DK142508B - Stempel til forbraendingsmotorer - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142508 DANMARK (51) Int. Cl.3 F 02 F 3/22 §(21) Ansøgning nr. 898/76 (22) Indleveret den J) · mar. 1 97 6 (24) Løbedag 3. mar. 1976 (44) Ansøgningen fremlagt og

fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 10. HOV · 1 QoO

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

8. mar. 1975» 2510192, DE

(71) MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NUERNBERG AKTIENGESELLSCHAFT, 89ΟΟ Augsburg, TTbadtbachs tr. 1, DE.

(72) Opfinder: Horst Lindner, 89ΟΟ Augsburg, Erlenstr. 29, DE.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Giersing & Stelli nger._ (64) Stempel til forbrændingsmotorer.

Opfindelsen angår et stempel til forbrændingsmotorer med en stempelbund og en stempelunderdel, der er indbyrdes forbundet red hjælp af i stemplets indre anbragte spændskruer, hvorhos rummene mellem stempelbunden og stempelunderdelen er fyldt med kølevæske.

Et sådant stempel kendes fra britisk patentskrift 718 612.

Dette stempel kan uden videre køles med olie. Hvis der derimod til opnåelse af en større kølevirkning anvendes kølevand, ruster spændskruerne, som forbinder de to stempeldele med hinanden. Dette medfører den risiko, at stempelbunden løsnes og fremkalder betydelige skader i forbrændingsmotoren.

Opfindelsen har til opgave at tilvejebringe et af flere dele sammensat, til vandkøling egnet, mekanisk og termisk højt belasteligt 2 142503 stempel, som har en lang levetid.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved, at hver spændskrue ved anvendelse af en på spændeskruerne korrosivt virkende kølevæske såsom vand er omsluttet af en ved stempelbunden fastholdt, mod stempelunderdelens underside åben, væskekølet rørformet kappe, hvis ved stempelbunden liggende ende har et gevind til indskruning af spændskruen.

Ved anvendelse af denne foranstaltning forhindres, at et korrosivt kølemedium får adgang til spændskruerne. Spændskruerne kan derfor fremstilles af et materiale med høj styrke, som kan optage store mekaniske påvirkninger, men som på den anden side er mindre korrosionsbestandigt. Spændskruernes angrebspunkter kan endvidere anbringes meget tæt ved den mod forbrændingsrummet vendende side af stempelbunden, u-den at der opstår problemer med den termiske modstandsevne af tætninger.

Ifølge en udførelsesform for opfindelsen består kappen af en i stempelbunden fastholdt, med indvendigt gevind til indskruning af spændskruen forsynet gevindbøsning samt en dertil tilsluttet kappebøsning, hvorhos der mellem de to dele er anbragt en tætning. Denne udformning giver mulighed for at fremstille kappens dele af forskellige efter de foreliggende påvirkninger afpassede materialer.

Hensigtsmæssigt er gevindbøsningen indskruet i stempelbunden. Endvidere er gevindbøsningen hensigtsmæssigt forsynet med en elastisk tætningsflig, som aftætter gevindet til optagelse af gevindbøsningen. Herved opnås både en enkel kontruktion og en enkel montage af delene.

Fortrinsvis er gevindbøsningen fremstillet af et materiale med en mindre elasticitetsmodul end stempelbundens materiale. Dette giver den fordel, at gevindbøsningen under forspænding ikke blot bærer langs de første gænger i gevindet, men over hele dettes længde, så at forbindelsens belastelighed kan forøges væsentligt.

Endvidere bør det tilstræbes, at gevindbøsningen er fremstillet af et materiale med mindre varmeledningsevne end stempelbundens materiale. Herved kan opnås en formindskelse af varmetilførslen til skruen. Dette formindsker en forlængelse af skruen ved opvarmning, ved hvilken skruens forspanding sænkes og den faste forbindelse mellem stempel-bunden og stempelunderdelen løsnes.

Gevindbøsningen er med fordel fremstillet af en titaniumlege-ring. Titaniumlegeringer opfylder både fordringen om en lille elasticitetsmodul og fordringen om ringe varmeledningsevne.

Ifølge en videre udformning af opfindelsen er den ene ende af kappebøsningen stukket ind i den fri ende af gevindbøsningen, hvorhos 3 142508 tatningen er anbragt i overlapningsområdet mellem disse to dele. Hen-sigtsmmssigt har endvidere kappebssningen en flange, gennem hvilken spændskruens hoved er understøttet på stempelbarodelen. Disse udformninger giver dels en lettelse af fresiatillingen af det indvendige gevind i gevindbøsningen og sikrer p& den anden side, at kappen i vid udstrakning befries for i dens langderetning virkende krafter, da trækkrafterne kun overføres gennem den med de to gevind forsynede del af gevindbøsningen· medens trykkræfterne, som udøves af spandskruens hoved, ledes videre gennem flangen til stempelunderdelen.

Ifølge en anden udføreisesform strækker kappen sig gennem én gennem kølevaskerummene forløbende, ned stempelunderdelen forbindet ribbe, hvorhos der ved stødfladen mellem ribben og stempelbunden er anbragt en yderligere tætning, som ringformet omslutter kappen. Derved opnås en yderligere sikring mod kølevaskens adgang til spandskruen.

Fortrinsvis er der mellem kappens tatning og ribhens tætning anbragt et med et afløb forsynet samlerum, så at kølevaske, som eventuelt traMier gennem den første tatning ikke kan etablere et den anden tatning belastende tryk og straks bortledes.

Hensigtsmassigt omslutter samlerummet ringformet et afsnit af kappen.

Yderligere ejendommeligheder og fordele ved opfindelsen fremgår af de yderligere underkrav i forbindelse med beskrivelsen af et udførelseseksempel under henvisning til tegningen. Denne viser et delvis snit af et steaqwl.

Det viste stesipel omfatter en stempelbund 1 og en stempelunderdel, som består af et mellemstykke 2 og en stempelbaredel 3« Ved kryds-hovedmotorer kan stempelbaredelen danne den øvre ende af stempelstangen, således soa det er tilfaldet i udførelseseksemplet. Ved dykstoupe lmo tor er indeholder atempelbaredelen lejringen for steapelbolten.

På stempelbunden 1 er udformet en øvre stempelskørtdel 4, som optager stempelringe 5. Stemplet omfatter endvidere en midterste stempelskørt-del 6, som på ikke narmere vist måde er forbundet med mellemstykket 2, og en nedre stempoIskørtdel 7, som på ligeledes kendt, ikke nærmere vist måde er påskruet på stempelbaredelen 3.

Stempelbaredelen 3 har en i stempelaksen A-A* s langderetning forløbende boring 8, i hvilken er indsat et rør 9 med mindre diameter. Gennem røret 9 tilføres kølevand til rummene 10,11 under stempelbunden 1, der er forbundet ved åbninger 33· Det ringformede rum mellem røret 9 og boringen 8 tjener til bortledning af dette kølevand. Rummene 10, 11 er på deres underside aflukket ved hjalp af mellemstykket 2 og stem- k 142508 pelbæredelen 3» Til undgåelse af et uønsket udløb af kølevand er der ved stødfugeme mellem den øvre s tempelskør tdel 4 på stempelbunden 1 og mellemstykket 2 samt mellem mellemstykket 2 og s tempelbar edelen 3 anbragt tatninger 12,13.

På undersiden af stempelbunden 1, der fortrinsvis er fremstillet som smedegodsf er udformet et ringformet fremspring 14, hvis højde er så lille, at det let kan fremstilles ved smedning. Stempelbunden 1 støtter med dette fremspring 14 på en ringformet ribbe 15 på mellemstykket 2, i hvilken åbningerne 33 er udformet. I ribben 15 findes flere parallelt med stemplets længdeakse A-A forløbende boringer 16. Hver boring l6's længde akse flugter med langdeaksen af hver sin y-derligere boring 17 i s tempelbar edelen 3· I fremspringet 14 findes runde udsparinger 19, som er forsynet med indvendigt gevind 18, og hvis langdeakser ligeledes flugter med boringerne 16's længdeakser.

I det indvendige gevind 18 er indskruet en med et tilsvarende udvendigt gevind forsynet gevindbøsning 20, hvis mod stempelbunden 1 vendende ende er lukket, medens den modsatte åbne ende har en indvendig uddrejning 21. Gevindbøsningen 20 er fremstillet af en titanium-legering, altså af et materiale, som i forhold til det smedejern, af hvilket stempelbunden 1 består, udviser både en mindre elasticitetmodul og en mindre varmeledningsevne. Hensigtsmæssigt er gevindbøsningen 20 kun skruet så langt ind, at der på den mod stempelbunden 1 vendende side forbliver en luftspalte, som formindsker varmetilførslen.

I gevindbøsningen 20's neddrejning 21 er indført en med en ydre neddrejning 22 forsynet ende af en kappebøsning 23. En mod fremspringet 14 fastspændt elastisk flange 34 aftætter gevindet 18. I de to neddre jninger 21,22 er der mellem gevindbøsningen 20 og kappebøsningen 23 anbragt en tætning 24, som tillader indbyrdes aksial bevægelse af de to dele. Den nedre ende af kappebøsningen 23, som strækker sig gennem boringerne 16,17, bærer en flange 25. Gennem kappebøsningen 23 er ført en spændskrue 26, hvis øvre ende er indskruet i et indvendigt gevind 27 i gevindbøsningen 20. På den nedre ende af spændskruen 26 er påsat en møtrik, som gennem flangen 25 kan fastspænde stempelbæ-redelen 3 og mellemstykket 2 med ribben 15 mod stempelbunden l’s fremspring 14. Gevindbøsningen 20 og kappebøsningen 23 danner tilsammen en væsketæt kappe for spændskruen 26 mod kølemediet.

Mellem fremspringet 14 og den ringformede ribbe 15 findes en i en not i ribben anbragt yderligere tætning 29, som ringformet omgiver gevindbøsningen 20. Tætningen 29 er anbragt så langt fra stempelbunden 1, at den ikke udsættes for temperaturer, som kan føre til en termisk 5 142508 beskadigelse. Hellen kappen 20,23 og tætningen 29 findes endvidere 1 ribben 13 et ringformet samleren 30, i hvilket kølevand, son eventuelt siver gennem tætningen 29, kan træde ind. Den nedre ende af samle-runnet 30 har et afløb 31, gennem hvilket eventuelt indsivende kølevand kan dryppe bort uden at komne i berøring med spændskruen 26. Da den udvendige diameter af spændskruen 26 er mindre en den indvendige diameter af gevindbøsningen 20 og af kappebøsningen 23, opstår der mellem disse dele et yderligere ringformet hulrum, som er forsynet med en aflastningsboring 32, så at fugtigheden i den gennem møtrikken 28's gevind indtrængende luft ved konstant ventilation hindres i at kondensere.

Hvis der efter idriftsætteisen af et således udformet stempel sker en stigning af temperaturen i s tempelbunden 1, søger denne at hvælve sig konvekst opad. En sådan bevægelse forhindres omkring fremspringet 14 og ribben 13 ved hjælp af spandskruerne 26, som er tilspændt under forspanding. Som følge af den forholdsvis ringe varmeled-ningsevne af gevindbøsningen 20 sikres samtidig, at spændskruen 26 forbliver forholdsvis kølig. Denne skrue vil derfor næppe forlanges termisk, således at dens forspænding opretholdes i vid udstrækning. Den i forhold til stempelbunden mindre elasticitetemodul af gevindbøsningen 20 sikrer endvidere, at gevindene 18 og 27 i vid udstrækning bærer ensartet over hele længden. Som følge af tætningen Zk i de to neddrejnin-ger 21,22 sikres, trods fast indspænding af kappebøsningen 23, at termisk betingede længdeudvidelser af gevindbøsningen 20 og af ribben 13 ikke forringer virkningen af denne tætning. Da der på grund af den indskudte tætning 29 og på grund af samlerummet ikke kan findes kølevand under tryk ved tætningen 24, er kølevandete adgang til spændskruen 26 effektivt forhindret. Eventuelle beskadigelser af tætningerne 29 ved montagen medfører derfor ikke en korrosiv ødelæggelse af spandskruerne 26, da tætningen Zk kan forhindre, at eventuelt indsivende kølevand får adgang til spændskruen 26. Denne udførelse udelukker en ødelæggelse af skrueforbindelsen og dermed af stemplet, også hvis der i stedet for det sædvanlige kølevand med korrosionsbeskyttelse anvendes dårligt plejet kølevand eller en anden korrosivt virkende kølevæske.

Claims (10)

1. Stempel til forbraendingsmotorer med en stempelbund og en stempelunderdel, der er indbyrdes forbundet ved hjælp af i stemplets indre anbragte spændskruer, hvorhos rummene mellem stempelbunden og stempelunderdelen er fyldt med kølevæske, kendetegnet ved, at hver spændskrue (26) ved anvendelse af en på spændskruerne korrosivt virkende kølevæske såsom vand er omsluttet af en i stempelbunden (l) fastholdt, mod stempelunderdelens (2,3) underside åben, væsketæt, rørformet kappe (20,23), hvis mod stempelbunden vendende ende har et gevind (27) til indskruning af spændskruen (26).

2. Stempel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kappen består af en i stempelbunden (l) fastholdt, med det indvendige gevind (27) til indskruning af spændskruen (26) forsynet gevindbøsning (20) samt en dertil tilsluttet kappebøsning (23), mellem hvilke der er anbragt en tætning (24).

3. Stempel ifølge krav 2, kendetegnet ved, at gevind bøsningen (20) er indskruet i stempelbunden (l).

4. Stempel ifølge krav 2 eller 3* kendetegnet ved, at gevindbøsningen (20) er forsynet med en elastisk tætningsflig (34), som af tætter gevindet (l8) til optagelse af gevindbøsningen.

5. Stempel ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at gevindbøsningen (20) er fremstillet af et materiale med mindre elasticitetsmodul end stempelbundens (l) materiale.

6. Stempel ifølge krav 2, 3, 4 eller 5, kendetegnet ved, at gevindbøsningen (20) er fremstillet af et metallisk materiale med mindre varmeledningsevne end materialet i stempelbunden (l).

6 142508

7. Stempel ifølge krav 5 og 6, kendetegnet ved, at gevindbøsningen (20) er fremstillet af en titaniumlegering.

8. Stempel ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den ene ende af kappebøsningen (23) er ført ind i den fri ende af gevindbøsningen (20), og at tætningen (24) er anbragt i overlapningsområdet mellem dissé to dele.

9. Stempel ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kappebøsningen (23) har en flange (25), gennem hvilken spændskruens (26) metrik (28) støtter mod stempelbæredelen.

10. Stempel ifølge et hvilket som helst af de foregående krav,