DE2630225A1 - Rippenzylinder fuer eine luftgekuehlte hubkolbenmaschine - Google Patents
Rippenzylinder fuer eine luftgekuehlte hubkolbenmaschineInfo
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Description
ΔΑL^k
Klöckner-Humboldt-DeutzAG ΔΑL^kE^JIL^ 500Q Köln 80, den 29. Juni 1976
Unsere Zeichen: D 76/31; APTA So/Rü
Rippenzylinder für eine luftgekühlte Hubkolbenmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rippenzylinder für eine
luftgekühlte Hubkolbenmaschine, bei der der Zylinder zusammen mit dem Zylinderkopf gegen das Kurbelgehäuse verspannt ist.
luftgekühlte Hubkolbenmaschine, bei der der Zylinder zusammen mit dem Zylinderkopf gegen das Kurbelgehäuse verspannt ist.
Bei Zylinder-Zylinderkopf-Verbindungen, die mit dem Kurbelgehäuse
mittels Zuganker verspannt sind, finden sich im Bereich der Fügeflächen zwischen Zylinder und Zylinderkopf starke Ma-.terialanhaufungen,
die im Betrieb zu einem Wärmestau führen,
so daß die zulässigen Bauteiltemperaturen die Leistung begrenzen.
so daß die zulässigen Bauteiltemperaturen die Leistung begrenzen.
Besonders betroffen sind von dieser Überhitzung der Leichtmetall
zylinderkopf, dessen Dichtflächen sich bei aufgeladenen Motoren verformt und zum Durchblasen neigt.
Mit Rücksicht auf den angestrebten kleinen Bauraum besonders bei Reihenmaschinen mit sehr kleinem Zylinderabstand lassen sich die
Kühlrippen nicht weiter vergrößern. Außerdem würden größere Kühl-
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Klöckner-Humboldt-DeuizAG ZfAuAtTtJtJnSj? _ SK_ 29.6.1976
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rippen bei den vorgegebenen Wanddicken im Bereich der Fügeflächen
den Wärmestau nicht nennenswert abbauen. Hinzu kommt, daß in diesem Bereich, der mit der oberen Totpunktlage des Kolbens
zusammenfällt, die größte Wärmemenge anfällt, so daß mit Erreichen der zulässigen Bauteiltemperatur jeder Leistungssteigerung
eine Grenze gesetzt ist.
Es ist bekannt (DT-OS 2 226 254), bei einer luftgekühlten Brennkraftmaschine
mit hängenden Zylindern, bei der die Stützfläche für die Zylindereinheit etwa in das obere Drittel des Zylinders
verlegt ist, im Bereich der Fügeflächen von Zylinder und Zylinderkopf besonders große Kühlrippen anzubringen. Nachteilig ist
bei dieser Ausführung, daß nur die untere Zweidrittellänge des Zylinders den Vorteil des hängenden Zylinders hat, während sich
am oberen Zylinderende alle Probleme des verspannten Zylinders mit Materialanhäufungen im Bereich der Fügeflächen einstellen.
Als besonderer Nachteil ist dsr wesentlich größere Bauraum anzusehen,
der bei Reihenmaschinen zu einer beträchtlichen Verlängerung und Gewichtzunahme der Maschine führt. Die bei hängenden Zylindern
hochgezogenen Stützen - im vorliegenden Falle vom Kurbelgehäuse, gebildet - auf denen sich die Zylindereinheiten abstützen,
bedeuten ebenfalls ein unerwünschtes Mehrgewicht und zusätzlichen Bauraum.
7U9 883/
!9-0A?-
40000 .<.72pg F 3CI)Zt
. ORIGINAL IHSPEOTED
Klöckner-Humboldt-Deutz AG ΔΑ iiNkfHl fO -ST- 29.6.1976
-S-
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Es ist ferner bekannt (DT-PS 1 278 793), Rippenzylinder im
Bereich des Zylinderbundes am Umfang mit einer Ringnut zu versehen und diese Ringnut zusätzlich zu kühlen. Nachteilig ist
hierbei, daß die Ringnut eine Schwächung der Wandstärke bedeutet, die Verformungen des Zylinders bis zum Kolbenklemmen als
Folge haben kann. Außerdem sind die Bohrungen im übergreifenden Zylinderkopf zur Belüftung der Ringnut zu klein, um genügend
Kühlluft hii. üurch strömen zu lassen.
Bereich des Zylinderbundes am Umfang mit einer Ringnut zu versehen und diese Ringnut zusätzlich zu kühlen. Nachteilig ist
hierbei, daß die Ringnut eine Schwächung der Wandstärke bedeutet, die Verformungen des Zylinders bis zum Kolbenklemmen als
Folge haben kann. Außerdem sind die Bohrungen im übergreifenden Zylinderkopf zur Belüftung der Ringnut zu klein, um genügend
Kühlluft hii. üurch strömen zu lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer luftgekühlten Zylindereinheit aus dem Bereich der Verbindung Zylinder-Zylinderkopf
und dem oberen Zylinderende möglichst viel Wärme abzuführen, um dadurch die Flanschflächen.von Zylinder und Zylinderkopf,
die zum Durchblasen neigen, vor Überhitzung schützen.
Dieses wird bei einem Rippenzylinder der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das obere Ende des Zylinders als verrippter
Ring ausgebildet ist, der kleinere Rippenabstände bei gleicher oder geringerer Wanddicke als der übrige Zylinder aufweist
und aus einem Werkstoff höherer Festigkeit und/oder höherer Wärmeleitfähigkeit als der übrige Zylinder hergestellt ist.
Damit ist es möglich, den verrippten Ring aus einem gut wärmeleitenden
Stahl hoher Festigkeit herzustellen, der.eine geringere Wandstärke als der Rippenzylinder aus Schleuderguß benötigt.
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Klöckner-Humboldt-Deutz AG A& f/\kU "ti U=M -Jr- 29.6.1976
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Die geringere Wandstärke erlaubt bei gleichem Zylinderabstand
größere Rippentiefen und damit zugleich größere Durchtrittsquerschnitte für die Kühlluft, so daß der Wärmedurchgang und
die Wärmeabfuhr vergrößert werden. Die einfache Ringform gestattet es, die Rippen durch mechanische Bearbeitung herzustellen,
so daß sehr kleine Rippenabstände und große Rippentiefen gefertigt werden können, die eine große Kühlfläche ergeben.
Bei Verwendung eines verrippten Ringes aus einer gut wärmeleitenden
Aluminiumlegierung muß zwar die Wanddicke etwa so-dick
sein wie die eines herkömmlichen Rippenzylinders; am Bund wird jedoch auch bei dieser Ausführung durch den engeren Rippenabstand
in Verbindung mit der besseren Wärmeleitfähigkeit eine beachtliche Senkung der Zylindertemperaturen im Bereich des
Feuersteges erzielt.
Damit bei der Auswahl des Werkstoffes für den verrippten Ring lediglich die Festigkeit und die Wärmeleitfähigkeit zu berücksichtigen
sind, soll nach einem weiteren Gedanken der Erfindung die Höhe des verrippten Ringes sich über die Länge des Feuersteges
des Kolbens in der oberen Totpunktlage erstrecken. Da dieser Bereich nicht vom Kolbenring berührt wird, bedarf es auch
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Klöckner+lumboIdt-Deutz AG
Ακη
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keiner Werkstoffauswahl nach guten Laufeigenschaften. Bekanntlich
sind ja gerade die schlechten Laufeigenschaften von Leichtmetall,
die der Verwendung von Leichtmetal!zylindern trotz ihrer
guten Wärmeleitfähigkeit im Wege stehen.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der verrippte Ring mit dem Zylinder fest verbunden ist. Bei
einem Ring aus legiertem Stahl könnte diese Verbindung durch Elektronenstrahlschwexßung hergestellt werden. Damit wäre es
möglich, noch ein Teil der im oberen Zylinder anfallenden Wärme über den verrippten Ring abzuführen.
Umgekehrt kann bei Ausführung des verrippten Ringes aus einer Aluminiumlegierung dieser durch Elektronenstrahlschwexßung mit
dem Zylinderkopf aus Leichtmetall fest verbunden sein.
• Eine andere Wärmeverteilung, die die Dichtflächen des verrippten
Ringes vor Überhitzung schützt, und noch ein Teil Wärme aus dem Zylinderkopf und dem Zylinder über den Ring abführt, wird
dadurch erreicht, daß der verrippte Ring an seiner Zylinderlauffläche mit einem wärmeisolierenden Werkstoff beschichtet ist.
Dieses kann z. B. eine Schicht aus plasmagespritztem Aluminiumoxyd
sein.
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Die gleiche Wirkung wird dadurch erreicht; daß der verrippte
Ring an seiner Zylinderlauffläche doppelwandig mit einem Luftspalt ausgebildet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt»
Die Abb. 1 zeigt einen Längsmittelschnitt durch eine luftgekühlte
Zylindereinheit, in der die rechte und linke Seite des Schnittbildes jeitfeils ein anderes Beispiel der Erfindung
zeigen.
Die Abb. 2 zeigt einen Längsmittelschnitt durch eine luftgekühlte Zylindereinheit, in der die rechte und linke Seite
des Schnittbildes jeweils ein anderes Beispiel der Erfindung zeigen.
In Abb. 1 ist ein Rippenzylinder 1 aus Schleuderguß mit einem Leichtmetallzylinderkopf 2 und einem Kolben 3 - letzterer in der
oberen Totpunktstellung - einer luftgekühlten Brennkraftmaschine
im Schnitt dargestellt. Auf der linken Seite des Schnittbildes ist zwischen dem Rippenzylinder 1 und dem Zylinderkopf 2 ein verrippter
Ring 4 aus legiertem Stahl eingespannt.
Der verrippte Ring 4 aus einem legierten Stahl hoher Festigkeit mit gutem Wärmeleitvermögen hat eine dünne Wandstärke, die eine
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größere Rippentiefe ermöglicht. Die Rippenabstände sind sehr
eng, so daß entsprechend viele Rippen auf kleinem Raum untergebracht werden können. Damit wird eine sehr große Ober- ·
fläche geschaffen, die zusammen mit der verringerten Wandstärke einen guten Wärmedurchgang und Wärmeabfuhr ermöglicht. Die
Lage der verrippten Ringe 4, 5 und 7, 9 erstreckt sicn etwa über den Bereich des Feuersteges AO des Kolbens 3.
Die rechte Seite des Schnittbildes zeigt zwischen dem Rippenzylinder
1 und dem Zylinderkopf 2 einen verrippten Ring 5 aus Leichtmetall, der mit dem Zylinderkopf 2 durch die Schweißnaht
6 fest verbunden ist.
Abweichend von der. zeichnerischen Darstellung kann der verrippte Ring 4 auch durch eine Schweißnaht mit dem Zylinder aus
Schleuderguß verbunden sein.
Der verrippte Ring 5 hat wegen -der geringen Festigkeit von Leichtmetall
zwar eine größere Wandstärke als der verrippte Ring 4; dafür besitzt Leichtmetall jedoch eine bessere Wärmeleitfähigkeit,
die zusammen mit der größeren Anzahl ..Kühlrippen eine wirkungsvolle
Wärmeabfuhr ergibt.
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Klöckner-Humbokft-DeufzAG ΔΑi/'a.u ei\&& _ &- „ 29.6.1976
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Bei der Ausführung des verrippten Ringes aus Leichtmetall ist in der Planschverbindung zum Rippenzylinder 1 aus Schleuderguß
eine Dichtung 11 aus Stahl vorgesehen, um der bekannten Zerstörung der Dichtflächen durch Reibrost entgegenzuwirken.
Abweichend von der zeichnerischen Darstellung kann der verrippte Ring 5 auch anstelle der Schweißnaht mit dem Zylinderkopf 2
durch eine Planschverbindung verbunden sein.
Da die enge Rippenteilung der verrippten Ringe 4 und 5 nicht durch Gießen hergestellt werden kann, ist es zweckmäßig, diese
Ringe als Drehteile aus rohrförmigen! Ausgangsmaterial zu fertigen.
Da bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen im oberen Bereich des Zylinders
der größte Teil der Wärme aus dem Arbeitsprozeß freigesetzt wird, ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Ausführung einen
großen Teil der Wärme abzuführen. Durch diesen besseren Wärmetransport werden die Bauteiltemperaturen örtlich herabgesetzt, so
daß eine v/eitere Leistungssteigerung möglich ist. Ganz besonders
gewinnt von dieser Maßnahme die Planschfläche zwischen Zylinder und Zylinderkopf die allgemein bei luftgekühlten Motoren hoher
Leistungsdichte zum Durchblasen neigt.
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Klöckner-Humboldt-DeutzAG £J\ k^üTu gkP -JjT- 29.6.1976
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In der Abb. 2 ist ein Rippenzylinder 1 aus Schleuderguß mit einem Leichtmetallzylinderkopf 2 und einem Kolben 3 - letzterer
in der oberen Totpunktstellung - einer luftgekühlten Brennkraftmaschine
im Längsmittelschnitt dargestellt.
Auf der linken Seite des Schnittbildes ist zwischen dem Rippenzylinder
1 und dem Zylinderkopf 2 ein verrippter Ring 7 aus legiertem Stahl eingespannt. Auf die zylindrische Innenfläche
des verrippten Ringes 7 ist eine wärmeisolierende Schicht 8 aus plasmagespritztem Aluminiumoxyd aufgebracht. Die Schicht 8 verhindert
eine starke Aufheizung des verrippten Ringes 7 und der Dichtflächen, so daß Wärme aus dem Zylinderkopf 2 und Rippenzylinder
1 an den verrippten Ring 7 fließen kann, die dann über dessen große Kühlrippenfläche an die Kühlluft abgegeben wird.
Abweichend von der zeichnerischen Darstellung kann der verrippte Ring 7 auch durch Elektronenstrahlschweißung mit dem Rippenzylinder
1 verbunden sein oder bei Ausführung des verrippten Ringes 7 in Leichtmetall mit dem Zylinderkopf 2 aus Leichtmetall.
Der auf der rechten Seite des Schnittbildes 2 dargestellte verrippte
Ring 9 ist als doppelwandiger Ring mit einem Luftspalt geringer Breite ausgeführt. Der verrippte Ring 9 kann durch Zu-
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A VTM^i
Klöckner-Humboldt-DcutzAG ΔΑ L OiU ühnL·/ _ y&~ - 29.6.1976
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sammensetzen zweier Ringe gebildet werden, wobei der innere Ring mit U-förmigem Profil mit dem äußeren Ring mit Rippen
durch Schrumpfen oder Schweißen verbunden sein kann. Andere Verbindungsarten zum Zusammenfügen der beiden Ringe sollen
nicht ausgeschlossen sein. Auch bei dieser Ausführung kann der verrippte Ring 9 je nach Werkstoff mit dem Zylinderkopf
2 oder dem Zylinder 1 durch Elektronenstrahlschweißung verbunden sein.
Der Luftspalt des verrippten Ringes 9 mit seiner isolierender Wirkung soll in gleicher Weise wie der verrippte Ring 7
eine starke Aufheizung des Ringes 9 vermeiden, so daß Wärme aus dem Zylinderkopf 2 und dem Rippenzylinder 1 nachfließen kann,
die dann über die große Rippenoberfläche abgeführt wird.
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Claims (6)
1. J Rippenzylinder für eine luftgekühlte Hubkolbenmaschie,
bei der der Zylinder zusammen mit dem Zylinderkopf gegen
das Kurbelgehäuse verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Zylinders (1) als verrippter Ring (4,5,7,9,) ausgebildet
ist, der kleinere Rippenabstände bei gleicher oder geringerer Wanddicke als der übrige Zylinder (1) aufweist und aus
einem Werkstoff höherer Festigkeit und/oder höherer Wärmeleitfähigkeit als der übrige Zylinder (1) hergestellt ist.
2. Rippenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des verrippten Ringes (4,5,7,9,) sich über die Länge
des Feuersteges (10) des Kolbens (3) in der oberen Totpunktlage
erstreckt.
3. Rippenzylinder nach Anspruch l.oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der verrippte Ring (4,5,7,9,) mit dem Zylinder fest verbunden ist.
4. Rippenzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verrippte Ring (4,5,7,9,) mit dem Zylinderkopf
fest verbunden ist.
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ORIGINAL IHSPEGTED
L \χΙΓύ LW -
Kiöekner-Humboidt-DeutzAG ZiAL\χΙ?ίΐLW -32- 29.6.1976
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5. Rippenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verrippte Ring (4,5,7,9,)
an seiner Zylinderlauffläche mit einem wärmeisolierenden
Werkstoff (8) beschichtet ist.
Werkstoff (8) beschichtet ist.
6. Rippenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verrippte Ring (4,5,7,9,)
an seiner Zylinderlauffläche doppelwandig mit einem Luftspalt ausgebildet ist.
709883/0047
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762630225 DE2630225A1 (de) | 1976-07-06 | 1976-07-06 | Rippenzylinder fuer eine luftgekuehlte hubkolbenmaschine |
IT24047/77A IT1086333B (it) | 1976-07-06 | 1977-05-26 | Cilindro ad alette per una macchina alternativa a stantuffo raffreddata ad aria |
GB28316/77A GB1549490A (en) | 1976-07-06 | 1977-07-06 | Ribbed cylinder for an internal combustion engine or like air-cooled machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762630225 DE2630225A1 (de) | 1976-07-06 | 1976-07-06 | Rippenzylinder fuer eine luftgekuehlte hubkolbenmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2630225A1 true DE2630225A1 (de) | 1978-01-19 |
Family
ID=5982264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762630225 Pending DE2630225A1 (de) | 1976-07-06 | 1976-07-06 | Rippenzylinder fuer eine luftgekuehlte hubkolbenmaschine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2630225A1 (de) |
GB (1) | GB1549490A (de) |
IT (1) | IT1086333B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0046505A1 (de) * | 1980-08-23 | 1982-03-03 | Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft | Zylinder für Hubkolbenmaschinen |
-
1976
- 1976-07-06 DE DE19762630225 patent/DE2630225A1/de active Pending
-
1977
- 1977-05-26 IT IT24047/77A patent/IT1086333B/it active
- 1977-07-06 GB GB28316/77A patent/GB1549490A/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0046505A1 (de) * | 1980-08-23 | 1982-03-03 | Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft | Zylinder für Hubkolbenmaschinen |
DE3031926A1 (de) * | 1980-08-23 | 1982-04-01 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | Zylinder fuer hubkolbenmaschinen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1549490A (en) | 1979-08-08 |
IT1086333B (it) | 1985-05-28 |
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