Unbekühlter Kolben für Brennkraftmaschinen. Die Erfindung betrifft einen ungekühlten Kolben für Brennkraftmaschinen und besteht darin, dass eine Wärmeschutzplatte aus hoch temperaturbeständigem Stahl auf dem Boden einer gusseisernen Glocke aufliegt, deren Man tel die Kolbenfedern trägt, und dass ein die Wärme gut leitender Kern, z. B. aus Alumi nium, die dem Boden der Glocke durch die Wärmeschutzplatte zugeführte Wärme an den Mantel der Glocke ableitet.
Die drei Teile können beispielsweise nur in der Mitte des Kolbens miteinander fest verbunden, in radialer Richtung jedoch frei gegeneinander verschiebbar sein. Im kalten Zustand kann der die Wärme gut leitende Kern in dem Mantel der Glocke so viel Spiel haben, dass er sich erst in warmen Zustand satt in den Mantel einschmiegt und die Wärme auf den Mantel überträgt. Die Wärmeschutzplatte kann in ausserhalb der Kolbenachse liegen den Punkten am Boden der Glocke und dieser am Kern befestigt sein, jedoch so, dass ihre gegenseitige radiale Verschiebbarkeit erhal ten bleibt.
Die Wärmeschutzplatte kann mit der Glocke durch kurze, mit selbstschmieren dem Metall, z. B. Gusseisen, unterlegte, nur schwach angezogene Schrauben verbunden sein.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist auf der Zeichnung schema tisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den obern Teil des Zylinders und des Kol bens einer vertikalen Einspritz-Brennkraft- maschine, in Fig. 2 ist auf der linken Seite ein Teil einer Ansicht der Wärmeschutz platte von oben, auf der rechten Seite ein Teil einer Ansicht von unten abgebildet. Fig. 3 ist eine Ansicht der gusseisernen Glocke von oben.
Die Verbrennungskraftmaschine hat einen Mantel 1, in welchen der Zylinder 2 einge baut ist. Auf dem Zylinder 2 ist der Zylinder deckel 3 angeordnet, welcher durch einen An- pressring 4 mit dem Mantel 1 durch Schrau ben 5 verbunden ist. Die Hohlräume 6 und 7 sind wassergekühlt. Ein Einspritzventil 8 mit Düsen 9, durch welche Brennstoff ein gespritzt wird, ist im Deckel 3 angeordnet.
Der ungekühlte Kolben der Verbrennungs- kraftmaschine besteht aus einer Wärme schutzplatte 11, die aus hochtemperatur- beständigem Stahl besteht, einer Busseisernen Glocke 12, auf deren Boden die Wärmeschutz platte 11 aufliegt, und deren Mantel 13 als Träger der Kolbenfedern 14 dient, aus einem die Wärme gut leitenden Kern 15, z. B. aus Aluminium, der die dem Boden 11 der Glocke durch die Wärmeschutzplatte noch zuge führte Wärme an den Mantel der Glocke 13 ableitet, und einem Unterteil 26. In der Glocke 13 ist im obersten Dichtungsring 14 eine Schürzenfeder 10 angeordnet.
Unter der Wärmeschutzplatte 11 befindet sich die Glocke 12. Ein zentraler Bolzen 16 verbindet die Wärmeschutzplatte 11 mit dem die Wärme gut leitenden Kern 15. Dieser zentrale Bolzen 16 wird durch Verschraubung 17 mit der Wä,rmeschutzplatte 11 verbunden und durch eine Mutter 18, die an eine Unter lage 19 gegen das Aluminium angesetzt ist, angezogen.
Die @Värmesehutzplatte 11, die Busseiserne Glocke 13 und der die Wärme gut. leitende Kern 15 sind nur in der Mitte untereinander fest verbunden durch den Bolzen 16, in ra dialer Richtung jedoch frei gegeneinander verschiebbar. In kaltem Zustand hat der die Wärme gut leitende Kern 15 so viel Spiel 20, dass er erst in warmen Zustand sich an den Mantel anschmiegt und erst dann seine Wärme auf den Mantel überträgt.
Es sind verschiedene Sicherheitsbolzen 21 vorgesehen. die in kaltem Zustand die Auf bregung des Randes der Wärmeschutzplatte 11, in warmem Zustand die Ausknickung von Teilen der Platte 11 verhindern und ausser dem noch die Platte bei einem Festfressen der Schürzenfeder 10 halten. Die Muttern 24 der Bolzen 21 sind nur schwach von Hand angezogen und mit selbstschmierenden, z. B. Busseisernen, Distanzhülsen 23 unterlegt, so dass sie ein Hin- und Herschieben auf den Unterlagen, wie es infolge der Dehnungen der Platte notwendig ist, gefahrlos ertragen. Ferner sind Bolzen 22 vorgesehen, um das Unterteil 26 des Kolbens mit der Glocke 12 zu verbinden.
Zwecks Hochhaltens der Oberflächentemperaturen der Wärmeschutz- platte 11 ist der Wärmestrom zwischen Platte 11 und Glocke 12 auf einige schmale Auflagestege 25 der Glocke 12 beschränkt, die gleichzeitig als Dichtungsfläche gegen die Verbrennungsgase wirken. Diese Stege 25 könnten auch an der Wärmeschutzplatte 11 oder sowohl an der Wärmeschutzplatte 11 wie auch an der Busseisernen Glocke 12 sitzen.
Von den Stegen 25 aus strömt die Wärme in den Boden der Glocke 12. Der innere, das heisst der näher an der Kolbenachse gelegene Teil dieses Wärmestromes durchfliesst den Boden in hauptsächlich achsialer Richtung und tritt in den Kern 15 über, dann durch dessen Mantelfläche, die in warmem Zustand ja in Kontakt mit dem Mantel der Glocke 12 steht, in den letzteren und schliesslich durch die Kolbenfedern und die übrigen Teile des Kolbenmantels in den wassergekühlten Zylindereinsatz 2 bezw. den Zylinderdeckel 3.
Der äussere Teil des Wärmestromes da gegen fliesst schräg nach aussen gerichtet vom Boden der Glocke 12 unmittelbar deren Man tel zu und geht dann ebenfalls durch die Kolbenfedern auf den wassergekühlten Zy lindereinsatz 2 bezw. den Zylinderdeckel 3 über.
Hierdurch wird erreicht, dass die Tempe ratur des Bodens der Glocke 12 von der Mitte bis aussen annähernd konstant ist, im beson deren also eine Überhitzung der mittleren Teile des Bodens vermieden wird. Der innere Teil des Wärmestromes hat zwar den läng sten Weg zurückzulegen, verläuft aber dafür auf dem grössten Teil seines Weges in dem die Wärme gut leitenden Kern 15, während der äussere Teil des Wärmestromes seinen kürzeren Weg ganz in der die Wärme schlech ter leitenden Glocke 12 zrr durchlaufen hat.
Da der grösste Teil des Wärmeübergangs widerstandes bei den den Wärmefluss stark drosselnden Stegen 25 liegt, wird die Wärme schutzplatte 11 recht gleichmässig auf der einerseits für ihr Material noch zulässigen, anderseits aber zur wirksamen Isolation der Wärme im Verbrennungsraum auch erfor derlichen Temperatur von beispielsweise <B>700'</B> C gehalten, die Glocke 12, der Kern 1.5 und schliesslich die Kolbenringe 14 da gegen. auf Temperaturen, die für deren Ma terialien und Betriebsbedingungen ausrei chend niedrig sind.
Uncooled piston for internal combustion engines. The invention relates to an uncooled piston for internal combustion engines and consists in that a heat protection plate made of high temperature steel rests on the bottom of a cast iron bell, whose one tel carries the piston springs, and that a core that conducts heat well, e.g. B. of Alumi nium, which dissipates the heat supplied to the bottom of the bell through the heat protection plate to the shell of the bell.
The three parts can, for example, only be firmly connected to one another in the center of the piston, but can be freely displaced relative to one another in the radial direction. In the cold state, the core, which conducts heat well in the casing of the bell, can have so much play that it only nestles in the casing when it is warm and transfers the heat to the casing. The heat protection plate can be located outside the piston axis at the points on the bottom of the bell and this can be attached to the core, but in such a way that their mutual radial displaceability is retained.
The heat protection plate can with the bell by short, with self-lubricating the metal, z. B. cast iron, underlaid, only weakly tightened screws.
An embodiment of the subject invention is shown schematically in the drawing.
Fig. 1 shows a section through the upper part of the cylinder and the piston of a vertical injection internal combustion engine, in Fig. 2 is a part of a view of the heat protection plate from above on the left, on the right side is a part of a Pictured from below. Figure 3 is a top view of the cast iron bell.
The internal combustion engine has a jacket 1 in which the cylinder 2 is built. The cylinder cover 3 is arranged on the cylinder 2 and is connected to the jacket 1 by screws 5 by a pressure ring 4. The cavities 6 and 7 are water-cooled. An injection valve 8 with nozzles 9 through which fuel is injected is arranged in the cover 3.
The uncooled piston of the internal combustion engine consists of a heat protection plate 11, which is made of high temperature-resistant steel, a bus iron bell 12, on the bottom of which the heat protection plate 11 rests, and whose jacket 13 serves as a support for the piston springs 14 Heat-conducting core 15, e.g. B. made of aluminum, which the bottom 11 of the bell through the heat protection plate still led heat dissipates to the shell of the bell 13, and a lower part 26. In the bell 13, an apron spring 10 is arranged in the uppermost sealing ring 14.
The bell 12 is located under the heat protection plate 11. A central bolt 16 connects the heat protection plate 11 to the core 15, which conducts heat well. This central bolt 16 is connected to the heat protection plate 11 by screwing 17 and by a nut 18, which is attached to a pad 19 is set against the aluminum, tightened.
The @ Värmesehutzplatte 11, the bus iron bell 13 and the heat well. conductive core 15 are only firmly connected in the middle by the bolt 16, but freely displaceable against each other in ra dialer direction. In the cold state, the core 15, which conducts heat well, has so much play 20 that it only hugs the jacket when it is warm and only then transfers its heat to the jacket.
Various safety bolts 21 are provided. which in the cold state the excitation of the edge of the heat protection plate 11, in the warm state prevent buckling of parts of the plate 11 and also keep the plate when the apron spring 10 seizes. The nuts 24 of the bolts 21 are only lightly tightened by hand and with self-lubricating, z. B. bus bars, spacer sleeves 23, so that they can safely endure sliding back and forth on the documents, as is necessary due to the expansion of the plate. Bolts 22 are also provided in order to connect the lower part 26 of the piston to the bell 12.
In order to keep the surface temperatures of the heat protection plate 11 high, the heat flow between plate 11 and bell 12 is limited to a few narrow support webs 25 of bell 12, which at the same time act as a sealing surface against the combustion gases. These webs 25 could also sit on the heat protection plate 11 or both on the heat protection plate 11 and on the bus-iron bell 12.
From the webs 25, the heat flows into the base of the bell 12. The inner, that is to say the part of this heat flow located closer to the piston axis, flows through the base in a mainly axial direction and passes into the core 15, then through its outer surface, the in the warm state is in contact with the jacket of the bell 12, in the latter and finally through the piston springs and the remaining parts of the piston jacket in the water-cooled cylinder insert 2 respectively. the cylinder cover 3.
The outer part of the heat flow as against flows obliquely outwards from the bottom of the bell 12 directly to the one tel and then also goes through the piston springs on the water-cooled Zy cylinder insert 2 respectively. the cylinder cover 3 over.
This ensures that the temperature of the base of the bell 12 is approximately constant from the center to the outside, in particular that overheating of the central parts of the base is avoided. The inner part of the heat flow has to cover the longest way, but for the greater part of its way runs in the core 15, which conducts heat well, while the outer part of the heat flow its shorter way entirely in the bell 12, which conducts the heat poorly zrr has gone through.
Since the majority of the heat transfer resistance lies in the webs 25, which strongly restrict the heat flow, the heat protection plate 11 is quite evenly at the temperature of, for example, <B, which is still permissible for its material on the one hand, but also required for effective insulation of the heat in the combustion chamber on the other > 700 'C, the bell 12, the core 1.5 and finally the piston rings 14 against it. to temperatures that are sufficiently low for their materials and operating conditions.