FI60059C - Kolvfoersedd foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

ΓΠΕΖΤ1 ΓβΙ KUULUTUSJULKAISU . - Λ Λ Μ (11) UTLAGG NI NGSSKRI FT <-00 5 9 *||§| C ^ ” ! 1 (51) Kv.ik.Vci.3 Ρ 01 Ρ 3/14, Ρ 01 L 3/12 SUOMI FINLAND (21) P»wnttlhak«mu« — Pu*nttn»ttknlin 773^9^ (22) Hakamltpllvl — Aruöknln|*dag l8.11.77 ^ ^ (23) AlkupUvl—Glltigh«t*dig 18.11.77 (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentlig 29.07.78

Patentti- ja rekisterihallitus .... _. . . .

_ ,, (44) Nihtivlkslpenon |s kuuLJullulsun pvm

Patent- och registerstyrelsen Ansöken utlagd och utl.skrlften publlcerad 31.07.8l (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlerltet 28.01.77

Sveitsi-Schweiz(CH) 1005/77.

(71) Gebriider Sulzer Aktiengesellschaft, CH-8U01 Winterthur, Sveitsi-Schweiz(CH) (72) Ernst Berchtold, Näinikon-Greifensee, Sveitsi-Schweiz(CH) (74) Oy Kolster Ab (5I+) Mäntäpolttomoottori - Kolvförsedd förbränningsmotor

Keksintö kohdistuu mäntäpolttomoottoriin, jossa on istukka-alueella poistoventtiiliä varten jäähdytetty venttiilipesä, jossa on kaksi venttiilirungon varrenohjausosan alueelle järjestettyä jäähdytysaineen koontitilaa sekä useita venttiilipesän kehälle jaettuja jäähdytysainekanavia, jotka ulottuvat koontiti-loista istukan jäähdyttämiseksi toimivaan jäähdytysainetilaan.

Raskaasti kuormitetuissa polttomoottoreissa, varsinkin naftakäyttöisissä polttomoottoreissa, on edullista jäähdyttää venttiilivasteosia. Tällä tavalla saavutetaan venttiilirungon parempi jäähdytys, jolloin runko täten on vähemmässä määrin alttiina suuren lämpötilan korroosion vaaralle. Niinpä on esim. tunnettu vaihdettavissa oleva venttiili-istukan osa, joka on pantu sy-linterinpään poraukseen ja ympäröi tämän kanssa rengasmaista tilaa, joka on jäähdytysaineen virtaustiellä. Jäähdytysaineen syöttö ja poisto saadaan tällöin olennaisesti toistensa suhteen diamet-raalisesti vastakkain olevien porausten kautta, jotka ovat yhteydessä sylinterinpään jäähdytystiloihin.

Istukkaosan jäähdytys aiheuttaa kuitenkin usein uusia ongelmia, jotka liittyvät useimmiten jäähdytyksen vaikutuksesta ai- 2 60059 heutuneeseen epätasaiseen lämpötilan jakautumiseen venttiiliosan kehän suunnassa. Tällainen epätasainen lämpötilan jakautuminen voi vaikuttaa haitallisesti erityisesti venttiiliosan pyöreyteen. Tämä huonontaa lämmön siirtymistä venttiilirungosta istukkaosaan ja myöskin palotilan tiiviyttä. Läpivirtaavat vuotokaasut voivat aiheuttaa paikallisia ylikuumentumisia tai kuljettaa epäpuhtauksia istukkaosaan, mikä vielä voimistaa mainittuja epäedullisia ilmentymiä.

Näitä haitallisia ilmiöitä todetaan myöskin eräässä toisessa tunnetussa laitteessa, jossa on lukuisia venttiilipesän kehälle jaettuja jäähdytyskanavia, jotka ovat yhteydessä istukan alueella sijaitsevaan rengasmaiseen jäähdytystilaan. Toisella kehän puoliskolla sijaitsevat jäähdytysainekanavat ovat siten yhteydessä jäähdytysaineen syöttöön liittyvään puoliympyränmuotoi-seen koontitilaan, kun taas toisessa kehän puoliskossa olevat kanavat ovat yhteydessä vastaavaan koontitilaan, joka on liitetty jäähdytysaineen poistokanavaan. Edelleen on venttiilipesä e-sitetty istukkaosan jäähdyttämistä palvelevan rengasmaisen jääh-dytystilan kanssa, josta kehälle jaetut jäähdytysainekanavat u-lottuvat jokaiseen kanavaan liittyvään kondensaatiotilaan. Siten muodostuneet suljetut jäähdytysainejärjestelmät on täytetty höyrystyvällä jäähdytysaineella, jolloin lämmönpoisto tapahtuu tiivistymisen kautta kondensaatiotilassa, jota ulkoa huuhdellaan toisella jäähdytysaineella. Tämä järjestely perustuu periaatteellisesti toisenlaiseen jäähdytysvaikutukseen. Siinä ei esiinny pakkoliikettä ja parannettu lämpötilajakautuma tuottaa toisaalta muita epäkohtia. Siten tällaisen suljetun järjestelmän jäähdytys-aineen määrää ei voida kontrolloida, joten onnettomuuteen johtavaa vuotoa ei voida etukäteen havaita. Edelleen esiintyy korkeita paineita, jotka edellyttävät vastaavia seinämänpaksuuksia ja korottavat hitsisaumoille asetettavaa varmuutta. Lisäksi aiheuttaa ulkoisen jäähdytysaineen epäsymmetrinen vienti suhteellisen lähellä istukkaosaa olevalla alueella epätasaista lämpötilanja-kautumista rungon sisäpuolella.

Keksinnön päämääränä on saavuttaa jäähdytysaineen syöttöä ja poistoa varten jäähdytysaineen alueelle tai tältä alueelta pois olevien virtausteiden uudella tavalla järjestetyllä sovituksella istukkaosan alueella mahdollisimman tasainen lämpötilan jakautuminen venttiilirakenneryhmästä. Keksintö on tunnettu siitä, 60059 3 että kehän suunnassa päällekkäin toisiaan seuraavat jäähdytysai-nekanavat ovat vuorotellen yhteydessä jäähdytysaineen syöttöka-navaan liittyvään koontitilaan tai poistokanavaan liittyvään koontitilaan.

Keksinnön avulla saavutetaan poistoventtiilirakennusryhmän akselin suhteen käytännössä symmetrinen jäähdytysainetta varten olevien virtausteiden sovitelma: tällöin on kehälle jaettujen, vaihtelevasti jäähdytysaineen syöttämiseksi ja poistamiseksi tarkoitettujen kanavien avulla toisaalta saavutettavissa jäähdytys-ainetilassa istukkaosan takana homogeeninen lämpötilan jakautuminen ja toisaalta venttiilipesässä koontitilojen ja istukkaosan välillä ei ilmene epäsuotuisia lämpötilaolosuhteita, jotka voisivat aiheuttaa ei-toivottuja jännityksiä ja muodonmuutoksia. Samalla kuvattu virtausteiden järjestelmä jäähdytysainetta varten mahdollistaa sellaisen pesän muodostamisen, jolle on tunnusomaista, että ei esiinny suuria aineskerrostumia.

Eräässä edullisessa sovellutusmuodossa molemmat koontiti-lat suoran yhteyden puuttuessa ovat yhteydessä keskenään vain istukan jäähdytykseen käytettävän jäähdytysainetilan kautta. Tällainen sovellutusmuoto mahdollistaa erittäin yksinkertaisen, suoran jäähdytyskanavien liittämisen koontitiloihin. Tällöin on suositeltavaa varustaa lähempänä venttiili-istukkaa sijaitsevaa koontitilaa ympäröivä seinä koontitilaan ulkonevilla osilla, jotka toimivat toiseen koontitilaan johtavien jäähdytysainekanavien sijoituspaikkana.

Mutta on myös mahdollista sovittaa kaksi suunnilleen samoin etäisyyksin istukkaosan suhteen sovitettua, venttiilipesän kehäosan yli ylottuvaa koontitilaa sekä ylivirtauskanavaa, jotka yhdistävät yhden koontitilan yhteen tai useaan toisessa kehäosas-sa sijaitsevaan jäähdytysainekanavaan. Tämä sovitelma mahdollistaa säilyttäen kuvatut edut tiiviin venttiilirakennusryhmän rakennustavan aksiaalisessa suunnassa.

Keksintö ja siihen liittyvät lisätunnusmerkit ja edut on selitetty seuraavassa piirustuksessa havainnollistetun sovellus-esimerkin avulla. Piirustuksessa esittää: kuvio 1 osaleikkausta mäntäpolttomoottorin poistoventtii-lirakennusryhmästä, jossa on kaksi venttiilipesän pituussuunnassa päällekkäin sovitettua jäähdytysaineen koontitilaa; kuvio 2 leikkausta kuvion 1 viivan 2-2 mukaan ja kuvio 3 leikkausta kuvion 1 viivan 3-3 mukaan; €0059 μ kuviot 4 ja 5 kumpikin kuvion 1 vastaavaa osaleikkausta sovellutusmuodosta, jossa on kaksi suunnilleen yhtä suurin etäisyyksin istukkaosan suhteen sovitettua jäähdytysaineen koonti- tilaa ; kuvio 6 leikkausta kuvion 4 viivan 6-6 mukaan ja kuvio 7 leikkausta kuvion 4 viivan 7-7 mukaan.

Sylinterinpäähän 11 on pantu venttiilipesä 12. Pesässä on istukka 13, joka on muodostettu kovametallilla päälle hitsaamalla. Venttiilipesää painetaan lautasjousien 14 avulla olaketta 15 vasten vain osittain esitetyn kippivipukotelon 16 avulla, joka puolestaan on kiinnitetty esittämättä jätettyjen ruuvipulttien avulla sylinterinpäähän 11. Venttiilin runkoa 17 kannattavan venttiilin varren 18 ohjaamiseksi on venttiilipesään pantu ohjaus-holkki 19. Tämä tukeutuu ulokkeelle 20, joka on muodostettu vent-tiilipesän välipohjan 21 avulla. Ohjausholkin 19 yläosa on pantu venttiilipesän poraukseen 22. Välipohjan 21 alueella ja porauksen 22 alueella sijaitsevat tiivistysrenkaat 23 ja 24. Lisäksi välipohja 25 ympäröi luisti-istukalla ohjausholkkia 19. Venttii-linrunko 17 toimii kaasun poiston ohjaamiseksi palotilasta 26, jota rajoittaa sylinteri 27 yhdessä sylinterinpään 11 kanssa.

Kuvatun järjestelyn avulla saadaan venttiilipesän yläosaan kaksi jäähdytysaineen koontitilaa 28 ja 29, jotka on välipohjalla 25 erotettu toisisataan. Kumpikin näistä koontitiloista on yhdistetty kolmella jäähdytysainekanavalla venttiilipesän is-tukkaosassa olevaan jäähdytysainetilaan 30; mutta voi myöskin olla enemmän kuin kolme kanavaa. Nämä jäähdytysainekanavat 31 a, b, c tai 32 a, b, c on jaettu yhdenmukaisesti kehälle, ja vielä niin, että kehän suunnassa päällekkäin seuraavasti vuorotellen ulottuu jäähdytysainekanava 31 koontitilasta 28 ja jäähdytysainekanava 32 koontitilasta 29 jäähdytysainetilaan 30. Koontitila 28 on yhdistetty liitosnipalla 33 esittämättä jätettyyn jäähdytysaine-lähteeseen, esim. jäähdytysveteen. Jäähdytysaineen poistamiseksi koontitilasta 28 on tämä yhdistetty porauksella 34 liitosnippaan 35, joka on esittämättä jätetyn johdon välityksellä yhdistetty jäähdytysäinetta varten olevaan poistokohtaan. Virtauskanavan 36 alueella venttiilin ollessa avoimena palotilasta ulos virtaavia kaasuja varten on muodostettu jäähdytyskanavia jaloissa 37 olevien porausten muodossa. Vastapäätä poistokanavaa 38 sylinteri-päässä sijaitsee suojakilpi 39, joka suojaa sylinteripäätä kuu- 60059 5 mennusvaikutukselta. Koontitilan 29 alueelle on sovitettu jääh-dytysainekanavia 31 osiin HO, jotka on muodostettu koontitilaa 29 sulkevan pesäseinän Hl ulkonevasta alueista. Tukien sijasta voisi luonnollisesti olla myös läpimenevä, kanavat vastaanottava seinä, jossa on aukko alueelle 37 kaasun läpimenoa varten.

Täytön aikana syötetään liitosnipan 33 kautta koontitilaan 28 jäähdytysainetta, joka pääsee jäähdytysainekanavien 31 a, b, c kautta jäähdytysainetilaan 30. Kehän suunnassa katsottuna sijaitsee kunkin kahden jäähdytysainekanavan 31 välissä jäähdytys-ainekanava 32, jonka kautta johdetaan tilaan 30 sijoitettu jäähdytysvesi koontitilaan 29, josta se voi porauksen 3H ja liitosnipan 35 kautta jälleen virrata pois.

Jäähdytysainekanavien 31 ja 32 vuorottelevan sovittamisen ansiosta on sekä istukkaosassa 13 että myös kanavien 31 ja 32 a-lueella laajasti tasoitetut lämpötilaolosuhteet. Sama pätee myöskin koontitilojen 28 ja 29 alueella.

Kuvien H...7 mukaisessa sovellutusmuodossa on kaksi yhtä suurin etäisyyksin esittämättä jätetystä istukkaosasta sovitettua ja venttiiliosan 51 kehän osan yli ulottuvaa jäähdytysaineen koontitilaa 52 ja 53. Koontitila 52 on yhdistetty liitosnipan 5H välityksellä esittämättä jätettyyn jäähdytysainelähteeseen. Jäähdytys-aineen johtamiseksi koontitilasta 53 pois on tämä yhdistetty kanavan 55 ja liitosnipan 56 välityksellä esittämättä jätettyyn jäähdytysaineen poistokohtaan.

Koontitila 52 on jäähdytysainekanavien 57 a, 57 b ja 57 c välityksellä yhdistetty kuvassa 1 näkyvään, istukan jäähdyttämiseksi toimivaan jäähdytysainetilaan 30. Kanavat 57 a ja 57 b ulottuvat suoraviivaisesti koontitilasta 52 mainittuun jäähdytysainetilaan ja ovat muodostetut venttiilipesässä 51 oleviksi porauksiksi. Kanava 57 c on yhdistetty väliseinässä 65 sijaitsevan säteit-täisporauksen 60 kautta välitilaan 61, joka on esittämättä jätettyä venttiilirungon akselia varten olevan ohjausholkin 63 ulkoseinän 62 ja kehän suunnassa noin 150° ulottuvan uran 6H rajoittama. Tämä välitila on yhdistetty porauksilla 66 koontitilaan 52.

Koontitila 53 on yhdistetty vastaavalla tavalla puolestaan suoraan kanavien 67 a ja 67 b välityksellä venttiilipesän jäähdytysainetilaan 30. Lisäksi koontitila 53 on säteittäisporauksen 68, välitilan 69 ja listassa 71 olevan porauksen 70 välityksellä yhteydessä jäähdytysainekanavan 67 c kanssa, joka sijaitsee koonti-tilaa 53 vastapäätä olevassa kehäosassa. Koontitila 53 on yhdis- 6 60059 tetty kanavaa 55 vastaavan kanavan 72 välityksellä liitosnippaan 54.

Valuteknillisistä syistä ja erilaisten säteittäisporausten aikaansaamiseksi tarvittavat venttiilipesän 51 seinissä olevat poraukset on suljettu kierteitetyillä tapeilla 73, 74 ja 75.

Käytön aikana syötetään liitosnipan 54 kautta jäähdytysai-netta koontitilaan 52, joka jäähdytysaine pääsee jäähdytysaine-kanavien 57 a, b, c välityksellä kuvassa 1 esitettyyn jäähdytys-ainetilaan 30. Kehän suunnassa katsottuna sijaitsee kummankin jäähdytysainekanavan 57 välissä yksi jäähdytysainekanavista 67 a, 67 b tai 67 c, joiden kautta tilaan 30 syötettyä jäähdytysvettä johdetaan koontitilaan 53,josta se voi kanavan 55 ja liitosnipan 56 kautta virrata pois.

Jäähdytysainekanavien 57 ja 67 vaihteleva sovitus takaa myöskin kuvien 4...7 mukaisessa sovellutusmuodossa jäähdytysainekanavien alueella istukkaosassa ja koontitilojen alueella laajasti tasoitetut lämpötilaolosuhteet.

Claims (4)

7 60059

1. Mäntäpolttomoottori, jossa on istukka-alueella (13) poistoventtiiliä varten jäähdytetty venttiilipesä (12), jossa on Kaksi venttiilirungon varrenohjausosan (19) alueelle järjestettyä jäähdytysaineen koontitilaa (28, 29 ; 52, 53) sekä useita venttiili-pesän (12) kehälle jaettuja jäähdytysainekanavia (31a,b,c tai 32a, b,c tai 57,67), jotka ulottuvat koontitiloista (28,29 ja 52,53) istukan (13) jäähdyttämiseksi toimivaan jäähdytysainetilaan (30), tunnettu siitä, että kehän suunnassa päällekkäin toisiaan seuraavat jäähdytysainekanavat (31a, b,c tai 32a, b,c tai 57,67) ovat vuorotellen yhteydessä jäähdytysaineen syöttökanavaan (33,54) liittyvään koontitilaan (28,52) tai poistokanavaan (35,56) liittyvään koontitilaan (29,53).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mäntäpolttomoottori, tunnettu siitä, että molemmat koontitilat (28, 29) suoran yhteyden puuttuessa ovat yhteydessä keskenään vain istukan jäähdytykseen käytettävän jäähdytysainetilan (30) kautta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mäntäpolttomoottori, tunnettu siitä, että siinä on ylivirtauskanavat, jotka yhdistävät koontitilan (52 ,-53) yhteen tai useaan toisessa kehä-osassa olevaan jäähdytysainekanavaan (57,67).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen mäntäpolttomoottori, tunnettu siitä, että lähempänä venttiili-istukkaa (13) sijaitsevaa koontitilaa (29) ympäröivässä seinässä (41) on koonti-tilaan ulkonevia osia (40), jotka toimivat toiseen koontitilaan (28) johtavien jäähdytysainekanavien (31a, b,c) sijoituspaikkana.