NO145542B - Forseglingsmiddel for koksovnsdoerer og spunseforbindelser - Google Patents

Description

Stempel for forbrenningsmotor, særlig dieselmotor.

Oppfinnelsen angår et stempel, og mer spesielt et stempel til bruk i en flersylindret forbrenningsmotor av dieseltypen.

Hovedformålet for oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret stempelkonstruksjon til bruk i en flersylindret forbrenningsmotor.

Et videre formål er å tilveiebringe en

forbedret stempelkonstruksjon til bruk i en motor av forannevnte typer, og som mu-liggjør en reduksjon av motorens utvendige høyde samt av vekten.

Et videre formål er å tilveiebringe en

forbedret stempelkonstruksjon til bruk i en forbrenningsmotor av dieseltypen og som eliminerer konsentreringen av krefter ved bunnen av stempelets skjørt mot sylinderveggen og følgelig hindrer at sylinderveggen ripes, opp.

Stempelet ifølge oppfinnelsen er av den kjente typen som omfatter et stempelhode eller topp samt et skjørt, hvilket stempelhode er utført med minst en ringformet rille rundt omkretsen bestemt til å oppta en ring, og hvilket skjørt er utført med en gjennomgående boring bestemt for opptagelse av en stempelbolt, hvilket skjørt er utført med et rettlinjet mellomliggende parti, samt øvre og nedre endepartier som er avskrånet innover fra det mellomliggende partiet, hvilken avskråning av endepartiene er utført slik at sidetrykket fra stempelbolten er begrenset til og fordelt over nevnte rettlinjete mellomliggende parti, og stempelet ifølge oppfinnelsen karak-teriseres ved at det rettlinjete parti, aksi-alt sett, er anordnet innenfor den tversgående projeksjon av stempelboltboringen som er anordnet i nærheten av skjørtets nedre kant.

Herved oppnås at en kan forkorte stempelets totale lengde, noe som igjen medfører at hele motoren kan bygges med mindre utvendige dimensjoner i stempel-akseretningen.

En motor ifølge oppfinnelsen vises på

vedlagte tegning, hvor

Fig. 1 er et sideriss av et stempel ifølge oppfinnelsen, samt en del av en tilhørende veivstang, og Fig. 2 er et riss av et langsgående snitt

langs linjen 2—2 på fig. 1.

I de senere år har produsenter av motorer gjort store anstrengelser for å redu-sere størrelsen og vekten av dieselmotorer for å oppnå at slike motorer kan få en bre-dere anvendelse. På grunn av de store til-stedeværende krefter i dieselmotorer, og særlig de krefter som virker mot stemplene under kraftslaget og forsøker å dreie stempelet om stempelkappen, er stempler som benyttes i dieselmotorer vanligvis utført med et såkalt langt skjørt for å unngå at sylinderveggen ripes opp. Denne foran-staltning resulterer i at kreftene forsøker å trykke mot sylinderveggen over hele stempelskj ørtet. Mens lange stempelskjørt er tilfredsstillende for så vidt angår kreftene samt slitasjen, vil denne konstruksjonen resultere i at motoren blir temmelig stor, slik at motoren blir tung i forhold til arbeidsevnen.

Bruken av stempler med kort skjørt eller såkalte korte stempler i en dieselmotor ville muliggjøre en vesentlig reduksjon av motorens totale høyde og ville dermed resultere i en vesentlig vektreduksjon av motoren. Ved et stempel med rett skjørt vil skjørtet ha en tendens til å komme i kontakt med sylinderveggen ved skjørtets nedre ende på grunn av tendensen til kreftene mot dreietappen til å dreie stempelet om stempeltappen, og med et rett og kort skjørt vil gjerne kreftene resultere i at stempelet vippes, slik at den nedre kanten av skjørtet kommer i kontakt med sylinderveggen med det resultat at dette punkt ut-settes for stor slitasje samtidig som sylinderveggen vil ripes opp. Når den nedre kanten på skjørtet videre berører sylinderveggen vil olje skrapes av veggen slik at oppripingen av sylinderveggen økes ytter-ligere.

Med en stempelkonstruksjon ifølge fo-religgende, oppfinnelse oppnås det ved en motor med de ønskete reduksjoner av høy-den og vekten ved at stempelet utføres med en ny konstruksjon av et kort skjørt, samtidig som en unngår uheldige spennings-og kraftkonsentrasjoner. Skjørtet på stempelet ifølge oppfinnelsen er slik konstruert at kreftene i stempelet fordeles mot sylinderveggen over et forholdsvis stort areal i steden for på et punkt eller langs en kant. Det spesifikke trykk eller påkjenningen mot sylinderveggen minskes herved slik at en reduserer stempelets tendens til å ripe opp sylinderveggen. Stempelet ifølge oppfinnelsen har et skjørt som omfatter et øvre og nedre avskrånet endeparti samt et mellomliggende rett parti, og at avskråningsvinkelen til det øvre og det nedre parti er større enn stempelets største inklinasjonsvinkel i forhold til den tilgrensende sylinderveggen.

I tillegg til et avskrånet øvre og nedre skjørtparti, omfatter stempelet et nytt forhold mellom diameteren av stempel-tapphullet og det rette partiet av skjørtet, idet den aksielle lengden faller innenfor den tversgående projeksjon av stempeltap-pens utboring. Dette nye forhold resulterer i et kraftmønster som reduserer stempelets tendens til å vippe og berøre sylinderveggen bare langs en kant. I steden vil stempelet berøre sylinderveggen tilnærmet over hele arealet som utgjøres av den rette mellomliggende delen av stempelet. Føl-gelig vil kreftene fordeles over dette arealet og resultere i lavere spesifikt trykk, hvorved en unngår sjansene for at sylinderveggen ripes opp. Med konstruksjonen iføl-ge oppfinnelsen kan skjørtet bare gjøres langt nok til at det foreligger tilstrekkelig understøttelse for stempeltappen.

På vedlagte tegning viser fig. 1 og 2 en stempelkonstruksjon ifølge oppfinnelsen, idet stempelet angis med tallet 10. Stempelet 10 er vist anbrakt i en sylinder med sylindervegg 11. Stempelet 10 omfatter en stempeltopp 12 samt et skjørt 13. Stempel-toppen 12 er forsynt med en eller flere stempelringriller, f. eks. fire slike riller 14 som vist. De øvre rillene er utformet for å kunne oppta ringer 15 av den såkalte «key-stone-typen» og i nedre rillen anbringes en oljering 16. Skjørtet 13 omfatter indre nav 17 utført med en tversgående utboring 18 for en stempeltapp 19. Stempeltappen 19 er bestemt til å forbinde stempelet 10 med den øvre enden, angitt ved tallet

22, til en tilhørende stempelstang 23, som videre er forbundet med motorens veivak-sel (ikke vist).

Under stempelets arbeidsslag vil kreftene som oppstår som følge av forbrennin-gen i sylinderen utgjøre et aksielt nedover-rettet trykk mot stempelet, som motvirkes av reaksjonskreftene i veivakselen som overføres gjennom veivstangen 23 mot stempeltappen 19. Som følge av veivakselens vinkelstilling under arbeidsslaget, vil også veivstangen 23 ha en vinkelstilling i forhold til sylinderens akse, som vist på fig.

1. Under denne vinkelstillingen vil kraften

som virker mot stempeltappen 19 ha en tversgående komponent som forsøker å presse stempelet 10 mot den ene siden av sylinderveggen 11.

Det er naturligvis fordelaktig å bruke et stempel med et kort skjørt, idet et slikt stempel tillater en reduksjon av motorens totale høyde og vekt. Et kort skjørt mu-liggjør bruken av en kortere veivstang og denne kan bare ha en lengde slik at det foreligger en klaring mellom skjørtets nedre ende og veivakselens motvekter.

Med et stempel med et kort rett skjørt, dvs. et stempel hvor skjørtet er tilnærmet sylindrisk, oppstår det et under stempelets arbeidsslag ufordelaktig kraftmønster, som forsøker å dreie stempelet om stempeltappen, slik at stempelet berører sylinderveggen ved stempelets øvre og nedre kanter.

Den tversgående komponenten av kreftene i veivstangen vil således konsentreres på et meget lite kontaktareal som er tilnærmet linjeformet. Høye spenninger oppstår der hvor stempelet berører sylinderveggen og disse medfører stor slitasje og sylinderveggen vil før eller senere ripes opp.

For å unngå forannevnte vanskelighe-ter er stempelet 10 ifølge oppfinnelsen forsynt med et skjørt 13 som er slik konstruert at det ikke berører sylinderveggen ved skjørtets nedre kant, men i steden bare be-rører veggen langs et tilnærmet sylindrisk rett veggparti ved stempelets midtre del. I dette øyemed omfatter skjørtet 13 et tilnærmet sylindrisk eller rett veggparti 31 mellom skjørtets begge ender og innen den tversgående projeksjonen av stempeltap-pens 18 boring. Midtlinjen 32 som vist på fig. 1, av det rette partiet 31 er på den viste utførelsesformen for et stempel ifølge oppfinnelsen anbrakt noe nedenfor stem-peltappens 19 senterlinje, angitt ved tallet 33 (fig. 1 og 2). Skjørtet 13 er på stempelet ifølge oppfinnelsen bare av en slik lengde som er nødvendig for å skaffe tilstrekkelig materiale i navene 17 til å bære stempeltappen 19. For å sikre at ikke noen del av skjørtet annet enn den rette delen 31 berører sylinderveggen 11, er det øvre og nedre partiet av skjørtet, henholdsvis angitt med tallene 34 og 36, under og over det rette partiet 31, utført avskrånet for å skaffe en klaring fra sylinderveggen ved disse partier. De frie partiene 34 og 36 er på det viste stempel utført avskrånet innover fra det rette midtpartiet 31, idet det øvre avskrånete partiet 36 fortrinnsvis ut-føres noe lengre enn det nedre avskrånete partiet 34. Avskråningsvinklene ved A og B vist på fig. 1, henholdsvis av partiene 34 og 36, utføres større enn den største avskråningsvinkelen som stempelet 10 kan dreies til i forhold til sylinderveggen 11. Denne avskråningsvinkelen vil være meget liten og følgelig kan også vinklene A og B utføres små. I illustrasjonsøyemed er vinklene A og B vist overdrevet på fig. 1 og 2. Når den rette, mellomliggende delen 31 anordnes slik at den ligger innen den tversgående projeksjonen av stempeltappen 18 og fortrinnsvis med midtlinjen 32'anbrakt mot senteret 33 til stempeltappen 19, vil påkjenningene i sylinderveggene komme tilnærmet i flukt med den tversgående komponenten av kraften som utøves mot stempeltappen 19 av stempelstangen. Videre vil påkjenningene mot sylinderveggene fordeles over et forholdsvis stort areal i steden for den forannevnte linjekontakt slik at de spesifikke spenninger vil reduse-res i vesentlig grad.

Lengden av skjørtet utføres så kort som mulig og fortrinnsvis bare med en lengde som er tilstrekkelig til å skaffe materiale for navene 17 som bærer stempelstangen 19. Den nedre endekanten 37 av skjørtet 13 anordnes under stempeltapputboringen 18 i en avstand slik at det foreligger tilstrekkelig metall i navene 17 og slik at den øvre enden 38, av skjørtet 13 er anordnet slik at det foreligger en avstand mellom stempeltapputboringen 18 under den nederste stempelringrillen 14, slik at denne rillen er fullstendig.

Det vil forstås at den nye skjørtkon-struksjonen anvendt ved stempelet 10 iføl-ge oppfinnelsen resulterer i et stempel med redusert omfang samt i en stempelstang med mindre lengde, og begge disse trekk vil muliggjøre en reduksjon av motorens totale høyde og vekt. Stempelkonstruk-sjonen ifølge oppfinnelsen vil videre redu-sere stempelets tendens til å ripe opp sylinderveggen, både som følge av det fak-tum at kreftene ikke vil konsentreres langs en linje, og fordi det oppnås bedre smøring. De avskrånete partiene 34 og 36 av stempelet resulterer altså i at man unngår skrapevirkningen mot oljefilmen på sylinderveggen, og oljefilmen vil opprettholdes på sylinderveggen. Bedre smøring mulig-gjør bruken av et stempel med mindre klaring fra sylinderveggen, et forhold som bl. a. resulterer i at motoren vil lage mindre støy når den er i drift.

Claims (2)

1. Stempel med et stempelhode eller topp samt et skjørt, hvilket stempelhode er utført med minst en ringformet rille rundt omkretsen bestemt til å oppta en ring, og hvilket skjørt er utført med en gjennomgående boring bestemt for opptagelse av en stempelbolt, hvilket skjørt er utført med et rettlinjet mellomliggende parti, samt øvre og nedre endepartier som er avskrånet innover fra det mellomliggende partiet, hvilken avskråning av endepartiene er ut-ført slik at sidetrykket fra stempelbolten er begrenset til og fordelt over nevnte rettlinjete mellomliggende parti, karakterisert ved at det rettlinjete parti, aksi-alt sett, er anordnet innenfor den tversgående projeksjon av stempelboltboringen som er anordnet i nærheten av skjørtets nedre kant.

2. Stempel som angitt i påstand 1, karakterisert ved at det rettlinjete partiet har en aksial utstrekning som er mindre enn diameteren av stempelboltboringen. Stempel som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at det aksiale sentrum av den rettlinjete delen er belig-gende under senterlinjen gjennom stem-pelboringen.