DE964281C

DE964281C - Kolben fuer Hochdruck-Kolbenmaschinen

Info

Publication number: DE964281C
Application number: DES22267A
Authority: DE
Original assignee: HANS CRAMER DIPL ING; KURT VON SANDEN
Current assignee: HANS CRAMER DIPL ING; KURT VON SANDEN
Priority date: 1951-03-09
Filing date: 1951-03-09
Publication date: 1957-05-23

Description

Kolben für Hochdruck-Kolbenmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für Hochdruck-Kolbenmaschinen, insbesondere für Brennkraftmaschinen mit innerer Gemischbildung, dessen überall gleichmäßig starker Boden aus einer schlecht wärmeleitenden, zunderfesten Legierung besteht.
Gemäß dem Hauptpatent 927 843 setzt sich der Boden eines solchen Kolbens aus mindestens zwei Rotations-Schalenkörpern gleicher Festigkeit bei gleicher Wandstärke zusammen, die an ihren Stoßstellen stetig ineinander übergehen und deren äußerer Schalenkörper (z. B. Nodoidschale) tangential in den Kolbenmantel (Zylinderschale) einmündet, so daß der Kolbenboden über den gesamten Bereich seiner Erstreckung einer gleichbleibenden Festigkeitsbeanspruchung unterliegt. Durch Anwendung dieser Sohalenkörper gleicher Festigkeit bei gleicher Wandstärke, kann durchweg eine möglichst geringe Kolbenstärke verwirklicht werden, so, daß der Wärmefluß durch den Boden und zu den Kolbßnringen soweit wie möglich herabgemindert wird. Bezüglich des Hauptpatentes gilt die Beschränkung, daß der Kolbenboden ausschließlich aus den genannten Rotations-Schalenkörpern zusammengesetzt ist. Denn es soll im Gegensatz zu dem bekannten teilweisen Aufbau des Kolbenbodens aus derartigen Schalenkörpern erreicht werden, daß über den gesamten Bereich des Kolbenbodens gleichmäßige Beanspruchungsverhältnisse bei gleichbleibender Wandstärk-- vorhartden sind. Auch gilt für das Hauptpatent die Beschränkun.g, daß zwisdhen Kolbenmantel- und Boden sowie an den übrigen Stoßstellen der Schalenkörper Spannungsspitzen, völlig vermieden sind, indem hier tangentiale Übergänge geschaffen werden. Diese Beschränkungen gelten auch für die vorliegende Zusatzerfindung.
Mit den Unduloid- bzw. den Nodoid-Rotationsschalen, den Schalen gleicher Festigkeit, als Elementarteilen kann eine große Anzahl von Kolbenformen zusammengesetzt und diese verschiedenen Formen den verschiedenartigsten Anfordertingen angepaßt werden. Am denjenigen Übergangsstellen, an denen gemäß der Theorie dieser Schalen eine axiale Stätzung erforderlich ist, wird gemäß der Erfindung diese Ahstützung durch Kegelschalen auf den Kolbenschaft erreicht, Bei Kolbenböden für kleine und mittlere Zylindereinheiten von Brennkraftmaschinen mit innerer Gemischbildung brauchen die Kolben nicht unbedingt mittels einer durchströmenden Flüssigkeit von innen gekühlt zu werden. Bei größeren Zylindereinheiten jedo#th kann auch bei Anwendung von Werkstoffen hoher Warmfestigkeit und Zunderfestigkeit und gleichzeitig einer Form höchster Gestaltfestigkeit für den Kolbenboden, wie sie mit den Merkmalen der Erfindung (Hauptanspruch) erreicht wird, auf ein Kühlmittel nicht verzichtet werden.
Gemäß der Erfindung können daher die Hohlräume beiderseits der Stützkegelschale in an sich bekannter Weise mit einer zum Wärrnetranspcirt geeigneten hochsiedenden Flüssigkeit teilweise gefüllt werden (Pendelkühlung). Die Kolbenringp&rtie des Schaftes wird dabei durch ein Abweiserblech gegen Wärineaufnahme aus der Flüssigkeit abgeschirmt.
In der Zeichnung ist eine Ausführ-ungsform der Erfindung dargestellt.
Abb. i zeigt die verschiedenen Typen der Unduloid- bzw. -NLod#Dids:chalen, deren Theorie beispielsweise in der »Zeitschrift für angewandte Mathematik und Mechanik«, Berlin 1939, Bd. ig, S. 34:2, enthalten ist. Die einen Wendepunkt enthaltenden Schalen u heißen Unduloidschalen, die keinen Wendepunkt enthaltenden Schalen n heißen Nodoidschalen. Die Kugelschale k stellt die Grenze zwischen den Nodc4d- und Unduloidschalen dar, während die Zylinderschale z den Bereich der Unduloidsehalen begrenzt.
1' Abb.:2 zeigt als Beispiel, auf welche Weise ein Brennkraftmaschinenkolben aus Teilschalen der in Abb. i gezeigten Formen zusammengesetzt werden kann. Auch hier bezeichnet wieder - eine Zylinderschale, n eine Nodoidschale, k eine Kugelschale und u eine Unduloidschale. Die gemäß der Theorie dieser Schalen im Übefgangskreis p erforderliche axi,ale Stützung wird durch eine Kegelschales bewirkt.
Abb. 3 zeigt als Beispiel die Anwendung des Erfindungsgedankens auf die Konstruktion des Kolbens einer Dieselmasc-hine mit im Kolbenboden konzentriertem Brennraum. In Abh. 3 ist a der Kolbens--haft, b sind die Kolbenringe, c der Kolbenboden gleicher Festigkeit; d ist der Stützkeggel mit Löchern e, für den Durchtritt der Kühlflüssigkeit und f der Abweiserschirm. Der untere Abschluß des Raumes für die Kühlflüssigkeit wird durch den Boden g gebildet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolben für Hochdruck-Kolbenmaschinen, insbesondere für Brennkraftmaschinen mit innerer Gemi,srJhbildung, dessen überall gleichmäßig starker Boden aus einer schlecht wärmeleitenden, zunderfesten Legierung besteht und aus mindestens zwei Rotations-SchaJenkörpern gleicher Festigkeit bei gleicher Wandstärke zusammengesetzt ist, die an ihren Stoßstellen stetig ineinander übergehen und deren äußerer Schalenkörper tangential in den Kolbenmantel einmündet, gemäß Patent 927 843, dadurch gekennzeichnet, daß überall da, wo gemäß der Theorie der Nodoidschalen eine Abstützung erforderlich ist, diese durch Kegelschalen (S) auf den Kolbenschaft erfolgt.
2. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume beiderseits der Stützkegelschale (d) in an sich bekannter Weise mit einer zum Wärmetransport geeigneten hochsiedenden Flüssigkeit teilweise gefüllt sind (Pendelkü.hlung), wobei die Kolbenringpartie des Schaftes durch ein Abweiserblech (f) gegen Wärmeaufnahme aus der Flüssigkeit abgeschirmt ist. In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Patentschriften Nr. 317:279, 408 45, 6.67 003; schweizerische Patentschrift Nr. :269 898; französische Patentschrift Nr. 935 417; »Philips Technische Rundschau«, 1947, S. 125 bis 135 (insbesondere S. 130).