NO750280L

NO750280L -

Info

Publication number: NO750280L
Application number: NO750280A
Authority: NO
Inventors: J F Butler
Original assignee: Doxford Hawthorn Res
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1975-08-25
Also published as: DK33875A; AU7774075A; NL7500992A; IT1027446B; ES434302A1; JPS50113654A; FR2259991A1; LU71775A1; FR2259991B1; FI750244A; BE825059A; SE7501032L; DE2503984A1

Description

Oppfinnelsen vedrorer stempler og stempelringer. Stemplene er av den type som egner seg for bruk i en forbrenningsmotor eller en annen maskin med frem og tilbakegående stempler, f.eks. en kompressor, og stemplene kan være anordnet vertikalt, horisontalt eller i en skrå-vinkel i forhold til vertikalen.

Ved konstruksjonen av et stempel og tilhorende sylinder for en forbrenningsmotor har man en optimal relativ orientering mellom hver stempelrings arbeidsflate og sylinderveggen, slik at man kan oppnå de beste arbeidsbetingelser. Har f.eks. stempelringen en plan arbeidsflate,, så har man funnet at dersom ringens kontaktflate ligger med en meget liten vinkel i forhold til sylinderveggen så blir minimum-olje-filmtykkelsen sterkt redusert sammenlignet med den minimum-oljefilm-tykkelse som man får når kontaktflaten er parallell med sylinderveggen. For en stempelring med en plan kontaktflate er det således', dersom man ikke onsker slik reduksjon i minimumtykkelsen av oljefilmen, vesentlig å holde ringens kontaktflate parallell med sylinderveggen. En stempelring med en annerledes utformet kontaktflate, f.eks. en bombeformet kontaktflate, vil også ha en optimal stilling som er nbdvendig for å oppnå onskede arbeidsbetingelser.-

I praksis har det vist seg at under motorens drift vil stempelringens kontaktflate ha en tendens til å endre sin stilling i forhold til sylinderveggen. Når f.eks. stemplet blir varmt vil stemplet ha en tendens til å påvirke stempelringen slik at den endrer sin stilling i forhold til sylinderveggen, slik at stempelringens kontaktflate ikke lenger ligger i den onskede optimale stilling i forhold til sylinderveggen.

Ifolge oppfinnelsen er et stempel forsynt med en stempelring anordnet i et periferielt spor i stemplet, og i det minste én av stempelringens radielt forlopende flater har en avstand fra den hosliggende sporkant ved hjelp av en anordning som muliggjor en relativ

svingebevegelse mellom stemplet og stempelringen.

I det tilfellet at stemplet er anordnet vertikalt eller med en vinkel i forhold til vertikalen, foretrekkes det at den nevnte radielt forlopende flate på stempelringen er bunnflaten til stempelringen, og at i det minste en del av den nevnte ahferdning som muliggjor den relative svingebevegelse mellom stemplet og stempelringen, understotter stempelringen over stempelringsporets bunnkant. Det kan også være onskelig at den nevnte radielt forlopende stempelringflate er toppflaten i stempelringen, eller alternativt at både toppflaten og bunnflaten på stempelringen har adgang fra de respektive hosliggende stempelringsporkanter ved hjelp av en egnet anordning.

Det foretrekkes at svingeaksen har en avstand fra veggen i sylinderen som er mindre enn avstanden mellom stempelringens radielt forlopende flate som ligger lengst fra svingeaksen og den respektive kant av stempelringsporet som ligger nærmest svingeaksen, og fortrinnsvis ligger mellom en tredjedel og to tredjedeler av denne avstand.

En slik plasering av svingeaksen muliggjbr begrenset relativ bevegelse mellom stemplet og stempelringen slik at kontaktflaten til stempelringen kan bibeholde sin onskede optimale orientering i forhold til sylinderveggen.

Fortrinnsvis innbefatter avstandsanordningen minst ett fremspring som danner en ring mellom stempelringens radielt forlopende flate og stempelringsporets hosliggende kant. Eksempelvis kan det være anordnet et ringformet fremspring som rager opp ifra stempel-'ringsporets hosliggende kant og er beregnet for samvirke med stempelringens motliggende radielt forlopende flate. Alternativt kan et ringformet fremspring rage ut fra stempelringens flate og være beregnet for samvirke med den hosliggende stempelringsporkant. Eksempelvis kan også et forste ringformet' fremspring rage ut fra den hosliggende stempelringsporkant, mens et andre ringformet fremspring rager ut fra stemplets motliggende radielt forlopende flate, pg fremspringene kan

da ligge enten i flukt med hverandre, slik at de samvirker med hverandre, eller de kan være forskjovet i forhold til hverandre. I samtlige tilfeller kan det eller de ringformede fremspring være utformet i ett med henholdsvis stemplet og stempelringen. Fremspringene kan også være separate elementer anordnet f.eks. i et ringspor i stempel-singsporets kant eller i stempelringens radielle flate.

Avstandsorganene som muliggjor en svingebevegelse mellom stemplet og stempelringen kan ha flate- eller linjekontakt med de akt-uelle deler.

Oppfinnelsen vedrorer også et stempel forsynt med anordninger som nevnt foran, hvilken anordning rager ut fra minst en kant i et stempelringspord slik at denne kant., kan holdes i en avstand fra den hosliggende radielt forlopende flate på tilhorende stempelring i sporet.

Oppfinnelsen vedrorer også en stempelring beregnet for plasering i et stempelringspord i et stempel, hvilken stempelring har en anordning som beskrevet foran, hvilken anordning rager ut fra minst en av de radielle stempelringflater for å holde denne flate i en avstand fra hosliggende kant i det tilhoreraide stempelringspord.

Oppfinnelsen vedrorer også en forbrenningsmotor eller en maskin med frem- og tilbakegående stempler, f.eks. en kompressor, forsynt med et stempel eller en stempelring som beskrevet ovenfor.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor.

Fig. 1 til 13 viser ulike utforelsesformer av et stempel med tilhorende stempelring.

I fig. 1 betegner 20 et stempel i en forbrenningsmotor eller en kompressor. Stemplet beveger seg frem og tilbake i en vertikal sylinder 21. Stemplet 20 har et stempelringspor 22 med en stempelring 23. Stempelringen 23 har en plan vertikal flate 2.% beregnet for kontakt med sylinderveggen 21. Den nedre radielle flate 25 og stempelringen 23 er også plan og ligger i en avstand over en hosliggende bunnkant 26 i stempelringsporej'. Denne avstand holdes ved hjelp av et ringformet fremspring 27 som altså rager opp ifra bunnkanten til stempelringsporet og er utformet i ett med stemplet. Fremp-springet 27 tilveiebringer en delvis toroidal flate som understøtter stempelringen0%tillater en relativ svingebevegelse mellom stempelringen, slik den er sett i tverrsnitt i figuren, og stemplet, slik at på den måten kontaktflaten '24 på stempelringen kan bibeholde sin paral-lelle stilling i forhold til sylinderveggen uansett små endringer i stemplets stilling. Avstanden mellom svingeaksen og sylinderveggen er mindre enn hoyden til den ovre radielle flate 28 på stempelringen, dvs., den radielle flate på stempelringenssom ligger lengst fra svingeaksen, regnet fra bunnkanten i stempelringsporet, dvs. den kan i stempelringsporet som er nærmest svingeaksen. Fordelaktig utgjor av-

standen mellom en tredjedel og to tredjedeler av denne hbyde.

I praksis vil kontaktflaten 24 presses mot sylinderveggen av gasstrykket i stempelringsporet. Man har funnet at den mulige relative bevegelse mellom -stempelringen og stemplet tillater stempelringen å bibeholde den onskede optimale orientering av sin flate 24 i forhold til sylinderveggen. I praksis vil derfor bevegelser i stemplet som folge av at det blir varmt, ikke bevirke en redusert minimumtykk-else av oljefilmen.

Fig. 2 til 13 viser andre utforelsesformer av stempel og stempelring og er benyttet i samme henvisningstall hvor det er aktuelt.

I fig. 2 er det ringformede fremspring 27 utformet med en bredere anleggsflate mot bunnflaten 25 pa stempelringen 23. Stbtte-ringens bredde er ikke mer enn halvparten av den radielle tykkelsen

.til stempelringen.

Fig. 3°g 4 viser i omvendt utforelse av de som er vist i fig. 1 og 2, idet fremspringet 30 er anordnet på stempelringen og er utformet i ett med denne. I begge tilfeller er bunnkanten 26 i dstem-pelringsporet 22 plan. Fig. 5 viser en utforelse som ligner den i fig. 3°S 4>men fremspringet 31 nar linjekontakt med bunnkanten 26 i stempelringsporet. Fremspringets toppunkt dannes av to plane konuser som krysser hverandre. Fig. 6 viser en utforelse som kan betraktes someen omvendt utforelse av den som er vist i fig. 5* Et fremspring 32 rager opp fra bunnkanten 26 i stempelringsporet og har linjekontakt med bunnflaten på stempelringen. Stempelringen er vist som en avtrappet stempelring 33*

Utforelsen i fig. 7 til 10 adskiller seg fra de tidligere beskrevne ved at fremspringet er utformet som et separat element be-tegnet med henholdsvis 34» 35» 3^ °S 37* Disse elementene er anordnet i og rager ut fra et ringformet spor i bunnkanten til stempelringsporet slik som det fremgår av fig. 7°S 8, henholdsvis et ringformet spor i bunnflaten på stempelringen slik det er vist i fig. 9 og lo.

Fig. 10 viser dessuten en stempelring med kileformet tverrsnitt og stempelringsporet 39 er utformet tilsvarende. Utforelsen i fig. 1 til 9°S 11 til 13 kan naturligvis også modifiseres med hen-syn til stempelringens tverrsnitt, f. eks. slik som vist i fig. 10. Samtlige utforelseseksempler kan også modifiseres slik at stempelringen har bombert form eller en annen flateform som har kontakt med

Claims

sylinderveggen.

Fig. 11 viser en utforelse som ligner den i fig. 1, med unntagelse av at stemplet 20 er anordnet i en skråttstilt sylinder.

Fremspringet 3$ er her anordnet overst og virker altså mot den ovre radielt forlopende flate 28 på stempelringen 23 og holder denne i en avstand fra den hosliggende ovre kant 39' i stempelringens spor 22.

En modifisert utforelse er vist i fig. 12. Stemplet beveger, seg frem og tilbake i en vertikal sylinder, men stemplet 20 har her et fremspring /\. 0 mellom bunnflaten 25 på stempelringen 23 og bunnkanten 26 i stempelringsporet 22, og har nok et fremspring 41 mellom toppflaten 28 på -stempelringen og toppkanten 39 i stempelringsporet.

Fig. 13 viser en utforelse hvor det er benyttet innbyrdes innrettede fremspring /\ 2, 43 Pa henholdsvis stempelringens 23 bunn-flate 25 og stempelringsporets 22 bunnkant 26. De to fremspring samvirker med hverandre og holder stempelringen i den onskede avstand over bunnkanten i stempelringsporet slik at man kan få den onskede svingebevegelse.

I -samtlige utforelseseksempler er det forutsatt at fremspringet' skal være et kontinuerlig ringfremspring, men det kan naturligvis også være et diskontinuerlig. Eksempelvis kan fremspringet bestå av flere fremspring som kan ha innbyrdes avstand men sammen danner den nodvendige understøttelse.

Utforelseseksemplene viser bare vertikale og skråttstilte sylindre og tilhorende stempel, men naturligvis kan oppfinnelsen også • anvendes for stempler som beveger seg i horisontalt liggende sylindre.

Patentkrav

1. Stempel med en stempelring anordnet i et periferisk spor 1. stemplet, karakterisert ved at i det minste en (25) av de radielt forlopende flater (25,28) på stempelringen (23) har anordnet i avstand fra den hosliggende kant 26 i sporet (22) ved hjelp av en anordning (27) som tillater en relativ svingebevegelse mellom stemplet (20) og stempelringen.
2. Stempel ifblge krav 1, karakterisert ved at stemplet (20) er anordnet vertikalt eller i en vinkel i forhold til vertikalen, idet den nevnte ene radielt forlopende flate på stempelringen er bunnflaten (25) på stempeåringen (23) og den nevnte anordning (27) som tillater en relativ svingebevegelse mellom stemplet og stempelringen, understotter stempelringen over stempelringsporets (22) bunnkant (26).
3» Stempel ifblge krav 1, karakterisert ved at stemplet (20) er anordnet vertikalt eller med en vinkel i forhold til vertikalen, og ved at den nevnte radielt forlopende flate på stempelringen er toppflaten (28) på" stempelringen (23).
4. Stempel ifblge et av de foregående krav, karakterisert ved at begge radielt forlopende flater (25,28).på stempelringen (23) er anordnet i avstand fra de respektive hosliggende kanter (26,39) 1 stempelringsporet (22) ved hjelp av egnede anordninger (40,4D.
5. Stempel ifblge et av de foregående krav, karakterisert ved at den eller de nevnte avstandsanordninger (27) er utfort slik at svingeaksen har en avstand fra veggen i sylinderen (21) som er mindre enn avstanden mellom den respektive radielt forlopende flate (2'8 ) på stempelringen (23) som ligger lengst fra svingeaksen og den respektive kant (26) i stempelringsporet (22) som er hosliggende svingeaksen.
6. Stempel ifblge krav. 5, karakterisert ved at anordningen eller anordningene (27) er slik at svingeaksen har en avstand fra sylinderveggen (21) lik mellom en tredjedel og to tredjedeler av avstanden mellom den radielt forlopende flate (28) på stempelringen (23) som ligger lengst fra svingeaksen og den kant (26) i stempelringsporet (22) som er hosliggende- svingeaksen.
7. Stempel ifblge et av de foregående krav, karakterisert ved at avstandsanordningen innbefatter i det minste et fremspring (27) som danner en ring som ligger mellom den nevnte radielt forlopende flate (25) pa stempelringen (23) og den hosliggende kant (26) i stempelringsporet (22).
8. Stempel ifblge krav 7, karakterisert ved at det er anordnet et ringformet fremspring (27) 34) som rager ut ifra den nevnte hosliggende kant (26) i stempelringsporet (22) for samvirke med den nevnte forlopende flate (25) på stempelringen (23).
9. Stempel ifblge krav 7, karakterisert ved at det er anordnet et ringformet fremspring (3OJ 36) s <p> m rager ut fra den nevnte radielt forlopende flate (25) på stempelringen (23) for samvirke med den hosliggende kant (26) i stempelringsporet (22).
10. Stempel ifblge krav.7, karakterisert ved at det er anordnet et forste ringformet fremspring (43) som rager ut fra den nevnte hosliggende kant (26) i stempelringsporet (22) og et andre ringformet fremspring (42) som rager ut fra den nevnte radielt forlopende flate (25) på stempelringen (23).
11. Stempel ifblge et av kravene 8 til 10,'karakterisert ved at det eller de ringformede fremspring (27; 3^) 43» 4-2) er utfort i ett med stemplet (20) eller stempelringen (23).
12. Stempel ifblge et av kravene 8 til 10, karakterisert ved at det eller de ringformede fremspring (§4> 3^) er utfort som et separat element anordnet i et ringformet spor i den hosliggende kant (26) i stempelringsporet (22) eller i den radielt forlopende flate (25) på stempelringen (23), og rager ut fra dette spor.
13. Stempel ifblge et av de foregående krav, karakterisert ved at anordningen- eller anordningene (27i 32) som tillater svingebevegelse mellom stemplet (20) og stempelringen.(23) gir flate- eller linjekontakt mellom den respektive radielt forlopende flate på stempelringen eller et innlegg som rager ut fra denne, og den

hosliggende kant i stempelringsporet (22) eller et innlegg som rager ut fra denne.
14. Stempel med et stempelringspor for opptak av en stempelring, karakterisert ved at stemplet (20) har anordninger (27) 34) som rager ut fra minst en kant (26) i stempelringsporet (22) for derved å holde denne kant i avstand fra den hosliggende radielt forlopende flate (25, 28) på stempelringen (23) når den er satt inn i sporet.
15. Stempelring for opptak i et stempelringspor i et stempel, karakterisert ved at stempelringen (23) har anordninger (30» 36) som rager ut fra i det minste en (25) av de radielt forlopende flater (25, 28) for derved å holde denne flate i avstand fra den hosliggende kant (26) i stempelringsporet (22) når stempelringen er innsatt i sporet.
16. Forbrenningsmotor eller en- annen maskin med frem og tilbakegående stempel eller stempler, karakterisert ved at den har et stempel (20) ifblge et av kravene 1 til 14, eller en stempelring (23) ifblge krav 15.