ES2298528T3 - Piston refrigerado para un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Pistón refrigerado para un motor de combustión interna, que comprende un canal de refrigeración periférico, en forma de anillo en la cabeza del pistón a la altura de la parte del anillo, que está cerrado en su extremo abierto hacia el vástago del pistón por medio de una pieza de resorte dotada con una entrada para el aceite de refrigeración, conformada de manera correspondiente y subdividida radialmente, al menos una vez por el lado periférico, caracterizado porque se ha dispuesto en el canal de refrigeración (2) un anillo conductor del aceite (3) periférico, que subdivide al canal de refrigeración simétricamente por el lado periférico desde la entrada para el aceite de refrigeración (5) hasta la salida para el aceite de refrigeración (6), en segmentos (4) con volúmenes diferentes del canal de refrigeración.
Description
Pistón refrigerado para un motor de combustión
interna.
La invención se refiere a un pistón refrigerado
para un motor de combustión interna, con una cavidad de combustión
en la cabeza del pistón y con un canal de refrigeración periférico,
en forma de anillo, a la altura de la parte del anillo, que está
cerrado en su extremo abierto hacia el vástago del pistón por medio
de una parte de la pared dotada con una entrada para el aceite de
refrigeración y con una salida para el aceite de refrigeración,
conformada de manera correspondiente y subdividida radialmente en el
lado de la periferia al menos una vez.
Un pistón de este tipo es conocido, por ejemplo,
por la publicación DE 199 26 568 A1, en el cual una parte de la
pared cierra el canal de refrigeración, estando dotada la parte de
la pared con varias paredes transversales, distribuidas sobre su
periferia, dispuestas de manera radial, que se extienden axialmente
hacia el canal de refrigeración, para mejorar la disipación del
calor. Las paredes transversales subdividen en este caso al canal
de refrigeración en cavidades de trepidación o bien en segmentos de
magnitud constante, para conseguir un cierto nivel de aceite de
refrigeración en el canal de refrigeración.
De igual modo se conoce por la publicación DE 27
23 619 C2 un pistón constituido por varias piezas, refrigerado por
medio de líquidos, destinado a máquinas de combustión interna, que
presenta un anillo conductor del aceite en la entrada para el
aceite de refrigeración de su canal de refrigeración, que conduce al
aceite de refrigeración, que penetra en el canal de refrigeración,
por medio de un labio a lo largo de la periferia del canal de
refrigeración.
La publicación DE 35 18 497 A1 describe un
pistón refrigerado por medio de líquidos, en el cual puede
realizarse una cavidad en el pistón excéntrica, profunda sin
perjudicar la estabilidad mecánica del pistón. Para la refrigeración
se ha configurado un canal de refrigeración de tal manera, que su
anchura y su profundidad dependen de la distancia comprendida hasta
la cavidad en el pistón, siendo constante, sin embargo, la
superficie transversal del canal de refrigeración por el lado
periférico y, por lo tanto, el volumen del canal de
refrigeración.
En general constituye un inconveniente en las
realizaciones precedentemente citadas, el que no se ha resuelto de
manera satisfactoria el tiempo de residencia del aceite de
refrigeración en el canal de refrigeración y el hecho de que no
puede realizarse con las construcciones del canal de refrigeración,
precedentemente citadas, una disipación del calor en función de, o
bien determinada por, las temperaturas presentes, desde las zonas
calientes del pistón hasta el medio de refrigeración.
La tarea de la invención consiste en configurar
un canal de refrigeración para un pistón de un motor de combustión
internas de este tipo, para conseguir una disipación del calor
mejorada, en función de la posición, de manera especial, de las
zonas calientes del pistón de tal manera, que se garantice una
distribución de la temperatura aproximadamente homogénea en el
canal de refrigeración y, de este modo, un efecto de refrigeración
óptimo del pistón.
La tarea se resuelve por medio de las
características de la reivindicación 1.
Mediante la solución, de conformidad con la
invención, se consigue, de manera ventajosa, que se distribuya el
aceite de refrigeración frío, introducido en el canal de
refrigeración, sobre un primer segmento de un anillo conductor del
aceite con un volumen muy pequeño con relación al volumen total del
canal de refrigeración y, de este modo, se establezca un estrecho
contacto con las superficies de la pared que deben ser refrigeradas
debido al efecto de trepidación. De este modo es elevada e intensa
la cantidad de calor incorporada en el aceite de refrigeración o
bien la refrigeración del pistón. Con el fin de controlar la
cantidad de calor que debe ser disipada del aceite de refrigeración
de tal manera que se consiga una distribución de la temperatura tan
homogénea como sea posible en la parte del anillo del pistón, los
segmentos sucesivos del anillo conductor del aceite aumentan, de
conformidad con la invención, el correspondiente volumen del canal
de refrigeración, con lo cual el tiempo de residencia del aceite de
refrigeración se reduce correspondientemente sobre las superficies
de la pared que deben ser refrigeradas. Se impide la gran diferencia
de temperaturas existente entre la entrada para el aceite de
refrigeración -aceite de refrigeración frío- y la salida para el
aceite de refrigeración -aceite de refrigeración caliente- y, de
este modo, se impide también un origen de la generación de tensiones
mecánicas en la región de la cavidad de combustión del pistón.
Otras configuraciones ventajosas constituyen el
objeto de las reivindicaciones subordinadas.
La invención se explicará a continuación con
mayor detalle por medio de un ejemplo de realización. Se
muestra:
en la figura 1 un pistón en vista lateral en
sección total;
en la figura 2 una representación a mayor
escala del detalle Z de la figura 1;
en la figura 3 una vista en planta desde arriba
del anillo conductor del aceite de conformidad con la invención;
en la figura 4 una sección transversal del
anillo conductor del aceite;
en la figura 5 una proyección del anillo
conductor del aceite.
Un pistón 1 presenta un canal de refrigeración 2
previsto a la altura de la parte del anillo, que está cerrado en su
extremo abierto hacia el vástago del pistón por medio de una pieza
de resorte 8, que presenta dos partes, que tiene un orificio que
sirve como entrada 5 para el aceite de refrigeración. Se ha
dispuesto en el canal de refrigeración 2 un anillo conductor del
aceite 3 periférico, que está dotado por el lado periférico con una
entrada para el aceite de refrigeración, que se ha referenciado
igualmente con 5, y una salida 6 para el aceite de refrigeración,
de tal manera, que éste se apoya sobre la pieza de resorte 8 y con
su parte externa de la pared sobre una escotadura 10, tal como se
ha representado en la figura 2. La entrada 5 para el aceite de
refrigeración 5 y la salida 6 para el aceite de refrigeración del
anillo 3 conductor del aceite se encuentran frente a frente en el
lado periférico. Como consecuencia del efecto axial de resorte de la
pieza de resorte 8 está fijado en el canal de refrigeración el
anillo 3 conductor del aceite, siendo necesaria la orientación
radial del orificio 5 de la pieza de resorte 8 y la del anillo 3
conductor del aceite para la coincidencia de la entrada para el
aceite de refrigeración durante el montaje. La salida 6 para el
aceite de refrigeración 6 coincide en esta posición de montaje con
una descarga 6.1 del aceite de refrigeración, que desvía el aceite
hasta el interior del pistón. De manera alternativa puede estar
pegado o atornillado el anillo conductor del aceite, constituido
por un metal ligero, tal como aluminio o constituido por un material
sintético resistente a la temperatura, al menos sobre una parte de
la pieza de resorte 8, que presenta dos partes. El alojamiento de
la pieza de resorte 8 en el pistón 1 se lleva a cabo de manera en sí
conocida, tal como por ejemplo mediante la previsión de un asiento
para la periferia interna y una escotadura correspondiente en forma
de empaquetadura para la periferia externa de la pieza de resorte
8. La pieza de resorte está dividida en dos mitades por medio de
divisiones radiales, que forman el cierre inferior del canal de
refrigeración 2, bajo tensión previa.
El anillo 3 conductor del aceite presenta
escalones 9 distribuidos de manera simétrica sobre su periferia,
entre la entrada para el aceite de refrigeración y la salida para el
aceite de refrigeración, que forman respectivamente segmentos 4
entre los escalones, que están dispuestos axialmente con respecto al
canal de refrigeración 2 a alturas diferentes. Comenzándose por la
entrada 5 para el aceite de refrigeración, el primer segmento 4.1 o
bien 4.1' tiene el volumen mínimo con relación al volumen total del
canal de refrigeración, es decir que el escalón 9 presenta una
altura h, que corresponde aproximadamente al 60 por ciento de la
altura del canal de refrigeración. Cada uno de los escalones
subsiguientes de los segmentos 4.2 hasta 4.4 o bien 4.2' hasta 4.4'
crecen aproximadamente en otro 10 por ciento en cuanto a la altura
con relación al primer segmento. La distribución de los escalones 9
y, por lo tanto, el número están definidos por medio de diversos
ángulos de arco \alpha, \beta, \gamma, \delta (en el
sentido de las agujas de un reloj, según la figura 3) y \alpha',
\beta', \gamma', \delta' (en el sentido contrario al de las
agujas de un reloj, según la figura 3), cuyo aumento crece de
manera lineal comenzando en la entrada 5 para el aceite de
refrigeración hasta la salida 6 para el aceite de refrigeración. En
el ejemplo de realización según la figura 3 se cumple que
\alpha=\alpha'=30 grados de arco, \beta=\beta'=40 grados de
arco, \gamma=\gamma'=50 grados de arco y \delta=\delta'=60
grados de arco, es decir que la corriente del aceite de
refrigeración 7, que fluye entre los escalones, absorbe en función
de la posición aproximadamente la misma cantidad de calor mediante
el contacto con la pared en el sentido de las agujas de un reloj y
en el sentido contrario al de las agujas de un reloj entre la
entrada 5 para el aceite de refrigeración y la salida 6 para el
aceite de refrigeración como consecuencia de la baja inclinación de
las superficies. Mediante esta realización de la construcción se
consigue, de manera ventajosa, que el aceite de refrigeración frío
absorba en el primer segmento 4 una gran cantidad de calor debido
al contacto directo con las superficies de pared calientes incluso
sin efecto de trepidación. La absorción ulterior del calor se
reduce por medio del aumento por segmentos del volumen del canal de
refrigeración, consiguiéndose la transmisión del calor ahora
únicamente por medio del efecto de la trepidación como consecuencia
del movimiento de la carrera del pistón. En el ejemplo de
realización aumenta la sección transversal, que tiene un tamaño de
28 mm^{2} de los primeros segmentos 4.1/4.1' del canal de
refrigeración hasta 198 mm^{2} en los cuartos segmentos 4.4/4.4'.
En conjunto se produce, por lo tanto, una mejor distribución del
calor, de manera especial en la parte del anillo y sobre el borde de
la cavidad el pistón.
- Pistón
- 1
- Canal de refrigeración
- 2
- Anillo conductor del aceite
- 3
- Segmento
- 4
- Primer segmento
- 4.1/4.1'
- Segundo segmento
- 4.2/4.2'
- Tercer segmento
- 4.3/4.3'
- Cuarto segmento
- 4.4/4.4'
- Entrada para el aceite de refrigeración
- 5
- Salida para el aceite de refrigeración
- 6
- Descarga del aceite de refrigeración
- 6.1
- Aceite de refrigeración
- 7
- Pieza de resorte
- 8
- Escalones
- 9
- Escotadura
- 10
- Ángulos de arco de los segmentos
- \alpha, \beta, \gamma, \delta, \alpha', \beta', \gamma', \delta'
Claims (7)
1. Pistón refrigerado para un motor de
combustión interna, que comprende un canal de refrigeración
periférico, en forma de anillo en la cabeza del pistón a la altura
de la parte del anillo, que está cerrado en su extremo abierto
hacia el vástago del pistón por medio de una pieza de resorte dotada
con una entrada para el aceite de refrigeración, conformada de
manera correspondiente y subdividida radialmente, al menos una vez
por el lado periférico, caracterizado porque se ha dispuesto
en el canal de refrigeración (2) un anillo conductor del aceite (3)
periférico, que subdivide al canal de refrigeración simétricamente
por el lado periférico desde la entrada para el aceite de
refrigeración (5) hasta la salida para el aceite de refrigeración
(6), en segmentos (4) con volúmenes diferentes del canal de
refrigeración.
2. Pistón refrigerado para un motor de
combustión interna según la reivindicación 1, caracterizado
porque los segmentos (4) están formados en el lado de la periferia
por medio de escalones (9) conformados en el anillo conductor del
aceite (3), acrecentando cada escalón (9) el volumen del canal de
refrigeración en porcentaje con respecto al volumen total del canal
de refrigeración comenzando desde la entrada para el aceite de
refrigeración (5) hasta la salida para el aceite de refrigeración
(6).
3. Pistón refrigerado para un motor de
combustión interna según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque los segmentos (4) en forma de anillo
están definidos por medio de un ángulo de arco, cuyo aumento crece
linealmente desde la entrada para el aceite de refrigeración (5)
hasta la salida para el aceite de refrigeración (6).
4. Pistón refrigerado para un motor de
combustión interna según la reivindicación 3, caracterizado
porque el aumento supone 10 grados de arco para cada segmento.
5. Pistón refrigerado para un motor de
combustión interna según las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque se han dispuesto frente a frente la
entrada para el aceite de refrigeración (5) y la salida para el
aceite de refrigeración (6) en el canal de refrigeración (2) y
porque el primer segmento (4.1) de la entrada para el aceite de
refrigeración (5) está formado por un ángulo de arco de 30
grados.
6. Pistón refrigerado para un motor de
combustión interna según la reivindicación 1, caracterizado
porque el anillo conductor del aceite (3) está fijado al menos
sobre una de las piezas de resorte (8).
7. Motor de combustión interna según la
reivindicación 1, caracterizado porque el anillo conductor
del aceite (3) está constituido por aluminio o por material
sintético.
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