FI57302B - Kolv foer foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

» - —”1 . . .... KUULUTUSJULKAISU ^ ^ Ä Ä 4βΓφ ·Μ (11) utlAogninqsskiuft 57302 JSÄ c ^45J Patentti aiyoun.'tty 10 07 £p£l0 Patent raeddelat ’ V (51) K».ik.3/htci.3 F 02 F 3/20 SUOMI-FINLAND (21) ^23/71 (22) Hkk*miipUvi — AiM5knlnpdH 15.02.71 (23) AlkupUvi—GlMglrattdag 15.02.71 (41) Tullut Julki*·kai - Bllvft offwtltg 17.08.71

Patentti-]· raklatarihallitus (44) Nihtiviiulpenon μ ktmljulfcaliun pvm·— ö

Patent· och regletarstyrelaen AmöIcm utiafd od» utUkrtfUn puMk*r*d 31.03.80 (32)(33)(31) *r «iMlIfut —Iflrt priority 16.02.70

Ranska-Frankrike(FR) 7005^25 (71) StS d’fitudes de Machines Thermiques S.E.M.T., 2, Quai de Seine, " 93-Saint-Denis, Ranska-Frankrike(FR) (72) Albert Haug, Montmorency, Ranska-Frankrike(FR) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Polttomoottorin mäntä - Kolv för förbränningsmotor

Keksinnön kohteena on polttomoottorin, erityisesti dieselmoottorin mäntä, joka on valettu yhtenä kappaleena ja jossa on rengasmainen kammio pakkokiertoista öljyjäähdytystä varten ja joka on sovitettu koaksiaaliöesti männän päähän sen pohjaa ja tiivistysrengasurien aluetta vasten, ja kaksi poikittain keskenään suorassa linjassa olevaa männäntapin laakeria, jotka muodostavat kiertokangen akselin laakerin ja ulottuvat säteettäisesti männän vaipan sisäosaa kohden siten, että niiden radiaalisesti ulos työntyvät päät ovat vapaasti erillään männän vaipasta tai sen peittämättä niitä ja joita kannattaa sisempi männän päähän liittyvä seinämä.

Tunnetaan ennestään yhtenä ainoana kappaleena erikoisesti pallografiitti-teräksestä valettuja mäntiä, jotka ovat kotelotyyppiä tai vastaavanlaista tyyppiä, ja joissa käytetään pakkojäähdytystä nesteen avulla, useimmin kierrättämällä voi-teluöljyä ainakin pohjan ja eräiden tiivistysrenkaiden urien kohdalla. Tunnetaan samoin mäntiä, joissa on nestejäähdytteinen rengasmainen kammio.

2 57302

Saksalainen patentti 303 667 kuvaa moottorin mäntää, joka on toteutettu kahdesta toisiinsa liitetystä kappaleesta esimerkiksi hitsaamalla. Ensimmäinen kappale eli männän pää käsittää rengasmaisen kammion, johon on porattu aukot, kun taas männän vaipassa on hylsyjä, jotka on muodostettu suoraan rengasmaisen kammion alle ja joita rengasmaisen kammion alaosaan yhdistetyt laipat tai rimat eivät kannata.

Tarkasteltaessa mäntää havaitaan sen vähiten vastusta sietävän osan olevan vaippa, johon tavallisesti kiinnitetään männäntappi poikittaissillan avulla, mikä käytännössä estää männän valamisen yhtenä kappaleena materiaalisyistä edullisesta pallografiittiteräksestä, koska vaippaan silloin käytössä aiheutuisi paikallisia taivutusjännityksiä poikittaissillan kiinnitysalueelle, mitkä vähentäisivät vaipan kestävyyttä ja siten männän normaalia toimintaa. Lisäksi täytyy vaippa valaa soikeaksi, jotta kompensoidaan männänvarren käytössä aiheuttamat termiset ja mekaaniset muodonmuutokset.

Tämän keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on yhdistää ja liittää toisiinsa ne tekniset edut, jotka erikseen tai erikoisesti saavutetaan näiden edellä mainittujen tunnettujen mäntätyyppien avulla, ja samalla on tarkoituksena poistaa suurimmaksi osaksi näille tunnetuille tyypeille ominaiset haitat kehittämällä mäntä, joka on edellä mainittujen tyyppien yhdistelmän tulos, ja keksinnön mukainen mäntä tunnetaan siitä, että a) mäntä on painevalettu pallografiittiteräksestä ja b) männäntapin laakerit, kukin erikseen tuetaan niiden vastakkaisten pääty- pintojen välillä sijaitsevassa kohdassa yläpuolisilla rimoilla, jotka ulottuvat ainakin likimain yhdensuuntaisina männän pituusakselin kanssa ja yhdistävät männäntapin laakerin suoraan männän päähän, sekä kaksi halkaisijan suhteen vastakkaisesti ulostyöntyvää poikkirimaa, jotka ulottuvat kohtisuorasti männäntapin laa-kereiden yhteistä pituusakselia vastaan, mitkä yläpuoliset rimat liittyvät likimain täysin sivuseinämän alaosaan ja rengasmaisen kammion alimpaan seinämään, oleellisesti näiden jatkeella siten, että rengasmaisen kammion säteettäisesti uloin seinämä on kalteva ylös- ja alaspäin, edullisesti tylpän kartion muotoisesti, joka ~ kapenee männän pituusakselin alinta osaa kohti, ja rengaskammion säteettäisesti sisimmän seinämän pinta ulottuu ainakin likimain yhdensuuntaisesti männän pituus-akselin kanssa tai on hiukan kalteva ylös- ja sisäänpäin siihen nähden.

Mäntä on valettu yhtenä kappaleena, jolla vältytään kaikista ruuvikiinni-tyksistä.

Pallografiittiteräksen käyttö on taloudellisesti erittäin edullista sekä mitä valmistuskustannuksiin että mekaanisiin ja termisiin lujuusominaisuuksiin tulee erikoisesti suuritehoisen Diesel-tyyppisen polttomoottorin männän ollessa kyseessä.

3 57302 Männäntapin laakereiden kannatustapa ja rengasmaisen kammion erikoinen rakenne edistävät työntövoimien välittymistä suoraan näihin laakereihin ilman, että niihin kohdistuvat mekaaniset rasitukset vaikuttavat männän vaippaan, joten viimeksimainittu voidaan tehdä sylinterimäiseksi myös laakereiden kohdalla, kun taas, tunnetuissa julkaisuissa mäntä on yleensä soikea laakereiden välittömien termisten ja mekaanisten muodonmuutosten huomioonottamiseksi.

Keksintö ymmärretään paremmin ja sen muut tavoitteet, tunnusmerkit, yksityiskohdat ja edut selviävät lähemmin seuraavasta selityksestä, joka esitetään oheisten kaaviollisten piirustusten perusteella. Nämä piirustukset kuvaavat pelkkänä esimerkkinä keksinnön erästä suoritusmuotoa.

Kuvio 1 esittää kuvion 2 viivan I-I kohdalta tehtynä aksiaalisena pituus-leikkauksena keksinnön mukaista mäntää.

Kuvio 2 esittää samankaltaisena kuviona kuvion 1 viivan II-II kohdalta " tehtyä leikkausta.

Kuvio 3 esittää yhdistelmänä kolmea eri osaleikkausta, nimittäin kuvion 1 viivan Illa-IIIa kohdalta ylhäältä vasemmalle tehdyn leikkauksen neljäsosaa kuvion 1 viivan Illb-IIIh kohdalta oikealle tehdyn leikkauksen puoliskoa ja kuvion 1 viivan IIIc-IIIc kohdalta vasemman e tehdyn leikkauksen neljäsosaa.

Kuvio k esittää kuvion 3 viivein IV-IV kohdalta tehtynä osaleikkauksena tulojohtoa, jota myöten öljyä syötetään rengasmaiseen jäähdytyskammioon.

Kuvio 5 esittää kuvion 1 viivan V-V kohdalta tehtyä osaleikkausta.

Kuvio 6 esittää kuvion 5 viivan V-V kohdalta tehtyä osaleikkausta.

Kuvio T esittää kuvion 3 viivan VII-VII kohdalta tehtyä osaleikkausta, josta nähdään lähtöjohto, jota myöten öljy palaa takaisin edellä mainitusta rengasmaisesta kammiosta.

Kuvioiden 1 ja 2 näyttämän suoritusesimerkin mukaan on mäntä 1 valettu yhtenä kappaleena pallografiittiteräksestä, ja tämän männän päässä on öljyjäähdyt-teinen rengasmainen kammio 2, joka ympäröi männän pituusakselia 3 ja sijaitsee suoraan männän pohjan U ainakin erään osan luona ja toisaalta ainakin tiivistys-renkaiden ensimmäisten urien 5 luona. Tämän kammion 2 poikkileikkauksen profiili on muotoiltu siten, että se läheisesti sovittuu männän pään sisämuotoon, toisin sanoen männän pohjan muodostavan poikittaisseinämän U muotoon, ja männän vaipan sivuseinämän muotoon välittömästi tiivistysrenkaiden alueilla.

11 57302

Rengasmaista kammiota 2 rajoittamassa säteittäisesti tämän sisäpuolella sivuseinämä 6, joka on pääasiallisesti pysty eräissä osissaan, kuten kuviossa 2 on näytetty, tai ainakin likimain pysty muissa osissaan, kuten kuviossa 1 on näytetty. Kammion 2 sisäseinämä 7 on sopivasti yleisesti alhaalta ylöspäin kalteva ja ulottuu tämän kernin on sisältä ulospäin.

Hylsy 8, joka toimii kiertokangen akselin laakereina, on tehty kaksiosaisena, niin että siinä on vastaavasti oikeanpuoleinen ja vasemmanpuoleinen osa (kuviot 1 ja 5), jotka on yhdistetty männän päähän rimoilla ja laipoilla 9» jotka ovat ainakin likimain yhdensuuntaiset männän pituusakselin kanssa ja liittyvät pääasiallisesti rengasmaisen kammion 2 vastaaviin sisäpuolisiin sivuseinämiin 6 ja 7 alaseinämiin, niin että hylsyä 8 vastapäätä olevat ulkonevat päät jäävät vapaiksi männän vaipan 10 lähellä olevasta sisäpuolisesta sivuseinämästä siten, että nämä päät pysyvät vatin päässä mainitusta vaipasta ja aukkojen 11 reunoista, jotka aukot menevät vaipan 10 läpi pääasiallisesti hylsyn 8 mainittujen päiden kohdalla. Tämän sovituksen etuna on, että männän vaippa voidaan jättää lieriömäiseksi tällä alueella, kun taas tämä vaippa aikaisemmissa suoritusmuodoissa on tehty muodoltaan soikeaksi lämmön aiheuttamien muodonmuutosten huomioonottamiseksi. Poikkirimat 12 yhdistävät molemminpuolisesti hylsyn 8 mainitut osat vaipan 10 vastaavaan sivuseinämään (kuviot 2, 3 ja 5)· Hylsyn 8 mainitut kannatusrimat 9 voivat jakautua kahteen ryhmään, jotka ulottuvat vastaavasti yleisesti yhdensuuntaisina kahden toisiaan vastaan kohtisuoran aksiaalitason suuntien kanssa, kun taas mainitut poikkirimat on jaettu likimain yhdensuuntaisin männän pituusakselin kanssa oleviin rimoihin ja likimain yhdensuuntaisina tätä akselia vastaan kohtisuoran tason kanssa oleviin rimoihin.

Rengasmainen kammio voi ulottua pitkin männän koko kehää männän pituusakselin ympäri tai ulottua ainoastaan kehän eräältä osalta tämän akselin ympäri ja olla jaettu esim. useisiin osastoihin tai kammionosiin, jotka on erotettu toisistaan väliseinämillä. Rengasmaiseen kammioon 2 voidaan syöttää jäähdytysöljyä vähintään yhtä sivulla sijaitsevaa öljyn tulojohtoa 13 myöten, joka menee pääasiallisesti yhdensuuntaisena männän pituusakselin kanssa ja avautuu rengasmaisen kammion 2 alapintaan (kuviot 2 ja k). Tämä johto 13 menee vahvisteriman 9 täyteläisessä eli massiivisessa osassa ja läpäisee hylsyn 8 erään osan ja päättyy pääasiallisesti tangentiaalisesti avoimeen kehän ympäri menevään uraan 1U, joka on tehty hylsyn sisäpinnan poraukseen 15 ja muodostaa tämän porauksen voitelukanavan (kuviot 1, 2 ja 5» 6). Rengasmaisesta kammiosta 2 tuleva jäähdytysöljy virtaa ainakin yhtä sivulla sijaitsevaa lähtöjohtoa 16 myöten (kuviot 3 ja 7), joka on pääasiallisesti yhdensuuntainen männän pituusakselin 3 kanssa ja avautuu rengasmaisen kammion alapintaan 2 tämän alaseinämän 7 läpi ja menee sopivasti hylsyn 8 sivulta. Tämä öljyn lähtöjohto 16 on sijoitettu esim. kahden poikkiriman 12 väliin pääasiallisesti hylsyn 8 jommankumman osan, esim. oikeanpuoleisen osan sisäpään puolella.

57302 5

Voidaan käyttää useita, esim. kahta eri öljyn tulojohtoa, kuten johtoa 13 ja/tai useita, esim. kahta öljyn lähtöjohtoa, kuten johtoa 16 öljyn virtauksen parantamiseksi tai edistämiseksi. Näiden johtojen ylhäällä sijaitsevat pääteaukot sovitetaan kohtiin, jotka varmistavat nesteen parhaimman mahdollisen virtauksen. Siinä tapauksessa, että käytetään ainoastaan kahta johtoa, nimittäin yhtä tuloja yhtä lähtöjohtoa, sijaitsevat näiden molempien johtojen vast, tulojohdon 13 ja lähtöjohdon 16 pääteaukot sopivasti ainakin likimain diametraalisesti vastapäätä männän akseliin 3 nähden, ja lähtöjohto 16 sijoitetaan sopivasti vyöhykkeeseen, jossa rasitusten välittyminen on mahdollisimman pieni.

Voidaan mahdollisesti käyttää vähintään yhtä laitetta, jonka tarkoituksena on pitää kammiossa 2 olevan öljyn korkeus vakiona tai pysyttää kammiossa jokin minimimäärä öljyä. Tällaisena laitteena on sopivasti putki tai vastaava 17* joka on pidennetty ylöspäin jokaisen lähtöjohdon 16 yläpuolisesta ja mahdollisesti tulo-johdon 13 yläpuolisesta päästä tai pääteaukosta siten, että tämä putki vapaalla päällään ulkonee kammioon 2 ainakin tämän korkeuden eräältä osalta.

Männän 10 vaipan alapäässä on sopivasti vähintään yksi ura 18 kaavinseg-menttiä tai sen kaltaista varten.

Männän sisärakenteen muodon ansiosta voidaan täten helposti päästä käsiksi tämän männän sisäonteloon, ja ehdotettu uusi parannettu rakenne antaa sen edun, että voidaan tehokkaasti jäähdyttää mäntää ja samalla saada mäntään kohdistuvat rasitukset jakautumaan optimaalisella tavalla. Lisäksi voidaan männän yläpinnan keskeinen osa, jota ei saada suoraan pakkojäähdytetyksi rengasmaisen kammion 2 avulla, jäähdyttää kohdistamalla siihen öljysuihku suuttimien avulla, jotka on sovitettu kiertokangen päähän, jota myöten öljy saapuu.

Keksintö ei tietenkään rajoitu tässä selitettyyn ja näytettyyn suoritusmuotoon, joka on esitetty pelkkänä esimerkkinä. Keksinnön piiriin kuuluvat erikoisesti kaikki sellaiset tekniset keinot, jotka vastaavat tässä selitettyjä laitteita, samoin kuin näiden keinojen yhdistelmät, mikäli ne lankeavat keksinnön ajatuksen puitteisiin.

Claims (3)

6 57302

1. Polttomoottorin, erityisesti dieselmoottorin mäntä (1), joka on valettu yhtenä kappaleena ja jossa on rengasmainen kammio (2) pakkokiertoista öljyjäähdytystä varten ja joka on sovitettu koaksiaalisesti männän päähän sen pohjaa (U) ja tiivistysrengasurien aluetta (5) vasten, ja kaksi poikittain keskenään suoransa linjassa olevaa männäntapin laakeria (8), jotka muodostavat kiertokangen akselin laakerin ja ulottuvat säteettäisesti männän vaipan (10) sisäosaa kohden siten, että niiden radiaalisesti ulos työntyvät päät ovat vapaasti erillään männän vaipasta tai sen peittämättä niitä ja joita kannattaa sisempi männän päähän {k) liittyvä seinämä (6, 9),tunnettu sellaisesta yhdistelmästä, että a) mäntä (1) on painevalettu pallografiittiteräksestä ja b) männäntapin laakerit (8), kukin erikseen, tuetaan niiden vastakkaisten päätypintojen välillä sijaitsevassa kohdassa yläpuolisilla rimoilla (9), jotka ulottuvat ainakin likimain yhdensuuntaisina männän pituusakselin (3) kanssa ja yhdistävät männäntapin laakerin suoraan männän päähän (U), sekä kaksi halkaisijan suhteen vastakkaisesti ulostyöntyvää poikkirimaa (12), jotka ulottuvat kohti-suorasti männäntapin laakereiden (8) yhteistä pituusakselia vastaan, mitkä yläpuoliset rimat (9) liittyvät likimain täysin sivuseinämän (6) alaosaan ja rengasmaisen kammion (2) alimpaan seinämään (7), yleellisesti näiden jatkeella siten, että rengasmaisen kammion (2) säteettäisesti uloin seinämä (7) on kalteva ylös- ja alaspäin, edullisesti tylpän kartion muotoisesti, joka kapenee männän pituus-akselin (3) alinta osaa kohti, ja rengaskammion säteettäisesti sisimmän seinämän (6) pinta ulottuu ainakin likimain yhdensuuntaisesti männän pituusakselin kanssa tai on hiukan kalteva ylös- ja sisäänpäin siihen nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mäntä, joka käsittää sivulle sovitetun öljynsyöttökanavan (13), joka kulkee oleellisesti yhdensuuntaisena männän pituus-akselin (3) kanssa ja jonka ylin poistoaukko aukeaa alhaaltapäin rengasmaiseen kammioon (2) ja alin aukko perifeerisesti sijaitsevaan voitelu-uraan (14) toisen männäntapin.laakerin (8) porauksessa (15) ja sitä varten, sekä öljyn paluuaukon (16), joka ulottuu rengasmaisen kammion alimman seinämän (7) läpi yhdensuuntaisena männän pituusakselin kanssa ja joka aukeaa männän vaipan (10) rajaamaan sisäpuoliseen onteloon, joista aukoista ainakin yhtä on jatkettu aksiaalisesti ylhäällä putken istukalla (17), jonka ylöspäin suunnattu vapaa aukko sijaitsee välimatkan päässä rengaskammion (2) pohjan yläpuolella, t u n n et t u siitä, että öljynsyöttö-kanava (13) aukeaa oleellisesti tangentiaalisesti voitelu-uraan (1U) ja ulottuu yläpuolella olevan riman (9) massiivisen alueen läpi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen mäntä, jossa öljynsyöttökanava (13) ja öljynpaluuaukko (l6) on sovitettu likimain halkaisijan suhteen vastakkaisesti, tunnettu siitä, että öljynpaluuaukko (16) on sovitettu alueelle, johon voimavaikutusten siirtyminen on minimaalista, edullisesti kahden poikittaisen riman (12) väliin, toisen männäntapin laakerin (8) säteettäisesti sisäänpistävän pään sivulle. 57302 7