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Kühlvorrichtung, insbesondere für die Zylinder von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von Kühlvorrichtungen, insbesondere für
die Zylinder von Brennkraftniaschinen, bei welchen das Kühlmittel in Richtteig senkrecht
zur Zylinderachse um die Zylinderlaufbahn herum durch von Rippen und einem düsenförmigen
Gehäuse gebildete Kanäle fließt. Es sind die Rippen in einem düsenförmigen Durchlaß
angeordnet, welcher gleichzeitig den eigentlichen Zylinder oder eine Zylinderlaufbiichse
einschließt. Die Rippen erstrecken sich über die ganze Länge der düsenförmigen Begrenzungswände
und sind mit dem Zylindergehäuse aus einem Stück gegossen. Weiterhin können, in
Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen, vor und hinter der Zylinderwand oder
-laufbüchse shauhügel- und wirbelschwanzförinige Werkstoffanhäufungen vorgesehen
sein:.
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Die Erfindung besteht darin, daß das aus Werkstoff- und Kühlmitteladern
bestehende Kühlsystem zwischen zwei vollwandigen Werkstoffplatten von vorzugsweise
annähernd gleicher Größe und Form angeordnet ist, welche im wesentlichen zueinander
parallel und im rechten Winkel zur Zylinderachse liegen und mit den Werkstoffsäulen,
=wänden, -stegen und -rippen aus. einem Stück gegossen sind. Auf die obere Werkstoffplatte
ist außerdem ein Deckel= aufgesetzt, der über in demselben verlaufenden Kanälen
wiederum eine diese ab.-' ,deckende Werkstoffplatte und über der Werkstoffplatte
und seiner Decke einen geräumigen Hohlraum aufweist.
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Es hat sich die geschilderte Ausführungsform sowohl in gießereitechnischer
als auch in wärmetechnischer Hinsicht als besonders vorteilhaft erwiesen. Wärmetechnisch
insofern, weil die beiden vollwandigen Platten mit ihren werkstoffreichen Säulenverbindungen
eine außerordentlich große, von Kühlmittel adern durchzogene Werkstoffanhäufung
bilden, welche eine sehr große Wärmemenge aufzunehmen vermag und eine sehr große,
vom Kühlmittel bespülte Oberfläche aufweist; gießereitechnisch, weil durch die durchgehenden
geraden und glatten Werkstoffsäulen einfache Gießformen entstehen, welche keine
teueren Modelle erfordern und die auch einfach zu handhaben sind. Außerdem verleihen
die parallelen Platten mit den dazwischenliegenden Werkstoffsäulen dem ganzen Zylinderblock
eine außerordentliche Festigkeit, und die geschlossene Formgebung unterdrückt in
einem weitgehenden Maße alle Geräusche und Schwingungen. Auch fällt. der Zylinderblock
trotz seiner größeren Oberflächen kaum schwerer aus und benötigt vor allem nicht
mehr,
sondern eher weniger Platz als die bekannten Zylinderblöcke. * Ein weiterer Vorteil
dar Erfindung ist, -daß die Zylinderwärme nicht auf das Kurbelgehäuse übertritt,
was" insbesondere bei solchen bekannten 1Va schinen der Fall ist, bei denen Zylinder-
uiid Kurbelgehäuse aus einem Stück gegossensind.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
schematisch dargestellt, un4 zwar zeigen: Abb. i einen Zylinderblock im Längsschnitt,
Abb. 2 und 3 Querschnitte durch den Zylinderblock in Höhe der Linien A-A und B-B
der Abb. i, jedoch unabhängig von der Ausführungsform dieser Abbildung, Abb. 4 bis
14 weitere Querschnittsformen, Abb. 15 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs£örm
eines Zylinderblockes, bei welchem die Kühlkanäle zur Zuführung der Aufladeluft
mit herangezogen sind, Abb. 16 bis 21 weitere Querschnittsformen im Schnitt nach
der Linie C-C oder D-D von Abb. 15, Abli.22 einen Längsschnitt durch einen Zylinderdeckel.
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Die Abb. i bis 3, 15 und 22 sind gegenüber den übrigen Abbildungen
in einem größeren Maßstab gezeichnet.
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Wie das Ausführungsbeispiel nach Abb. i zeigt, besteht der Zylinderblock
aus einem Gehäuse i mit einem Kühlmittelsammelraum 2 und den Werkstoffanhäufungen
9, io vor und hinter einer Zylinderlaufbüchse 7, an welche langgestreckte, praktisch
fugenlose, am benetzten Umfang allseitig geschlossene Kühlkanäle 3 unmittelbar vorbeiführen
(Abb. 2 und 3), die durch die Stege und Säulen 4, 5 des Zylinderblockes i gebildet
werden. Nach der Erfindung liegen die Werkstoffanhäufungen 9 und io zwischen zwei
vollwandigen Werkstoffplatten 22 und 23 (Abb. i), welche zueinander parallel und
im" rechten Winkel zur Zylinderachse liegen. Diese beiden Platten werden an der
einen Seite durch die Wand i des Sammelraumes 2 und auf der anderen Seite von den
hohlen Säulen 5 abgefangen (Abb.2), welche die Ventilkanäle i i einschließen können.
Die Ventilkanäle i i durchsetzen entweder nur die Platte 22, wie die Abb. i zeigt,
oder beide Platten 22 und 23. In letzterem Falle bilden diese zwei kräftige Werkstoffsäulen
5 (Abb. 2), welche von der einen Platte 22 zur anderen Platte 23 reichen. So sind
alle Ausführungsformen nach den Abb.3 bis io als Querschnitte in Höhe der Linie
B-B anzusehen. Auch kann ein Querschnitt in dieser Höhe einem Querschnitt nach Abb.2
bildgleich sein.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb.4 sind die Hohlsäulen 5 vorn offen
gelassen. Beim Ausführungsbeispiel nach Abb.5 sind die inneren Säulenwände 5' kürzer
und in Abb. 6 sämtliche Säulenwände 5 kürzer ge-#-Ihalten. Beim Ausführungsbeispiel
nach Abb. 7 '._bIhen die beiden Säulen 5 in die Stege 4 des 225#Iinderblockes über,
und außerdem sind wei-,tere Kühlkanäle 25 vorhanden, welche nicht an der Laufbüchse
7 unmittelbar vorbeiführen. Bei der Querschnittsform nach Abb.8 gehen die Säulen
5 in die um die Zylinderlauffläche herumgruppierten Werkstoffanhäufungen 9 über.
Es wird außerdem bei dieser Anordnung die Zylinderlaufbähn nicht von einer eingesetzten
Büchse 7; sondern durch die Werkstoffwände 26 gebildet. Beim Ausführungsbeispiel
nach Abb.9 ist nur ein Ventilkanal 24 vorgesehen, dessen Wand 5 zu einer um die
Zylinderlaufbüchse 7 sich herumlegende Werkstoffmasse 5" zusammengezogen ist. Die
gleiche Anordnung ist beim Ausführungsbeispiel nach Abb. io getroffen. Nur ist dort
der Ventilschacht i i offen gelassen, und die Stegwände 5 sind kurz gehalten. Beim
Ausführungsbeispiel nach Abb. i i sind die Wände der Säulen 5 bis zur Randebene
E-E der Platten 22, 23 vorgezogen. Im Rahmen der Erfindung lassen sich die einzelnen
Querschnittsformen beliebig kombinieren. So können- z. B. nach dem Vorbild des Ausführungsbeispieles
nach Abb.7 auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen eine zweite oder beliebig
viele" weitere Kühlkanalreihen nach der Art des Kanals 25 vorgesehen sein, die sich
gegebenenfalls wieder beliebig -verzweig-en, oder es kann bei allen Ausführungsbeispielen
die eingesetzte Büchse 7 wegfallen. Bei Zylinderanordnungen, bei denen nur ein Ventil
auf jeder oder auf einer Zylinderseite vorliegt oder bei denen die Ventile ausschließlich
im Zylinderkopf, also die Ventilkanäle nicht im Zylindermantelblock liegen, können
die Zylinderblöcke auch symmetrisch gestaltet sein, wie z. B. die Abb. 12, 13 und
14 zeigen. Es kann in diesem Fall entweder die linke oder die rechte Zylinderblockseite
An- oder Abströmseite sein. Die symmetrische Bauart ist insbesondere bei Zweitaktmaschinen
brauchbar, bei denen das Spülen und Aufladen durch kolbengesteuerte Schlitze vor
sich geht. Die Zuführung der Spül- und Aufladeluft erfolgt hier entweder durch besondere
Leitungen, welche die Werkstoffanhäufungen durchbrechen, oder .es sind die dort
bereits vorhandenen Kühlkanalwände zum Zu- und Ableiten der Spülluft und Abgase
mit herangbzogen. Ein solches Beispiel zeigt die Abb. i5. Die Zylinderwand weist
z. B. untere, radial und im rechten Winkel gegen die Zylinderachse gerichtete EinlaßschlitZe
27 auf, und darüber liegen tangential gegen die Zylinderwand gerichtete Einlaßschlitze
28
sowie sog. Nadhladeschlitze 29. Der Auslaß erfolgt durch ein aus der Zeichnung nicht
ersichtliches Ventil im Zylinderdeckel. Es können jedoch auch Auslaßschlitze im
Zylindermantel in an sich bekannter beliebiger Weise angeordnet sein: So können
z. B. die Ein- und Auslaßschlitze alle in einer Ebene liegen oder .auf der gleichen.
Seite am Zylinder oder einander gegenüberliegen usw. Die Schlitze können dabei entweder
gegen den Kolben oder gegen die Zylinderdecke gegen eine gegenüberliegende Seite
der Zylinderwand und radial oder tangential mit Bezug auf die Zylinderachse oder
so gerichtet sein, daß die Spülluftstrahlen zu einem oder zu mehreren Strahlen sich
vereinigen, sich kreuzen, umkehren o. dgl.; wesentlich ist dabei, daß die durchgehenden
Werkkstoffsäulen 3o bis 6o vorliegen (Abb. 17 bis 2 1), welche nicht nur
die Spülluft und die Abgase führen, sondern auch der Zylinderlaufbüchse und den
Abgasen Wärme .entziehen. Bei den in den Abb. 16 bis 21 gezeigten Querschnitts,-bildern
kann es. sich sowohl um Querschnitte nach der Linie C-C als auch um Querschnitte
nach der Linie D-D der Abb. 15 - handeln; oder es sind die dort gezeigten
Formen an einem Zylinder oder Zylinderblock beliebig kombiniert: Bei den Ausführungsformen
nach Abb. i9 bis 21 sind die Kanäle 3 durch eine Platte 61 0. dgl. abgeschlossen.
Es wird- dadurch beim Aufladen in den nahe der' Abschlußr platte 61 gelegenen Kanalabschnitten
62 ein Staudruck erzeugt, der die Aufladeluft radial durch die öffnungen 63 (Abb.
z9) und 6¢ (Abb. 2o und 21) eintreten läßt. Umgekehrt können die Abgase z.
B. bei einem Querschnitt nach Abb. 18 nach allen Seiten rasch entweichen. Die Leitung
65 (in Abb. 20) ist in diesem Falle Auspuffleitung.
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Die obere Platte 22 ist durch einen Deckel 66 (Abb.22) abgedeckt.
Dieser weist düsenartige Kanäle 67 auf. Außerdem ist im Deckel 66 eine Zwischenplatte
68 bzw. zwischen der Kanaldecke und der Decke des Zylinderdeckels ein Zwischenraum
69 vorgesehen. Die Platte 68 deckt sämtliche Kanäle 67 und deren Wände 7o ab. Die
Werkstoffmasse 71 des Zylinderdeckels weist weiterhin den Ventilraum 72 mit dem
Verbrennungsraum 73 auf, .in den ein Kanal 7¢ z. B. für .eine Zündkerze 7 5 o. dgl.
einmündet. Die Säulen 76 mit ihren Bohrungen 77 dienen für die Aufnahme der Befestigungsschrauben
des Deckels. Gleichartige Werkstoffsäulen mit einem größeren Durchmiesser .können
im mittleren Bereich des Zylinderdeckels vorgesehen. sein und zur Aufnahme von Ventilen
und deren Kanäle, für die Aufnahme von Anheizvorrichtungen usw. dienen.