FI106972B - Koksinpoistorengasjärjestely - Google Patents

Description

106972

KOKSINPOISTORENGASJÄRJESTELY - KOKSSTRYKNINGSRING-ARRANGEMANG

5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen ison polttomoottorin sylinterissä käytettävä koksinpoistorengasjärjestely, joka on tuettu sylinteriholkkiin.

Isoilla polttomoottoreilla tarkoitetaan tässä sellaisia moottoreita, jotka soveltu-10 vat esimerkiksi laivojen pää- tai apukoneiksi tai voimalaitoksiin lämmön ja/tai sähkön tuotantoon.

Isojen polttomoottoreiden sylinteriholkeissa, varsinkin dieselmoottoreissa ja ns. kaasumoottoreissa, joissa pääpolttoaineena käytetään kaasumaista polttoainet-15 ta, esimerkiksi maakaasua, käytetään yleisesti koksinpoistorenkaita poistamaan männän liekkiportaaseen mahdollisesti kertyvää karstaa. Näin voidaan vähentää sylinteriholkin kulumista ja voiteluöljyn kulutusta. Rengas tehdään tyypillisesti yhdestä osasta, jolloin mikäli männän liekkiporras tai sylinterin männän yläpuolella oleva osa on suhteellisen pitkä sylinterin akselin suunnassa, myös 20 koksinpoistorenkaasta tulee varsin pitkä. Tällöin ohutta rengasta on vaikea .. ; valmistaa mittatarkaksi ja se on lisäksi vaikea asentaa, koska asennusvälys on .·.*! pieni.

♦ · · • ♦ • ♦ « · « • *♦ • ·

Koksinpoistorenkaan eri osiin vaikuttavat erilaiset olosuhteet, jolloin renkaalla 25 voi olla myös erilaisia muita toimintoja. Renkaan alaosa eli sylinterin palokam-i/· ' mioon nähden ulommaisempi osa on yleensä kylmempi ja sen tarkoituksena on kaapia pois männän liekkiportaaseen kerääntyvää karstaa, jolloin tarvitaan ku-lumiskestävyyttä. Renkaan yläosa puolestaan joutuu suuren lämpö- ja kuuma- t · .··' korroosiorasituksen kohteeksi, jolloin myös sen lämpölaajeneminen on suurem- ·:*" 30 pi kuin renkaan alaosan. Tällöin renkaan yläosaan voi kertyä paljon karstaa, jo-• · · ka voi irrota ja kerääntyä sylinterin liukupinnoille. Edelleen pyrittäessä varsinkin • · · « · • ·

• « I

• « · • · 2 106972 voimalaitosmoottoreissa nostamaan prosessilämpötilaa, sylinterin palotilan eristäminen edesauttaa paremman hyötysuhteen tavoittelua. Tällöin renkaan yläosaa voidaan mahdollisesti käyttää myös lämpöä eristävänä elementtinä. Tästä seuraa, että materiaalivaatimukset renkaan alaosassa ja yläosassa voivat olla 5 huomattavan erilaiset.

Eräs ratkaisu mainittuihin ongelmiin on esitetty julkaisussa Fl 95830, jota vastaa julkaisu US 5553585. Ratkaisu perustuu järjestelyihin, joiden avulla renkaan alaosaa taivutetaan kohti männän liekkiporrasta kun moottori käy nor-10 maalikierroksilla ja kuormituksella eli kun se on täysin lämmennyt. Nämä järjestelyt tekevät kuitenkin rakenteen vastaavasti monimutkaisemmaksi ja ovat siten myös valmistusteknisesti hankalammat.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi, parannettu koksinpoistorengas-15 järjestely, josta edellä mainitut haittapuolet on oleellisesti eliminoitu. Tarkoitus on että järjestely on rakenteeltaan yksinkertainen ja kestävä, erilaisten toimintaedellytysten asettamat vaatimukset hyvin huomioon ottava ja helppo asentaa.

20 Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja muissa vaatimuk- : sissa tarkemmin esitetyllä tavalla. Keksinnön mukaisesti koksinpoistorengas- • · järjestely käsittää ainakin kaksi erillistä rengaselementtiä, jotka on asennettu • · sylinteriholkin pituusakselin suunnassa peräkkäin. Näin menetellen kummankin • · ·:*·: rengaselementin ominaisuudet voidaan valita toisistaan riippumatta ilman erilli- ·»· v : 25 siä lisäjärjestelyitä niin, että ne vastaavat kummankin rengaselementin ulkois- * · · : ten toimintaolosuhteiden asettamia vaatimuksia mahdollisimman hyvin.

« · · » · Lähempänä sylinterin palotilaa olevan ylemmän rengaselementin sisähalkaisija « · voi edullisesti olla pienempi kuin alempana olevan rengaselementin. Näin var- : 30 mistetaan, että ylemmän rengaselementin kohdalle ei pääse kertymään enem- ’··/' män karstaa kuin alemman rengaselementin kohdalle.

• · · • t« 3 106972

Rengaselementit ovat edullisesti myös eri materiaalia. Tällöin lähempänä sylinterin palotilaa olevan ylemmän rengaselementin materiaali valitaan mieluiten siten, että sen lämpölaajenemiskerroin on pienempi kuin alempana olevan ren-5 gaselementin.

Ylempi rengaselementti on edullisesti kuumalujasta, kuumakorroosiota kestävästä tai lämpöä eristävästä materiaalista, esimerkiksi martensiittisesta ruostumattomasta teräksestä. Vastaavasti alempi rengaselementti valitaan kulumis-10 ta kestävästä materiaalista, esimerkiksi kovasta valuraudasta. Tarkoitukseen soveltuvat varsinkin paljon karbideja sisältävät materiaalit.

Ylemmän rengaselementin sisäpinta käsittää edullisesti myös joukon uria, koloja tai vastaavia, joihin karsta voi tarttua kiinni. Tässä tapauksessa karsta toi-15 mii osaltaan lämpöä eristävänä elementtinä eikä toisaalta irtoa niin helposti kuin jos sisäpinta olisi sileä.

Edelleen rengaselementit ovat edullisesti symmetrisiä siten, että ne on käännettävissä asennettaviksi ylösalaisin. Varsinkin alempi rengaselementti voidaan 20 helposti kääntää ylösalaisin ilman välysongelmia, jolloin sen elinikä voidaan ; käytännössä kaksinkertaistaa. Ylemmän rengaselementin osalta voidaan vä- lysongelmia välttää sopivalla materiaalivalinnalla siten, että lämpölaajeneminen • t · • · on olosuhteet huomioon ottaen mahdollisimman vähäistä. Näin ylösalaisin • · ·:··: kääntäminen voidaan myös tässä tapauksessa aikaansaada ja siten pidentää 25 rengaselementin elinikää.

• · · » · · • · ·

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti viitaten oheiseen piirus- • 1« . 1···’ tukseen, jossa

I · I

*··/’ - kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista koksinpoistorengasjärjes- : ’.'· 30 telyä sylinteriholkin aksiaalisuuntaisena leikkauksena, · 1 « · 1 4 106972 kuvio 2 esittää erästä toista keksinnön mukaista koksinpoistoren-gasjärjestelyä sylinteriholkin aksiaalisuuntaisena leikkauksena, ja kuvio 3 esittää erästä kolmatta keksinnön mukaista koksinpoistoren-gasjärjestelyä sylinteriholkin aksiaalisuuntaisena leikkauksena.

5

Piirustuksessa tarkoittaa 1 ison polttomoottorin sylinteriä, jonka sylinteriholkin 2 sisällä mäntä 3 on järjestetty liikkumaan edestakaisin. Sylinteriholkki 2 on varustettu koksinpoistorengasjärjestelyllä, joka käsittää kaksi erillistä ren-gaselementtiä 4 ja 5. Nämä muodostavat pienen porrastuksen, jonka tarkoituk-10 sena on poistaa männän yläosaan eli liekkiportaaseen moottorin käytön aikana mahdollisesti kerääntyvää karstaa.

Kuvion 1 sovellusmuodossa rengaselementit 4 ja 5 ovat halkaisijaltaan pääasiallisesti samankokoiset. Koska ylempi rengaselementti 4 on lähempänä männän 15 3 yläpuolella sijaitsevaa sylinterin palotilaa (ei erikseen näytetty) ja joutuu siten alttiiksi suuremmille lämpötiloille, se voidaan vastaavasti valita materiaalista, jonka lämpölaajeneminen on pienempää kuin alemman rengaselementin 5. Näin voidaan erilaiset ulkoiset olosuhteet kompensoida siten, että karstan muodostus ja poisto paremmin vastaavat toisiaan rengaselementtien ja männän 3 eri 20 osissa.

« « • « ·

Kuvion 2 sovellusmuodossa ylemmän rengaselementin 4 suuremmasta lämpö- • · :1·.· rasituksesta johtuvaa lämpölaajenemista on kompensoitu siten, että sen sisä- • · *:1·: halkaisija on pienempi kuin alemman rengaselementin 5.

• · · : 25 • · · ·.· · Kuvion 3 sovellusmuodossa ylemmän rengaselementin 4 sisäpinta käsittää jou kon uria 4a. Urien 4a tarkoituksena on kerätä karstaa, mikä onnistuu parem- • · · • · '··’ min, mikäli kyseiset urat ovat teräväreunaiset. Muuten urien 4a muoto, asento, ’·;** koko ja sijainti voivat vaihdella ja tarkoitukseen voidaan käyttää myös koloja tai • · · *: 30 vastaavia muita syvennyksiä. Kerääntyvä karsta puolestaan toimii lämpöä eris- • · « « · « « · « · « • · 5 106972 tävänä elementtinä, mikä on omiaan edesauttamaan myös mahdollisia palamisprosessin lämpötilan nostamistavoitteita.

Kaikissa esitetyissä sovellusmuodoissa rengaselementit 4 ja 5 tehdään mielui-5 ten symmetrisiksi, jolloin ne voidaan kulumisesta riippuen tarpeen mukaan kääntää ylösalaisin ja siten olennaisesti pidentää niiden käyttöikää.

Varsinkin siinä tapauksessa, että männän liekkiporras on sylinterin aksiaali-suunnassa tavallista pitempi kuten tyypillisesti suuressa kaksitahtidieselmoot-10 torissa, voi rengaselementtejä vastaavasti olla myös enemmän kuin kaksi.

Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

«

• « I

• « « • i « « 4 · · • · • · • · « · · • 4 4 • · • 4 · 4 4 4 4 4« • · · 4 4 4 4 4 4« 4 4 · 4 «44 4 · 4 « « « « • · « · « · · 4 · « • · » « · • · 1 · · • · · • »

Claims (8)

1. 6 106972
2. 1. Ison polttomoottorin sylinterissä (1) käytettävä koksinpoistorengasjärjestely, joka on tuettu sylinteriholkkiin (2), tunnettu siitä, että koksinpoistorengasjärjes- 5 tely käsittää ainakin kaksi erillistä rengaselementtiä (4,5), jotka on asennettu sylinteriholkin (2) pituusakselin suunnassa peräkkäin.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koksinpoistorengasjärjestely, tunnettu siitä, että lähempänä sylinterin (1) palotilaa olevan ylemmän rengaselementin (4) si- 10 sähalkaisija on pienempi kuin alempana olevan rengaselementin (5).
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koksinpoistorengasjärjestely, tunnettu siitä, että rengaselementit (4,5) ovat eri materiaalia.
5. 4. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen koksinpoistorengasjärjes tely, tunnettu siitä, että lähempänä sylinterin palotilaa olevan ylemmän rengaselementin (4) materiaali on valittu siten, että sen lämpölaajenemiskerroin on pienempi kuin alempana olevan rengaselementin (5).
6. 5. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen koksinpoistorengasjärjes- : tely, tunnettu siitä, että ylempi rengaselementti (4) on kuumalujasta, kuuma- • · • V; korroosiota kestävästä tai lämpöä eristävästä materiaalista, esimerkiksi mar-• · tensiittisesta ruostumattomasta teräksestä. « · • · * · ♦ V : 25 6. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen koksinpoistorengasjärjes- • · · : tely, tunnettu siitä, että alempi rengaselementti (5) on kulumista kestävästä materiaalista, esimerkiksi kovasta valuraudasta. • · · • · « · « · · ««« • · ·;' 7. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen koksinpoistorengasjärjes- « · · : ·' 30 tely, tunnettu siitä, että ylemmän rengaselementin (4) sisäpinta käsittää joukon « «« • « uria (4a), koloja tai vastaavia. · · « I I • » · « · • · · 7 106972
7. 8. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen koksinpoistorengasjärjes-tely, tunnettu siitä, että rengaselementit (4,5) ovat symmetrisiä siten, että ne on käännettävissä asennettaviksi ylösalaisin. 5