FI114499B - Mäntämoottorin venttiilin nostin - Google Patents

Description

114499

MÄNTÄMOOTTORIN VENTTIILIN NOSTIN - VENTILLYFTARE FÖR EN KOLV-MOTOR

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen män-5 tämoottorin venttiilin nostin venttiilin liikkeen ohjaamiseksi hydraulijärjestelmän avulla, joka venttiilin nostin käsittää työntötangon tai vastaavan, jonka asema määrää venttiilin aseman, sekä mäntäelimen, joka on sovitettu vaikuttamaan työntötankoon tai vastaavaan, ja joka käsittää muuttuvatilavuuksisen kammion hydrauliväliainetta varten, ja joka mäntäelin on yhteydessä hydrauliväliaineti-10 laan, johon mäntämoottorin venttiiliin liikettä ohjaava hydraulijärjestelmä on kytketty vaikuttamaan.

Tällaisessa järjestelyssä on venttiilin sulkeutumisnopeus sulkeutumishetkellä on saatava riittävän alhaiseksi, jotta vältytään mm. rakenteiden mekaaniselta ylikuormitukselta.

15 Julkaisussa EP 0 255 668 B1 on esitetty eräs tapa aikaan saada venttiilin sulkeutumisen hidastuminen sulkeutumisliikkeen loppuvaiheessa. Julkaisussa hydrauliväliaineen virtaukseen vaikutetaan erillisen, vapaasti liikkuvan, kuris-tuslevyn, mäntäelimeen sovitetun hydrauliväliainekammion mäntäelimen ja ku-ristuslevyn yhteyteen sovitetun hydraulijärjestelmän osa-kammion avulla. Jul-20 kaisussa esitetty tapa on teknisesti monimutkainen. Lisäksi ratkaisun vapaasti • * ; liikkuva kuristuslevy tekee ratkaisusta häiriöalttiin.

: Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada mäntämoottorin venttiilin nostin, joka j minimoi tunnetun tekniikan ongelmia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on : aikaan saada aikaansaada mäntämoottorin venttiilin nostin, jolla venttiilin sul- 25 keutumisnopeutta voidaan hidastaa erityisesti sulkeutumisen loppuvaiheessa, ja jolla aikaansaadaan tehokas hydraulinen vaimennus venttiilin sulkeutuessa.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan pääasiassa patenttivaatimuksessa 1 sekä . , muissa vaatimuksissa tarkemmin esitetyllä tavalla.

J j Keksinnön mukaisesti mäntämoottorin venttiilin nostin venttiilin liikkeen oh- :30 jäämiseksi hydraulijärjestelmän avulla käsittää työntötangon tai vastaavan, jonka asema määrää venttiilin aseman, sekä mäntäelimen, joka on sovitettu ‘ . vaikuttamaan työntötankoon tai vastaavaan, jossa mäntäelimen ensimmäisen 2 114499 pään yhteydessä on hylsykappale, joka käsittää sylinterimäisen vaippaosan ja pohjaosan, ja jossa hylsykappale ja mäntäelin muodostavat muuttuvatilavuuk-sisen kammion hydrauliväliainetta varten, ja jossa mäntäelin on yhteydessä hydrauliväliainetilaan, johon venttiiliin liikettä ohjaava hydraulijärjestelmä on 5 kytketty vaikuttamaan, ja joka mäntäelin käsittää hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestelyn kammion yhteydessä. Keksinnölle on tunnusomaista se, että hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestely käsittää hylsykappaleen pohjaosaan sovitetun aukon tai vastaavan ja mäntäelimeen sovitetun ulokkeen progressiivisen hidastumisen aikaansaamiseksi.

10 Edullisesti kammio on yhteydessä hydrauliväliainetilaan pääasiassa vain hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestelyn kautta. Tällä tavoin mahdollistuu venttiilin nopea avautuminen ja myös venttiiliä suljettaessa venttiilin hidastuvuus voidaan määrätä halutulla tavalla.

Hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestely muodostuu hylsykappaleen 15 pohjaosaan sovitetusta aukosta tai vastaavasta ja mäntäelimeen sovitetusta ulokkeesta. Mäntäelimeen sovitettu uloke, kuten tappi tai vastaava, on pituusakselinsa suunnassa poikkileikkauspinta-alaltaan muuttuva ja hylsykappaleen aukko on taas poikkipinta-alaltaan tietyn kokoinen koko matkallaan, jolloin ulokkeen työntyessä aukkoon virtauspoikkipinta-ala muuttuu näiden keskinäi-20 sen aseman määräämänä. Käytännössä tällä saadaan venttiilin sulkemisen hi-: ·· dastumisnopeutta muutettua sulkeutumisprosessin aikana. Hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestelyn tila määräytyy siis mäntäelimen ja hylsykappa-leen välisen aseman perusteella.

! Hylsykappale on sovitettu rajoitetusti liikuteltavaksi mäntäelimen yhteyteen ... 25 sen pituusakselin suunnassa, ja hylsykappaleen ja mäntäelimen väliin on järjes- • » ’·*’ tetty jousi tai vastaava, joka on kuormitettu vasten hylsykappaleen pohjaosaa.

Hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestely on järjestetty sallimaan muuttu- ·*: vatilavuuksinen kammion täyttymisen hydrauliväliaineella ja tyhjentymisen hyd- rauliväliaineesta jokaisella venttiilin nostin venttiiliä avaavan ja sulkevan liik- ··· 30 keen aikana.

t t I

’·;** Lisäksi keksinnön mukainen venttiilin nostin käsittää runkoon järjestetyn sylin- v · terimäisen tilan, johon mäntäelin on sovitettu. Sylinterimäiseen tilaan on sovi- tettu hylsykappaleen liikkeenrajoitin. Venttiilin nostimen hydrauliväliaineen vir- 3 114499 tauksen kuristusjärjestely on sovitettu muuttamaan tilaansa hylsy kappaleen painuessa vasten liikkeenrajoitinta. Edullisesti tämä toteutuu siten, että mäntä-elimeen sovitettu uloke, kuten tappi tai vastaava, joka on pituusakselinsa suunnassa poikkileikkauspinta-alaltaan muuttuva, on sulkeutumisen eri vaiheis-5 sa eri asemassa hylsykappaleen aukkoon nähden, jolloin kuristusjärjestelyn vir-tauspinta-ala muuttuu sulkeutumisen aikana.

Keksinnön avulla saavutetaan useita etuja. Keksinnön avulla muun muassa herkkyys hydrauliväliaineen viskositeetin muutoksiin on minimoitu. Lisäksi keksinnön avulla saadaan aikaiseksi tehokas ja hallittu venttiilin liikenopeuden hi-10 dastuminen sulkeutumisvaiheessa ja toisaalta venttiilin avaamisvaiheessa ei synny tarpeetonta avausliikkeen hidastusta. Keksinnön mukainen ratkaisu minimoi venttiilivälyksen ja sen muutosten aiheuttamat ongelmat.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti viitaten oheiseen piirus-15 tuksiin, jossa - kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista venttiilin nostinta lepotilassa, - kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista venttiilin nostinta venttiiliä avaavassa asennossa, ja • * . : - kuvio 3 esittää kuvion 1 mukaista venttiilin nostinta venttiilin sulkemisen . . : 20 loppuvaiheessa.

* » * '· ” Keksinnön mukainen venttiilin nostin käsittää runkoon 1 järjestetyn sylinteri- maisen tilan V, johon on sovitettu mäntäelin 2. Järjestely käsittää myös työn-tötangon 6 sovitettuna mäntäelimen 2 toisen pään yhteyteen. Työntötanko on puolestaan järjestetty voimansiirtoyhteyteen moottorin venttiilin kanssa (ei esi-25 tetty). Mäntäelimen työntötankoon nähden vastakkaisella puolella on mäntä-elintä rajoittavaan tilaan 1' muodostettu hydrauliväliainetila 7', johon venttiiliä käyttävä hydraulijärjestelmä on yhdistetty kanavan 7 välityksellä. Hydraulijär-***..’ jestelmä voi olla esimerkiksi sinänsä tunnettu nokka-akselin käyttämä järjes telmä.

4 114499 Mäntäelin 2 käsittää sen ensimmäisen pään yhteydessä hylsykappaleen 3, joka käsittää sylinterimäisen vaippaosan 3' ja pohjaosan 3". Hylsykappaleen 3 avulla on mäntäelimen yhteyteen muodostettavissa muuttuvatilavuuksinen hydrauliväliaineen kammio 8. Vaippaosa 3' on sovitettu ympäröimään ainakin 5 osaksi mäntäelintä. Kuvion mukaisessa ratkaisussa hylsykappaleen vaippaosa 3' on varustettu lukitustapeilla 5 tai vastaavilla, joita varten mäntäelin 2 käsittään kunkin lukitustapin kohdalla mäntäelimen pituusakselin suunnassa ulottuvat urat 5'. Urat 5' ja lukitustapit 5 määräväät hylsykappaleen 3 toimintavapauden mäntäelimeen 2 nähden.

10 Hylsykappaleen 3 pohjaosaan 3" on järjestetty aukko 11 tai vastaava. Aukko 11 on tässä suoritusmuodossa pituusakselinsa suunnassa poikkipinta-alaltaan oleellisesti vakiomittainen . Se voi käsittää kammion 8 puoleisessa päässään viisteen tai vastaavan. Lisäksi mäntäelimeen on sovitettu uloke tai vastaava 11', joka on sovitettu työntymään pohjaosan aukkoon 11 mäntäelimen ja hyl-15 sykappaleen välisen aseman määräämänä. Uloke tai vastaava 11' on muodoltaan kartiomainen. Kartiomaisen ulokkeen tai vastaavan 11' ja aukon tai vastaavan yhteisvaikutuksella muodostuu hydrauliväliaineen virtauksen kuristus-järjestely, jonka kautta kammio 8 voi täyttyä ja tyhjentyä. Mäntäelimen 2 ja hylsykappaleen väliin muodostuva kammio 8 on yhteydessä hydrauliväliaineti-20 laan vain hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestelyn muodostavien aukon 11 ja ulokkeen 11' kautta. Hylsykappaleen ja mäntäelimen väliin on järjestetty j jousi 4, jonka vaikutuksesta hylsykappale 3 voi siirtyä asemaansa, jossa kam- l ♦ · ’· "· mion 8 koko on suurimmillaan. Jousen vaikutuksesta ei kammion 8 täyttymi- . ί sestä venttiilin avausliikkeen aikana synny liikettä hidastavaa vaikutusta, koska V : 25 kammio täyttyy suhteellisen pitkän ajan aikana ja jousen 4 voiman vaikutuk- sesta.

Venttiilin nostimen toimintaa kuvataan seuraavassa viittaamalla kuvioihin 1-3. Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen venttiilin nostin lepotilassa. Kuvion 1 tilanteessa työntötanko 6 painaa vasten mäntäelintä 2 venttiilijousen vaiku-30 tuksesta, jolloin mäntäelin 2 vuorostaan painautuu hylsykappaletta 3 vasten. Hylsykappale 3 on vuorostaan vasten tilan 1' pohjaa 7" ja siihen avautuvaa kanava 7. Venttiilin avaustoiminnon aikana hydraulijärjestelmä aikaansaa paineen kanavaan 7, mikä aloittaa välittömästi venttiilin avausliikkeen ja aikaansaa nopean venttiilin avautumisen. Vastaavan suuruinen paine syntyy rakoon 9 5 114499 ja tilaan 10. Kun paine on kasvanut siinä määrin, että sen voima ylittää venttii-lijousen (ei esitetty) voiman, alkaa jousi puristua kokoon ja mäntäelin siirtyä tilassa 1' samalla painaen työntötankoa 6, mitä liikettä kuvataan nuolella kuviossa 2. Kun mäntäelimen 2 liike on alkanut ja hylsykappale 3 on irronnut tilan 5 1' pohjasta 7", painaa jousi 4 hylsykappaletta ja siirtää sitä poispäin mäntä- elimestä 2, jolloin myös mäntäelimen 2 uloke 11' siirtyy aukossa 11 ja hyd-rauliväliaineen virtaus kammioon 8 alkaa. Nyt pohjaosan 3" ja mäntäelimen 2 välisessä kammiossa 8 paine laskee ja hydrauliväliainetta virtaa kammioon 8 aukon 11 kautta. Hylsykappale 3 liikkuu edelleen ja kammio 8 täyttyy kunnes 10 lukitustapit 5 ovat urissa 5' ääriasemassansa. Tällöin järjestely on valmiustilassa venttiilin sulkemista varten. Tämän jälkeen mäntäelin 2 ja hylsykappale 3 voivat tarpeen mukaan liikkua edelleen poispäin hydrauliväliainetilan 7' pohjasta 7". Järjestelyssä rako 9 on riittävän suuri tai muulla tavalla toteutettu sellaiseksi, että tilan 10 ja kanavan 7 välillä ei ole merkittävää paine-eroa tässä 15 tilanteessa.

Kammion 8 täyttymisnopeuteen voidaan vaikuttaa muun muassa valitsemalla sopivan voimakas jousi 4 ja varustamalla hylsykappaleen pohjaosa 3" sopivan kokoisella aukolla 11.

Keksinnön mukaisen järjestelyn toimintaa venttiilin sulkeutumisen aikana kuva-20 taan seuraavassa. Venttiilin sulkeutumisliike alkaa, kun paine kanavassa 7 ja hydrauliväliainetilassa 7' laskee. Tällöin venttiilijousen (ei esitetty) voima ylit-tää hydraulisen voiman ja venttiilin sulkeutumisliike alkaa. Samalla alkaa myös ;'· j työntötangon 6 liike kohti hydrauliväliainetilan 7' pohjaa 7". Työntötanko 6 .·. : siirtää liikkuessaan myös mäntäelintä 2 kohti pohjaa 7" ja hydrauliväliainetilan 25 7' tilavuus pienenee. Asemassa, jossa hylsykappale ei ole tavoittanut pohjaa .··. 7", tilassa 10 ja kammiossa 8 sekä kanavassa 7 vallitsee sama painetaso. Tie tyn matkan jälkeen hylsykappale saavuttaa pohjan 7" ja sulkeutumisliikkeen hidastus alkaa.

Mäntäelin 2 jatkaa liikettään kohti pohjaa 7" hylsykappaleen 3 ollessa pohjaa 30 vasten. Liikkuessaan mäntäelin puristaa hydrauliväliainetta kammiosta 8 aukon *···, 11 kautta. Pohja 7" toimii siis hylsykappaleen 3 liikkeenrajoittimena ja samalla jousen 4 vastavoimana puristettaessa mäntäelintä 2 hylsykappaletta 3 toisiaan : kohti kammion 8 tilavuuden pienentämiseksi.. Venttiilin sulkeutumisen edisty- • *’· essä tulevat mäntäelin 2 ja hylsykappale 3 tietyssä tilanteessa sellaiseen ase- e 114499 maan toisiinsa nähden, että uloke 11' työntyy aukkoon 11, jolloin kuristusjär-jestelyn virtauspoikkipinta-ala pienenee ja sulkeutumisnopeus hidastuu. Kun uloke on kartiomainen, on kuristusjärjestelyn virtauspoikkipinta-ala sitä pienempi, mitä lähempänä mäntäelin 2 ja hylsykappale 3 ovat toisiaan. Näin siis 5 myös sulkeutumisnopeus on sitä hitaampaa, mitä lähempänä mäntäelin 2 ja hylsykappale 3 ovat toisiaan. Venttiilin sulkeuduttua kammioon 8 jää tietty paine, jonka avulla voidaan poistaa venttiilikoneiston välykset. Liikkeen hidastumisen nopeus on riippuvainen mm. aukon 11 ja ulokkeen 11' koosta. Lisäksi hidastumistapahtumaan voidaan vaikuttaa ulokkeen 11' muodolla, siten että 10 hidastusnopeutta voidaan muunnella erilaiseksi, kuhunkin venttiilin asemaan sopivaksi. Erityisen edullisesti keksinnön mukaisella järjestelyllä saadaan aikaan venttiilin liikkeen progressiivinen hidastuminen sulkeutumisliikkeen loppua kohden kuitenkaan avausnopeuden kärsimättä.

Keksintö ei ole rajoitettu esitettyyn sovellusmuotoon, vaan useita muunnelmia 15 on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

• · « • 1 1 • · »

Claims (9)

1. Mäntämoottorin venttiilin nostin venttiilin liikkeen ohjaamiseksi hydraulijär-jestelmän avulla, joka venttiilin nostin käsittää työntötangon (6) tai vastaavan, jonka asema määrää venttiilin aseman, sekä mäntäelimen (2), joka on sovitettu 5 vaikuttamaan työntötankoon (6) tai vastaavaan, jossa mäntäelimen (2) ensimmäisen pään yhteydessä on hylsykappale (3), joka käsittää sylinterimäisen vaippaosan (3') ja pohjaosan (3"), ja jossa hylsykappale (3) ja mäntäelin (2) muodostavat muuttuvatilavuuksisen kammion (8) hydrauliväliainetta varten, ja jossa mäntäelin (2) on yhteydessä hydrauliväliainetilaan (7'), johon venttiiliin 10 liikettä ohjaava hydraulijärjestelmä on kytketty vaikuttamaan, ja joka mäntä-elin (2) käsittää hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestelyn (11,11') kammion (8) yhteydessä, tunnettu siitä, että hydrauliväliaineen virtauksen ku-ristusjärjestely (11,11') käsittää hylsykappaleen pohjaosaan (3”) sovitetun aukon (11) tai vastaavan ja mäntäelimeen sovitetun ulokkeen (11') progressiivi-15 sen hidastumisen aikaansaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiilin nostin, tunnettu siitä, että kammio (8) hydrauliväliainetta varten on yhteydessä hydrauliväliainetilaan (7') vain hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestelyn (11,11') kautta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiilin nostin, tunnettu siitä, että män-20 täelimeen (2) sovitettu uloke (11') on pituusakselinsa suunnassa poikkileik- , . kauspinta-alaltaan muuttuva.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiilin nostin, tunnettu siitä, että hyd- rauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestelyn (11,11') tila määräytyy mäntäeli-·;·*: men (2) ja hylsykappaleen (3) välisen aseman perusteella. « »

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiilin nostin, tunnettu siitä, että hyl sykappale (3) on sovitettu rajoitetusti liikuteltavaksi mäntäelimen (2) pituusak-*;;; selin suunnassa, ja että hylsykappaleen (3) ja mäntäelimen (2) väliin on järjes- '··* tetty jousi (4) tai vastaava, joka on kuormitettu vasten hylsykappaleen pohja- osaa (3"). i · »

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiilin nostin, tunnettu siitä, että hyd- v : rauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestely (11,11') on järjestetty sallimaan muuttuvatilavuuksinen kammion (8) täyttymisen hydrauliväliaineella ja tyhjen- 8 114499 tymisen hydrauliväliaineesta jokaisella venttiilin nostimen venttiiliä avaavan ja sulkevan liikkeen aikana.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiilin nostin, joka käsittää runkoon (1) järjestetyn sylinterimäisen tilan (V), johon mäntäelin (2) on sovitettu, tunnettu 5 siitä, että sylinteritilaan (V) on sovitettu hylsykappaleen liikkeenrajoitin (7”), ja että hydrauliväliaineen virtauksen kuristusjärjestely (11,11') on sovitettu muuttamaan tilaansa hylsykappaleen (3) painuessa vasten liikkeenrajoitinta (7").

7 114499

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen venttiilin nostin, tunnettu siitä, että vaip-paosa (3') ympäröi ainakin osaksi mäntäelintä (2).

* · 9 114499