EP0602321B1 - Kühleinrichtung für Flammringe bzw. für den Kopf einer Laufbuchse - Google Patents

Kühleinrichtung für Flammringe bzw. für den Kopf einer Laufbuchse Download PDF

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EP0602321B1
EP0602321B1 EP93113969A EP93113969A EP0602321B1 EP 0602321 B1 EP0602321 B1 EP 0602321B1 EP 93113969 A EP93113969 A EP 93113969A EP 93113969 A EP93113969 A EP 93113969A EP 0602321 B1 EP0602321 B1 EP 0602321B1
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EP
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ducts
liner
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cooling water
ring
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EP93113969A
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English (en)
French (fr)
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EP0602321A1 (de
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Hans-Jürgen Schacht
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Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
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Krupp Mak Maschinenbau GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/14—Cylinders with means for directing, guiding or distributing liquid stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for a flame ring or for the head of a liner of a reciprocating diesel internal combustion engine, the cooling water ring surrounding the flame ring or the head of the liner and arranged directly in the flame ring or in the head of the liner and separated from one another Has channels with water outlet and water inlet openings.
  • the object of the invention is to provide a cooling device which is simple in the head of the liner or can be produced in the flame ring and ensures a continuous flow or exchange of cooling water from one annular chamber to the other annular chamber in order to achieve optimal cooling of the liner and / or the flame ring.
  • the channels each have a tangential course to the inner bore of the flame ring or the head of the liner, and that between the cooling water ring and the flame ring or the head of the liner a narrow, superimposed cooling water ring channels interconnecting annular gap is provided and that the channels are each arranged in different inclined planes, the water inlet openings in the lower cooling water ring channel and the water outlet openings in the upper cooling water -Ring channel open.
  • the main advantages achieved by the invention are that with an arrangement of the cooling device, which consists of several water-carrying through channels, which are arranged tangent to the inner bore of the liner or the flame ring, a continuous flow of cooling water is ensured.
  • the arrangement of the channels is selected so that the entire ring area is penetrated by channels and thus the hottest areas of the liner or the flame ring or the inner bore can be cooled uniformly.
  • the channels are preferably placed in inclined planes in such a way that a cooling water connection from a lower cooling water annulus to a further cooling water annulus arranged above them can take place through straight-line channels produced as bores.
  • a narrow gap connecting the two superimposed cooling water annular spaces is provided between the flame ring or the bushing and a surrounding cooling water bushing.
  • the sloping channels in the liner or in the flame ring are arranged separately from each other, so that separate cooling water flows can be transported from one annulus to the other annulus and thus optimal cooling is achieved.
  • a flame ring 3 is arranged in a diesel engine between the cylinder head 1 and a liner 2, which is enclosed by a cooling water ring 4.
  • This surrounds a cooling water space, consisting of a lower cooling water ring space 5 and a further cooling water ring space 6 arranged above it.
  • These two spaces 5 and 6 are interconnected via an annular gap 7, which is either between the flame ring 3 and the cooling water ring 4 or at a version without flame ring 3 between the head 2a of the liner 2 and the ring 4.
  • the cooling device can be provided in the head 2a of the liner 2 or when arranged with a flame ring 3 therein.
  • Connection channel 8 may be provided. This has a lower inlet opening 9 and an upper outlet opening 10. As a result, cooling water from the lower annular space 5 to the upper annular space 6 flows optimally through the edge zone of the flame ring 2 or the head 2a of the liner 2a.
  • a plurality of channels 11 to 18 are arranged in the flame ring 3 or in the head 2a of the liner 2. These channels are each tangential and close to the inner bore. They surround the inner bore 20 or 21 in such a way that - viewed in plan view - four channels 11 to 14 each form a square formation and a further four channels 11 to 14 are arranged offset, an optimal arrangement of the offset at an angle of approximately 45 °. However, an offset at a different angle is also conceivable.
  • the channels 11 to 18 are all set apart and obliquely and each have an inlet opening 9 to the annular space 5 and an outlet opening 10 in the upper annular space 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für einen Flammring bzw. für den Kopf einer Laufbuchse einer Hubkolben-Diesel-Brennkraftmaschine, die einen den Flammring bzw. den Kopf der Laufbuchse umgebenden Kühlwasserring sowie direkt im Flammring bzw. im Kopf der Laufbuchse angeordnete und voneinander getrennte Kanäle mit Wasserauslaß-und Wassereinlaßöffnungen aufweist.
  • Eine Anordnung dieser Art ist bereits aus der DE-C 317 749 bekannt. Es hat sich gezeigt, daß bei Diesel-Motoren treten im Bereich des Laufbuchsenkopfes bzw. des Flammringes während des Arbeitsprozesses des Motors Temperaturen auftreten, die eine ständige und wirkungsvolle Kühlung erforderlich machen. Hierzu reichen die bekannten Kühlwasser führenden Ringkanäle zwischen Laufbuchsen bzw. Flammring und umgebendem Kühlwasserring nicht aus.
  • Aus der EP-A-0 094 982 ist eine Kühleinrichtung in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die tangentialen Kanäle in Ringräume einer umgebenden Buchse einmünden und aus den Ringräumen wird das Wasser durch Kühlbohrungen nach außen abgeleitet. Eine unmittelbare Verbindung zwischen den Ringräumen ist nicht vorgesehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung zu schaffen, die in einfacher Weise im Kopf der Laufbuchse oder im Flammring herstellbar ist und einen kontinuierlichen Kühlwasserdurchfluß bzw. -austausch von einer Ringkammer zur anderen Ringkammer zur Erzielung einer optimalen Kühlung der Laufbuchse und/oder des Flammringes gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kanäle jeweils einen tangentialen Verlauf zur Innenbohrung des Flammrings bzw. des kopfes der Laufbuchse aufweisen, und daß zwischen dem Kühlwasserring und dem Flammring bzw. dem Kopf der Laufbuchse ein enger, übereinanderliegende Kühlwasser-Ringkanäle miteinander verbindender Ringspalt vorgesehen ist und daß die Kanäle jeweils in verschiedenen Schrägebenen angeordnet sind, wobei die Wassereinlaßöffnungen in den unteren Kühlwasser-Ringkanal und die Wasserauslaßöffnungen in den oberen Kühlwasser-Ringkanal münden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
  • Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß bei einer Anordnung der Kühleinrichtung, welche aus mehreren wasserführenden Durchgangskanäle besteht, die tangierend zur Innenbohrung der Laufbuchse bzw. des Flammringes angeordnet sind, eine kontinuierliche Durchströmung von Kühlwasser gewährleistet ist. Die Anordnung der Kanäle ist so gewählt, daß der gesamte Ringbereich mit Kanälen durchsetzt ist und somit die heißesten Bereiche der Laufbuchse bzw. des Flammringes bzw. der Innenbohrung gleichmäßig kühlbar sind.
  • Die Kanäle sind vorzugsweise in Schrägebenen so gelegt, daß eine Kühlwasser-Verbindung von einem unteren Kühlwasser-Ringraum zu einem darüber angeordneten weiteren Kühlwasser-Ringraum durch geradlinige, als Bohrungen hergestellte Kanäle erfolgen kann.
  • Es ist zwischen dem Flammring bzw. der Laufbuchse und einer umgebenden Kühlwasserbuchse ein die beiden übereinanderliegenden Kühlwasser-Ringräume verbindender enger Spalt vorgesehen.
  • Die schräg verlaufenden Kanäle in der Laufbuchse bzw. im Flammring sind getrennt von zueinander angeordnet, so daß jeweils gesonderte Kühlwasserströme dem einen Ringraum zu dem anderen Ringraum befördert werden kann und somit eine optimale Kühlung erzielt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine Laufbuchse mit Flammring und umgebendem Kühlwasserring,
    Fig. 2
    eine Ausführung eines Flammringes bei dem die tangentialen Bohrungen in die Schnittebene projiziert sind,
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf einen Flammring bzw. auf eine Laufbuchse mit tangentialen zur Innenbohrung verlaufenden Kanälen, u n d
    Fig. 4
    eine teilweise Seitenansicht zu Fig. 3.
  • Wie in Fig. 1 näher dargestellt, ist in einem Dieselmotor zwischen dem Zylinderkopf 1 und einer Laufbuchse 2 ein Flammring 3 angeordnet, welcher von einem Kühlwasserring 4 umschlossen ist. Dieser umgibt einen Kühlwasserraum, bestehend aus einem unteren Kühlwasser-Ringraum 5 und einem darüber angeordneten weiteren Kühlwasser-Ringraum 6. Diese beiden Räume 5 und 6 sind über einen Ringspalt 7 untereinander verbunden, der sich entweder zwischen dem Flammring 3 und dem Kühlwasserring 4 oder bei einer Ausführung ohne Flammring 3 zwischen dem Kopf 2a der Laufbuchse 2 und dem Ring 4 befindet.
  • Die Kühleinrichtung kann im Kopf 2a der Laufbuchse 2 oder bei Anordnung mit einem Flammring 3 in diesem vorgesehen sein.
  • Wie in Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 näher gezeigt, kann im Bereich des engen Spaltes 7 ein gekrümmter Verbindungskanal 8 vorgesehen sein. Dieser weist eine untere Einlaßöffnung 9 sowie eine obere Auslaßöffnung 10 auf. Hierdurch wird die Randzone des Flammringes 2 bzw. des Kopfes 2a der Laufbuchse 2a optimal mit Kühlwasser vom unteren Ringraum 5 zum oberen Ringraum 6 durchströmt.
  • Desweiteren sind auch eine Vielzahl von Kanälen 11 bis 18 im Flammring 3 bzw. im Kopf 2a der Laufbuchse 2 angeordnet. Diese Kanäle sind jeweils tangential und nahe zur Innenbohrung vorgesehen. Sie umgeben die Innenbohrung 20 bzw. 21 in der Weise, daß jeweils - in Draufsicht gesehen - vier Kanäle 11 bis 14 eine quadratische Formation bilden und weitere vier Kanäle 11 bis 14 versetzt angeordnet sind, wobei eine optimale Anordnung des Versatzes unter einem Winkel von etwa 45° erfolgt. Denkbar ist aber auch ein Versatz unter einem anderen Winkel.
  • Die Kanäle 11 bis 18 sind alle getrennt voneinander und schräg angestellt und weisen jeweils eine Einlaßöffnung 9 zum Ringraum 5 und jeweils eine Auslaßöffnung 10 in den oberen Ringraum 6 auf.

Claims (3)

  1. Kühleinrichtung für einen Flammring (3) bzw. für den Kopf (2a) einer Laufbuchse (2) einer Hubkolben-Diesel-Brennkraftmaschine, die einen den Flammring (3) bzw. den Kopf (2a) der Laufbuchse (2) umgebenden Kühlwasserring (4) sowie direkt im Flammring (3) bzw. im Kopf (2a) der Laufbuchse (2) angeordnete und voneinander getrennte Kanäle (11 bis 18) mit Wasserauslaß- und Wassereinlaßöffnungen (9,10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11 bis 18) jeweils einen tangentialen Verlauf zur Innenbohrung (20) des Flammrings (3) bzw. des Kopfes (2a) der Laufbuchse (2) aufweisen und daß zwischen dem Kühlwasserring (4) und dem Flammring (3) bzw. dem Kopf (2a) der Laufbuchse (2) ein enger, übereinanderliegende Kühlwasser-Ringkanäle (5,6) miteinander verbindener Ringspalt (7) vorgesehen ist und daß die Kanäle (11 bis 18) jeweils in verschiedenen Schrägebenen angeordnet sind, wobei die Wassereinlaßöffnungen (9) in den unteren Kühlwasser-Ringkanal (5) und die Wasserauslaßöffnungen (10) in den oberen Kühlwasser-Ringkanal (6) münden.
  2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens acht Kanäle (11 bis 18) die Innenbohrung (21, 20) tangierend angeordnet sind, wobei jeweils vier Kanäle (11 bis 14) - in einer Draufsicht gesehen - eine quadratische Formation bilden und die weiteren vier Kanäle (15 bis 18) um einen Winkel versetzt zu diesen ersteren Kanälen, ebenfalls eine quadratische Form darstellend, angeordnet sind.
  3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammring (3) bzw. der Kopf (2a) der Laufbuchse (2) mehrere, die beiden übereinanderliegenden Kühlwasser-Ringräume (5, 6) verbindene zusätzliche Kanäle (8) aufweist die benachbart des engen Spaltes (7) vorgesehen sind und jeweils eine Auslaßöffnung (10) und eine Einlaßöffnung (9) aufweisen.
EP93113969A 1992-12-16 1993-09-01 Kühleinrichtung für Flammringe bzw. für den Kopf einer Laufbuchse Expired - Lifetime EP0602321B1 (de)

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