IT8322335A1 - Macchina a combustione interna a più cilindri con canne bagnate di scorrimento dei cilindri a testate singole - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Macchina a combustione interna a pi? cilindri con canne bagnate di scorrimento dei cilindri a testate singole"
Riassunto del trovato
La presente invenzione si riferisce a una macchina a combustione interna a pi? cilindri con canne di scorrimento bagnate dei cilindri e testate singole, in particolare per veicoli industriali. Per una macchina a combustione interna di questo genere, si desidera ottenere una riduzione della lunghezza costruttiva o un aumento del volume della corsa in caso di lunghezza costruttiva prestabilita, senza che bisogna accettare in tal caso una costruzione complicata, con la quale, in successione aumenta il rischio di guasto dei motori rispettivamente a causa della quale potrebbe essere messo in dubbio Il sicuro funzionamento dei motori. Ci? si ottiene essenzialmente per il fatto che le singole canne (1) di scorrimento dei cilindri presentano sempre un collare d'appoggio (la) previsto al di sotto della corrispondente camera (14) per l'acqua di raffreddamento e che la messa a tenuta delle camera (14) per l'acqua di raffreddamento verso le singole testate (2) dei cilindri, avviene sempre tramite un collare (8) di tenuta, previsto nella parte superiore delle aperture dei cilindri sul lato del basamento del motore per le canne (1) di scorrimento, il quale collare tra i cilindri ? sempre eseguito sotto forma di costola (9), impiegando almeno un anello (6) del tipo OR tra la canna (1) di scorrimento del cilindro ed il collare (8) di tenuta, (figura 1)
Descrizione del trovato
La presente invenzione si riferisce ad una macchina a combustione interna a pi? cilindri, con canne di scorrimento dei cilindri bagnate e testate singole dei cilindri, in particolare per veicoli industriali.
Le canne di scorrimento intercambiabili dei cilindri della maggior parte dei motori oggi costruiti, con canne di scorrimento "bagnate" presentano nella zona superiore un collare per la canna con il quale appoggia sul basamento del motore e, mediante una parte della forza di pressione della testa del cilindro, dette canne vengono bloccate. Questo tipo di costruzione ha tra l'altro il vantaggio che il diametro esterno del collare rispetto al diametro interno del cilindro ? relativamente grande e per l'alloggiamento di canne di scorrimento di questo genere nel basamento dei motore ? da prevedere una elevata distanza tra i cilindri. Questa elevata distanza richiede anche che le grandi compressioni sotto il collare della canna di scorrimento in senso circonferenziale devono essere sostenute mediante pareti di irrigidimento anche tra i singoli cilindri. L'inconveniente essenziale di questo modo costruttivo, consiste pertanto nel fatto, che si manifesta una distanza relativamente grande tra i cilindri e pertanto un volume costruttivo per il motore, che in modo indesiderato diventa molto grande.
Una possibilit? di ridurre la distanza tra i cilindri e pertanto anche il volume costruttivo del motore, ? raggiungibile con l'impiego di . tubi cilindrici, introdotti mediante colata nel basamento del motore, eventualmente in combinazione con canne "secche" inserite, che presentano pure nella zona superiore un collare. Questa forma d'esecuzione ha per? l'inconveniente, in particolare per motori di costruzione pi? grande, che a causa del tubo introdotto mediante procedimento di colata, il pezzo di ghisa formante il basamento del motore diventa notevolmente pi? complicato. Cos?, in contrasto con la soluzione che prevede canne "bagnate" per la fabbricazione del pezzo grezzo, ? necessario un particolare nucleo in terra da fonderia per realizzare il mantello dell'acqua. Per il supporto del nucleo nella forma da fonderia e anche per asportare la terra da fonderia in pareti portanti molto ?importanti di questo basamento, bisogna prevedere aperture molto grandi. In particolare per motori per i quali ? desiderato un volume costruttivo ridotto, realizzano forzatamente numerosi spessori molto ridotti per la parete del nucleo per il mantello dell'acqua. Spessori cos? sottili per i nuclei aumentano per? notevolmente il rischio di sfrido. Inoltre, si presenta il pericolo che, ad esempio a causa di incrinature del nucleo durante la fase di colata, in questa zona vengono generate sottili pelli di ghisa che interrompono la corrente forzata dell'acqua di raffreddamento nella zona di parti molto importanti, fatto che per motori di alta potenza provocherebbe senza alcun dubbio un guasto del motore. L'eliminazione sicura di pelliccine di colata (costole fogliforme) di questo genere, richiede che il vano per l'acqua sia osservabile da tutti i punti e che pertanto risulti controllabile. Ci? non ? per? realizzabile in pratica a causa delle numerose aperture in parti portanti, in modo che con motori di questo genere costruttivo, aumenta forzatamente il rischio di danni.
E' pertanto scopo della presente invenzione, di realizzare per una macchina a combustione interna a pi? cilindri, del tipo prima menzionato una riduzione del volume costruttivo senza che in tal caso debba essere accettata una fabbricazione complicata, per la quale si manifesterebbe il pericolo di aumentare il successivp rischio di guasto dei motori, rispettivamente il cui funzionamento sicuro verrebbe messo in dubbio.
Tale scopo viene raggiunto per il fatto che le singole canne di scorrimento del cilindro presentano un collare d'appoggio, previsto al di sotto del corrispondente vano per l'acqua di raffreddamento circondante le canne e che la resa a tenuta dei singoli vani per l'acqua di raffreddamento verso le singole testate dei cilindri, viene realizzata mediante un corrispondente collare di tenuta previsto nella zona superiore delle aperture dei cilindri, nella zona del lato del basamento del motore il quale collare di tenuta tra le singole canne di scorrimento dei cilindri, ? eseguito a forma di costola, attraversante a ponte il corrispondente vano per l'acqua di raffreddamento, impiegando almeno un anello del tipo OR tra la canna di scorrimento del cilindro ed il collare di tenuta.
Macchine a combustione interna a pi? cilindri, con canne di scorrimento dei cilindri "bagnate" appoggienti inferiormente, sono gi? note (vedansi ad esempio Automotive Engineering, ottobre 1980, pagine 125 e 126) per?, per questi motori il vano per l'acqua di raffreddamento risulta superiormente aperto tra il basamento del motore e la circonferenza esterna delle canne di scorrimento dei cilindri e, la resa a tenuta per l'acqua di raffreddamento verso il cilindro, avviene sulla superficie frontale della canna di scorrimento del cilindro, sul lato della testa del cilindro e verso I'esterno, verso la circonferenza del basamento del motore o mediante una testata del cilindro, che copre tutti i cilindri o tramite pi? testate di cilindro che coprono sempre pi? cilindri.
Mediante la soluzione proposta, non si ottiene solamente la desiderata riduzione del volume costruttivo, ma in contrasto con lo stato anteriore della tecnica rispetto a motori con canne di scorrimento dei cilindri, appoggianti inferiormente, diventa possibile anche l'impiego di testate singole per i cilindri, che presentano una serie di notevoli vantaggi (ad esempio facile montaggio, facile riparazione, ridotto pericolo di distorsione, impiego della stessa testata per motori con un numero differente di cilindri e di costruzione differente, eccetera) dato che con la resa a tenuta proposta delle canne di scorrimento dei cilindri, una fuoriuscita dell'acqua di raffreddamento attraverso la fessura sempre presente tra le singole testate dei cilindri, viene intercettata con sicurezza. In caso d'impiego di una canna, che al di sotto del vano per l'acqua di raffreddamento presenta un appoggio a collare, con la forza di pressione (distribuita equamente) della testa del cilindro, l'intera lunghezza della canna viene messa sotto tensione fino all'appoggio a collare. Con ci?, si ottiene rispetto alla canna con un collare previsto in alto una maggiore lunghezza di dilatazione messa sotto tensione, che porta ad una ridotta diminuzione del precaricamento delle viti . a c?usa delle inevitabili perdite di posizionamento e pertanto, ad una migliore presa a tenuta contro i gas. Inoltre, nella zona superiore tra i singoli cilindri, non sono da prevedere pareti di rinforzo a parete grossa molto .spessa, dato che la forza di pressione della testata di cilindro (dovuta alla usuale distanza ridotta delle canne lungo la superficie d'appoggio della testata del cilindro della carcassa del manovellismo) agisce solamente nella parte bassa sul basamento del motore. Il collare di tenuta, previsto secondo la presente invenzione, rispettivamente la costola tra i singoli cilindri non sono pertanto esposti in pratica a forze di pressione dalla testata dei. cilindri e pertanto, in connessione con almeno un anello OR che tramite una scanalatura ? inserito nel canna di scorrimento del cilindro, serve solamente per la resa a tenuta del vano contenente l'acqua di raffreddamento, in corrispondenza della circonferenza del cilindro verso il lato della testata del cilindro.
Ulteriori mezzi di tenuta a guisa di anello OR sono previsti nella zona di appoggio del collare per proteggere questo da azioni corrosive per effetto dell'acqua di raffreddamento, rispettivamente per rendere a tenuta verso il vano contenente l'olio.
L'altezza della costola ? dimensionata in modo tale da far s? che l'acqua di raffreddamento, tra i cilindri viene guidata sufficientemente In alto, in modo da ottenere un buon raffreddamento della zona calda delle costole.
Per far s?, che la zona superiore del vano per l'acqua di raffreddamento tra i cilindri, realizzato mediante gli elementi tubolari a vite inseriti a colata nel basamento del motore e previsti per accogliere i filetti delle viti della testata, (dovuto alla ridotta distanza tra i cilindri), venga raffreddata in modo partieoiarmente bene, si prevede sempre, dal canale di alimentazione dell'acqua di raffreddamento, previsto lateralmente rispetto al basamento del motore, che verso la zona delle costole s? estende un canale per l'acqua di raffreddamento, in posizione inclinata al di sotto degli elementi tubolari per le viti. Cos?, si ottiene un raffreddamento particolarmente intenso di questa zona riscaldata da ambedue i tubi cilindrici.
In una ulteriore forma d'esecuzione dell'invenzione, le canne di scorrimento del cilindro, ad un'altezza direttamente al di sotto del collare di tenuta, presentano uno sottosquadro.. Questo sottosquadro serve per un migliore collegamento della zona del. vano contenente l'acqua incamerato dagli elementi tubolari filettati ed inseriti a colata e pertanto difficilmente aereabili, con corrispondenti fori di aereazione. Tramite questi fori di aereazione, viene garantita una perfetta aereazione dell'intero vano contenente l'acqua (in caso di riempimento).
Per effetto dei riscaldamento pi? veloce (dovuto ai gas di combustione) della canna di scorrimento del cilindro rispetto alla carcassa circondante, (in particolare durante l'avviamento a freddo) e la derivante dilatazione maggiore delle canne di scorrimento dei cilindri, in corrispondenza dei punti di collegamento dei passaggi per l'acqua, di raffreddamento e dei passaggi per l'olio, tra il basamento del motore e la testata dei cilindri, possono manifestarsi delle perdite. Pertanto, in queste zone si prevedono pure elementi elastici, vantaggiosamente anelli OR, per ottenere nonostante questo fenomeno di "respirazione", una perfetta resa a tenuta dei collegamenti per l'alimentazione dell'acqua e dell'olio, previsti in questa zona.
Ulteriori particolari dell'invenzione possono essere rilevati dalla seguente descrizione, dalle sottorivendicazioni, nonch? dai disegni. L'oggetto, concepito secodo la presente invenzione, sar? ora descr?tto pi? dettagliatamente tramite una forma d'esecuzione data solo a titolo d'esempio ed illustrata nei disegni allegati, nei quali: la figura 1 mostra una sezione longitudinale attraverso una parte del basamento del motore con i corrispondenti cilindri;
la figura la mostra un particolare della figura 1 su scala maggiore;
la figura 2 mostra una vista di pianta su una parte della carcassa contenente il basamento del motore, eseguita in sezione lungo la linea ll-ll della figura 1;
la figura 3 mostra una sezione attraverso una parte del basamento del motore (nella zona del mantello d'acqua tra le canne di scorrimento dei cilindri), eseguita secondo la linea lll-III della figura 2, e
la figura 4 mostra una sezione attraverso la parte del basamento del motore (nella zona degli elementi tubolari filettati per le viti delle testate), eseguita secondo la linea IV-IV della figura 2.
Nella figura 1 le canne di scorrimento dei cilindri sono indicate con 1. Queste presentano sempre nella' zona inferiore un collare la a manicotto, mediante il quale appoggiano sui corrispondenti appoggi 18 a collare del basamento 3 del motore. Con l'ausilio di testate 2 singole per i cilindri, le singole canne 1 dei cilindri, che presentano una ridotta sporgenza oltre alla superficie d'appoggio delle testate sul basamento del motore, vengono spine contro il corrispondente supporto 18 a collare e pertanto vengono bloccate nel basamento 3 del motore. Secondo l'invenzione, la resa a tenuta dei vani 14 per l'acqua di raffreddamento tra, rispettivamente intorno alle canne 1 di scorrimento dei cilindri verso le testate 2 singole dei cilindri viene ottenuta per il fatto che la zona superiore delle aperture dei cilindri, sul lato del basamento del motore (aperture per le canne 1 di scorrimento dei cilindri), presentano sempre un mezzo ad accoppiamento preciso cilindrico, lavorato (collare di tenuta 8) che tra i singoli cilindri (canne di scorrimento dei cilindri) risulta eseguito come costola 9. In tal caso, nella forma d'esecuzione tra le canne 1 di scorrimento dei cilindri ed il collare 8 di tenuta, si prevedono sempre due anelli 6 del tipo OR, che sono allogati in scanalature 7 delle singole canne 1 di scorrimento dei cilindri.
Con questa resa a tenuta delle canne di scorrimento dei cilindri, come proposto con l'invenzione, si possono prevedere anche testate singole per i cilindri, dato che una fuoriuscita di acqua di raffreddamento attraverso la fessura 10, presente forzatamente tra le testate 2 dei cilindri, viene con il trovato sicuramente intercettata.
Un altro mezzo di tenuta 4 ad anello OR si trova al di sopra dell'appoggio 18 a collare e serve per proteggere la superficie d'appoggio del collare da aggressioni corrosive da parte dell'acqua di raffreddamento. Questa guarnizione a guisa di anello OR, pu? essere disposta a scelta o In una scanalatura della canna 1 di scorrimento del cilindro, oppure in una scanalatura del basamento 3 del motore, prevedendo che l'anello OR disposto nel basamento 3 del motore, allo scopo di ottenere una ridotta distanza tra i cilindri, sia previsto eventualmente sfalsato in altezza.
Si prevedono inoltre altri due anelli 5 OR, che sono disposti sotto l'appoggio 18 a collare e che sono allogati in scanalature della carcassa 3 del manovellismo. Questi anelli OR fungono da mezzi ,di tenuta rispetto al vano 19 contenente l'olio.
La costola ? dimensionata in modo tale de ottenere un sufficiente raffreddamento della zona superiore della canna.
Un ulteriore miglioramento dell'effetto raffreddante, viene ottenuto per il fatto che il flusso dell'acqua di raffreddamento verso la zona della costola viene migliorato. Ci? si ottiene per il fatto che l'acqua di raffreddamento supplementare dal canale 12 di alimentazione dell'acqua di raffreddamento, previsto lateralmente nel basamento 3 del motore, tramite un canale 13 estendentesi in modo inclinato al di sotto degli elementi 11 filettati accoglienti la filettatura delle viti per le testate dei cilindri, viene guidata verso l'alto. Con ci?, viene garantito che il vano superiore della camera 14 contenente l'acqua fortemente riscaldato ? rastremato dai tubi 11 filettati ed incorporati a colata nel basamento del motore, per accogliere le viti delle testate dei cilindri, venga alimentato sufficientemente con il liquido di raffreddamento.
Per ottenere anche una sicura aereazione, rispettivamente un riempimento dell'intero vano 14 per l'acqua, le canne 1 di scorrimento dei cilindri, in un altezza direttamente al di sotto del collare 8 di tenuta, presentano un sottosquadro 15. Con detto sottosquadro 15, si ottiene un buon collegamento delle zone delle camera 14 dell'aria formate dai tubi 11 per le viti, con fori 16 di aereazione.
Per compensare la fase di "respirazione" per effetto di un allungamento relativo termico delle canne 1 di scorrimento dei cilindri, in particolare durante l'avviamento a freddo, per la resa a tenuta dei passaggi per l'acqua di raffreddamento e per l'olio, formanti tra il basamento 3 del motore e la testa 2 dei cilindri, si prevedono pure elementi elastici, ad esempio anelli OR. La resa a tenuta rispetto ai gas, viene garantita mediante gli usuali mezzi di tenuta tra la testa del cilindro e la superficie frontale delle canne tramite corrispondente dimensionamento del collegamento a vite delle testate dei cilindri, tenendo anche conto della fase di "respirazione" che si manifesta.
Comporta anche vantaggi, prevedere le filettature 20 per le viti delle testate dei cilindri sotto l?appoggio 18 del collare. Con ci?, si ottiene che tensioni di trazione presenti nelle pareti della carcassa 3 e nella zona dell'appoggio 18 del collare, vengano trasformate in tensione di pressione, il che permette un perfetto bloccaggio della canna 1 di scorrimento per un lungo periodo dj funzionamento, anche per materiali aventi una bassa resistenza alla trazione.
Infine, sia menzionato che con la presente invenzione diventa possibile, nonostante un mantenimento delle dimensioni esterne del motore, di incrementare notevolmente il volume della corsa e la potenza del motore, dato che il diametro del cilindro, nonostante il mantenimento della distanza tra i cilindri, pu? essere incrementato notevolmente. Anche a causa dell'eliminazione delle pareti intermedie a spessore grosso, come finora erano usuali tra i singoli cilindri, si raggiunge un risparmio di peso.
Claims (6)
1. Macchina a combustione interna a pi? cilindri, con canne di scorrimento bagnate per i con cilindri e singole testate dei cilindri, in particolare per i veicoli industriali, caratterizzata dal fatto, che le singole canne (l) dei cilindri presentano un collare d'appoggio (1a), previsto .al di sotto del corrispondente vano (14) per l'acqua di raffreddamento, circondante i canne, che la resa a tenuta dei singoli vani (14) per l'acqua di raffreddamento verso le singole testate (2) dei cilindri, avviene tramite un corrispondente collare di tenuta (8), previsto per le canne (1) di scorrimento, in corrispondenza della zona superiore delle aperture dei cilindri sul lato del basamento del motore, il quale collare di tenuta ? eseguito tra le singole canne (1) di scorrimento dei cilindri come costola (9), attraversante a ponte il corrispondente vano (14) per l'acqua di raffreddamento, prevedendo l'impiego di almeno un anello OR (6) tra la canna (1) di scorrimento del cilindro ed il collare (8) di tenuta.
2. Macchina a combustione interna, a pi? cilindri, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto, che l'anello o gli anelli (6) del tipo OR sono allogati in una scanalatura, rispettivamente in scanalature (7) della canna (1) di scorrimento dei cilindri.
3. Macchina a combustione interna, a pi? cilindri, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto, che nella zona dell'appoggio (18) del collare (1a) della canna (l) d? scorrimento dei cilindri, sono previsti ulteriori mezzi di tenuta (4, 5) ad anello OR.
4. Macchina a combustione interna, a pi? cilindri, secondo ia rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto, che l'alimentazione dell'acqua di raffreddamento verso la zona superiore dei vano (14) per l'acqua di raffreddamento, avviene dal canale (12) per l'alimentazione dell'acqua di raffreddamento, previsto lateralmente rispetto al basamento (3) del motore, tramite un canale (13) per l'alimentazione dell'acqua di raffreddamento, disposto in modo inclinato rispetto alla costola (9).
5. Macchina a combustione interna, a pi? cilindri secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le singole canne (1) di scorrimento dei cilindri, presentano un sottosquadro (15) ad un?altezza direttamente al di sotto del collare di tenuta (8) delle aperture dei cilindri, sul lato del basamento del motore.
6. M?cchina a combustione interna, a pi? cilindri, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto, che per la resa a tenuta perfetta dei passaggi per l'acqua di raffreddamento e dei passaggi per l'olio, tra il basamento (3) del motore e la testata (2) del cilindro, sono previsti elementi elastici, ad esempio anelli pure del tipo OR.
Il tutto, sostanzialmente come descritto ed illustrato agli scopi sopra specificati.
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