CH134721A - Kolbenstange, insbesondere für doppeltwirkende Brennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

      Kolbenstange,    insbesondere für     doppeltwirkende        Brennkraftmaschinen.       Bei     doppeltwirkenden        BrennkraftmaseIii-          nen    wird das Kühlmittel für den Kolben  durch die Kolbenstange zu-     und    abgeleitet.  Es hat dies zur Folge,     dass    das Kühlmittel  nicht nur den Kolben, sondern auch die  Kolbenstange kühlt.

   Die Kühlung der Kol  benstange hat jedoch den Nachteil, das Ma  terial     Ader    Kolbenstange starken Wärme  spannungen     auszusetzten,    weil die Tempe  ratur der innern Fasern der Kolbenstange  beträchtlich tiefer wird als diejenige der  äussern Fasern, so     class    sieh -die äussern Teile  der Kolbenstange stärker ausdehnen möch  ten als die     innern    Teile. Die Folge davon  ist,     dass    die innern Fasern auf Zug und die  äussern Fasern auf Druck beansprucht wer  den. Die daraus entstehenden Spannungen  nehmen namentlich dort beträchtliche Werte  an, wo     #die    Kolbenstange mit den hocher  hitzten Gasen im Verbrennungsraum in un  mittelbare Berührung kommt.

   Im mittleren  Teil der     Kölbenstange    werden die     in-nern     Fasern der Kolbenstange beispielsweise<B>70'</B>  <B>C</B> und die äussern Fasern 120<B>' C</B> -warm sein.    Der     Temperaturuntersehied    zwischen den  innern und den äussern Fasern beträgt so  mit<B>50' Q</B> was noch durchaus zulässige       Wärmespannungen    ergibt. Zunächst dem  Kolben aber, also, da wo die     Kolbenstange     den höchsten Temperaturen ausgesetzt ist,  werden die äussern Fasern eine Temperatur  von beispielsweise<B>300' C,</B> die innern Fasern  -dagegen eine Temperatur von<B>90' C</B> an  nehmen.

   Der Temperaturunterschied zwi  schen den äussern und in den innern Fasern  der Kolbenstange beträgt also an dieser  Stelle 210'<B>C.</B> Ein so     gross-er    Temperatur  unterschied ruft aber schon ganz     beträeht-          liche    Wärmespannungen hervor  Die Erfindung bezweckt nun, die Tem  peraturunterschiede und die Wärmespan  nungen in der Kolbenstange     Jiera)bzumindern.     Gemäss der Erfindung ist die vom Kühl  mittel durchflossene Bohrung der Kolben  stange im Bereich mindestens eines Teils  -des     Verbrennungsraumes    mit mindestens  einer Erweiterung versehen.      ,Auf der Zeichnung sind einige Ausfüh  rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  gezeigt.  



       ZD          Fig.   <B>1</B> ist ein Teil eines     Längsselinittes     durch den Zylinder, den Kolben und die  Kolbenstange einer     Brennkraftmaschine;     die     --Fig.    2 bis<B>7</B> zeigen einige Kolben  stangen gemäss der Erfindung;

         Fig.   <B>8</B> ist ein Querschnitt zu     Fig.   <B>7.</B>  Gemäss     Fig.   <B>1</B> ist im Zylinder<B>1</B> einer  vertikalen     doppeltwirkenden        Brennkraftma-          schine    mit dem obern     Zyliuderdeckel    2 und  dem untern Zylinderdeckel<B>3</B> ein Kolben 4  angeordnet, dessen Kolbenstange<B>5</B> durch  den untern Zylinderdeckel<B>3</B> hindurchge  führt ist. Der Raum<B>6</B> dient zur Aufnahme  .der     #Stopfbüchsenpaeliung.    Die Bohrung<B>7</B>  der Kolbenstange und das Rohr<B>8</B> darin  dienen der Zu- und Ableitung des Kolben  kühlwassers.

   Die Bohrung der Kolbenstange  weist auf der Strecke<B>A</B> den Durchmesser a  auf. Auf der Strecke B beim Kolben ist der  Durchmesser der Bohrung auf den Wert<B>b</B>  erweitert.  



  Die Erweiterung der     Kolbenstangen-          bohrung    erhöht bei den Ausführungsbei  spielen gemäss     Fig.    1--4 und<B>6-8</B> die Wir  kung des     Külilmittels    auf die äussern Fasern  der     Kolbenstauge.    Infolgedessen werden  die äussern Fasern der     Külbenstange    anstatt  <B>300 ' C</B> wie bisher, beispielsweise nur noch  200'<B>C</B> warm sein,     während:

  die    Temperatur  der innern Fasern zirka<B>95 ' C</B> ist, so     dass    der  Temperaturunterschied zwischen den äussern  und den innern Fasern -der Kolbenstange nur       noch'105   <B>'</B> beträgt Die     Wärmespannuugen    in  der Kolbenstange werden dementsprechend  nur noch halb so gross sein, als wenn die       rung    der Kolbenstange keine     Erweite-rung     besitzen würde.  



       Naossh        Fig.    2 ist auf das Zuführungsrohr  <B>8</B> für das Kühlmittel im Bereich der Erwei  terung'<B>9</B> ein Staukörper<B>11</B> aufgesetzt.  Dieser kann zum Beispiel aus Aluminium  bestehen und mit dem     Zuführungsrolir   <B>8</B>     ver-          niAet,        ver#ehraubt    oder verlötet sein. Durch  den Staubkörper<B>11</B> wird die     Gesellwindig-          keit    des Kühlmittels erhöht, wodurch die In-         tensität    der Kühlung der Kolbenstange in  der     Erweiteruno,    verstärkt wird.  



  Dieselbe Wirkung ist bei der in     Fig.   <B>3</B>  dargestellten Ausführungsform durch eine  Erweiterung 12 des     Zuführungsrohres   <B>8</B> in  der Erweiterung der Kolbenstange erzielt.  Beim Ausführungsbeispiel nach     Fig.    4 ist  die     Kolbensta.noenbohruno-    an mehreren Stel  len erweitert, so     dass    Rippen<B>13</B> gebildet  sind; durch diese wird die Oberfläche der  innern Wandung der     Kolbenstange    ver  grössert     und    das Kühlmittel     veranlasst    im  Gebiete der Rippen<B>13</B> eine wirbelnde     Strö-          inung    anzunehmen.

   Beides erhöht den  Wärmeübergang von der     1-(-olbensfange    zum  Kühlmittel.  



  Beim     Ausführunosbeispiel    nach     Fi--.   <B>5</B>  ist die Bohrung der     Kolbenstange    bei der  Erweiterung<B>9</B> mit einem Rohr 14 ausge  kleidet, so     dass    das     Külihnittel    im Gebiet der       Erweiterum,   <B>9</B> mit der     Kolbensta-noenwan-          .dung    nicht in Berührung kommt.

       Infolge-          #dessen    wird die Wandung der Kolbenstange  an dieser Stelle vor der     Bespftlung    -des  Kühlmittels     ueschützt    eine höhere Tempera  tur annehmen und der Temperaturunter  schied zwischen den innern und den äussern  Fasern wird kleiner sein, als wenn das Innere  der Kolbenstange an der Erweiterung vom  Kühlwasser bespült wird. Es wird also, auch  dadurch eine Verkleinerung der Wärme  spannungen erzielt. Das 'Rohr 14 kann aus  einem wärmeisolierenden Stoff 'bestehen.  Der Ringraum zwischen dem Rohr 14 und  der Kolbenstange kann einen wärmeleitenden  Stoff, zum Beispiel Aluminiumspäne ent  halten.

   Nach     Fig.   <B>6</B> ist die Erweiterung als       schraubenlinienförmige    Nut ausgebildet und  auf dem     Zufuhrrohr   <B>8</B> sitzt ein     iStaukörper     <B>11,</B> der mit der Nut einen schraubenförmig  gewundenen Kanal<B>15</B> für den     Abfluss    des  Kühlwassers bildet. Infolge des schrauben  förmig gewundenen Kanals<B>15</B> erstreckt  sieh die Kühlwirkung des Kühlwassers tief  in die Wandungen der Kolbenstange hinein.  Nach den     Fig.   <B>7</B> und<B>8</B> sind in der Erweite  rung<B>9</B>     achsiale    Rippen<B>16</B> angeordnet.

   Da  durch werden die Festigkeit der Kolben-           stange    und     eder        Wärmeübergano,    von der  Kolbenstange zum Kühlmittel erhöht. Die  Strecke B auf welcher die     Kolben-          stangenbollrung    erweitert ist, kann natürlich  kürzer oder länger sein, als bei den auf der  Zeichnung dargestellten Ausführungen.  



  Das Rohr<B>8</B> kann anstatt der     Zuführunu     des Kühlmittels zum Kolben zu dienen, zu  dessen Ableitung verwendet werden. Die Zu  führung erfolgt in diesem Falle zweckmässig  durch den Kanal zwischen dem Rohr<B>8</B> und  der     Kolbenstange.     



  Die Verhältnisse -werden besonders     oün-          stig,    wenn der Durchmesser<B>b</B> der     erwe        iter-          ten    Bohrung<B>7</B> gleich oder grösser als<B>die</B>  Hälfte des     Kolbenstangendurchmessers    ge  wählt wird, so     dass    die Wandstärke der  Kolbenstange an dieser Stelle ein Viertel des       Kolbenstangendurchmessers    oder weniger  beträgt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCII: Kalbensta.nge, insbesondere für doppelt- wirkende Brennkraftmaschinen, dadurch ge kennzeichnet, dass sie eine von einem Kühl mittel durchflossene Bohrun,-,- besitzt, die im Bereich mindestens ein-es Teils !des Verbren nungsraumes mit mindestens einer Erweite rung versehen ist.

   UNTERANSPRüCHB, <B>1.</B> Kolbenstange nach Patentanspruch, da- :durch gekennzeichnet, dass die Wand stärke der Kolbenstange im Bereich der Erweiterung 'höchstens ein Viertel des äussern Kolbenstanoendurchmessers be trägt. 2. Kolbenstange nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Mittel vorge sehen sind, den lichten Querschnitt der Kolbenstangenbohrung im Bereiche der Erweiterung<B>zu</B> verkleinern.

   <B>3.</B> Kolbenstange nach Unteranspruch 2, da- .durch gekennzeichnet., dass in der Kolben- stangenbolirung ein Rohr<B>(8)</B> angeordnet und im Bereich ihrer Erweiterung er weitert ist. 4. Kolbenstance nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Bohrung der Kolbenstange bei der Erweiterung mit einem Isolierrohr (14) ausgekleidet ist,,daz dort die Kolbenstange vor -der Be- spülung des Kühlmittels schützt.

   <B>5.</B> Kolbenstange nach Unteransprueh 4, da durch aekennzeichnet, dass das Rohr (14) aus einem warmeisolierenden Stoff be stellt.

   <B>6.</B> Kolbenstange nach Unferanspruch 4, da- dureh gekennzeichnet, dass der Hohlraum zwischen der Kolbenstange und dem Rohr (14) einen wärmeleitenden Stoff enthält <B>7.</B> Kolbenstange nach Patentanspruch, cla- durch cekennzeichnet, dass die Erweite rung der Kolbenstangenbohrung als schraubenlinienfürmige Nut ausgebildet ist.

   <B>8.</B> Kolbenstange nach Unteranspruch<B>7,</B> da- .durch gekennzeichnet, dass die Kolben- stangenbohrung in der Erweiterung mit einem Staukörper<B>(11)</B> -versehen ist, der art, dass zwischen dem Staukörper<B>(11)</B> und der Kolbenstangenwandung ein schraubenförmig gewundener Kanal ge bildet ist. <B>9.</B> Kolbenstange nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch aclisiale Rippen<B>(16)</B> in der Erweiterung der Kolbenstangen- bohrung.