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Kühlung für Ventile oder sonstige Teile von Kraftmaschinen u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Kühlen von Teilen von Kraftmaschinen,
und zwar besonders von solchen Teilen, die, wie Ventile, hoher Erhitzung im Betrieb
ausgesetzt sind.
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Die Erfindung schafft ein neues, selbstgekühltes Ventil oder sonstigen
:@-Iaschinenteil mit innerer Höhlung, in welcher sich eine nur einen Teil des Raumes
einmieliinerirle geringe Quecksilbermenge befindet. Beim Betrieb des selbstgekühlten
Ventils befindet sich flas Quecksilber in der -Nachbarschaft der heißeren Teile
des Ventils und wird dadurch verdampft. Die Dämpfe gehen nach einem kühleren Teile
des Ventils, wo sie sich kondensieren und als Flüssigkeit wieder zii den heißeren
Teilen des. Ventils zurückströmen. Das Quecksilber wirkt daher als ein stetiger
Wärmeträger und hält das Ventil auch hei sehr hohen Maschinentemperaturen kühl.
Quecksilber ist für diesen Zweck besonders geeignet, weil es ein Element ist und
somit unter hohen Temperaturen nicht zersetzt wird. Außerdem ist die Temperatur,
hei welcher Quecksilber verdampft, besonders geeignet für die Verwendung dieses
Elements zur Kühlung von Verbrennungskraftmaschinen. Es ist ferner erwünscht, die
Innenseite des Ventils mit einem Amalgam zu bekleiden, das die Übertragung der Wärme
von den erhitzten Wänden des Ventils auf das Oiiecksilber und von diesem wieder
auf die kühleren Wandflächen des Ventils begünstigt.
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Es ist bereits vorgeschlagen «-orden, ein hohles Ventil bei Kraftmaschinen
vorzusehen, das eine geringe Menge einer Flüssigkeit, wie Wasser, in einer Kammer
im Ventilkopf enthält, um eine Luftleere in dem Hohlraum des Ventils aufrechtzuerhalten,
sowie die Ventilspindel mit Strahlrippen zu versehen. Ferner ist -es auch schon
vorgeschlagen worden, Kraftmaschinenzylinder dadurch zu kühlen, daß man eine Anzahl
von geschlossenen Strahlröhren an dem zu kühlenden Zvlirider befestigt, deren. jede
eine geringe Menge von Wasser oder einer höher siedenden Flüssigkeit enthält. Soweit
dem Erfinder bekannt ist, @i=urde es aber noch -riie vorgeschlaben, eine geringe
Menge von Quecksilber zwecks Kühlung eines Ventils oder sonstigen hoher 13rhitzun,-,
ausgesetzten Maschinenteils in der Weise zu verwenden, daß man das. Quecksilber
verdampfen läßt und es dann in Berührung mit Kühlflächen kondensieren läßt. Die
Verwendung von Quecksilber besitzt hierbei besonderen Wert, da das Quecksilber sich
für die hei Verbrennungskraftmaschinen auftretenden hohen Temperaturen besonders
eignet, während Wasser, dessen Siedepunkt weit tiefer liegt, sich alsbald vollständig
in Dampf verwandelt. Die oben erwähnte Kühlwirkung gemäß der Erfindung, die auf
der ständigen Verdampfung, Kühlung und Wiederverdampfung des Quecksilbers beruht,
ist hei Verwendung von Wasser nicht vorhanden. Es ist schon vorgeschlagen worden,
eine große \Isenge von Quecksilber als Kühlmittel in der Weise zu verwenden, daß
man es in den Kühlmänteln von Verbrennungskraftmaschinen zirkulieren läßt. Dies
geschieht aber nicht in der Absicht, irgendeine Kühlwirkung durch die Verdampfung
und Kondensation eines kleinen Teils von Quecksilber in einer mit Kondensierflächen
versehenen Kammer zu erzielen, und es sind demgemäß auch keine entsprechenden Vorkehrungen
getroffen. Gemäß der Erfindung wird die Abführung von Wärme von dem zu kühlenden
Punkte dadurch beschleunigt, daß der Dampf aus der verwendeten geringen Quecksilbermenge
aufsteigt und sich zur Berührung mit der gesamten Kondensierfläche ausbreitet, die
verhältnismäßig groß sein kann.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungs-
Beispiele
des Erfindungsgegenstandes schematisch .dargestellt.
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Abb. i ist ein senkrechter Schnitt durch einen Kraftnnaschinenzylinder
mit Ventilen, Abb. 2 ein achsialer Schnitt durch eine erste Ausführungsform des
Ventils, Abb.3 ein entsprechender Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des
Ventils. Der I,#raftmaschinenzylinder io trägt oben die üblichen Ventile. Die Verbindung
des Einlaßrohres i i mit dem Zylinder wird durch das Einlaßventil12 gesteuert, das
für gewöhnlich durch die Feder 13 geschlossen gehalten wird. Die Erfindung ist bei
dem Auslaßventil 1¢ verkörpert, da dieses weit mehr durch Überhitzung gefährdet
ist als das Einlaßventil.
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Das Auslaßventil 14 wird für gewöhnlich durch die Feder 15 geschlossen
gehalten, so claß es die Verbindung zwischen dem Aus-. puffrohr 16 und dem Zylinder
abschließt. Der Teil 17 des Zylinderkopfes enthält die Führungen für die Ventile.
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Das Auspuffventil besitzt einen Kopf 2o und eine Spindel 21. Letztere
ist, wie A.bb. 2 zeigt, mit Kühlrippen 22 versehen. Der Kopf 2o kann mit der Spindel
21 in beliebiger Art verbunden sein, beispielsweise so wie in Abb. 2 dargestellt
oder durch Schweißung. Ventilkopf und Spindel konnten aber auch aus einem einzigen
Stück bestehen, wie dies Abb. 3 zeigt. .
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Der Kopf 2o gemäß Abb. 2 ist hohl, so daß er eine Kammer 25 bildet;
in dieser befindet sich eine geringe Quecksilbermenge 30.
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Wenn die Maschine im Betrieb ist, so bewirkt die Erhitzung des Ventilkopfes
eine teilweise oder völlige Verdampfung des Quecksilber 30. Der Dampf steigt in
der hohen Ventilspindel empor, wird darin kondensiert und fließt zum Boden des Ventils
zurück. Dieses Wechselspiel von Verdampfung und. Kondensation zerstreut die Wärme
und verringert die Temperatur des Ventils erheblich. Die Kondensation und Wärmezerstreuung
wird naturgemäß durch die Rippen 22 unterstützt, die aber nicht unbedingt notwendig
sind.
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Die vollständig hohle Ausbildung des Ventilkörpers, wie sie Abb. 2
zeigt, ist unter Umständen vorteilhaft, es lassen sich aber auch unter Aufrechterhaltung
ausreichender Kühlung andere Vorteile durch die einfachere Ausführungsform nach
Abb. 3 mit massivem Ventilkopf erzielen, in welchen die Bohrung der hohlen Ventilspinde12i
hinabreicht. In die hohle Spindel wird eine geringe Quecksilbermenge 31 eingegossen,
worauf die Spindel, welche mit oder ohne Kühlrippen ausgeführt ist, verschlossen
wird.
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Diese Ausführung hat vorzügliche Resultate ergeben.
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Wird das Ventil nach Abb. 3 im Betriebe erhitzt, so -wird das in .der
Tiefe der Spindelbohrung ruhende Quecksilber verdampft, steigt in den oberen Teil
der Spindel, wird gekühlt und verdichtet und fließt wieder in den unteren Teil der
Spindel zurück.
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Es hat sich gezeigt, daß die Ventilführungen in geeigneten Fällen
die Aufgabe der besonderen Strahlungsrippen übernehmen können, indem sie die Wärme
aus dem Ventil aufnehmen und zerstreuen. In solchen Fällen sind die Strahlrippen
22 entbehrlich.
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Eine weitere Versbesserung der Wirkung ergibt sich dadurch, daß man
die Innenfläche der Spindelkammer amalgamiert, was auf mannigfache Art geschehen
kann.
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Das Amalgamieren der Innenwand ist zwar nicht unbedingt nötig, bildet
aber eine nicht unerhebliche Verbesserung.
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Um den Amalgamüberzug zeichnerisch anzudeuten, ist ein Amalgamierfleck
q.o hervorgehoben; selbstverständlich ist die gesamte innere Oberfläche des Rohres
in der gleichen Weise amalgamiert, um die besten Resultate erzielen zu können.