NO118619B - - Google Patents

Description

Anordning ved stempel-topper.

Foreliggende oppfinnelse angår stempeltopper og kan særlig anvendes i forbin-

delse med stempler til bruk i forbrennings-motorer. Mer bestemt, angår oppfinnelsen stempeltopper som omfatter et ytre skall med en krone og et nedhengende sylindrisk skjørt, og en innvendig anordnet festeinnretning for feste av det ytre skall på stempellegemet. Hensikten med oppfinnel-

sen er å tilveiebringe en stempeltopp, konstruert for å gi lenger tjeneste, særlig un-

der vanskelige driftsforhold.

Pesteinnretningen har en vegg som ligger nær inntil den indre overflate av det nedhengende sylindriske skjørt av det ytre skall, for således i danne en ringformet passasje som står i forbindelse med et kammer, dannet mellom festeinnretningens topp og kronen av det ytre skall, og det ytre skall er slik anbragt på festeinnretningen at kronen kan utvide seg og trekke seg sammen fritt i en retning rettvinklet på stemplets akse, og skjørtet kan utvide seg og trekke seg sammen fritt i en retning parallelt med stemplets akse.

To forskjellige stempler som omfatter oppfinnelsen er vist som eksempler på teg-ningene der: Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en sylinder og et stempel, konstruert i hen-

hold til oppfinnelsen,

fig. 2 viser et delvis snitt rettvinklet på

fig. 1 i forstørret målestokk og med noen deler utelatt,

fig. 3 viser et forstørret snitt av en del

av stemplet som er vist i fig. 1,

fig. 4 viser en del av stemplet i fig. 1,

sett ovenfra,

fig. 5 viser et snitt etter linjen 5—5 i

fig. 4,

fig. 6 viser et lengdesnitt på samme måte som fig. 1, gjennom en annen form for stempel og

fig. 7 viser et snitt i rett vinkel på fig. 6. Sylinderen som er vist på fig. 1 er for

en forbrenningsmotor og er sammensatt av en sylinderforing 10 og et topplokk 12 som sammen med stemplets topp omslutter ei forbrenningskammer 14. Stemplet omfatter et stempcllegeme 16 som har en stempel-bolt 18 og en stempelstang 20. Den nedre ende av stempellegemet 16 er forsynt med olj efjærer 22 og har også de vanlige ring-sektorer 24.

En stempeltopp 26 er festet på toppen

av stempellegemet 16. Stempeltoppen omfatter et ytre skall 30 og en innvendig anordnet festeinnretning 28 for feste av det ytre skall til legemet 16. Festeinnretningen er avtagbart forbundet med toppen av stempellegemet ved hjelp av et antall pin-neskruer 32 (se fig. 2) med passende mut-

tere 34 som er tilgjengelige gjennom åpninger 35 i siden av stempellegemet. Et an-

tall styrepinner 36 strekker seg mellom stempellegemet og festeinnretningen for å holde denne i stilling.

Det ytre skall 30 av stempeltoppen har

en krone hvis øvre overflate har skålform som vist ved 38, og stempeltoppen har vi-

dere et nedhengende sylindrisk skjørt 40

som omslutter festeinnretningen 28 og bæ-

rer et antall stempelfjærer 42. Festeinn-

retningen bg skjørtet 40 er gjenget sammén ved 44 og hindres i å vri seg i forhold til hverandre ved hjelp av en eller flere låsepinner 46.

■ Festeinnretningen 28 er utformet til å tillate at kjølevæske skal kunne sirkulere gjennom stempeltoppen og er vist i detalj på fig. 4 og 5. Det vil sees at et ringformet væsketilførselskammer 48 dannes mellom en indre vegg 50 og den ytre vegg 52. Et antall åpninger 52' er anordnet i de to veg-ger for å muliggjøre at støpekjernen skal kunne fjernes etter at festeinnretningen er blitt støpt, men disse åpninger er lukket av plugger 53 (se fig. 1) under sammenset-ning av stempeltoppen. En innløpskanal 54 for væske fører inn i tilførselskammeret 48 og et antall radielle porter 56 i den ytre vegg 52 fører ut til en ringformet kanal 58 (se fig. 1).mellom skjørtet 40 og veggen 52 på festeinnretningen som ligger nær inntil den indre overflate av skjørtet. Skru-forbindelsen 44 lukker den nedre ende av denne ringformede kanal 58, slik at væske som føres til kanalen gjennom portene 56 strømmer opp og gjennom et antall snevre kanaler inn i et kammer 60 som er dannet mellom kronen av det ytre skall og toppen 62 av festeinnretningen. Væsken strømmer deretter gjennom et sentralt anordnet utløp 64 i toppen av festeinnretningen inn i et hulrom 65 som gjennom åpninger i stempellegemet fører til et kammer 66 som gjennom en kanal 67 står i forbindelse med et væskeutløpsrør 68 som på sin side fører til en panne for tilførsel av væske.

Toppen av festeinnretningen er forsynt med et antall rygger eller fremspring 70 som er atskilt av gap som danner snevre forbindelseskanaler 69 mellom den ringformede kanal 58 og kammeret 60. Ryggene 70 er anordnet radielt på en sirkel og tjener til' å understøtte kronen av det ytre skall 30, idet kronen for dette formål er forsynt med en ringformet lagerflate 71. Kanalene 69 er utført grunne for å sette kjølevæsken i stand til å strømme hurtig til kammeret 60 og deretter til utløpet 64. Den ringformede kanal 58 mellom skjørtet og festeinnretningen er også utført forholdsvis smal, slik at væsken strømmer meget hurtig opp til forbindelseskanale-ne 69.

En tetningsring 73 er anordnet under skruegj engene 44, dvs. på den side av skruegj engene som ligger lengst bort fra den ringformede kanal 58 for å forhindre at kjølevæske lekker inn i sylinderen og for samtidig å hindre at gasser fra forbren-ningskammeret lekker inn i kjølekretsen. Kjølevæske tilføres festeinnretningen gjennom en kanal 74 i stempelstangen, en ak-sial kanal 76 i stempélbolten og et for-bindelsesrør 78 som fører til innløpet 54' i festeinnretningen.

På fig. 6 og 7 er det vist en annen form for stempel der stempelstangen er forbundet med en stempelboltbærer 77 som danner stempellegemet, ved hjelp av en stem-pelbolt som har en sentral kanal 78 for føring av smøremiddel og kjølevæske. Bæ-reren 77 har en tilsvarende kanal 79 som tillater væske å strømme inn i et sentralt tilførselskammer 80 i festeinnretningen 81. Denne festeinnretning er festet til toppen av stempelboltbærer en ved hjelp av et antall bolter 82. Et antall radielt plasert porter 83 er anordnet i sidene av festeinnretningen, og disse porter har samme funk-sjon som portene 56 vist på fig. 1.

Det ytre skall 84 av stempeltoppen er montert på festeinnretningen 81 og har et nedhengende sylindrisk skjørt 85 som strekker seg ned under stempelboltbæreren og er holdt på plass ved hjelp av en sneppring 86 anbragt i et innvendig ringformet spor i skjørtet og som ligger an mot den nedre overflate av stempelboltbæreren. Sideveggen av festeinnretningen og skjørtet av det ytre skall 84 omslutter mellom seg en smal ringformet kanal 87 som tilføres kjølevæske gjennom de radielle porter 83 og leder den til et skiveformet kammer 88, dannet mellom kronen av det ytre skall og toppen av festeinnretningen. Den nedre ende av kammeret 87 er lukket ved hjelp av en tetningsring 87'. Kronen og festeinnretningen er forsynt med ringformede lagerflater av samme form som er vist i fig. 1, og radielle forbindelseskanaler dannes mellom lagerflaten på festeinnretningen, slik at væske kan strømme opp i den ringformede kanal 87 og radielt inn i det sentrale kammer 88. Et utløp 89 er anordnet i sentrum av kammeret 88 og fører til en side og væsken vil deretter tømmes i veivkassen gjennom utløpskanaler 91 i stempelboltbæreren og gjennom et utløp 92 i en oljefjærholder 93 som er skrudd fast til den nedre ende av stempelboltbæreren ved hjelp av skruer 94. Det er ved 95 klaring mellom enden av skjørtet og oljef jær-holderen slik at skjørtet kan utvide seg og trekke seg sammen fritt i en retning parallelt med stemplets akse.

Den teori som ligger til grunn for oppfinnelsen vil nå bli forklart.

Den totale belastning som et motor-stempsl utsettes for er' sammensatt av to belastninger eller påkjenninger der en er utvidelse av metallet i stempeltoppen på grunn av den høye temperatur som utvik-les i sylinderen og kalles termisk belastning, og der den annen er den sammen-trykkende kraft på stempeltoppen som frembringes av det høye trykk som ut-vikles i sylinderen, og denne siste belastning betegnes som gass-belastning. Disse to belastninger vil virke sammen og vil frembringe en maksimum påkjenning om-trent ved punktet 100 på fig. 1 og 6, slik at stempelskader vanligvis oppstår i form av sprekkdannelser tvers over stempelveg-gen på dette punkt.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse blir den termiske belastning og gassbelastningen atskilt, slik at det ikke passerer gjennom samme punkt. Den termiske utvidelse av kronen frembringer en strekk-spenning ved punktet 100. Denne blir imid-lertid vesentlig redusert da den nedre ende av stempeltoppens skjørt fritt kan utvides fordi den gjengede forbindelse 44 i fig. 1 og sneppringforbindelsen 86 på fig. 6 har tilstrekkelig klaring og er tilstrekkelig løse for dette formål. En liten klaring 101 finnes således på fig. 1 mellom den nedre ende av skjørtet og toppen av stempellegemet, mens en liknende klaring 95 finnes mellom enden av skjørtet og stempelfjær-holderen i fig. 6. Gassbelastningen føres gjennom kronen av det ytre skall av stempeltoppen til festeinnretningen gjennom deres motstøtende ringformede flater. Skjørtet av stempeltoppen bærer ikke noen del av gassbelastningen og kan fritt utvide seg og trekke seg sammen under den termiske belastning.

Gassbelastningen er rettet ned gjennom kronen som antydet ved pilen 102 og mot festeinnretningen, deretter mot stempellegemet. Dette foregår uten bruk av ribber eller andre kompliserte støpte struk-turer som alle vil være vanskelige å frem-stille og å holde rene. Ved disse foranstalt-ninger blir gassbelastningen ikke påført stemplet ved punktet 100 og dette resul-terer i en meget lengere levetid for stemplet. Dessuten vil bøyningsspenningene i kronen være de samme som for et stempel med en meget mindre diameter svarende til diameteren av lagerflaten 71 i fig. 1. Dette gjelder også for fig. 6.

Det må påpekes at ved konstruksjo-nen som er vist på fig. 1 tjener den gjengede forbindelse 44 en dobbelt hensikt. For det første-forbinder den det ytre skall av stempeltoppen og festeinnretningen og fol-det annet demper den fluktueringer i væs-ketrykket mot tetningsringen 73. Skruegj engen 44 er utført med stor klaring og tiltrekningsretningen er slik at utvidelse vil føre tii løsning av forbindelsen. Gassbelastningen er naturligvis overført gjennom punktet 102 og ikke gjennom gjengene.

Kjølekretsen i stempeltoppen er gjort mer effektiv ved å utføre den ringformede kanal 58 i fig. 1 og 87 i fig. 6 meget smal for å sikre en væskestrøm med stor hastighet, særlig bak stempelringene og der kjølevæsken strømmer forbi påkjennings-punktet 100. I tillegg til dette er de radielle forbindelseskanaler 69 utført grunne, slik at væsken når sin største hastighet langs denne del av sin bane og varmen i dette kritiske område vil bli ført vekk av kjøle-væsken med størst mulig hastighet.

Claims (9)

1. Stempeltopp omfattende et ytre skall som har en krone og et nedhengende sylindrisk skjørt samt en innvendig anordnet festeinnretning for feste av det ytre skall på et stempellegeme, der festeinnretningen har en vegg som'vender mot den innvendige flate av det nedhengende sylindriske skjørt på skallet, slik at det dannes en ringformet passasje som står i forbindelse med et kammer dannet mellom toppen av festeinnretningen og kronen på det ytre skall, karakterisert ved at den ringformede passasje (58, 57) er så trang at kjølevæske som strømmer gjennom pas-sasjen vil strømme hurtig, og ved at den sentrale del av kronen (38, 84) ikke ligger helt an mot, men bare hviler på festeinnretningen (28, 81) med den del av kronen som ligger nærmest skjørtet (40, 85) samt ved at den nedre ende av skjørtet (40, 85) ligger med noen klaring (101, 95) fra den annen del av stemplet for å tillate skjør-tet å utvide seg og å trekke seg fritt sammen i en retning parallelt med stemplets akse.

2. Stempeltopp som angitt i påstand 1, karakterisert ved at toppen av festeinnretningen er forsynt med et antall rygger eller fremspring (70) hvorpå kronen er un-derstøttet, idet gapene mellom ryggene eller fremspringene danner forbindelseskanaler mellom den ringformede kanal (58, 87) og kammeret (60, 88).

3. Stempeltopp som angitt i påstand 2 karakterisert ved at ryggene (70) er anordnet radielt på en sirkel.

4. Stempeltopp som angitt i en hvilken som helst av påstandene 1—3, karakterisert ved at festeinnretningen er forsynt med et væsketilførselskammer (48, 80) som står i forbindelse med den ringformede kanal (58, 87) gjennom porter (56, 83) utformet i veggen av festeinnretningen.

5. Stempeltopp som angitt i en hvilken som helst av påstandene 1—4, karakterisert ved at festeinnretningen er forsynt med et utløp (64, 89) som forbinder kammeret (60, 88) med en væskeutløpskrets, (65, 66, 67, 68, 91, 62) som fører ut av stempellegemet.

6. Stempeltopp som angitt i en hvilken som helst av påstandene 1—5, karakterisert ved at skjørtet (40) på det ytre skall er forsynt med innvendige skruegj enger (44) som forholdsvis løst er i inngrep med tilsvarende skruegj enger anordnet ut-vendig på veggen (52) av festeinnretningen.

7. Stempeltopp som angitt i påstand 6, karakterisert ved at en tetningsring (73) er anordnet mellom skjørtet (40) på det ytre skall og veggen (52) av festeinnretningen på den side av skruegj engene (44) som ligger lengst fra den ringformede kanal (58).

8. Stempeltopp som angitt i en hvilken som helst av påstandene 1—7, karakterisert ved at det ytre skall og festeinnretningen er låst sammen f. eks. ved hjelp av låsepinner (46) mot dreining i forhold tii hverandre.

9. Stempeltopp som angitt i en hvilken som helst av påstandene 1—5, karakterisert ved at skjørtet (85) på det ytre skall er forsynt med et innvendig ringformet spor, slik at skjørtet kan festes forholdsvis løst til stempellegemet ved hjelp av en sneppring (86).