DE2910585A1

DE2910585A1 - Axial-sealing slider for IC engine cylinder-cooling air ducts - consists of ported disc inside cylinder head, with rigid cover-inserts flexibly held

Info

Publication number: DE2910585A1
Application number: DE2910585A
Authority: DE
Inventors: Anton Steiger
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1979-03-17
Filing date: 1979-03-17
Publication date: 1980-09-18

Abstract

The axial-sealing slider is for the combustion chamber end of axial cooling-air ducts in IC engine cylinder heads arranged in two or more rows substantially concentric with the cylinder. It comprises a thin (relatively) sealing disc (2) with holes (7) for the air plus others (3), of larger bore than the ducts (1) and concentric with the latter with the slider in the 'closed' position. Into these holes rigid lids (10) are inserted, leaving a peripheral clearance. A heat flow retarding membrane (11), flexible under thermal stress, provides a gastight seal between disc and cover; the latter bears (12) against the cylinder head (8) with the slider closed.

Description

P. 5401/Wg/IS Gebrüder Sulzer, Aktierigesellschaft, Winterthur/Schweiz P. 5401 / Wg / IS Sulzer Brothers, stock corporation, Winterthur / Switzerland

AxialschieberAxial slide

Die Erfindung betrifft einen Axialschieber gemäss Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an axial slide according to the preamble of claim 1.

Um bei einer Längsspülung der Zylinder einer Kolbenbrennkraftmaschine eine möglichst ungehinderte Ausbildung eines "Verdrängerluft-Kolbens" für das Ausstossen der Auspuffgase zu erhalten, ist bereits vorgeschlagen worden, im Zylinderdeckel verteilte Luftkanäle brennraumseitig durch Axialschieber abzuschliessen (CH-Anmeldung Nr. 1537/79-4). Bei der Realisierung dieses Vorschlags kann es zu konstruktiven Schwierigkeiten kommen, da diese Axialschieber hinsichtlich der Temperaturen und der Drücke extremen Anforderungen unterworfen sind, die infolge von Wärmedehnungen und/oder des hohen Drucks zu Verformungen und/oder irreversiblen Ausbeulungen in die Luftkanäle hinein führen und die Funktionsfähigkeit sowie die Dichtwirkung des oder der Schieber zumindest beeinträchtigen, wenn nicht sogar völlig verunmöglichen.In order to obtain the most unhindered formation of a "displacement air piston" for expelling the exhaust gases when the cylinders of a reciprocating internal combustion engine are flushed longitudinally, it has already been proposed to close off air channels distributed in the cylinder cover on the combustion chamber side by means of axial slides (CH application No. 1537 / 79-4 ). The implementation of this proposal can lead to constructional difficulties, since these axial slides are subject to extreme requirements in terms of temperatures and pressures, which lead to deformations and / or irreversible bulges in the air ducts as a result of thermal expansion and / or the high pressure and which Functionality and the sealing effect of the slide (s) at least impair, if not even completely impossible.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Axialschieber für den geschilderten Einsatz zu schaffen, der den extremen Anforderungen gewachsen ist, d.h. nicht durch Verformungen und Verwerfungen seine Funktionstüchtigkeit einbüsst. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen. The object of the invention is to create an axial slide for the use described, which meets the extreme requirements has grown, i.e. does not lose its functionality due to deformations and distortions. The solution this task takes place with the features mentioned in claim 1.

Bei der neuen Schieberkonstruktion übernimmt die relativ dünne Abdichtscheibe die ventilähnliche Abdichtung der Luftkanäle bei geschlossenem Schieber. Auf Grund ihrer relativ geringen Dicke erfährt sie, wenn überhaupt, nur geringe thermische Verformungen; sie kann somit auch Verformungen des Zylinderdeckels elastisch folgen, ohne dass die Dicht-With the new slide design, the relative takes over thin sealing disc the valve-like sealing of the air ducts when the slide is closed. Because of their relative with a small thickness, it experiences only minor thermal deformations, if at all; it can therefore also deform of the cylinder cover elastically without the sealing

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Wirkung beeinträchtigt wird. rEffect is impaired. r

Die Verschlussplatte, die ihrerseits einen eigentlichen Verschluss der Luftkanäle bildet, jedoch keine Dichtfunktion übernimmt, widersteht auf Grund ihrer erheblich grösseren Dicke und Steife den im Zylinder auftretenden Drücken. Ueber ihre, auf dem Zylinderdeckel aufliegende Randfläche Wird sie darüberhinaus vom Rand her intensiv gekühlt; die Grosse der Auflagefläche zwischen dem Zylinderdeckel und dem Rand der Verschlussplatte lässt sich dabei - unter Berücksichtigung _s· der Warmfestigkeit des für die Verschlussplatte verwendeten t'( Materials - zweckmässigerweise so bemessen, dass die Verschlussplatten-Temperatur einen oberen Grenzwert nicht übersteigt. The closure plate, which in turn forms an actual closure of the air ducts but does not take on a sealing function, withstands the pressures occurring in the cylinder due to its considerably greater thickness and rigidity. Via its edge surface resting on the cylinder cover, it is also intensively cooled from the edge; the size of the contact surface between the cylinder cover and the edge of the closure plate can in this case - taking into account _s · the hot strength of the used for the closure plate t '(material - conveniently sized so that the closing plate temperature does not exceed an upper limit.

Die statt einer direkten Verbindung vorhandene nur schmale materielle Verbindung sowie der wärmeflusshemmende Spalt zwischen der Abdichtscheibe und der Verschlussplatte lassen % The present rather than a direct connection only narrow material connection, and the heat flow inhibiting gap between the sealing plate and the closing plate blank%

f{ nur einen geringen Wärmefluss von der Verschlussplatte auf y die Abdicht scheibe zu, so dass die relativ geringe Masse M^: und Wärmekapazität besitzende Abdichtscheibe praktisch unmittelbar die Temperaturen ihrer Umgebung annimmt. Die "Isolation" der Abdichtscheibe gegenüber der Verschlussplatte kann dabei durch die Ausb ildung des Verbindungselements als Winkelblech, das einen "Isolationsluftraum" einschliesst, verbessert werden. Ausserdem wird die vergrösserte radiale f { only a small heat flow from the closing plate to y the sealing disk, so that the sealing disk, which has a relatively low mass M ^: and heat capacity, adopts the temperatures of its surroundings practically immediately. The "isolation" of the sealing disk with respect to the closure plate can be improved by designing the connecting element as an angled plate which includes an "insulating air space". In addition, the enlarged radial

Ausdehnung der Platte in der leichten Verbindung rein jExpansion of the plate in the light connection purely j

elastisch abgefangen. ■, intercepted elastically. ■,

Ebenso werden auch die thermischen Verwölbungentfin Richtung des Brennraumes, die eine kugelige Form der Platte zur Folge haben, elastisch von dem Verbindungselement übernommen; die ebene Auflage der Abdichtscheibe auf dem Zylinderdeckel wird daher dadurch nicht beeinträchtigt.In the same way, the thermal warpage will also develop in the direction of the combustion chamber, which result in a spherical shape of the plate, taken over elastically by the connecting element; the The even bearing of the sealing washer on the cylinder cover is therefore not impaired.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Axialschieber in einer Aufsicht vom Brennraum des Zylinders her, wobei ein einziger Axials-Fig. 1 shows a section of an axial slide in a plan view of the combustion chamber of the Cylinder, with a single axial

schieber alle auf der Fläche des Zylinderdeckels verteilte Luftkanäle öffnet bzw. absperrt.slide valve opens or closes all air ducts distributed on the surface of the cylinder cover. shut off.

Fig. 2 ist ein Schnitt H-II von Fig. 1.FIG. 2 is a section H-II of FIG. 1.

Im Deckel 8 jedes Zylinders 13 einer Kolbenbrennkraftmaschine sind mit ihren Mittelpunkten auf zwei zur Zylinderachse 6 konzentrischen Kreisen 4 und 5 Luftkanäle 1 angeordnet? für jeden Luftkanal 1 weist die Abdichtscheibe 2 eines Axialschiebers eine Durchtrittsöffnung 7 auf. Zwischen den einzelnen Durchtrittsöffnungen 7 sind mit ihren Mittelpunkten auf den gleichen Kreisen 4 oder 5 wie die Luftkanäle 1 bzw. die Durchtrittsöffnungen 7 liegend, in der Scheibe 2 Bohrungen 3 vorgesehen, deren Durchmesser grosser als derjenige der zugehörigen Durchtrittsöffnungen 7 ist* eine solche Bohrung 3 ist in der Reihe 5 der Fig. 1 an dem rechten Luftkanal 1 dargestellt, bei dessen Darstellung die noch zu beschreibende Verschlussplatte 10 und ihre Verbindung 11 zur Abdichtscheibe 2 weggelassen sind.In the cover 8 of each cylinder 13 of a reciprocating internal combustion engine, their centers point to two relative to the cylinder axis 6 concentric circles 4 and 5 air ducts 1 arranged? for the sealing disk 2 of an axial slide has a passage opening 7 in each air duct 1. Between each Passage openings 7 are centered on the same circles 4 or 5 as the air ducts 1 or the passage openings 7 lying, provided in the disc 2 bores 3, the diameter of which is greater than that of the associated passage openings 7 is * one such Bore 3 is shown in row 5 of FIG. 1 on the right air duct 1, the illustration of which is still to be described Closure plate 10 and its connection 11 to the sealing disk 2 are omitted.

In jeder Bohrung 3 ist unter Wahrung eines Umfangspaltes eine bei - wie dargestellt - geschlossenem Axialschieber den Luftkanal 1 abdeckende Verschlussplatte 10 eingesetzt. Sie ist über ein kreisringförmiges Winkelblech 11, das mit seinen schmalen Kanten an die Abdichtscheibe 2 und an die Verschlussplatte 10 gasdicht angeschweisst ist, konzentrisch zur Bohrung 3 gehalten. Zur Verringerung des Wärmeübergangs von der Verschlussplatte 10 auf das Winkelblech 11 und damit die Abdichtscheibe 2 ist neben dem Umfangsspalt 9 ein Hohlraum vorhanden, der von dem Winkelblech 11 und der Verschlussplatte 10 umschlossen ist.In each bore 3, while maintaining a circumferential gap, one with - as shown - the closed axial slide Closing plate 10 covering air duct 1 is used. It is on an annular angle plate 11, which with his narrow edges to the sealing disk 2 and to the closure plate 10 is welded gas-tight, concentric to the bore 3 held. To reduce the heat transfer from the closure plate 10 to the angle plate 11 and thus the Sealing disk 2 is next to the circumferential gap 9, a cavity is provided by the angle plate 11 and the closure plate 10 is enclosed.

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Die Dicke der Verschlussplatte 10 (Fig. 2) beträgt etwa das Drei- bis Vierfache der relativ dünnen Abdichtscheibe Beide können aus Stahl oder einer warmfesten Legierung gefertigt sein.The thickness of the closure plate 10 (FIG. 2) is approximately three to four times that of the relatively thin sealing disk Both can be made of steel or a heat-resistant alloy.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der Durchmesser der Bohrung 3 so gewählt, dass die Verschlussplatte IO mit ihren Randbereichen 12 auf dem Zylinderdeckel 8 aufliegt, der durch ein nicht dargestelltes Kühlsystem gekühlt ist. Wie bereits erwähnt, wird die Auflagefläche des Plattenrandes 12 so gewählt, dass die Temperatur der Platte 10 während des Betriebs eier Maschine einen zulässigen oberen Grenzwert, der von dem verwendeten Material für die Verschlussplatte 10 abhängig ist, nicht übersteigt.As FIG. 2 shows, the diameter of the bore 3 is selected such that the closure plate IO rests with its edge regions 12 on the cylinder cover 8, which is cooled by a cooling system (not shown). As already mentioned, the bearing surface of the plate edge 12 is selected so that the temperature of the plate 10 does not exceed an allowable upper limit value, which is dependent on the material used for the closure plate 10 during operation eggs machine.

Wie in dem erwähnten früheren Vorschlag ausführlich beschrieben, erfolgt die intermittierende, oszillierende Bewegung des Axialschiebers mit Hilfe von Mitnehmerstiften 14, die in der Abdichtscheibe 2 befestigt sind; bei geöffneten bzw. geschlossenen Luftkanälen liegen die Mitnehmerstifte in parallel zu den Luftkanälen 1 verlaufenden Zusatzbohrungen 18. As described in detail in the earlier proposal mentioned, the intermittent, oscillating movement of the axial slide takes place with the aid of driver pins 14 which are fastened in the sealing washer 2; When the air channels are open or closed, the driver pins lie in additional bores 18 running parallel to the air channels 1.

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Claims

• · »I

Claims

(ly axial slide for closing of arranged in the cylinder cover of a reciprocating internal combustion engine air ducts in at least two rows essentially are distributed concentrically to the cylinder axis in the cylinder cover, characterized in that the axial slide a relatively thin sealing washer (2) with at least one Has bore (3), in turn in the closing steepness is arranged concentrically to an air duct (1), but has a larger diameter relative to this, that * 1O continue in this hole (3) while maintaining a circumferential gap (9) a closure plate (10) that is rigid relative to the sealing washer (2) is inserted, as is the sealing washer (2) and the closure plate (10) via a heat flow-inhibiting, connecting elements (11) that are elastically flexible against thermal expansion are connected to one another in a gas-tight manner,

and that finally the closure plate (10) over its [| Edge (12) with the cylinder cover (8) also in the closed

Position of the slide is in a thermally conductive connection.

Ι 2. Axial slide according to claim 1, characterized in that

H 20 is that the connecting element (11) of a thin, annular Kreisle angle plate, which is firmly connected to the sealing disc (2) with its narrow H edges on the one hand with the closure plate (10) and on the other \ i hand.

fj 3. Axial slide according to claim 1, characterized in that

fl 25 that the contact surface of the sealing plate edge (12) on the cylinder cover (8) is dimensioned in such a way that the temperature

ft of the closing plate (10), one that differs from its material

does not exceed the pending limit value.

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