DE904609C

DE904609C - Kolben, insbesondere fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE904609C
Application number: DEN3459A
Authority: DE
Inventors: Ernest Edward Chatterton
Original assignee: D Napier and Son Ltd
Current assignee: Napier Turbochargers Ltd
Priority date: 1950-02-28
Filing date: 1951-02-02
Publication date: 1954-02-22

Description

Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit zwischen Kolbenkopf und Kolbenschürze liegendem Kolbenringabschnitt und einer zweiteiligen Kühlkammer, die einerseits aus einem ringförmigen, hinter dem Kolbenringabschnitt bzw. dessen Ringnuten liegenden und sich bis in den Bereich der Kolbenschürze hinein erstreckenden Raum und andererseits aus einem den Kolbenkopf kühlenden, -sich über die untere Fläche dieses Kopfes erstreckenden Teil besteht. Bei bekannten Kolben dieser Art wird das Kühlmittel zunächst in den Kammerraum unterhalb des Kolbenbodens eingeführt, um dann aus ihm in den Raum hinter den Kolbenring zu fließen, bevor es in das Kolbeninnere entweicht. Das Öl gelangt also hier zunächst an den heißesten Kolbenteil, nämlich den Kolbenkopf, und fließt dann nach außen in den Raum hinter den Kolbenringen. Das Öl ist dann aber nicht mehr in der Lage, eine Kühlwirkung auszuüben; im Gegenteil, es wird gerade die vom heißesten Kolbenteil aufgenommene Wärme auf den Kolbenringabschnitt übertragen.
Gemäß der Erfindung erfolgt demgegenüber die Zuleitung der wärmeabführenden Flüssigkeit in den ringförmigen Kühlraum, aus dem sie in den dem Kolbenkopf zugeordneten Kühlkammerteil durch ein oder mehrere Verbindungskanäle gelangt, die an Stellen des Kühlraumes abzweigen, deren Lage so gewählt ist, daß eine in dem Kühlraum verbleibende Teilmenge der Flüssigkeit bei der Hinundherbewegung des Kolbens von dem einen Ende des ringförmigen Kühlraumes in sein anderes und wieder zurück geschleudert wird, während jeweils überschüssige Flüssigkeit nach Maßgabe der Flüssigkeitszufuhr zum ringförmigen Kühlraum durch die Hinundherbewegung aus diesem Kühlraum in den Kühlkammerteil des Kolbenkopfes gelangt. Dadurch wird erreicht, daß das ILühlmittel in innige Berührung mit der inneren Kolbenivandung tritt und die abzuführende Wärme gut aufnimmt. Überschüssige Kühlmittelnienge tritt sofort unter den Kolbenboden und entzieht zusammen mit dem aus dein ringförmigen Kühlraum herausgeschleuderten, nur mäßig aufgewärmten Kühlmittelteil dem Kolbenkopf die dort in besonders starkem Maße anfallende Wärme. Kolben nach der Erfindung sind daher mit besonderem Vorteil bei mit hoher Geschwindigkeit laufenden Brennkraftmaschinen anwendbar, da auch bei ihnen eine einwandfreie Kolbenkühlung gewährleistet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des nach der Erfindung ausgebildeten Kolbens v eranschaulicht.
Fig. i zeigt im Grundriß, teilweise im Schnitt und teilweise aufgebrochen einen Kolben, so daß die Form der Kopfkühlkammer erkennbar ist; Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Kolben nach der Linie 2-2,der Fig. i, und Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach er Linie 3-3 der Fig. i.
Der Kolben besteht aus einem äußeren Teil A und einem inneren Teil B; der äußere Teil A ist rohrförmig ausgebildet und besitzt ein Kopfstück Al, einen Ringabschnitt A2 mit Ringnuten A3 sowie eine Schürze A4; der Innendurchmesser des Ringabschnittes ist kleiner als derjenige der Kolbenschürze, die innen mit einem Flansch A5 mit Ringnut As versehen ist.
Der innere Kolbenteil B hat eine stopfenartige Außenform und weist innen eine starke Querrippe BI od. dgl. auf, deren unteres Ende gabelförmig ausgebildet ist und zwei Augen B2 zur Aufnahme der Enden eines Kolbenbolzens C aufweist, durch den die Pleuelstange D mit dem Kolben verbunden ist.
Wie die Zeichnung zeigt, ist,die äußere Form des Innenteils B derart gewählt, daß er zusammen mit den',Abschnitten A2 und A4 des äußeren Kolbenteils eine ringförmige Kammer E bildet, die an ihrem unteren Ende durch den Flansch A5 abgeschlossen ist; der innere Teil B ist im äußeren Kolbenring A mittels eines federnden Sprengringes F gesichert, der mit der Nut As des Flansches A5 zusammenwirkt, an seiner unteren Seite flach-kegelstumpfförmig ausgebildet ist und mit dieser Fläche mit einer ähnlichen Fläche der Nut zusammenwirkt, so. daß auf den inneren Kolbenteil B eine nach oben gerichtete Keilwirkung ausgeübt wird.
In der oberen Stirnfläche des Innenteils B ist eine Kopfkühlkammer vorgesehen, die aus einem xingförmigen, nahe dem Umfang des Kolbenkopfes verlaufenden Kanal G, einer mittleren °im Zentrum des Kolbenkopfes vorgesehenen taschenartigen Vertiefung G1 und mehreren radial gerichteten Kanälen G2 besteht, die den Ringkanal G mit der Tasche G1 verbinden.
In dem Rippenteil B1 liegen vier Kanäle H, von denen jeder an einer Stelle der Ringkammer E abzweigt, !die etwas oberhalb der Mitte der gesamten Länge dieser Kammer liegt; von hier führen die ölkanäle in die mittlere Tasche G1, während vier Austrittsöffnungen T an im Umfang zueinander versetzten. Stellen den Ringkanal G mit dem inneren Hohlraum des Kolbens verbinden, wie dies am besten ,aus Fig. 3 erkennbar ist.
Das obere Ende der Pleuelstange D ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß es eine: im wesentlichen flüssigkeitsdichte Verbindung mit einem Abschnitt der Rippe BI od. dgl. bildet; im Innern der Pleuelstange vorgesehene Zuführungskanäle Dl, D2 leiten das Öl einer Sammelkammer K zu, die in der Rippe vorgesehen ist und durch zwei Ölkanäle K1 mit :der ringförmigen Kammer E in Verbindung steht.
Bei der Bewegung des Kolbens wird Öl entweder ständig unter Druck oder absatzweise infolge der Trägheitswirkung durch die Kanäle Dl, D2, die Kammer K und -die Kanäle KI der ringförmigen Kammer E zugeleitet. Das so in diese Kammer gelangte Cal wind beim Hinundhergang des Kolbens zwischen den beiden Kammerenden hin und her geschleudert; wird,das Öl nun während des letzten Teils des Aufwärtshubes des Kolbens in das obere Ende der Kammer E geschleudert, so wird', die überschüssige Ölmenge, d. h. das Öl, welches sich dann unterhalb der Mündungen der Kanäle H befindet, durch diese Kanäle in die Tasche GI gedrückt; dabei wird eine gleiche Menge Öl aus der Kopfkühlkammer durch -die Öffnungen J hindurch wieder in das offene Kolbeninnere überführt.
Aus vorstehendem =ist also, zu erkennen, daß während des Betriebes eine sich im wesentlichen ständig erneuernde Ölmenge in der Kammer E hin und her geschleudert wird, wodurch eine wirksame Kühlung,der Wände dieser Kammer einschließlich des Ringabschnittes A2 sichergestellt isst; der Ölüberschuß gelangt dabei aus dieser Kammer in die Kopfkühlkammer G1, G2, G, wo er eine weitere Kühlung bewirkt, bevor er in das Kolbeninnere austritt, um von dort in den Kurbelkasten der Brennkraftmaschine oder in den Ölsumpf zurückzugelangen. Das Öl kühlt also zunächst den Ringabschnitt des Kolbens und, gelangt dann an den heißeren Kolbenkopf; dadurch wird eine zufriedenstellende Kühlung des Ringabschnittes und die größtmögliche Wärmemengenabfuhr erreicht.

Claims

PATENTANSPRI`CHE: i. Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit zwischen Kolbenkopf und Kolbenschürze liegendem Kolbenringabschnitt und einer zweiteiligen Kühlkammer, die einerseits aus einem ringförmigen, hinter dem Kolbenringabschnitt bzw. dessen Ringnuten liegenden und sich in den Bereich der Kolbenschürze hinein erstreckenden Raum und andererseits aus einem den Kolbenkopf kühlenden, sich über die untere Fläche dieses Kopfes erstreckenden Teil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung der wärmeabführenden Flüssigkeit in den ringfärmi@gen Kühlraum (E) erfolgt, aus dem sie in den dem Kolbenkopf (Al) zuggeordneten Kühlkammerteil (G, G1, G2) durch einen oder mehrere Verbindungskanäle (H) gelangt, die an Stellen des Kühlraumes abzweigen, deren Lage so gewählt ist, daß eine in dem Kühlraum (E) verbleibende Teilmenge der Flüssigkeit bei der Hinundherbewegung des Kolbens von dem einen Ende des ringförmigen Kühlraumes in sein anderes und wieder zurück geschleudert wird, während jeweils überschüssige.Flüssigkeit nach Maßgabe der Flüssigkeitszufuhr zum ringförmigen Kühlraum durch die Hinundherbewegung aus diesem Kühlraum in den Küblkammerteil des Kolbenkopfes gelangt. a. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (H) etwa in der Mitte der Gesamtlänge des ringförmigen Kühlraumes (E) abzweigen. 3. Kolben nach den Ansprüchen i und a, dadurch gekennzeichnet, d:aß .mit Bezug auf die A,bzweigstelle der Verbindungskanäle (H) weniger als die Hälfte des Gesamtvolumens des ringförmigen Kühlraumes (E) auf der dem Kolbenkopf (Al) zugewandten Seite liegt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 303 668, 540 954; britische Patentschrift Nr. 558 8i9; USA.-Patentschrift Nr. a 442 4o8.