DEK0020583MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 18. Dezember 1953 Bekanntgemacht am 2. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Zylinderkopf mit in Richtung der Zylinderlängsachse verlaufenden Kühlrippen für Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschinen, insbesondere einen Zylinderkopf mit zentralem Brennraum für Zweitaktmaschinen mit quer berippten Zylindern.

Bei luftgekühlten Zylinderköpfen wird man stets bestrebt sein, die Kühlluft so zu führen, daß Strömungsschatten vermieden werden. Günstig in dieser Hinsicht ist es, wie an sich bekannt, den Zylinderkopf in Richtung der Zylinderlängsachse durch Kühlluft zu beaufschlagen, doch ist die Verwendungsmöglichkeit solcher Maschinen beschränkt. In überwiegendem Maß wird, man bei luftgekühlten Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschinen eine Anströmung quer zur Zylinderachse, vorsehen und die damit verbundenen Nachteile in Form von Strömungsschatten in Kauf nehmen. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Zylinderkopfes, dessen Luftführung auch bei quer angeströmter Maschine keine Strömungsschatten entstehen läßt. Dieses insbesondere bei Zylinderköpfen mit zentralem Brennraum für Zweitaktbrennkraftmaschinen anzustrebende Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die der Kühlzone des Kopfes vorzugsweise über den ganzen Umfang derselben zuströmende Kühlluft in an sich bei längs berippten Zylindern von Kolbenmaschinen

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bekannter Weise in der Kühlzone dadurch eine Umlenkung von 180 oder etwa i8o° erfährt, daß der Kopf mit einer ihn mit Abstand umgebenden Verkleidung versehen ist und der durch diese Umkleidung und den Zylinderkopf begrenzte Raum quer zur Zylinderachse durch eine von der Umkleidung ausgehende, mit der Zylinderkopfwandung einen Spalt bildende Wand in zwei Ringräume aufgeteilt ist, wobei die Kühlluft in den einen dieser

ίο Ringräume quer zur Zylinderachse eintritt und aus dem anderen Teilraum quer zur Zylinderachse austritt, und daß ferner die Zylinderkopfumkleidung sich aus dem am Zylinderkopf entlang vorgezogenen Maschinengestell und einem auf diesem sich abstützenden Deckel zusammensetzt, gegen den der Zylinderkopf und die Zylinderbüchse verspannt sind. Im Rahmen der Erfindung kann die Kühlluft in jeder Richtung quer zur Zylinderlängsachse aus der Umkleidung des Zylinderkopfes austreten.

Luftein- und Austrittsöffnung können beispielsweise übereinander an einer Seite angeordnet sein. Es empfiehlt sich, den Zylinderkopf zwecks intensiver Kühlung so zu gestalten, daß er aus einem sich in Abwendung vom Zylinder kegelförmig verjungenden inneren Körper mit hiervon ausgehenden Rippen zur Absteifung der die Befestigungsschrauben aufnehmenden Kanonen besteht. Eine solche Ausführung gewährleistet eine besonders gute Luftführung am Kopf entlang. Die zwischen den Versteifungsrippen anzuordnenden Kühlrippen können entweder radial zur Zylinderkopfmitte hin verlaufen oder mit jeder der benachbarten Versteifungsrippen für die Kanonen einen Winkel einschließen, der halb so groß ist wie der von den beiden Versteifungsrippen begrenzte Winkel. In letzterem Fall ist es insbesondere bei vier Befestigungsschrauben zweckmäßig, letztere so anzuordnen, daß eine Schraube der Mitte der Eintrittsöffnung für die Kühlluft in der Umkleidung gegen- übersteht. Es wird hierdurch erreicht, daß sich der in den Auffangraum eintretende Kühlluftstrom an der der Zuström öffnung unmittelbar gegenüberliegenden Befestigungskanone und den quer zur Einströmöffnung verlaufenden Kühlrippen etwas staut und seitlich um den Kopf herum über den ganzen Auffangraum verteilt.

Für die Ausgestaltung der zur Umlenkung der Kühlluft in der Kühlzone des Kopfes vorgesehenen, rechtwinklig zur Zylinderlängsachse verlaufenden Trennwand seien in Durchbildung der Erfindung , folgende Vorschläge gemacht. So kann vsich z.B. diese Umlenkwand aus einer von der Umkleidung ausgehenden Trennwand und einer daran anschließenden, die Kühlrippen in derselben Ebene überbrückenden Querwand zusammensetzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Kühlrippen quer zur Zylinderlängsachse mit Einschnitten zu versehen zur Aufnahme der beiden Hälften der parallel zur Zylinderlängsachse halbierten Umlenkwand. Schließlich können auch die Kühlrippen rundum in etwa halber Höhe so abgestuft sein, daß die Umlenkwand für die Kühlluft in Richtung der Zylinderlängsachse aufschiebbar ist.

Große Bedeutung ist bei· dem erfindungsgeimäßen Zylinderkopf auch dem die frische Kühlluft aufnehmenden Teilraum hinsichtlich seiner Göße zuzumessen. Es wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, bei einem solchen Zylinderkopf, bei dem die Kühlluft in den oberen Ringraum eintritt, die stirnseitige Begrenzungswand dieses Ringraumes in vom, Zylinder, abgewandter Richtung vorzuwölben, wobei es sich empfiehlt, diese Wölbung so weit auszudehnen, daß das Einspritzventil nicht oder nur wenig über das Profil der Zylinderkopfumkleidung hinausragt.

Eine gleichmäßige Kühlluftbeaufschlagung über den ganzen Umfang des Zylinderkopfes läßt sich in weiterem Ausbau der Erfkudung dadurch erreichen, daß der Innenrand der der Umlenkung des Kühlluftstromes dienenden Trennwand in einer senkrecht zur Zylinderlängsachse durch den Kopf in etwa halber Höhe des Kopfes gelegten Ebene liegt und diese Wand aus dieser Ebene heraus beiderseitig in Richtung der Zylinderlängsachse so abgebogen ist, daß der die Frischluft aufnehmende Ringraum von der Zutrittsöffnung aus und der die Abluft aufnehmende Ringraum von der Austrittsöffnung aus zur gegenüberliegenden Seite stetig niedriger werden. Durch eine solche Formgebung der Trennwand wird erreicht, daß sich in dem die. Frischluft aufnehmenden Teilraum überall der gleiche Druck einstellt.

Um auch bei mit erfindungsgemäßen Zylinderköpfen ausgerüsteten Maschinen mit quer angeströmten Zylindern die im Strömungsschatten der Zylinder liegenden Teile zu kühlen, kann im Rahmen der Erfindung insbesondere dann, wenn die Kühlluft in den zylinderseitigen Teilraum der Zylinderköpfe eintritt, ein Teil der Kühlluft aus diesem Raum abgezweigt und dem zweckmäßig längs berippten, im Strömungsschatten liegenden' Abschnitt der Zylinder zugeführt werden.

In der Zeichnung sind fünf Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes beispielsweise dargestellt.

Abb. i, die einen Schnitt nach der Linie II-II durch den Zylinderkopf nach Abb. 2 darstellt, zeigt einen Zylinderkopf 1 mit einem zentralen Brennraum 2 im Schnitt. Der Zylinderkopf schließt, einen quer berippten Zylinder 3 ab und ist mit in Richtung der Zylinderlängsachse verlaufenden Kühlrippen 4 versehen. Zylinderkopf 1 und Zylinder 3 sind vollkommen verkleidet, wobei diese Umkleidung durch das am Zylinder 3 und am Zylinderkopf ι entlang vorgezogene Maschinengestell S und einen auf diesem sich abstützenden Deckel 6 gebildet wird, gegen den der Kopf 1 und der Zylinder 3 mittels der Schrauben 7 verspannt sind. Der durch die Umkleidung geschaffene, den Zylinderkopf umgebende Raum 8 ist durch eine Querwand 9 12c in etwa halber Höhe des Kopfes senkrecht zur Zylinderlängsachse in zwei Räume 10 und 11 aufgeteilt, wobei letzterer durch Querrippen des Zylinders 3 zum Zylinder 2 hin abgeschlossen ist. Ein Teil der dem Zylinder 3 in Pfeilrichtung zugeführten Luft strömt durch eine Öffnung 12 in den

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Raum ίο, verteilt sich rund um den· Zylinderkopf und tritt an den Kühlrippen 4 desselben entlang in den unteren Teilraum 11 über. Aus diesem Raum 11 strömt die Luft dann durch eine in der Abb. 2, die einen Schmitt nach der Linie H-II durch den Kopf nach Abb. ι darstellt, gestrichelt angedeutete öffnung in der Gestellwand 5 in Pfeilrichtung ab. Im Bereich der Kühlrippen 4 erfährt die Kühlluft also eine Umlenkung von i8o°. Der Deckel 6 wölbt sich in vom Zylinder abgewandter Richtung so weit vor, daß das Einspritzventil 13 nur wenig über das Profil der Zylinderkopfumkleidung hinausragt. Durch die Wölbung des Deckels 6 wird nicht nur das Profil der ganzen Maschine günstig gestaltet, sondern es wird auch der die Frischluft aufnehmende Teilraum 10 vergrößert, was sich in bezug auf die Verteilung der Kühlluft über den Umfang des Kopfes günstig auswirkt.

Abb. 2 stellt einen Schnitt nach der Linie H-II des in Abb. 1 gezeigten Zylinderkopfes dar. Aus dem Schnlittbild ist zu ersehen, daß die Befestigungsschrauben 7 so angeordnet sind, daß eine davon der Mitte der Einströmöffnung 12 des Teilraumes 10 gegenübersteht. Es erfolgt hierdurch eine die Druckverteilung im Raum 10 günstig beeinflussende Stauung im Bereich der Eintrittsöffnung 12. Diese Aufteilung der Befestigungsschrauben ist mit Vorteil auch bei allen anderen Ausführungsfprmen anwendbar.

Die Abb. 3, 4 und 5 dienen der Veranschaulichung verschiedener Aufbaumöglichkeiten für die zur Umlenkung des Kühlluftstromes um 180 oder etwa i8o° vorgesehene, quer zur Zylinderlängsachse verlaufende Trennwand innerhalb der ZyIinderkopfumkleidung.

Bei dem Kopf gemäß Abb. 3 besteht die Trennwand aus zwei Ringscheiben 14 und 16, deren äußere, 14, von der Zylinderkopfumkleidunig aus bis an die Kühlrippen 15 herantritt, während die innere Ringscheibe 16 als die Kühlrippen 15 in Höhe der Ringscheiben 14 überbrückender Steg ausgebildet ist.

Bei dem Kopf gemäß Abb. 4 besteht die Trennwand aus zwei durch Teilung parallel zur Zylinderachse entstandenen Hälften 17 und 18, die vor Einbau des Zylinderkopfes 19 in entsprechende Einschnitte in den Kühlrippen 20 des Kopfes eingeschoben werden.

Bei dem Kopf nach Abb. 5 sind die Kühlrippen 21 in etwa halber Höhe so abgestuft, daß dieTrennwand 22 in Richtung der Zylinderlängsachse aufgeschoben werden kann.

Abb. 6 zeigt einen in Abb. 7 im Schnitt nach der Linie VII-VII dargestellten Zylinderkopf, bei dem der dem Zylinder zugewandte Teilraum 23 die Frischluft aufnimmt und über den Umfang des Kopfes verteilt. Aus dem Raum 23 wird ein Teil der Luft.dem im Strömungsschatten liegenden, mit Längsrippen 24 versehenen Abschnitt des Zylinders 25 zugeführt.

Abb. 7 läßt den Verlauf der Berippung des Zylinderkopfes nach Abb. 6 erkennen. Von dem sich in Abwendung vom Zylinder kegelförmig verjüngenden inneren Körper 26 des Zylinderkopfes aus gehen vier Rippen 27, 28, 29 und 30 aus, die zur Absteifung der die Befestigungsschrauben 31, 32. 33 und 34 aufnehmenden Kanonen 35, 36, 37 und 38 dienen. Die in dem von je zwei benachbarten Versteifungsrippen begrenzten Sektor untergebrachten Kühlrippen verlaufen parallel zur Zylinderachse so, daß sie mit den benachbarten Versteifungsrippen einen Winkel einschließen, der halb so groß ist wie der von den benachbarten beiden Versteifungsrippen begrenzte Winkel.

In Abb. 8 ist eine die Druckverteilung in den Teilräumen der Zylinderkopfumkleidung günstig beeinflussende Ausgestaltung der den Kühlluftstrom umlenkenden Trennwand gezeigt. Die Trennwand 39 verläuft innerhalb der gestrichelt angedeuteten Umkleidung 40 nicht mehr in einer senkrecht zur Zylinderlängsachse liegenden Ebene, sondern ist von ihrem Innenraum aus, der in einer senkrecht zur Zylinderlängsachse in etwa halber Höhe des Kopfes liegenden Ebene verbleibt, zur Eintrittsöffnung 41 für die Kühlluft und zur Austrittsöffnung 42 hin so abgebogen, daß sowohl der die Frischluft aufnehmende Teilraum 43 als auch der die Abluft aufnehmende Teilraum 44 von ihren Öffnungen aus zur gegenüberliegenden Seite nied riger werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß über den ganzen Umfang des Zylinderkopfes im Bereich der Kühlzone der gleiche Druck herrscht und die Kühlrippen am Umfang gleichmäßig beaufschlagt werden. Außerdem können Ein- und Austrittsöffnunig die gleiche Höhe wie der Zylinderkopf aufweisen, so daß der Druckabfall in diesen Öffnungen gering ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Luftgekühlter Zylinderkopf mit in Riehtu ng der Zyliniderlängisachse verlaufenden Kühlrippen für Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschinen, insbesondere ein Zylinderkopf mit zentralem Brennraum für Zweitaktmaschinen mit quer berippten Zylindern, dadurch gekennzeichnet daß die der Kühlzone des Kopfes vorzugsweise über den ganzen Umfang derselben zuströmende Kühlluft in an sich bei längs berippten Zylindern von Kolbenmaschinen bekannter Weise in der Kühlzone dadurch eine Umlenkung von 180 oder etwa i8o° erfährt, daß der Kopf mit einer/ ihn mit Abstand umgebenden Verkleidung versehen ist und der durch diese Umkleidung und den Zylinderkopf begrenzte Raum quer zur Zylinderachse durch eine von der Umkleidung ausgehende, mit der Zylinderkopfwandung einen Spalt bildende Wand in zwei Rimgräume aufgeteilt ist, wobei die Kühlluft in den einen dieser Ringräume quer zur Zylinderachse eintritt und aus dem anderen Teilraum quer zur Zylinderachse austritt, und daß ferner die Zylinderkopfumkleidung sich aus dem am Zylinderkopf entlang vorgezogenen Maschinengestell und einem auf diesem sich abstützenden Deckel zusammensetzt, gegen den der Zylinderkopf und die Zylinderbüchse verspannt sind (Abb. 1,2).

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2. 2. Luftgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkwand für die Kühlluft sich aus einer von der Umkleidung ausgehenden Trennwand und einer daran anschließenden, die Kühlrippen in derselben Ebene überbrückenden Querwand zusammensetzt (Abb. 3).
3. 3. Luftgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen quer zur Zylinderlängsachse Einschnitte aufweisen zur Aufnahme der durch Teilung parallel zur Zylinderlängsachse halbierten Umlenkwand (Abb. 4).
4. 4. Luftgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen rundum in etwa halber Höhe so abgestuft sind, daß die Umlenkwand für die Kühlluft in Richtung der Zylinderlängsachse aufschiebbar ist (Abb. 5).
5. 5. Luftgekühlter Zylinderkopf nach den Ansprüchen ι bis 4, bei dem die Kühlluft in den oberen Ringraum eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die stirnseitige Begrenzungswand des die Frischluft aufnehmenden Ringraumes in vom Zylinder abgewandter Richtung vorwölbt (Abb. i, 2).
6. 6. Luftgekühlter Zylinderkopf nach Anspruch 5 mit einem zentralen Brennraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der stirnseitigen Begrenzungswand des oberen Ringraumes so weit ausgedehnt ist, daß das Einspritzventil nicht oder nur wenig über das Profil der Zylinderkopfumkleidung herausragt (Abb. 1,2).
7. 7. Luftgekühlter Zylinderkopf nach den Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrand der der Umlenkung des Kühlluftstromes dienenden Trennwand in einer senkrecht zur Zyiinderlängsachse durch den Kopf in etwa halber Höhe des Kopfes gelegten Ebene liegt und diese Wand aus dieser Ebene heraus beiderseitig in Richtung der Zylinderlängsachse so abgebogen ist, daß der die Frischluft aufnehmende Ringraum von der Zutrittsöffnung aus und der die Abluft aufnehmende Ringraum von der Austrittsöffnung aus zur gegenüberliegenden Seite stetig niedriger werden (Abb. 8).
8. 8. Luftgekühlter Zylinderkopf nach den Ansprüchen ι bis 4 oder 7, insbesondere ein Zylinderkopf, bei dem die Kühlluft in den zylitnderseitigen Ringraum eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zylinderseitigen Ringraum der Zylinderköpfe heraus ein Teil der Kühlluft einer im Strömungsschatten am Zylinder angeordneten Berippung zugeführt wird (Abb. 6).

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 487 669;
   schweizerische Patentschrift Nr. 287 357.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

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