FI66057C - Vaetskekylt foer en fyrtakts-dieselmotor avsett cylinderlock - Google Patents

Description

ESär^l [B] (l1)^^ULUTUSjULKAISU , , η - „ JMTä lJ UTLÄGGNINCSSKRIFT O DUO/ C Patentti ayönnolty 10 03 1934

Vg?Sj (4S> Patent a-de Iä t ' (51) Kv.lk? /IntCL3 F O2 F 1 /38 SUOMI—FINLAND pi) Ρωπηιω^-Ρκ^Μβωοι 791502 (22) H*k«mt»p«lvt — AmOknlngwUi 10.05.79 ' * (23) Alkupthrl — Glltfghätatftf 10.05.79 (41) Tulkit julkis·ksi — Riivit offer* H| 27.11.79

Pmtentti- ja rekisteri hallitut Nlht»vtimp«oi* js kuuL|ulksiwm pvm. —

Patent- och reglsterstyralMn ' 1 Antokui uttafdochutijkrift·.» pubncmd 30.0k.8U

(32)(33)(31) pyr»·** eweilnw-a«|M priorttK 26.05.78

Sveitsi-Schweiz(CH) 5773/78-7 (71) Gebruder Sulzer Aktiengesellschaft, CH-8A01 Winterthur, Sveitsi-Schweiz(CH) (72) George Lustgarten, Zurich, Sveitsi-Schweiz(CH) (7**) Oy Kolster Ab (5*0 Nestejäähdytteinen, nelitahti-dieselmoottoria varten tarkoitettu sylinterinkansi - Vätskeky 1 t, för en fyrtakts-dieselmotor avsett cy1inderlock (61) Lisäys patenttiin 6**703 - Tillägg till patent 64703

Keksinnön kohteena on patentin 64 703 mukainen nestejäähdytteinen, nelitahti-dieselmoottoria varten tarkoitettu sylinterin-kansi, jossa on kannen keskustassa olevaan aukkoon sovitettu polttoaineen ruiskutusventtiili ja tämän ympärillä sylinterin akselin suunnassa kulkevat aukot imu- ja poistoventtiilejä varten, useita sylinterinkannen pohjapinnan suuntaisessa tasossa olevia, pohjapin-nan jäähdytykseen käytettäviä kannen pohjan jäähdytysporauksia, useita imu- ja poistoventtiili-istukoiden jäähdytykseen tarkoitettuja venttiili-istukan jäähdytysporauksia ja syöttökanavia jäähdytysnesteen syöttämistä varten kannen pohjan ja venttiili-istukan jäähdytysporauksiin, jolloin jokaiseen kannenpohjan alueeseen, jota kutakin rajoittaa kaksi, kahden viereisen venttiiliaukon akselin kautta kulkevaa, sylinterin akselin kohdalla toisiaan leikkaa-vaa, säteittäistä tasoa, on sovitettu kannen pohjan jäähdytyspo- _ - Γ 6 6057 rauksien muodostama ryhmä, jolloin jokaisessa ryhmässä on säteit-täiseen suuntaan ulottuva sisäporaus ja useita sisäporaukseen aukeavia, kannen pohjan alueen säteittäisessä suunnassa ulompana olevan osan yli jaettuja ulkoporauksia.

Nelitahti-dieselmoottorin sylintereissä vallitsevat liian korkeat kaasulämpötilat vaarantavat toisaalta polttotilaan päin käännettyä sylinterinkannen pohjaa ja toisaalta venttiili-istukoi-ta, erityisesti poistoventtiilien istukoita. Käytön aikana sylin-terinkansi on alttiina sekä kaasuvoimista peräisin oleville jännityksille, että liian korkeiden lämpötilojen aiheuttamille lämpöjännityksille. Näiden jännitysten yhteisvaikutuksesta sylinterinkannen pohjaan voi syntyä halkeamia. Lisäksi voi tapahtua sylinterinkannen taipuma, jota ei voida sallia, niin ettei venttiilien tiiviys enää ole taattu ja kaasua voi vuotaa sinänsä suljettujen poisto-venttiilien läpi, mikä johtaisi näiden venttiilien ylikuumenemiseen. Näistä syistä sylinterinkansi varustetaan jäähdytyslaittel-la, jonka on täytettävä molemmat edellä mainitut vaatimukset.

Aiemmin on jo ehdotettu tällaista jäähdytyslaitetta, jossa sylinterinkannen pohjan jäähdytys toteutetaan kannen pohjan jäähdy-tysporausten avulla ja venttiili-istukoiden jäähdytys venttiili-istukan jäähdytysporausten avulla. Tällöin kannen pohjan jäähdy-tysporaukset ja venttiili-istukan jäähdytysporaukset ovat yhteydessä toisiinsa ja ovat yhteisen jäähdytyskierron osia. Tämän jääh-dytyskierron läpi virtaa suhteellisen kylmää jäähdytysvettä, jonka lämpötila on 50...60°C ja joka on jo jäähdyttänyt sylinteriholkin ja jonka virtausnopeus on suhteellisen pieni. Tämä jäähdytyslaite ei kaikissa tapauksissa ole optimaalinen, koska kahteen erilliseen jäähdytystehtävään, nimittäin kannen pohjan jäähdytykseen ja vent-tili-istukoiden jäähdytykseen, käytetään samaa jäähdytysvettä. Tämän jäähdytysveden lämpötila on valittu ottaen huomioon venttiili-istukoiden jäähdytykselle asetetut anakarammat vaatimukset joten kannen pohjaan kohdistuu tarpeettoman voimakas jäähdytys. Lisäksi suhteellisen pieni virtausnopeus on lämmönsiirron kannalta epäedullinen .

Keksinnön tehtävänä on saada aikaan alussa mainitunlainen jäähdytyslaite, jossa vältytään kannen pohjan ja venttiili-istukoiden keskinäiseltä riippuvuudelta ja joka tarjoaa suuremman vapauden jäähdytysaineen jäähdytyslämpötilojen ja virtausnopeuksien valinnassa. Tämän tehtävän ratkaisuun tarkoitettu, keksinnön mu- 6 505 7 kainen laite on tunnettu siitä, että kannen pohjan jäähdytyspo-rausryhmät ovat osia ensimmäisestä, kuumajäähdytyksen aikaansaavan jäähdytysaineen läpivirtaamasta, itsenäisestä kannen pohjan jääh-dytyskierrosta ja venttiilin istukan jäähdytyskanavat ovat osia toisen jäähdytysaineen läpivirtaamasta, kannen pohjan jäähdytys-kierrosta erotetusta ja siitä riippumattomasta venttiilin istukan jäähdytyskierrosta, jonka häähdytysaineen lämpötila on, ensimmäiseen jäähdytysaineeseen verrattuna, oleellisesti matalampi.

Keksinnön mukaisen venttiili-istukan jäähdytyksen täydellisen erotuksen ansiosta kannen pohjan jäähdytyksestä on mahdollista suunnitella nämä molemmat täysin toisistaan riippumatta ja optimoida ne niille asetetut erikoisvaatimukset huomioonottaen. Jääh-dytyslämpötilat ja virtausnopeudet voidaan myös valita tarpeen mukaan ja välttyä toisistaan riippuvissa jäähdytyksissä esiintyvältä, epäedulliselta vaikutukselta jäähdytyksen hyötysuhteeseen. Venttiili-istukan jäähdytykseen tarvitaan tällöin suhteellisen pieniä jäähdytysainemääriä. Erityisenä etuna on se, että nyt voidaan kiertojen erotuksen ansiosta sylinterinkannen pohjaan käyttää ns. "kuumajäähdytystä", jolloin kannen pohjan jäähdytysaineen läm-pösisältö on riittävän suuri, niin että sitä voidaan esim. käyttää höyryn kehitykseen.

Keksinnön mukaisesti on edullista, että kannen pohjan jääh-dytyskierron jäähdytysaine on mäntää ohjaavasta sylinteriholkista tulevaa jäähdytysvettä, jonka lämpötila on korkeampi kuin 110°C ja virtausnopeus ainakin joissakin kannen pohjan jäähdytysporauk-sissa suurempi kuin 1 m/sek ja että venttiilin istukan jäähdytys-kierron jäähdytysaine on jäähdytysvettä, jonka lämpötila on 60°C ja virtausnopeus venttiili-istukan jäähdytysporauksissa ja näiden kanssa yhteydessä olevissa rengaskanavissa yli 1 m/sek. Tällä tavoin otetaan huomioon venttiili-istukan jäähdytykselle asetetut ankarammat vaatimukset.

Keksinnön joitakin suoritusesimerkkejä selitetään seuraa-vassa piirustukseen liittyen, jossa kuvio 1 esittää aksiaalileikkausta yläosaan ja alaosaan jaetun sylinterikannen läpi ja sylinteriholkin yläosan läpi kuvion 2 viivaa I-I vastaten, kuvio 2 esittää vaakaleikkausta kuvion 1 mukaisen sylinterinkannen läpi kuvion 1 viivaa II-II vastaten, 4 65057 kuvio 3 esittää aksiaalileikkausta kuvioiden 1 ja 2 mukaisen sylinterinkannen läpi kuvion 2 viivaa III-III vastaten, kuvio 4 esittää vaakaleikkausta sylinterinkannen läpi kuvion 3 viivaa IV-IV vasteten, kuvio 5 esittää kuvion 3 kaltaista leikkausta sylinterinkannen toisen suoritusmuodon läpi kuvion 6 viivaa V-V vastaten, kuvio 6 esittää vaakaleikkausta sylinterinkannen läpi kuvion 5 viivaa VI-VI vastaten ja kuvio 7 esittää leikkausta sylinterinkannen yksikappalei-sen suoritusmuodon läpi, jolloin kuvion 7 oikea puolisko vastaa kuvion 1 leikkaustasoa ja vasen puolisko vastaa kuvion 1 leikkaus-tasoa ja vasen puolisko vastaa kuvion 3 leikkaustasoa.

Kuvioiden 1...4 mukainen sylinterinkansi muodostuu yläosasta 1, jossa on kaasukanavat 10 ja jäähdytysvettä kaasukanavia 10 varten johtava jäähdytysvesitila 11, ja alaosasta 2, jossa on kannen pohjan jäähdytysporaukset 18, 19 sekä venttiili-istukan jäähdytys-kanavat 32, 34. Yläosa 1 ja alaosa 2 on yhdessä sylinteriholkin 3 kanssa, jossa sijaitsee esittämättä jätetty työmäntä, kiinnitetty ruuveilla 4 samoin esittämättä jätettyyn sylinteriryhmään. Sylinteriholkin 3 akselin suuntaisesti kulkee sylinterinkannessa 1, 2 kaksi aukkoa 6 ja 7, joista aukot 6 kumpikin sisältävät poistoventtiilin 8 ja aukot 7 kumpikin tuloventtiilin 9. Sylinterinkannen yläosassa 1 on sylinteriholkin 3 kanssa sama-akselisesti aukko 13, johon on sovitettu hylsy 14, joka ulottuu alaosan 2 sisään ja jonka tehtävänä on ottaa vastaan esittämättä jätetty polttoainevent-tiili. Yläosan 1 ja alaosan 2 väliin on sovitettu hylsyä 14 välimatkan päässä ympäröivä tiivistyshylsy 16, joka sallii sylinterinkannen jäähdytysporauksista 18 kanavien 21 kautta virtaavan jäähdytysveden vapaan läpivirtauksen jäähdytysvesitilaan 11 ja samalla estää veden poistumisen osien 1 ja 2 välisen erotuspinnan läpi.

Sylinterinkannen jäähdytysporaukset 18, 19 on jaettu tasoon lähelle sylinterinkannen 1, 2 polttotilaa 12 päin käännettyä pohja-pintaa 5, kuten kuviosta 2 käy selville. Tämä taso sijaitsee sen tason alla, jossa kuviosta 3 näkyvät venttiili-istukan jäähdytys-poraukset 32, 34 sijaitsevat. Kannen pohjan jäähdytys on jaettu neljään jäähdytysalueeseen, joita jokaista rajoittaa kaksi sylinterin akselissa 17 toisiaan leikkaavaa säteittäistä tasoa, jotka ulottuvat kumpikin kahden viereisen aukon 6 ja/tai 7 läpi, ja tarkemmin sanottuna näiden akseleilla. Jokaiseen näin muodostuneeseen li 5 65057 jäähdytysalueeseen on sovitettu jäähdytysporauksien 18 ja 19 muodostama ryhmä. Kukin tällainen ryhmä muodostuu säteittäisestä, sisään sovitetusta sisäporauksesta 18 ja kolmesta tätä kohti konver-goivasta ja siihen yhteydessä olevasta, ao. jäähdytysalueen sä-teittäisesti ulompana sijaitsevan osan päälle jaetusta, sulkuruu-veilla 20 ulospäin suljetusta ulkoporauksesta 19. Sisäporaukset 18 ovat liitoskanavien 21 välityksellä yhteydessä toisaalta hylsyn 14 ja alaosan 2 ja toisaalta tiivistysholkin 16 väliin sovitettuun rengastilaan 22, joka vuorostaan on yhteydessä jäähdytysvesillään 11.

Ulkoporaukset 19 ovat yhteydessä siirtymäkanaviin 25, jotka on muodostettu sylinteriholkin 3 yläpäätä ympäröivään johtovaip-paan 24, jolloin kulloinkin kahden viereisen ryhmän molempia viereisiä ulkoporauksia syötetään samasta siirtymäkanavasta 25. Joh-tovaippa 24 ja alaosa ovat yhtä kappaletta, jolloin johtovaippa 24 samalla toimii vetovoimia vastaanottavana tukena sylinteriholk-kia 3 varten. Siirtymäkanavat 25 on alaspäin suljettu sulkuruuveil-la 20' ja yhdistetty rengaskanavalla 27 ja säteiskanavilla 28 sy-linteriholkkiin 3 muodostettuihin, sinänsä tunnettuihin jäähdytys-kanaviin 26.

Kannen pohjan jäähdytystä varten syötetään jäähdytysvettä sylinteriholkin 3 jäähdytyskanavista 26 rengaskanavan 27, säteis-kanavien 28 ja siirtymäkanavien 25 kautta. Näistä jäähdytysvesi virtaa ulkoporauksien 19 kautta sisäporauksiin 18 ja jäähdyttää tällöin kannen pohjaa, minkä jälkeen vesi joutuu kanavien 21 ja rengastilan 22 kautta jäähdytysvesillään 11. Kannen pohjan jäähdy-tyskanavat 18, 19 ovat itsestään selvän jäähdytyskierron osia, joka kierto samalla takaa sylinteriholkin 3 jäähdytyksen. Jäähdytysvedellä on kannen pohjan jäähdytyskanavissa jäähdytyslämpötila 120 ...130°C ja läpivirtausnopeus sisäporauksiin, joka on suurempi kuin 1 m/sek.

Kuhunkin aukkoon 6 ja 7 on puristettu venttiili-istukan pis-torengas 30 ja vastaavasti 31, jonka polttotilaa 12 päin olevaan päähän on muodostettu venttiili-istukkapinta 40 vastaavan poistoja tuloventtiilin 8 ja 9 liikkuvaa sulkuosaa varten. Sulkuosat on varsimaisella osallaan sijoitettu ohjausholkkiin 29. Kunkin venttiili-istukan pitorenkaan 30 kehälle on sovitettu tämän ja aukon 6 rajoituspinnan väliin rengaskanava 32. Vastaava rengaskanava 33 on sovitettu hylsyn 14 alapään lähelle tämän ja sitä ympäröivän keski- 66057 aukon väliin alaosassa 2. Rengaskanava 33 on yhdistetty kahdella säteen suunnassa kulkevalla, sisemmällä venttiili-istukan jäähdy-tysporauksella 34' molempien viereisten poistoventtiilien 8 venttiili-istukan pitorenkaiden 30 rengaskanaviin 32.

Molempien poistoventtiilien 8 venttiili-istukkapintojen 40 jäähdytystä varten jäähdytysvettä syötetään sinänsä tunnetusta jäähdytyskierrosta omalla pumpulla ja erillisellä jäähdyttimellä, joita ei ole esitetty piirustuksessa, yhteen jäähdytysporaukseen 34 nuolen 42 (kuvio 4) suunnassa. Vesi virtaa tätä jäähdytyspo-rausta 34 pitkin säteittäisessä suunnassa sisäänpäin rengaskanavaan 32, jossa se jäähdyttää vastaavan poistoventtiilin venttiili-is-tukkapintaa 40, ja edelleen jäähdytysporauksien 34' kautta hylsyä 14 ympäröivään rengaskanavaan 33, jossa se jäähdyttää esittämättä jätettyä polttoaineventtiiliä. Rengaskanavasta 33 jäähdytysvesi virtaa viereisen positoventtiilin jäähdytysporauksen 34' kautta sen rengaskanavaan 32, jossa se jäähdyttää vastaavaa venttiili-istukkapintaa 40, ja sen jälkeen säteittäisessä suunnassa jäähdytysporauksen 34 kautta ulospäin, jossa se poistuu sylinterinkan-nesta (nuoli 43). Tämän jäähdytyskierron ankarimmista jäähdytys-vaatimuksista johtuen tässä käytetään suhteellisen kylmää jäähdytysvettä, jonka jäähdytyslämpötila on 50...60°C ja läpivirtausno-peus venttiili-istukan jäähdytyskanavissa 34, 32 ja 34' on suurempi kuin 1 m/sek. Koska venttiili-istukan jäähdytyskierto on täysin erotettu kannen pohjan jäähdytyskierrosta, voidaan molemmat jäähdy-tyspiirit optimoida niille asetettujen vaatimusten suhteen ilman, että ne vaikuttavat toisiinsa epäedullisesti jäähdytyksen suhteen.

Kuvioissa 5 ja 6 esitetyssä venttiili-istukan jäähdytyksen muunnelmassa on kuhunkin aukkoon 6 ja 7 puristettu venttiili-istukan pitorengas 44, jossa on venttiili-istukkapinta 40. Kunkin venttiili-istukan pitorenkaan 44 ulkokehään on sovitettu tämän ja vastaavan aukon rajoituspinnan väliin alempi, venttiili-istukkapintaa 40 päin oleva rengaskanava 45 ja ylempi rengaskanava 46, joka on yhdistetty rengaskanavaan 45 rei'illä 47. Syöttöporaus 37 johtaa alaosan 2 kehällä alempaan rengaskanavaan 45 ja poistoporaus 38 johtaa ylemmästä rengaskanavasta 46 ulospäin. Jäähdytysvesi virtaa kunkin syöttöporauksen 37 kautta vastaavaan alempaan rengas-kanavaan 45 ja jäähdyttää tällöin vastaavaa venttiili-istukkapintaa 40. Täältä vesi virtaa reikien 47 kautta ylempään rengaskanavaan 46 ja edelleen vastaavan poistoporauksen kautta alaosan 2 ke- 65057 hälle. Poraukset 37 ja 38 on ulommista päistään yhdistetty esittämättä jätetyillä syöttö- ja poistojohdoilla, joihin pumppu ja vastaavasti jäähdytin on liitetty ja joiden kanssa ne muodostavat kannen pohjan jäähdytyskierrosta erillisen venttiili-istukan jääh-dytyskierron. Tämä venttiili-istukan jäähdytyskierto on siis suunniteltu venttiili-istukoiden jäähdytykseen sekä myös poistoventtiilien 8 ja tuloventtiilien 9 jäähdytykseen. Tämä suoritusmuoto voi kuitenkin myös olla tarkoituksenmukainen vain poistoventtiilien tai vain tuloventtiilien jäähdytykseen.

Sylinterin kannen edellä kuvatuissa suoritusmuodoissa yläosa 1 on edullisesti valmistettu harmaasta valuraudasta tai SG-raudasta ja alaosa teräksestä tai valuteräksestä. Johtovaippa 24 voi myös olla alaosasta 2 erillinen osa, joka on valmistettu harmaasta valuraudasta tai sen toimiessa sylinterholkin 3 tukena valuteräksestä.

Kuvion 7 mukainen sylinterin kansi on rakenteeltaan oleellisesti samanlainen kuin kuvioiden 1...4 mukainen sylinterin kansi. Se koostuu kuitenkin yhdestä kappaleesta, johon on muodostettu kaasukanavat 10 ja kannen pohjan ja venttiili-istukan jäähdy-tyskanavat. Tällainen sylinterinkansi voi olla valmistettu harmaasta valuraudasta tai SG-raudasta. Johtovaippa 24 voi tässäkin tapauksessa olla erillinen osa ja samoin olla valmistettu harmaasta valuraudasta. Jos se on tarkoitettu myös toimimaan vetovoimia vastaanottavana sylinteriholkin tukena, se valmistetaan valuteräksestä.

Claims (2)

8 66057

1. Patentin 64 703 mukainen nestejäähdytteinen, nelitahti-dieselmoottoria varten tarkoitettu sylinterinkansi (1, 2), jossa on kannen keskustassa olevaan aukkoon (13) sovitettu polttoaineen ruiskutusventtiili ja tämän ympärillä sylinterin akselin suunnassa kulkevat aukot (6, 7) imu- ja poistoventtiilejä (9/ 8) varten, useita sylinterinkannen pohjapinnan suuntaisessa tasossa olevia, pohjapinnan jäähdytykseen käytettäviä kannen pohjan jäähdytyspo-rauksia (18, 19), useita imu- ja poistoventtiili-istukoiden jäähdytykseen tarkoitettuja venttiili-istukan jäähdytysporauksia (32, 34. ja syöttökanavia (25, 26, 27, 28) jäähdytysnesteen syöttämistä varten kannen pohjan ja venttiili-istukan jäähdytysporauksiin, jolloin jokaiseen kannenpohjan alueeseen, jota kutakin rajoittaa kaksi, kahden viereisen venttiiliaukon (6, 7) akselin kautta kulkevaa, sylinterin akselin (17) kohdalla toisiaan leikkaavaa, sä-teittäistä tasoa, on sovitettu kannen pohjan jäähdytysporauksien (18, 19) muodostama ryhmä, jolloin jokaisessa ryhmässä on säteit-täiseen suuntaan ulottuva sisäporaus (18) ja useita sisäporaukseen aukeavia, kannen pohjan alueen säteittäisessä suunnassa ulompana olevan osan yli jaettuja ulkoporauksia (19), tunnettu siitä, että kannen pohjan jäähdytysporausryhmät (18, 19) ovat osia ensimmäisestä, kuumajäähdytyksen aikaansaavan jäähdytysaineen läpivirtaamasta, itsenäisestä kannen pohjan jäähdytyskierrosta ja venttiili-istukan jäähdytyskanavat ovat osia toisen jäähdytysaineen läpivirtaamasta, kannen pohjan jäähdytyskierrosta erotetusta ja siitä riippumattomasta venttiili-istukan jäähdytyskierrosta, jonka jäähdytysaineen lämpötila on, ensimmäiseen jäähdytysaineeseen verrattuna, oleellisesti matalampi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sylinterinkansi, tunnettu siitä, että kannen pohjan jäähdytyskierron jäähdytys-aine on mäntää ohjaavasta sylinteriholkista (3) tulevaa jäähdytys-vettä, jonka lämpötila on korkeampi kuin 110 C ja virtausnopeus ainakin joissakin kannen pohjan jäähdytysporauksissa (19, 18) suurempi kuin 1 m/sek ja että venttiili-istukan jäähdytyskierron o jäähdytysaine on jäähdytysvettä, jonka lämpötila on 60 C ja virtausnopeus venttiili-istukan jäähdytysporauksissa (34; 34'; 37, 38) ja näiden kanssa yhteydessä olevissa rengaskanavissa (32; 45, 46) yli 1 m/sek. il 9 Patentkrav: 6 0057