DE922385C

DE922385C - Eingegossene Kuehlrippen z. B. fuer luftgekuehlte Zylinder von Brennkraftmaschinen und Verfahren zum Eingiessen der Rippen

Info

Publication number: DE922385C
Application number: DED8556D
Authority: DE
Original assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Current assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Priority date: 1942-08-25
Filing date: 1942-08-25
Publication date: 1955-01-13

Description

Eingegossene Kühlrippen z. B. für luftgekühlte Zylinder von Brennkraftmaschinen und Verfahren zum Eingießen der Rippen Die Verwendung dünner Bleche als Kühlrippen und die versetzte Anordnung der Bleche in Richtung des Kühlluftstromes, z. B. für luftgekühlte Zylinder od. dgl. von Brennkraftmaschinen, ist bekannt. Die dünnen Bleche werden in einer Gießform zur Herstellung des Kühlkörpers mit ihren Enden entsprechend dicht nebeneinander angeordnet, und alsdann wird das flüssige Metall in die Gießform eingegossen, so daß nach Verfestigung des flüssigen Metalls die Bleche als Kühlrippen in der gewünschten Wandstärke und mit dem gewünschten Abstand und in beliebiger Anordnung in dem Gußstück befestigt sind.
Gegenstand der Erfindung bildet die Herstellung einer besonders wirksamen, aus Rippen bestehenden metallischen Kühlfläche, die durch Eingießen der Blechkühlrippen in der oben beschriebenen Weise aufgebaut wird.
Nach der Erfindung werden die gegebenenfalls radial angeordneten Kühlzippen vor dem Eingießen des flüssigen Metalls in die Gießform durch tiefes Aufschlitzen in Lamellen unterteilt und die Lamellen nach einer oder beiden Seiten derart abgekröpft, daß die so gebildeten Füße der Kühlrippen vor der Fläche des sie aufnehmenden Körpers eine an sich bekannte Versetzung von luftdurchflossenen Lamellen bilden. Diese Maßnahme bezweckt einmal die versetzte Anordnung von Kühlrippen in der Strömungsrichtung der Kühlluft und zugleich die Erzielung einer genügenden Festigkeit, um ein Verbiegen der dünnen Kühlrippen an ihrem frei in die Luft ragenden Ende zu verhindern. Zur Erhöhung dieser Festigkeit können die Kühlrippen und ihre lamellenartigen, mit dem Werkstück eingegossenen Enden auch noch gewellt ausgebildet sein. Ausschlaggebend für die gute Festigkeit sind die höhere Festigkeit von Walzwerkstoff gegenüber Gußwerkstoff, die Er'hö'hung des Widerstandsmomentes durch die Kröpfung und gegebenenfalls Wellung und die Möglichkeit, die Bleche so eng zu setzen, daß sich irgendwelche mechanische Beanspruchungen stets auf mehrere Rippen verteilen. Die Breite der Lamellen, d. h. der Abstand der diese Lamellen bildenden Schlitze, wird nach strömungstechnischen Gesichtspunkten so gewählt, daß die die Wärmeübertragung störende Grenzschicht dauernd unterbTodhen-wird; sie beträgt beispielsweise i cm. Die Rippenstärken betragen beispielsweise bei luftgekühlten Zylindern 0,7 bis r mm. Die lichten Rippenabstände werden dagegen zweckmäßig mit etwa 2,5 mm ausgeführt. Bei flüssigkeitsgekühlten Zylindern beträgt die Rippenstärke zweckmäßig 0,7 bis o,8 mm und der lichte Rippenabstand etwa 5 mm und mehr.
Um bei der versetzten Anordnung der Lamellen den Durchflußquerschnitt nicht .wesentlich zu verengen, damit nicht der hydraulische Radius zu gering und der Durdhflußwiderstand zu hoch wird,. werden die Schlitze oder Aussparungen am Fuß der Kühlbleche immer größer als die Blechstärke gewühlt.
Um die einzelnen Lamellen der Kühlbleche in eine strömungstechnisch zweckmäßige Form zu bringen, empfiehlt es sich, die Vorderkante anders auszubilden als die Hinterkante, so daß etwa im Profil die bekannte Tropfenform entsteht. Als Querschni.ttsform der Lamellenkühlbleche kommt auch die Dreiecksform in Frage oder das Trapez; letzteres vor allem ,dann, wenn die Höhe der Rippen beschränkt ist.
Das Eingießen der nach der Erfindung fertig vorgerichteten Kühlrippen erfordert bei Anwendung leicht oxydierender Leichtmetalle, wie Aluminium oder Magnesium oder deren Legierungen, eine Vorbereitung der einzugießenden Blechenden. Diese werden mit einer Schicht aus bekannten Flußmitteln, die im wesentlichen aus Chloriden und Fluoriden der Alkali- und Erdalkalimetalle . bestehen, überzogen, und das Eingießen des flüssigen Metalls zwischen und um die Bleche herum wird so vorgenommen, daß eine Vermengung von Metall und Flußmittel möglichst vermieden wird. Dies kann beispielsweise d'adureh erreicht werden, daß den sich bildenden Schlacken durch die Leitung des Metallstromes oder durch Aussparung in den einzugießenden Blechen Raumgegeben wird, sich oben auf dem aufsteigenden flüssigen Metallspiegel zu sammeln.
An Hand der Zeichnung mit den Ab-b. i bis q. sei das Verfahren der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel in Anwendung auf Zylinderköpfe für Flugzeugb,rennkraftmaschinen aus Leichtmetall des näheren erläutert.-Die Abb. i zeigt bildlich, ohne maßstählieh zu sein., einen Ausschnitt aus einem Zylinderkopf Z mit den Kühlrippen R und den gemäß der Erfindung nach beiden Seiten oder nur nach einer Seite abgekröpften Lamellen L. Die Abb. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Kühlrippen R oder Lamellen L nach der Linie II-II der Abb. i mit einseitiger und zweiseitiger Abkröpfung der Lamellen L. Ferner ist in Abb. 2 eine zweckmäßige Ausbildung des Fußes der Lamellen gezeigt, beispielsweise durch Entfernung einer Wulst des Meniskus zwischen dem Fuß der Lamellen etwa durch Auskehlung des Rippengrundes. Hierbei ist unter a) die Kröpfung nur nach einer Seite, unter b) nach beiden Seiten dargestellt. Die Abb. 3 zeigt einen waagerechten Schnitt durch die Lamellen L nach der Linie III-III der Abb. i. Die Abb. q. stellt eine besondere Anordnung der Kühlrippen zur Strömungsrichtung des Kühlstromes dar. Die obenerwähnte gewellte Ausbildung der Kühlrippen R und auch gegebenenfalls der Lamellen L ist mit einer einzigen Kühlrippe in Abb. i angedeutet. Die Wandstärke der Kühlrippen R kann gegebenenfalls auch verschieden stark von der Wandstärke der Lamellen L gewählt werden, oder es können die Lamellen-L in Richtung auf den durch Eingießen zu befestigenden Endteil stärker ausgebildet werden. Ebenso kann es unter Umständen vorteilhaft sein, die Abkröpfung - der Lamellen L einer Kühlrippe untereinander verschieden stärk vorzunehmen, so daß der Abstand der Kühlrippen erheblich größer als der Abstand der Lamellen untereinander ausfällt, oder es können die Lamellen L, in Längsrichtung der Kühlrippen gesehen, an einem Ende sehr weit (lufteintrittsseitiges Ende) und am entgegengesetzten (austrittsseitigen) Ende enger zusammenstehen. Ferner können die Rippen an ihrem freien Ende miteinander verbunden oder der Rand nach einer Seite um die Breite des Rippenabstandes abgekantet sein, so daß eine Kühlluftführung wie bei Leitblechen erreicht und außerdem die Griffestigkeit erhöht und die Gefahr von Verbiegungen vermindert wird.
Die in der Zeichnung dargestellte Ausbildung des oberen Endes der Schlitze S kann in Abweichung .von der Darstellung auch am oberen Ende an der Stelle der Abkröpfung oval; kreisrund oder pfeilwinklig vorgenommen werden. Ebenso kann der Fuß der Lamellen breiter gemacht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Bandartige metallische Kühlrippen, insbesondere aus leicht oxydierenden Leichtmetallen, wie Aluminium, Magnesium oder deren Legierungen, z. B. für luftgekühlte Zylinder od. dgl. von Brennkraftmaschinen, mit nach Einschneiden der einen Bandkante nach beiden Seiten abgebogenen und mit dem zu kühlenden Werkstück durch Eingießen verbundenen Füßen, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße vor der Fläche des sie aufnehmenden Körpers eine an sich bekannte versetzte Anordnung von luftdurchströmten Lamellen (L) bilden.
2. Kühlrippen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (L) in der Strömungsrichtung der Kühlluft unter einem gegebenenfalls mehrfach sich ändernden Winkel angeordnet sind (Abb. 4).
3. Kühlrippen nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (L) beispielsweise mit i cm Lamellenbreite angeordnet sind. q..
Kühlrippen nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere sehr dünne Rippen (R), gegebenenfalls auch die Lamellen (L) gewellt ausgebildet sind.
5. Kühlrippen nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Kühlrippen (R) miteinander verbunden oder nach einer Seite um die Breite des Rippenabstandes umgebogen sind, so daß eine an sich bekannte geschlosseneKü!hlluftfü'hrung entsteht.
6. Verfahren zum Eingießen der Kühlrippen nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Füße (L) vor dem Eingießen des Metalls in die Gießform an dem in die Gießform hineinragenden Ende mit einer Schicht Flußmittel überzogen werden und das Eingießen des flüssigen Metalls so vorgenommen wird, daß eine Vermengung von Metall und Flußmittel möglichst vermieden wird, beispielsweise derart, daß durch die Leitung des Metallstromes die sich bildenden Schlacken auf der Oberfläche des aufsteigenden Metalls gesammelt sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 368480; französische Patentschriften Nr.7q.1 114,869530; USA.-Patentschrift Nr. 1721878.