DK173117B1

DK173117B1 - Stempel til en forbrændingsmotor, navnlig en stor marinedieselmotor

Info

Publication number: DK173117B1
Application number: DK199601068A
Authority: DK
Inventors: Erik Crone
Original assignee: Man B & W Diesel As
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2000-01-31
Also published as: PL331490A1; PL185455B1; ES2141613T3; EP0901570A1; HRP970523A2; JP3320743B2; NO322997B1; CN1079900C; HRP970523B1; DE69700999D1; NO990301D0; EP0901570B1; DE69700999T2; RU2153090C1; KR20000022346A; KR100333007B1; AU4294897A; JP2000503093A; NO990301L; CN1225153A

Description

i DK 173117 B1

Den foreliggende opfindelse angår et stempel til en forbrændingsmotor, navnlig en stor marinedieselmotor, og af den art, der som kraftoverførende element mellem stempel og stempelstang har en ringformet ribbe ud i ét med stempeltop-5 pen, hvor der i et ringformet område mellem den fra stempeltoppen nedadvendende, med stempelringe udvendigt forsynede sidevæg af stemplet og ribben er forstærkningselementer, der nedadtil afsluttes af en kegleformet væg, der er gennembrudt af tilnærmelsesvis parallelt med stemplets akse forløbende 10 boringer, gennem hvilke køleolie kan passere, og hvor den kegleformede væg set i aksialsnit af stemplet er forbundet med sidevæggen ved hjælp af et afrundet vægafsnit.

Stempler af denne type anvendes i forbindelse med langsomtgående, totakts krydshoveddieselmotorer. Gennem en 15 årrække er det lykkedes at forøge effekten, som disse motorer afgiver, gennem en forøgelse af det effektive middel-tryk. Denne effektforøgelse bevirker en tilsvarende forøgelse af belastningen på stempeltoppen og dermed på de dele af stemplet, som skal overføre belastningen til stempelstangen.

20 Da belastningen i høj grad er dynamisk, skal stemplets afstivende elemnter være udformet med henblik på at modstå revnedannelser. Den højere belastning stiller tillige store krav til kølingen af stemplet af hvilken grund en forstærkning af stemplet ikke kan gennemføres alene ved en forøgelse 25 af godstykkelsen på de udsatte steder. Et særlig udsat område er overgangen mellem stemplets sidevæg og de afstivninger, der overfører kræfterne fra stempeltoppens ydre områder til den kraftoverførende ribbe.

Formålet med opfindelsen er anvise et stempel af den 30 indledningsvis nævnte type, hvor risikoen for brud i det kritiske område er reduceret.

I henhold til opfindelsen opfyldes dette formål ved, at stemplet er ejendommeligt ved det i den kendetegnende del af krav l angivne.

35 Det har overraskende vist sig, at en konstruktion, hvor godstykkelsen i stemplets sidevæg i det kritiske område er reduceret, resulterer i mindre dynamiske spændingspåvirkninger af stemplet. I prasis forekommer den reducerede væg- 2 DK 173117 B1 tykkelse som en underskæring af sidevæggen i området, hvor de afstivende forstærkningselementer med en afrunding løber sammen med sidevæggen. Underskæringen og afrundingen medfører en separering af de kraftigst dynamisk belastede områder 5 i konstruktionen, hvilket til trods for at de absolutte belastninger ikke reduceres resulterer i en væsentligt nedsat risiko for brud.

I henhold til opfindelsen er det især fordelagtigt, at det afrundede vægafsnit danner den ene begrænsning af si-10 devægsområdet med reduceret vægtykkelse. Ved denne udform-ning kan radius i afrundingen forøges i forhold til hidtil anvendte udformninger og følsomheden overfor dynamiske belastninger reduceres.

} En tilstrækkelig adskillelse mellem de belastede om- ί 15 råder opnås ifølge opfindelsen ved, at et aksialsnit gennem ;j det afrundede afsnit tilnærmelsesvis har form som en del af en cirkel og at centrum for denne cirkel er placeret således, at det ikke befinder sig nærmere stemplets akse end den fjernest fra denne akse placerede frembringer for enhver af 20 køleboringerne.

I henhold til opfindelsen foretrækkes det, at vinklen mellem den kegleformede væg og stempelaksen er mellem 30 og 60°. Ved en sådan vinkel vil køleboringerne opnå en sådan tilnærmelsesvis elliptisk skæringsflade med den kegleformede 25 flade, at en passende stor afstand mellem de stærkt dynamisk belastede områder er optimalt opnåelig.

Arrangementet ifølge opfindelsen er især egnet for stempler med et stort topland, det vil sige, at det side-vægsafnit, hvor stempelringene er placeret, er nær sidevæg-30 gens nedeste ende. I henhold til opfindelsen er således området med reduceret vægtykkelse i sidevæggen placeret nærmere stemplets top end stempelringene.

Det foretrækkes ifølge opfindelsen, at området af si- ;; devæggen med reduceret tykkelse strækker sig fra ca. 1/2 — 35 stempelringshøjde over øverste stempelring til det afrundede vægafsnit.

™ Det med reduceret vægtykkelse udformede område lader 2 sig på enkel måde fremstille ved drejning, dersom området

"PH

m 'Mi 3 DK 173117 B1 med reduceret tykkelse afgrænses af det afrundede vægafsnit ^ og en konisk flade, idet vinklen mellem stemplets akse og den koniske flades frembringer er 5-25®.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved 5 hjælp af tegningen, på hvilken:

Fig. 1 viser et halvt aksialsnit gennem en første udførelsesf orm for en overpart til et stempel ifølge opfindelsen, og fig. 2 viser et halvt aksialsnit gennem en anden udlo formning af en overpart til et stempel ifølge opfindelsen.

Det på fig. 1 viste stempeloverpart omfatter en stempeltop l der er ud i ét med en nedadvendende ringformet ribbe 2, som ved dens nedadvendende endeflade 3 er indrettet til at blive fastgjort til en flange på en stempelstang ved 15 hjælp af et antal bolte, der indsættes i hullerne 4. Ribben 2 tjener således til at overføre de på stempeltoppen virkende kræfter til stempelstangen. Ud i ét med stempeltoppen l er der desuden en nedadvendende sidevæg 5, der på en del af dens højde er forsynet med et antal riller 6 til optagelse 20 af stempelringe. Ved den nederste endeflade 7 af sidevæggen 5 er der et antal gevindforsynede boltehuller 8, der tjener til fastgørelse af en bunddel, som udgør underside i stemplet, og som nedadtil aflukker det indre hulrum i stemplet, i området mellem sidevæggen 5 og ringvæggen 2 er der et rundt-25 gående mellemrum 9, der opadtil er forlænget med en krans af boringer 10. Boringerne 10 står i forbindelse med hulrummet 11 inden for ringvæggen 2 ved hjælp af kanaler 12. Ved hjælp af kanalerne 12 kan køleolie, der gennem en kanal i stempelstangen føres op i det centrale hulrum 11 gennem kanalerne 30 12 sprøjte ud i boringerne 10, hvorfra den gennem mellemrum met 9 føres videre til en returkanal i stempelstangen.

Mellem boringerne 10 er der vægge 13, der tjener som forstærkningselementer mellem sidevæggen 5 og den ringformede ribbe 2. Væggene 13 afluttes nedadtil af en kegleformet '' 35 væg 14, der i en blød runding 15 går over i den ringformede ribbe 2. Ved den øverste ende går den kegleformede væg over i sidevæggen 5 ved hjælp af en runding 16, der udgør den øvre begrænsning af et afsnit 17 af sidevæggen 5 med reduceret 4 DK 173117 B1 tykkelse. Nedadtil afgrænses afsnittet 17 af en konisk væg 18. Rundingen 15 har fortrinsvis i aksialsnit cirkelformet profil med en radius på mellem 5 og 24 mm afhænging af stemplets diameter. Fortrinsvis er centrum for cirklen pla-5 ceret på eller uden for forlængelsen af den fjernest fra stempelaksen placerede frembringer for boringen 10. omradet med reduceret vægtykkelse af sidevæggen 5 har til formål at fjerne de dynamisk kraftigst belastede områder i overgangen mellem den kegleformede væg 14 og i overgangen mellem vægge-, 10 ne 13 og den kegleformede væg 14 fra hinanden. Selvom side væggen 5 tilsyneladende svækkes af området med reduceret vægtykkelse opnås der en sådan reduktion af den dynamiske ^ belastning, at risikoen for brud i det kritiske område mini meres dels gennem større smidighed i konstruktionen, dels ] 15 gennem en mere hensigtsmæssig placering af de stærkest be- | lastede områder i forhold til hinanden. Udformningen ifølge opfindelsen er især egnet til stempler med et højt topland, dvs. hvor stempelringene er placeret langt fra stempeltoppen 1. Det foretrækkes, at overgangen 19 mellem afsnittet med 20 reduceret vægtykkelse og den øvrige del af sidevæggen med stempelringene er placeret ca. 1/2 ringhøjde over den øverste stempelringsrille 6. Vinklen mellem stempelaksen og den koniske væg 18 udgør fortrinsvis 5 til 25°. Vinklen mellem den kegleformede væg 14 og stempelaksen er almindeligvis 25 mellem 30 og 60°.

Fig. 2 viser en anden type stempel, hvor boringerne 10 er erstattet af et rundtgående hulrum 20. Hulrummet 20 er Γ nedadtil afgrænset af en forstærkningsvæg 13', der nederst har en kegleformet væg 14. Forstærkningsvæggen 13' er med 30 mellemrum forsynet med boringer 10, gennem hvilke køleolie, 7~ der gennem kanalerne 12 strømmer ud i hulrummet 20 kan føres tilbage til returkanalen i stempelstangen.

Det på fig. 2 viste stempel er på tilsvarende måde som stemplet ifølge fig. l forsynet med et afsnit 17 af si-35 devæggen 5 med reduceret tykkelse. På fig. 2 anvendes de samme henvisningsbetegnelser for analoge dele som på fig. 1,

Tj og disse dele behøver derfor ikke nærmere beskrivelse. Dette ~ afsnit er på samme måde opadtil afgrænset af en runding med DK 173117 B1 5 tilnærmelsesvis cirkelformet tværsnit i aksialsnit af stemplet og med et centrum for krumningsradius beliggende på eller radialt uden for forlængelsen af den radialt yderste frembringer for boringen 13' og fortrinsvis på eller uden 5 for frembringeren for indersiden af sidevæggen 5. Dimensionerne for afsnittet med reduceret vægtykkelse er iøvrigt som angivet i forbindelse med fig. 1.

10 r

Claims

6 DK 173117 B1 #
1. Stempel til en forbrændingsmotor, navnlig en stor ma- 5 rinedieselmotor, og af den art, der som kraftoverførende element mellem stempel og stempelstang har en ringformet ribbe ud i ét med stempeltoppen, hvor der i et ringformet område mellem den fra stempeltoppen nedadvendende, med stempelringe udvendigt forsynede sidevæg af stemplet og ribben 10 er forstærkningselementer, der nedadtil afsluttes af en kegleformet væg, der er gennembrudt af tilnærmelsesvis parallelt med stemplets akse forløbende boringer, gennem hvilke køleolie kan passere, og hvor den kegleformede væg set i ak-sialsnit af stemplet er forbundet med sidevæggen ved hjælp 15 af et afrundet vægafsnit, I kendetegnet ved, at sidevæggen ved det afrundede j vægafsnit har reduceret vægtykkelse,
2. Stempel ifølge krav l, kendetegnet ved, at det afrundede vægafsnit dan-20 ner den ene begrænsning af sidevægsområdet med reduceret vægtykkelse.
3. Stempel ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at et aksialsnit gennem det afrundede afsnit tilnærmelsesvis har form som en del af en 25 cirkel og at centrum for denne cirkel er placeret således, at det ikke befinder sig nærmere stemplets akse end den fjernest fra denne akse placerede frembringer for enhver af køleboringerne.
4. Stempel ifølge krav 1, 2 eller 3, 30 kendetegnet ved, at vinklen mellem den kegleformede væg og stempelaksen er mellem 30 og 60°.
5. Stempel ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at området med reduceret vægtykkelse i sidevæggen er placeret nærmere stemplets top end “ 35 stempelringene. *« 6. Stempel ifølge krav 5, kendetegnet ved, at området af sidevæggen med re- * duceret tykkelse strækker sig fra ca. 1/2 stempelringshøjde PI I il li i«n DK 173117 B1 7 over øverste stempelring til det afrundede vægafsnit.
7. Stempel ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at området med reduceret tykkelse afgrænses af det afrundede vægafsnit og en konisk flade, 5 idet vinklen mellem steraplets akse og den koniske flades frembringer er 5-25°. T