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Einrichtung zur Ölkühlung von Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft eine mit öl betriebene Kühlvorrichtung für die mit den heißen Brenngasen
unmittelbar in Berührung kommenden Kolben von Brennkraftmaschinen. Bei den bekannten
Ausführungen derartiger Kühlvorrichtungen wird das Kühlöl in besonderen Kanälen
an den heißen Kolbenböden entlang geführt und entzieht diesen die von den Brenngasen
aufgenommene Wärme. Dabei macht sich jedoch die schlechte Wärmeleitfähigkeit des
Öles sehr unangenehm bemerkbar. Die Wärme wird in der Hauptsache nur auf die äußeren,
den heißen Wandungen zugewandten Schichten des öl.strbmes übertragen und geht nur
verhältnismäßig langsam auf die inneren Schichten über. Der hühlölstrom ist daher
an der einen Seite sehr heiß und an der anderen verhältnismäßig kühl. Eine solche
Kühlvorrichtung arbeitet naturgemäß sehr unwirtschaftlich: Es wird eine große Iiühlölmenge
in Umlauf gesetzt, von der mir ein geringer Teil zur Kühlung ausgenützt wird. Flache
und niedrige Kanäle, die die ungenutzte Kühlölmenge verringern würden, weisen den
noch größeren Nachteil auf, daß sie in verhältnismäßig kurzer Betriebszeit durch
die sich absetzenden, vom Kühlöl m_ itgefiihrten Verunreinigungen verstopft werden.
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Es sind nun bereits Kühleinrichtungen für Kolben von Brennkraftmaschinen
bekannt geworden, bei denen der gesamte innere Ilohlraum des verhältnisin:ißig flachen
Köl= bens durch ntierw:inde in eine Anzahl einzelner Kammern unterteilt ist, die
von dem Kühlmittel nacheinander durchströmt werden. Diese bekannten Kühleinrichtungen
'haben aber den Nachteil, daß das Kühlöl auf seinem Wege durch die Kanäle nicht
in genügendem Maße mit dem heißen Kolbenboden in Berührung gelangt, denn bei den
verhältnismäßig hohen und schmalen Kammern wird nur immer die eine Schmalwand durch
den Kolbenboden gebildet. Außerdem sind die Querschnitte der Übergänge von der einen
Kammer zur anderen absichtlich groß gewählt, um eine Drosselung des Kühlmittelstromes
an diesen Stellen zu vermeiden. Bef nicht allzu großen Strömungsgeschwindigkeiten
werden sich infolge der inneren Zähigkeit des öles die einzelnen ölschichten nicht
wesentlich zueinander verschieben, so da.ß immer wieder die gleichen Ölschichten
mit dem heißen Kolbenboden in Berührung kommen.
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Um die Kühlwirkung zu erhöhen und damit die Ölkühlung wirtschaftlicher
zu gestalten, werden nach der Erfindung die vom Kühlöl durchflossenen Kühlkanäle,
die das Kühlöl an dem heißen Kolbenboden entlang führen, derart ausgebildet, daß
das Kühlöl auf seinem Durchgang einer wiederholten Wirbelung unterworfen ist. Auf
diese Weise werden die äußeren, erwärmten ölschicbten immer wieder mit den inneren,
noch kalten Schichten gemischt und die letzteren ebenfalls an die heißen Wandungen
herangeführt. Als Mittel hierzu sind in den Kühlkanälen
Einbauten
angeordnet, welche Drosselstellen bilden, durch die das Öl mit erhöhter Geschwindigkeit
und unter starker Wirbelung hindurchtreten muß. Wesentlich dabei ist, daß die Drosselstelle
und damit die Wirbel, die in kurzen Abständen aufeinanderfplgen, stets an der Kolbenbodenseite
der Kühlkanäle liegen, da der in Wirbelung befindliche Ölstrom die größte Wärmeaufnahmefähigkeit
besitzt.
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In der Zeichnung ist ein AusfÜhrungsbeispiel einer Kolbenkühlvorrichtung
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt
durch den Kolben einer doppelt wirkenden Brennkraftmaschine, Abb. :2 einen waagerechten
Schnitt nach der Linie I-I in Abb. i.
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An den beiden Kolbenbodenteilen a und b,
die den Kolbenhohlraum
d umschließen, sind die Kühlkanäle e, f und g, 1a angeordnet.
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Das Kühlöl gelangt entsprechend .der Richtung der eingetragenen Pfeile
durch die hohle Kolbenstange c über den Raum i und die Bohrung h in den inneren
Ringkanal e, durchfließt diesen und tritt alsdann durch die Üffnung
L in den äußeren Kanal f, den es durch die Öffnung in wieder verläßt,
um schließlich über den unteren Ringkanal zt in den Kolbenhohlraum d auszutreten.
Die Führung des Kühlöles an der unteren Kolbenseite erfolgt in umgekehrter Richtung.
Das Öl tritt aus dem Kolbenhohlraum d zuerst in den Ringkanal o und von dort durch
die Öffnung p in die hintereinandergeschaltetenRingkanäle gund lt.
Aus dem
Kanal 1z fließt es dann durch den Kanal q in die höhle Kolbenstange c
zurück.
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Um nun die Kühlwirkung des Öles beim Durchströmen der einzelnen Ringkanäle
e, f
und g, h zu erhöhen, sind in diesen Kanälen senkrecht zur Strömungsrichtung
des Kühlöles Querwände r angeordnet. Diese Querwände r lenken den Ölstrom von der
geraden Richtung ab und bewirken dadurch eine fortgesetzte Vermischung der unteren,
kühleren mit den oberen, heißen Ölschichten, so daß dadurch das gesamte Öl wirksam
zur Kühlung ausgenutzt wird. Gleichzeitig bilden sie enge Drosselstellen, wodurch
die Wirkung noch erhöht wird.
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In .dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kühlkanäle und
die Querwände unmittelbar in die Kolbenbodenteile eingegossen. Bei Kühlvorrichtungen,
bei denen die Kühlkanäle durch besondere Einbauten geschaffen werden, können die
Querwände an diesen Einbauten angeordnet sein.