlung erfordert.
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Aus der beschriebenen Anordnung der Rippen 14 mit Stromlinienprofil
folgt nun, daß die Luftströmung, indem sie den Weg abwärts an den Rippen vorbei
nimmt, mit einer größeren Fließgeschwindigkeit den vorwiegend kritischen Teil der
Zylinder bestreicht, d.li. eben an den Punkten 15,7, weil dort die Rippen 14 eine
größere Dicke aufweisen. Die Luftströmung nimmt an Stärke allmählich ab, wesentlich
in umgekehrtem Verhältnis zu der Wärme des Zylinders, indem die Luft längs den Zylindern
abwärts streicht. Je schneller der Luftstrom ist, um so wirksamer wird der Wärmeaustausch
befördert, und so ist die Wirkung besonders stark an dem Abschnitt des Zylinders,
wo die Rippen 14 am breitesten sind.
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Um für die Wegschaffung der Wärme von dem Zylinder noch günstigere
Bedingungen zu erhalten, sind die Rippen 14 vorzugsweise mit einer Vielzahl von
vorspringenden Kühlflossen verbunden. In Fig. i sind solche Flossen oder Wärmeausstrahlungsglieder
mit 16 bezeichnet; sie bilden hier eine Reihe zylindrischer Wände, die in die Rippen
14 derart mit eingegossen sind, daß sie eine Verbindung von der einen zur anderen
herstellen und verhältnismäßig kleine geschlossene Luftkanäle für das Kühlmittel
(Luft) bilden.
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In Fig. 3 ist eine hiervon etwas abweichende Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Die Durchbildung gemäß dieser Figur ist wie nach Fig. i mit der Abweichung,
daß die Flossen 16a mit zusätzlichen vorspringenden Ansätzen 18 versehen sind, um
deren Oberfläche zu vergrößern und die Wirksamkeit des Wärmeaustausches zu erhöhen.
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In Fig.4 sind die Kühlflossen 16b als wellig geformte Stege dargestellt,
wobei die wellige Form sich sowohl durch das Profil einer stetigen Kurve als auch
durch ein Zickzackprofil ersetzbar zeigt und die Anwendung eines Metalls vorausgesetzt
ist, das eine gewisse hohe Leitfähigkeit für die Ableitung der Wärme besitzt. Auch
die winklige Form des Stegprofils oder eine andere Wellung ist statt der dargestellten
anwendbar.
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Die Rippen 14, das Außengehäuse 12 und die als Flossen bezeichneten
Stege 16 oder 16a oder 16b sind zweckmäßig innig miteinander vereinigt, damit für
eine wirksame Wärmeübertragung und Wärmeausstrahlung gesorgt ist. Dies kann dadurch
erreicht werden, daß man im Formgußverfahren den Zylinder io usw. zu einem Körper
zusammengießt, und zwar einheitlich aus demselben Metall, wie beispielsweise aus
Beryllium oder einer Aluminiumlegierung; diese Ausführungsart ist in Fig. 4 dargestellt,
oder es werden das Außengehäuse, die Rippen und Flossen um den vorher in Gußeisen
hergestellten Zylinder io herum gegossen. Die den Vorzug verdienende Art besteht
indessen darin, die Rippen 14 entweder zusammen mit dem Zylinder io oder um den
vorher hergestellten Zylinder io herum sowie zugleich mit Einschluß und Zwischenraumausfüllung
der konzentrisch vorgeformten, zylindrisch gebogenen Kupfer- oder Messingflossen
16 zu gießen, wie solche Durchbildung bei der in Fig. i und Fig. 5 dargestellten
Ausführungsform angenommen ist. Das Außengehäuse kann im Guß mit den Rippen 14 vereinigt
hergestellt werden, oder es kann lediglich eines der vorher fertiggestellten mantelförmigen
Stege 16 sein. Wo der Zylinder zum Zusammenschluß mit den Rippen eingeformt oder
angegossen wird, kann man einen metallenen Einsatz in das Innere des Zylinders treiben,
wonach dieses Einsatzfutter innen abgedreht wird, um die Verschleißfläche des Zvlinders
zu bilden. Diese Ausführungsart mit Einsatz i9 ist in Fig. 4. dargestellt, und es
versteht sich von selbst, daß solches Einsatzfutter in jeder Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes anwendbar ist.
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In Fig. 5 und 6 ist die Bauart wesentlich dieselbe wie in der erstbeschriebenen
Ausführungsform; die Abweichung besteht nur darin, daß ein gewisser Teil des Metalls
aus dem Außengehäuse i2c sowie aus jeder der Fischrippen weggenommen ist. Hierdurch
entsteht eine nach außen offene Höhlung 2o in jeder Fischrippe, derart, daß einesteils
weniger Metall an denselben erforderlich ist
und andernteils die
Abstrahlung der Wärme des Zylinders durch Vergrößerung der freien Oberfläche derselben
gefördert wird. Die Außenflächen der Rippen i4P haben eine fischähnliche Gestaltung
oder eine solche nach dem Stromlinienprofil; übereinstimmend ist dieselbe Gestaltung
bei der erstbeschriebenen Ausführungsform angewendet, wobei stets die breitesten
Rippenstücke nahe dem Oberende des Zylinders, aber unterhalb desselben gelegen sind.
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Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform sind von den
Flossen 161' Teile fortgeschnitten, um Lücken zu bilden, in denen die Einsatzfutter
i9 für die Taschen 2o Platz finden. Die Rippen i4c und das Gehäuse 12e werden dann
rund um den Zylinder ioc und rings zwischen den Stegen i6C mit Einschluß der Einsatzfutter
ig in einem Gußkörper hergestellt, wie in der Zeichnung dargestellt.
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Die Erfindung ist hierbei als an einer Dieselmaschine angewendet dargestellt,
deren Gehäuseteil 21 den oberen Teil des Zylinders, in welcher der Kolben 22 in
der Hubstellung ist, überdeckt (Fig.7). Auch dieser Überdeckungsteil 2i ist mit
geeigneten (nicht mit dargestellten) Kühlrippen versehen, um den Zylinderdeckel
2. und die Verbrennungskammer 23 auf der geeigneten Temperaturgrenze zu halten.
Als im Kolben mit eingeschlossener "feil ist die Pleuelstangenwelle 25 oder ihr
1_ager angeordnet; in der Kolbenhubstellung reichen diese Teile angenähert bis zur
Linie i 5e hinauf, die in Fig. 2 als der größten Querschnittdicke der Rippen 14.
entsprechend angegeben ist.
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Gemäß der im vorhergehenden in bezug auf verschiedene Ausfiihrungsformen
beschriebenen Bauart wird der eigentliche Zylinder von einer Reihe von Kühlrippen
und Stegen oder Flossen sowie einem umschließenden Außengehäuse umgeben, die im
ganzen eine vollständige Einheit bilden. Der in der Längsrichtung des Zylinders
entlang streichende Zug der Kühlluft erleidet den geringstmöglichen Luftwiderstand,
einesteils wegen der Stromlinienprofilform der verbindenden Rippen und andernteils
wegen der schwachen Wandstärke der kreisförmigen Stege 16, 16a usw. Die Strömung
der Luft durch die Rippenräume erreicht ihre größte Geschwindigkeit wesentlich an
dem Punkt i5c (Fig.2), weil dort die größte Dicke der Rippen 1.1. den Luftdurchtrittsweg
einengt. Der verstärkte Luftdurchzug an dieser Stelle dient dazu, die von dem Zylinder
ausgehende Wärme aufzunehmen, und zwar in wirksamerer Weise, als wenn die bisherigen
einfachen Kühlrippen angewendet werden. Ferner leitet die verstärkte Dicke der Rippen
14. bei der Linie i5c (Fig. 2) die Wärme von dem Zylinder io besonders wirksam an
dieser Stelle ab und verhindert außerdem die Überhitzung dieses Stückes des Zylinders.