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Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Kolben
von Brennkraftmaschinen, bei denen durch ein im Betrieb infolge der. Kolbenbewegungen
hin und her geschleudertes flüssiges Kühlmittel eine -bessere Abführung der Wärmemengen
vom heißen Kolbenboden auf die Schaftteile des Kolbens erfolgt.
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Innengekühlte Kolben für Brennkraftmaschlneu sind an sich bereits
bekannt. Es wurde z. B. schon . vorgeschlagen, die Kolben mit einem an dem Kolbenboden
anschießenden Hohlraum zu versehen und diesen zum, Teil mit einem für gewöhnlich
festen Stoff, beispielsweise mit einem Salz anzufüllen,. das bei der im Betrieb.
auftretenden- Temperatur des Kolbenbodens in den flüssigen Zustand übergeht. Durch
dne Beschleunigungen, die der Kolben bei seiner Bewegung erfährt, wird das Kühlmittel
hin und her geschleudert, wodurch dem heißen Kolbenboden Wärme entzogen und auf
die thermisch weniger hoch belasteten Schaftbeile des Kolbens übertragen wird. °
Der -Nachteil der bekannten derart gekühlten Kolben besteht in der schwierigen Herstellung
derselben, da die Kolben entweder zweiteilig ausgebildet oder aber mit einer Öffnung
versehen sein müssen, durch die der Hohlraum hergestellt bzw. 'das Kühl: mittel
eingebracht wird, wobei es in beiden fällen infolge der unvermeidbaren Wärmespannungen
sehr schwierig ist; einen unbedingt dichten Abschluß des Hohlraumes zu erreichen.
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Es ist weiterhin bekannt, in den Kolbenwandungen mehrere vom Schaftende
bis zum Kolbenboden reichende Bohrungen vorzusehen, . die zum Teil mit Kühlflüssigkeit
gefüllt und mittels Gewindestopfen verschlossensind. Der Nachteil dieser Ausführungsform
besteht neben der durch die Schwierigkeit der Abdichtung bedingten verminderten
Betriebssicherheit darin, daß das Verhältnis zwisehen
den wärmeaufnehmenden
und wärmeabgebenden Oberflächen ungünstig ist und der Kolben ein verhältnismäßig
sehr großes Gewicht aufweist.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Kolbenausbildung, die die Nachteile
der bekannten Ausführungsformen vermeidet und darüber hinaus wesentliche Vorteile
hinsichtlich einer besseren Wärmeabführung bietet.
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Gemäß der Erfindung sind in, die in den Kolbenwandungen vorgesehenen,
für die Aufnahme des Kühlmittels bestimmten Aussparungen, beispielsweise aus tiefgezogenen
Blechen bestehende, an einem Ende geschlossene, am ßchaftende aber offene taschenartig
ausgebildete Hohlkörper eingesetzt und am Schaftende mit dem Rand der Kolbenaussparung
dicht verbunden. Hierdurch werden geschlossene Hohlräume gebildet, in denen die
als Kühlmittel dienenden Stoffe, wie beispielsweise Ölte, Paraffin oder Glycerin,
durch die Kolbenbewegungen hin und her geschleudert werden und dabei die Wärme vom
Kolbenboden und aus dem Bereich der heißen Kolbenringe aufnehmen und sie auf die
Schaftteile des Kolbens sowie auf die eingesetzten Hohlkörper übertragen, von wo
aus die Wärme dann an die Zylinderlaufbüchse bzw. an die Luft im Kurbelgehäuse abgeführt
wird.
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Die erfindungsgemäße Kolbenausbildung bietet den Vorteil einer einfachen
Herstellung der für die Aufnahme des Kühlmittels bestimmten Hohlräume im Kolben,
da eine sehr gute Bearbeitungsmöglichkeit besteht und die Aussparungen auch nachträglich
am fertig gegossenen bzw. geschmiedeten Kolben, beispielsweise mittels eines durch
die Öffnungen am Kolbenschaftende eingeführten Fingerfräsers leicht hergestellt
werden können. Die Befestigung der in die Aussparungen eingesetzten Hohlkörper mit
den Kolbenwandungen kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen und ist einfach
durchzuführen, da diese Stellen sehr gut zugänglich sind. Ein weiterer sehr wesentlicher
Vorteil ist in der großen zur Verfügung stehenden Wärmeaustauschfläche zu sehen.
Dadurch, daß die in die Kolbenaussparungen.eingesetzten Hohlkörper nach unten zu
offen ausgebildet sind, kann die den heißen Kolbenteilen entzogene und zum Teil
an die Hohlkörper abgegebene Wärme auf einer verhältnismäßig sehr großen Oberfläche
an die den Kolben von unten bespülende Luft übergeben.
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Die eingesetzten Hohlkörper werden im Querschnitt zweckmäßigerweise
entsprechend der Quierschnittsform der Aussparungen ausgebildet und möglichst nahe
an die Wandungen deY Aussparungen bzw. den Kolbenschaft herangeführt, so daß nur
eine verhältnismäßig dünne Kühlmittelschicht Platz finden kann und der Wärmeübergang
auf die Kühloberflächen möglichst intensiv ist. Um einseitige thermische Belastung
der nach der Erfindung ausgebildeten Kolben zu verhindern, werden die zu Kühlzwecken
dienenden Hohlräume gleichmäßig verteilt, so daß der Kolben in je gleich große Kühlabschnitte
geteilt wird.
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Die erfindungsgemäße Kolbenausbildung ist selbstverständlich nicht
nur auf die Anwendung bei Brennkraftmaschinen beschränkt, sondern kann bei allen
thermisch hochbelasteten Kraft- und Arbeitsmaschinen, beispielsweise Kolbenverdichtern
o. dgl., vorteilhaft verwendet werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt in Ansieht und teilweisem Schnitt einen erfindungsgemäß
ausgebildeten Kolben (längs Linie A-B der Abb. z).
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Abb. 2 stellt eine Ansicht des Kolbens von unten dar.
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Gemäß. der Erfindung sind in den Wandungen. des Kolbenschaftes vier
in Richtung der Längsachse des Kolbens i vom Schaftende .3 bis zum Kolbenboden 4
verlaufende Aussparungen 5 vorgesehen, in die- geschlossene, am Schaftende 3 offene
Hohlkörper 6 eingebracht und am Schaftende 3 mit den Wandungen 8 der Aussparungen
5 und dem Kolbenschaft 2 verbunden werden. Dadurch werden Hohlräume y , gebildet,
in denen die als Kühlmittel dienenden Stoffe sich befinden. Durch die Öffnung der
Hohlkörper 6 am Schaftende 3 kann Luft in den Raum 9 gelangen, wodurch eine sehr
gute Abführung der von KühTmittel auf die große Oberfläche der Hohlkörper 6 abgegebenen
Wärme gewährleistet ist.