EP3347585A1 - Kühlung eines kolbens mittels natriumgefüllter röhrchen - Google Patents

Kühlung eines kolbens mittels natriumgefüllter röhrchen

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EP3347585A1
EP3347585A1 EP16766898.7A EP16766898A EP3347585A1 EP 3347585 A1 EP3347585 A1 EP 3347585A1 EP 16766898 A EP16766898 A EP 16766898A EP 3347585 A1 EP3347585 A1 EP 3347585A1
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EP
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piston
coolant
space
coolant container
container
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Ralf STIER
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KS Kolbenschmidt GmbH
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KS Kolbenschmidt GmbH
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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
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/18—Pistons  having cooling means the means being a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in piston
    • 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
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    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
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    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/105—Salt cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F01P3/10—Cooling by flow of coolant through pistons
    • 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
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
    • 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
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid

Definitions

  • the invention relates to a piston and a method for producing such a piston according to the features of the respective preambles of the two independent claims.
  • a piston of an internal combustion engine which has an upper part with a ring field, wherein a piston shaft connects to the upper part and in the piston at least one space, here elongated holes, is introduced, in which a coolant , here an alkali metal, is filled.
  • a coolant here an alkali metal
  • the spaces are filled with the coolant immediately and closed after filling.
  • the closure takes place here by means of a ball which is pressed into the filling opening.
  • the refrigerant used is an alkali metal, in particular sodium.
  • the invention provides that the coolant is introduced into a coolant container and the coolant container is inserted into the at least one space in the piston.
  • the space is or will be closed by a closure means after insertion of the coolant container.
  • This closure element can be the known ball, but also any other separate closure means can be used and brought into operative connection with the filling opening of the space in order to close this space with the coolant container located therein. If a closure means is used, it is conceivable that the coolant reservoir is arranged in a form-fitting manner in the space and thus it can no longer move relative to the piston.
  • the coolant container after closing the room still has a certain play in the room and thus a movement is possible.
  • the fixed arrangement has the advantage that heat can be better transferred to the coolant and can be dissipated in areas significantly less contaminated in terms of temperature.
  • the movement of the coolant reservoir in the space has the same advantage because it can also absorb heat at highly loaded areas due to the up and down movement of the piston in operation in the cylinder of the internal combustion engine and at less highly loaded areas when it is in the room emotional.
  • thedemit- tel notionnis after insertion into the room in its position is fixed there
  • This can be done for example by pressing, gluing or other suitable measures that cause the coolant container after insertion into the associated space in the piston is permanently fixed in position.
  • this has the advantage that, as already described above, a good heat transfer and thus heat removal from the high-temperature-loaded in temperature-less loaded area is given.
  • the closing of the insertion of the space can be omitted, thereby making the production of the piston is simplified once again.
  • this insertion opening is preferably provided in the interior of the piston, which is no longer processed.
  • the insertion opening in the outer region of the piston for example in the area above, below or within the ring field or the shaft area, can be used with a separate closure means, which is revised after insertion and closing.
  • both when closing the insertion opening in the inner region or in the outer region of the piston it can be thought of instead of welding or soldering the insertion opening instead of a separate closure element, or the like. Again, the closed insertion can be revised after the closing process.
  • thedemitteibeggiitn is elongated and cylindrical, for example, as a tube is formed.
  • This has the advantage that, due to this elongated extent of the coolant container, the one end is arranged in a temperature-high-loaded area and the other end in a temperature-less loaded area.
  • the coolant contained in the coolant container by appropriate alignment of the coolant container absorb the heat in the highly loaded areas and dissipate the direction of the less polluted areas.
  • This heat transport can take place continuously, in particular when the coolant container is completely filled with the coolant. But it is also a discontinuous heat transfer conceivable, especially if the coolant reservoir is not completely filled with the coolant and this can move back and forth between the two ends of the coolant reservoir.
  • the space for accommodating the coolant container is introduced into this chamber either with production of the piston (eg by pouring the piston with lost cores, which then rinses out and forming the space for receiving the coolant container) or space after production the piston is introduced, for example by drilling or the like.
  • the coolant container is poured into the piston.
  • the separately manufactured and filled with coolant and closed coolant container is provided and inserted into a casting mold of the piston. This insertion is done comparatively as the insertion of a lost core, for example for the production of cooling cavities (eg annular cooling channels) in a casting tool of the piston.
  • the at least onedemittebereheatitnis be attached to a quill of the casting tool. After closing the casting tool, it is filled with molten casting, which surrounds the at least one coolant center (and possibly further existing lost cores), so that the coolant condition after the solidification of the casting melt is located at its designated location within the piston and can take up its function ,
  • molten casting which surrounds the at least one coolant center (and possibly further existing lost cores)
  • FIGS. 1 to 3 An exemplary embodiment of a piston according to the invention, by means of which also the production steps are explained, is described below and shown in FIGS. 1 to 3.
  • Reference numeral 1 shows a one-piece piston 1 which has an upper part 2.
  • a piston skirt 3 adjoins the upper part 2, wherein in this type of piston the two opposite sections of the piston skirt 3 are connected via connecting walls 4 in which a pin bore 5 is also arranged.
  • the bolt holes 5 for receiving the ends of a piston pin may be present, but need not.
  • the ends of the piston pin can also be arranged on the underside of the upper part 2 in a different manner.
  • the upper part 2 has a ring field 6 in a manner known per se, wherein a central region (FIG. 1) is designated 7 in the inner region of the piston 1.
  • a combustion chamber 8 in the upper part 2 of the Kolbensl a combustion chamber 8, as well as an annular circumferential cooling channel 9 may be present.
  • a combustion chamber 8 in the upper part 2 of the Kolbensl a combustion chamber 8, as well as an annular circumferential cooling channel 9 may be present.
  • I can combustion chamber trough 8 and / or cooling channel 9 may be present, but need not.
  • FIG. 1 10 shows a closure of openings 11 of spaces 12 located inside the piston 1.
  • the spaces 12 in the piston body Solid material introduced.
  • the introduction can be done as already described by lost cores, which are rinsed out.
  • the respective space 12 by suitable methods, such as. As drilling, milling or the like, are introduced. This can be seen, for example, with reference to the piston according to FIG. 2, where the spaces 12 are arranged obliquely in the piston 1 and in the direction of the central area 7.
  • coolant containers 13, which have been previously filled and filled with coolant, as shown in FIG. 3, are inserted into the spaces 2 provided for this purpose.
  • the associated openings 11 of the space 12 are closed or the respective coolant container 13 is inserted into the space 12 in such a way that it is permanently fixed in position there after completion of the insertion process.
  • This position fixation must necessarily be such that the coolant container 13 can not move out of the space 12 during the up and down movement of the piston 1 in the cylinder of the internal combustion engine.
  • the spaces 12 and, accordingly, also the coolant containers 13 are of elongated and cylindrical design.
  • This elongated and cylindrical configuration is allowed to make coolant container 13 in a simple manner by using pipe material, which is closed for example at one end and then the coolant is filled and then in turn the other end is gas-tight.
  • this elongate design has the advantage that the piston 1, if over- is only slightly weakened in its strength when the spaces 12 are introduced.
  • Another advantage is the fact that due to the elongated extent of the cooling medium container 12 a very good heat transfer from the high temperature-sensitive areas (in the embodiment, for example, the inner dome of the combustion chamber 8) can be carried out in the direction of temperature less heavily loaded areas.
  • any suitable coolant comes into consideration.
  • alkali metals such as sodium, since they have a very good heat transfer in the temperature working range of the piston 1.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben (1) einer Brennkraftmaschine, aufweisend ein Oberteil (2) mit einem Ringfeld (6) und sich einem an das Oberteil (2) anschließenden Kolbenschaft (3), wobei in dem Kolben (1) zumindest ein Raum (12) eingebracht ist, in dem ein Kühlmittel eingefüllt ist, wobei das Kühlmittel in ein Kühlmittelbehältnis (13) eingefüllt und das Kühlmittelbehältnis (13) in den zumindest einen Raum (12) in dem Kolben (1) eingesetzt ist.

Description

Kühlung eines Kolbens mittels natri um gefüllter Röhrchen
Die Erfindung betrifft einen Kolben und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kolbens gemäß den Merkmalen der jeweiligen Oberbegriffe der beiden unabhängigen Patentansprüche.
Aus der DE 10 2013 002 895 A1 ist ein Kolben einer Brennkraftmaschine bekannt, der ein Oberteil mit einem Ringfeld aufweist, wobei sich an dem Oberteil ein Kolbenschaft anschließt und in dem Kolben zumindest ein Raum, hier längliche Bohrungen, eingebracht ist, in dem ein Kühlmittel, hier ein Alkalimetall, eingefüllt ist. Bei diesem bekannten Kolben werden die Räume mit dem Kühlmittel unmittelbar befüllt und nach dem Befüllen verschlossen. Der Verschluss erfolgt hier mittels einer Kugel, die in die Einfüllöffnung eingedrückt wird. Als Kühlmittel kommt ein Alkaiimetall, insbesondere Natrium, zur Anwendung.
Prinzipiell hat sich diese Art und Weise, wie temperaturmäßig hoch belastete Bereiche des Kolbens mittels des Alkalimetails gekühlt werden können, bewehrt. Allerdings hat sich herausgestellt, dass eine Produktion problematisch ist, das Kühlmittel in den dafür vorgesehenen Raum einzuführen. Hier muss sehr sorgfältig gearbeitet werden, sodass das Kühlmittel nur in den dafür vorgesehenen Raum eingebracht wird und nichts in die Umgebung entweichen kann. Daher ist es aufwendig und problematisch, das Kühlmittel direkt in den dafür vorgesehenen Raum in den Kolben einzubringen. Diese Problematik wird noch dadurch gesteigert, dass nicht nur ein einziger Raum, sondern bei der DE 10 2013 002 895 A1 mehrere windschief verlaufende Bohrungen vorgesehen sind, in die das Kühlmittel einzubringen ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Nachteile zu vermeiden und einen Kolben sowie ein Verfahren zur Hersteilung eines solchen Kolbens bereitzustellen, mit dem das Befüllen des Raumes mit einem Kühimedium einfacher gestaltet ist.
Diese Aufgabe ist durch die beiden unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Hinsichtlich des Kolbens ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kühlmittel in ein Kühlmittelbehältnis eingefüllt und das Kühlmittelbehältnis in den zumindest einen Raum in dem Kolben eingesetzt ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass zunächst ein Kühlmittelbehäitnis bereitgestellt und mit dem geeigneten Kühlmittel befüllt wird. Dies geschieht unabhängig von der Herstellung des Kolbens an sich. Nachdem das mit dem Kühlmittel befüllte und verschlossene Kühlmittelbehältnis hergestellt und bereitgestellt worden ist, kann diese in den dafür vorgesehenen Raum in den Kolben eingesetzt werden. Dadurch vereinfacht sich ganz wesentlich die Produktion des Kolbens an sich, da nicht mehr mit dem Kühlmittel an sich gearbeitet werden muss. Dieses wird gasdicht verschlossen in dem Kühlmittelbehältnis bereitgestellt, welches ohne jegliche Probleme gehandhabt werden kann. Diese Handhabung erfolgt manuell, kann aber auch automatisiert erfolgen.
Nachdem das Kühlmittelbehältnis in den dafür vorgesehenen Raum in dem Kolben eingesetzt worden ist, gibt es hinsichtlich der Ausgestaltung des Kolbens bzw. hinsichtlich des nächsten Verfahrensschrittes mehrere Möglichkeiten. Zum Einen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Raum nach dem Einsetzen des Kühlmittelbe- häitnisses mit einem Verschlussmittel verschlossen ist bzw. wird. Dieses Verschlusselement kann die bekannte Kugel sein, wobei aber auch jedes andere separate Verschlussmittel eingesetzt und mit der Einfüllöffnung des Raumes in Wirkverbindung gebracht werden kann, um diesen Raum mit dem darin befindlichen Kühlmittelbehältnis zu verschließen. Wird ein Verschlussmittel eingesetzt, ist es denkbar, dass das Kühlmittelbehäitnis in dem Raum formschlüssig angeordnet ist und es sich somit nicht mehr relativ zu dem Kolben bewegen kann. Alternativ dazu ist es denkbar, dass das Kühlmittelbehältnis nach dem Verschließen des Raumes noch ein gewisses Spiel in dem Raum hat und somit eine Bewegung möglich ist. Die ortsfeste Anordnung hat den Vorteil, dass dadurch Wärme besser auf das Kühlmittel übertragen und in temperaturmäßig deutlich geringer belastete Bereiche abgeführt werden kann. Die Bewegung des Kühlmittelbehältnis in dem Raum hat den gleichen Vorteil, da es aufgrund der Auf- und Abbewegung des Kolbens in Betrieb im Zylinder der Brennkraftmaschine ebenfalls Wärme an hoch belasteten Bereichen aufnehmen und an weniger hoch belasteter Bereiche abgeben kann, wenn es sich in dem Raum bewegt.
Alternativ dazu ist es in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Kühlmit- telbehältnis nach dem Einsetzen in den Raum in seiner Lage dort fixiert ist Dies kann beispielsweise durch Einpressen, Verkleben oder andere geeignete Maßnahmen erfolgen, die bewirken, dass das Kühlmittelbehältnis nach dem Einsetzen in den zugehörigen Raum in dem Kolben in seiner Lage dauerhaft fixiert ist. Dies hat zum Einen den Vorteil, dass ebenfalls, wie schon zuvor beschrieben, eine gute Wärmeübertragung und damit Wärmeabfuhr von temperaturmäßig hoch belasteten in temperaturmäßig weniger belastete Bereich gegeben ist. Außerdem kann das Verschließen der Einsetzöffnung des Raumes entfallen, sodass dadurch die Herstellung des Kolbens noch einmal vereinfacht wird.
Wenn der Raum nach dem Einsetzen des Kühlmittelbehältnisses mit einem Verschlussmittel verschlossen wird oder die Einsatzöffnung offen bleibt, ist diese Ein- setzöffnung vorzugsweise im innenbereich des Kolbens, der nicht mehr bearbeitet wird, vorgesehen. Liegt die Einsetzöffnung im äußeren Bereich des Kolbens, z.B. im Bereich oberhalb, unterhalb oder innerhalb des Ringfeldes oder des Schaftbereiches, kann mit einem separaten Verschlussmittel gearbeitet werden, welches nach dem Einsetzen und Verschließen überarbeitet wird. Hier kann sowohl bei Verschließen der Einsetzöffnung im Innenbereich oder im Außenbereich des Kolbens daran gedacht werden, anstelle eines separaten Verschlusselementes die Einsetzöffnung zuzuschweißen, zu verlöten, zu verkleben oder dergleichen. Auch hierbei kann die verschlossene Einsetzöffnung nach dem Verschlussvorgang überarbeitet werden. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kühlmitteibehäitnis länglich und zylinderförmig, z.B. als Röhrchen, ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, das aufgrund dieser länglichen Erstreckung des Kühlmittelbehältnisses das eine Ende in einem temperaturmäßig hoch belasteten Bereich und das andere Ende in einem temperaturmäßig weniger belasteten Bereich angeordnet wird. Durch die Auf- und Abbewegung des Kolbens im Zylinder der Brennkraftmaschine wird durch geeignete Ausrichtung des Kühlmittelbehältnisses das in dem Kühlmittelbehältnis befindliche Kühlmittel die Wärme in den hoch belasteten Bereichen aufnehmen und Richtung der weniger belasteten Bereiche abführen. Dieser Wärmetransport kann kontinuierlich erfolgen, insbesondere dann, wenn das Kühlmittelbehältnis vollständig mit dem Kühlmittel befülit ist. Es ist aber auch ein diskontinuierlicher Wärmetransport denkbar, insbesondere dann, wenn das Kühlmittelbehältnis nicht vollständig mit dem Kühlmittel befüllt ist und sich dieses hin- und her bewegen kann zwischen den beiden Enden des Kühlmittelbehältnisses.
Bis hierhin ist davon ausgegangen worden, dass der Raum zur Aufnahme des Kühlmittelbehältnisses entweder mit Herstellung des Kolbens in diesen eingebracht wird (z.B. durch Gießen des Kolbens mit verlorenen Kernen, die ausgespült und dann den Raum zur Aufnahme des Kühlmittelbehältnisses bilden) oder Raum nach der Herstellung des Kolbens eingebracht wird, z.B. durch Bohren oder dergleichen. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass das Kühlmittelbehältnis in den Kolben eingegossen ist. Auf geeignete Art und Weise wird das separat gefertigte und mit Kühlmittel befüllte und geschlossene Kühlmittelbehältnis bereitgestellt und in eine Gießform des Kolbens eingesetzt. Dieses Einsetzen erfolgt vergleichsweise wie das Einsetzen eines verlorenen Kernes beispielsweise zur Herstellung von Kühlhohlräumen (z.B. ringförmige Kühlkanäle) in ein Gießwerkzeug des Kolbens. Beispielsweise kann das zumindest eine Kühlmitteibehäitnis an einer Pinole des Gießwerkzeuges befestigt werden. Nach dem Schließen des Gießwerkzeuges wird dieses mit Gießschmelze aufgefüllt, welche das zumindest eine Kühlmitteibehäitnis (und ggf. weiter vorhandene verlorene Kerne) umgibt, sodass das Kühlmitteibehäitnis nach dem Erstarren der Gießschmeize an seinem dafür vorgesehenen Ort innerhalb des Kolbens angeordnet ist und seine Funktion aufnehmen kann. Die gleichen vorstehend beschriebenen Ausführungen und die sich daraus ergebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren zur Hersteilung des Kolbens.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens, anhand dessen auch die Herstellungsschritte erläutert werden, ist im Folgenden beschrieben und in den Figuren 1 bis 3 gezeigt.
Mit der Bezugsziffer 1 ist beispielhaft ein einstückigen Kolben 1 gezeigt der ein Oberteil 2 aufweist. Ein Kolbenschaft 3 schließt sich dem Oberteil 2 an, wobei bei dieser Bauart des Kolbens die beiden gegenüberliegenden Abschnitte des Kolbenschaftes 3 über Verbindungswände 4, in denen auch eine Bolzenbohrung 5 angeordnet ist, verbunden sind. Die Bolzenbohrungen 5 zur Aufnahme der Enden eines Kolbenbolzens können vorhanden sein, müssen es aber nicht. Die Enden des Kolbenbolzens können auch auf andere Art und Weise an der Unterseite des Oberteiles 2 angeordnet werden. Das Oberteil 2 weist in an sich bekannter Weise ein Ringfeld 6 auf, wobei im Innenbereich des Kolbens 1 mit 7 ein Zentralbereich (Figur 1) bezeichnet ist.
In dem Oberteil 2 des Kolbensl kann eine Brennraummulde 8, genauso wie ein ringförmig umlaufender Kühlkanal 9 vorhanden sein. Je nach Einsatzzweck des Kolbens
I können Brennraummulde 8 und/oder Kühlkanal 9 vorhanden sein, müssen aber nicht.
In Figur 1 ist mit 10 ein Verschluss von Öffnungen 11 von innerhalb des Kolbens 1 liegenden Räumen 12 gezeigt.
Bei Betrachtung der Figur 2 wird deutlich, dass prinzipiell der zumindest eine Raum 12, hier mehrere Räume 12, in dem Kolben 1 , d.h. innerhalb seines Vollmaterials, angeordnet sind. Während in Figur 1 davon ausgegangen wird, dass die Öffnungen
I I der Räume 12 von dem Zentralbereich 7 (Innenbereich des Kolbens 1) aus zugänglich sind, ist in Figur 2 dargestellt, dass die Öffnungen 11 der Räume 12 von dem Außenbereich des Kolbens 1 (z.B. von der Verbindungswand 4 oder dem Kolbenschaft 3) aus zugänglich sind.
Unabhängig davon, von wo aus die Räume 12 zugänglich sind und wo sich deren Öffnungen 11 (Einsetzöffnungen) befinden, werden also nach der Herstellung des Kolbens 1 (genauer eines Kolbenrohlings) oder schon mit der Herstellung in erforderlicher Anzahl die Räume 12 in den Kolbengrundkörper (Vollmaterial) eingebracht. Das Einbringen kann wie schon beschrieben durch verlorene Kerne erfolgen, die ausgespült werden. Anstelle dessen kann nach der Herstellung des Kolbenrohlings der jeweilige Raum 12 durch geeignete Verfahren, wie z. B. Bohren, Fräsen oder dergleichen, eingebracht werden. Dies ist beispielsweise anhand des Kolbens gemäß Figur 2 erkennbar, wo die Räume 12 schräg angeordnet in dem Kolben 1 und in Richtung des Zentralbereiches 7 ausgerichtet sind.
Nachdem ein Kolben gemäß Figur 2 vorbereitet worden ist, werden, wie in Figur 3 dargestellt ist, zuvor hergestellte und mit Kühlmittel gefüllte Kühlmittel befüllte Kühlmittelbehältnisse 13 in die dafür vorgesehenen Räume 2 eingesetzt. Nach dem Einsetzen werden die zugehörigen Öffnungen 11 des Raumes 12 verschlossen oder das jeweilige Kühlmittelbehältnis 13 so in den Raum 12 eingesetzt, dass es nach Abschluss des Einsetzvorganges dort dauerhaft in seiner Lage fixiert ist. Diese Lagefixierung muss unbedingt so erfolgen, dass das Kühlmittelbehältnis 13 sich während der Auf- und Abbewegung des Kolbens 1 im Zylinder der Brennkraftmaschine nicht aus dem Raum 12 herausbewegen kann.
Wie in Figur 2 und 3 erkennbar, sind die Räume 12 und dementsprechend auch die Kühlmittelbehältnisse 13 länglich und zylinderförmig ausgestaltet. Diese längliche und zylinderförmige Ausgestaltung gestattet ist, dass Kühlmittelbehältnis 13 auf einfache Art und Weise durch Verwendung von Rohrmaterial herzustellen, welches beispielsweise an einem Ende verschlossen und anschließend das Kühlmittel eingefüllt wird und anschließend wiederum das weitere Ende gasdicht verschlossen wird. Außerdem hat diese längliche Gestaltung den Vorteil, dass der Kolben 1 , wenn über- haupt nur geringfügig in seiner Festigkeit geschwächt wird, wenn die Räume 12 eingebracht werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass aufgrund der länglichen Erstreckung des Kühimittelbehältnisses 12 ein sehr guter Wärmetransport von den temperaturmäßig hoch belasteten Bereichen (in dem Ausführungsbeispiel z.B. der innen liegende Dom der Brennraummulde 8) in Richtung temperaturmäßig weniger hoch belasteter Bereiche erfolgen kann.
Zur Befüllung des Kühlmittelbehältnisses 12 und zum Wärmetransport kommt jedes geeignete Kühlmittel in Betracht. Von besonderen Vorteil Alkalimetalle, wie z.B. Natrium, da diese in dem Temperaturarbeitsbereich des Kolbens 1 einen sehr guten Wärmetransport aufweisen.
Bezugszeichenliste
1. Kolben
2. Oberteil
3. Kolbenschaft
4. Verbindungswand
5. Bolzenbohrung
6. Ringfeld
7. Zentralbereich
8. Brennraummulde
9. Kühlkanal
10. Verschluss
11. Öffnungen
12. Raum
13. Kühlmittelbehältnis

Claims

KS Kolbenschmidt GmbH, Neckarsulm P A T E N T A N S P R Ü C H E Kühlung eines Kolbens mittels natriumgefüllter Röhrchen
1. Koiben (1 ) einer Brennkraftmaschine, aufweisend ein Oberteil (2) mit einem Ringfeld (6) und sich einem an das Oberteil (2) anschließenden Kolbenschaft (3), wobei in dem Kolben (1) zumindest ein Raum (12) eingebracht ist, in dem ein Kühlmittel eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in ein Kühlmittelbehältnis (13) eingefüllt und das Kühlmittelbehältnis (13) in den zumindest einen Raum (12) in dem Kolben (1) eingesetzt ist.
2. Kolben (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Raum nach dem Einsetzen des Kühlmittelbehältnisses (13) mit einem Verschlussmittel verschlossen ist.
3. Kolben (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelbehältnis (13) nach dem Einsetzen in den Raum (12) in seiner Lage dort fixiert ist.
4. Kolben (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelbehältnis (13) länglich und zylinderförmig ausgebildet ist.
5. Kolben (1 ) nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kühlmittelbehältnis (13) in den Kolben (1) eingegossen ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (1) einer Brennkraftmaschine, aufweisend ein Oberteil (2) mit einem Ringfeld (6) und sich einem an das Oberteil (2) anschließenden Kolbenschaft (3), wobei in dem Kolben (1) zumindest ein Raum (12) eingebracht wird, in dem ein Kühlmittel eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in ein Kühlmittelbehäitnis (13) eingefüllt wird und danach das Kühlmittelbehältnis (13) in den Raum (12) eingesetzt wird.
7. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum nach dem Einsetzen des Kühlmittelbehältnisses (13) mit einem Verschlussmittel verschlossen wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelbehäitnis (13) nach dem Einsetzen in den Raum (12) in seiner Lage dort fixiert wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (1) nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelbehäitnis (13) länglich und zylinderförmig ausgebildet wird.
10. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens(1) nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelbehäitnis (13) in den Kolben (1) eingegossen wird.
EP16766898.7A 2015-09-11 2016-09-09 Kühlung eines kolbens mittels natriumgefüllter röhrchen Active EP3347585B1 (de)

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DE102015217468 2015-09-11
PCT/EP2016/071342 WO2017042356A1 (de) 2015-09-11 2016-09-09 Kühlung eines kolbens mittels natriumgefüllter röhrchen

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EP3347585A1 true EP3347585A1 (de) 2018-07-18
EP3347585B1 EP3347585B1 (de) 2021-04-07

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EP16766898.7A Active EP3347585B1 (de) 2015-09-11 2016-09-09 Kühlung eines kolbens mittels natriumgefüllter röhrchen

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EP (1) EP3347585B1 (de)
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