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Einrichtung zur Innenkühlung der Kolben von Brennkraftmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kühlung der Kolben von Brennkraftmaschinen,
insbesondere in Flugzeugen.
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Es ist bekannt, den Kolbenhohlraum teilweise mit einem Kühlmittel.
anzufüllen. Dieses Kühlmittel wird durch die Beschleunigung, die der Kolben bei
seiner Bewegung erfährt, an den Kolbenboden geschleudert, wodurch diesem Wärme entzogen
wird, die dann das beim Kolbenrückgang zurückgeschleuderte Kühlmittel an das Kolbenhemd
abführt.
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Eine andere bekannte Einrichtung zur Kühlung von Kolben für Brennkraftmaschinen
besteht darin, durch die hohle Pleuelstange der Unterseite des Kolbenbodens Kühlöl
zuzuführen.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine besonders zweckvolle Einrichtung
zur Kühlung der Kolben von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Flugzeugen. Gemäß
der Erfindung wird der zur Aufnahme des Kühlmittels vorgesehene, unmittelbar an
den Kolbenboden angrenzende Hohlraum teilweise mit einem als Kühlmittel dienenden
schmierfähigen 01
oder anderen Stoffen mit ähnlichen Eigenschaften angefüllt.
Dieser Hohlraum steht außerdem zeitweise oder ständig über Bohrungen im Kolbenhemd
mit entsprechenden Üffnungen im Zylindermantel in Verbindung und erhält auf diese
Weise, beispielsweise durch eine Einspritzdüse, Kühlmittel zugeführt. Um zu erreichen,
daß stets die gleiche Kühlmittelmenge im Kolben vorhanden ist, ist erfindungsgemäß
eine Überlauföffnung in den Wandungen des Hohlraumes vorgesehen, durch die im Falle
eines@Ansteigens der Kühlmittelmenge über ein gewünschtes Maß die Überschußmenge
wieder abfließen kann.
Die Kühlung nach der Erfindung geht dabei
folgendermaßen vor sich. Das im Hohlraum vorhandene Kühlmittel, das diesen Raum
bis zu einer bestimmten Höhe anfüllt, wird bei der Bewegung des Kolbens i n a:i
sich bekannter Weise gegen den Kolbenboden geschleudert und entzieht diesem äußerst
wirksam Wärme. Von dieser Kühlflüssigkeit tritt jedoch ständig etwas durch die Undichtheit
der Kolbenverschraubungen aus, was zur Folge hat, daß der Kühlflüssigkeitsspiegel
allmählich absinkt. Die Einrichtung nach der Erfindung sorgt hier durch die zusätzliche
Einspritzung von Kühlmittel ständig für entsprechende Nachfüllung. Die Erfindung
schlägt außerdem vor, die Wandungen de:: Hohlraumes mit Ausflußöffnungen für das
Kühlmittel. auszustatten und .auf diese Weise eine Durchflußkühlung zu erhalten.
Der Vorteil dieser Kühlung besteht darin, daß einmal ständig frisches Kfblmittel
im Kolben vorhanden ist und zum andern, daß das durch den. Kolben hindurchströmende
Kühlmittel möglichst weitgehend durch die Schleuderbewegung, die es bei jedem Kolbenhub
ausführt, ausgenützt wird. Der Kühlwirkungsgrad ist also gegenüber der reinen Durchflußkühlung
wie auch der reinen Schleuderkühlung gegenüber wesentlich erhöht. Gleichzeitig aber
ergeben sich noch weitere Vorteile. Durch die Verwendung eines schmierfähigen Öles
oder anderer Stoffe mit ähnlichen Eigenschaften als Kühlmittel wird auch eine Schmierung
der Kolbenlaufbahn vorgenommen. Die sicherlich auftretende Erscheinung, daß an der
Einführungsstelle des Kühlmittels in den Kolben zwischen Zylinderschaft und Kolbenhemd
etwas von dem Kühlmittel austritt, ist also eine angenehme und erwünschte Erscheinung.
Es kann sogar durch entsprechende Ausbildung der Bohrungen die vollständige und
zuverlässige Schmierung der Kolbenlaufbahn gewährleistet werden. Abgesehen davon,
daß durch die Vereinigung der Schleuder-und Durchflußkühlung der Kühlwirkungsgrad
an sich wesentlich erhöht wird, ist die Kühlung bei Verwendung von Schmieröl wesentlich
mehr temperaturabhängig. D. h. wenn z. B. im kalten Zustand, also beim Anlassen
der Maschine, das Kühlmittel noch verhältnismäßig zähflüssig ist und daher der Durchfluß
durch den Kolben nur langsam erfolgt, wird auch wenig @@'iirne abgeführt, und der
Kolben wird sich ziemlich rasch erwärmen. Im wär meren Zustand der 3,laschine aber
ist auch das Kühlmittel dünnflüssig, durchströmt den Kolben wesentlich rascher und
führt somit mehr Wärme ab.
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An Stelle einer Überlauföffnung zum Zwecke der Gleichhaltung der Kühlmittelmenge
im Kolben schlägt die Erfindung noch vor, das Kühlmittel einem im Kolben vorgesehenen
Rohr zuzuführen, dessen Austrittsöffnung derart angeordnet ist, daß sie bei Vorhandensein
der gewünschten Kühlmittehnenge irn Kühlmittel selbst gelegen ist, wodurch bei entsprechender
Bemessung des Förderdrucken kein zusätzliches Kühlmittel zugeführt -%verden kann.
Vermindert sich die Kühlmittelmenge im Kolben, dann wird die Ausfluß -öffnurig frei
und somit auch wieder Kühlmittel gefördert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kühlung
der Kolben von Brennkraftmaschinen nach der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt einen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestatteten
Kolben im Längsschnitt.
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Der Kolben i ist mit einem Hohlraum 6 ausgestattet. Dieser Hohlraum
ist zum Teil bis zum Spiegel 8 mit einem flüssigen Kühlmittel angefüllt, das bei
der Bewegung den Kolbens gegen den Boden 7 geschleudert wird und von diesem die
Wärme beim Zurückfließen auf den Schaft io abführt. Im Zviinder 2 sind Bohrungen
3 vorgesehen, die sich z. B. zeitweilig mit im Kolben i vorgesehenen Bohrungen 4
decken. Beispielsweise durch eine Düse 5 wird nun zusätzlich noch Kühlmittel in
den Hohlrauen 6 im Kolben i eingebracht. Um zu verhindern, daß der Spiegel 8 der
Kühlflüssigkeit über ein bestimmtes Maß ansteigt, ist die Überlauföfnung 9 im Kolben
vorgesehen, durch welche die überschußmenge des Kühlmittels in da, Kurbelgehäuse
abfließen kann.
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Fig. 2 zeigt eine zweckmäßige Atisbildui,g der Kühlmittelzuführung
an einem ebenfalls im Längsschnitt dargestellten Kolben.
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Der Kolben i i ist mit dem Hohlrauen 12 ausgestattet, in dem bis zum
Spiegel 13 Kühflüssigkeit stehen soll. Um diesen Spiegel zu erhalten, wird durch
eine Bohrung 14 im Zylinder 15 mittels Düse 16 Kühlflüssigkeit einer im Kolben i
i vorgesehenen Leitung 17 zugeführt, die ihre Austrittsöffnung i8 bei Vorhandensein
der gewünschten Kühlmittelmenge unterhalb unterhalb des Spiegels 13 des Kühlmittels
hat, so daß bei entsprechender Benicssung des Förderdruckes des Kühlmitteln 1,eiii
Kühlmittel gefördert wird.