NO773705L - Anordning for avstengning av lufttilfoerselen til en motor - Google Patents

Description

Anordning for avstengning av lufttilførselen til en motor.

Oppfinnelsen vedrører en anordning for avstengning av luft-tilførselen til en motor. Det er kjent anordninger for avstengning av brennstofftilførselen eller lufttilførselen i motorer. Ved f.eks. boring av en oljebrønn eller en gassbrønn fore-tas det ofte operasjoner som kan resultere i at naturgass strøm-mer inn i rommet rundt de anvendte motorer, slik at man får en høy gasskonsentrasjon rundt disse. Naturgassen kan da eksempelvis gå inn i en diselmotor gjennom motorens luftinntak, og selv-om brennstofftilførselen er avstengt vil motoren kunne fortsette å gå. Gnister fra f.eks. exhaustgassen vil kunne tenne den om-givende gass- og luftblanding rundt motoren, og den generøse tilførsel av brennstoff vil også kunne bevirke at motoren løper for fort med fare for skader på motoren. Som eksempel på kjente avstengningsanordninger for lufttilførselen til motorer kan det her vises til de kanadiske patentskrifter nr. 587.457, 788.333

og 914.644. Disse kjente avstengningsanordninger er for såvidt effektive, men deres konstruktive utførelse er stor og plasskrev-ende og betjeningsorganene er også relativt kompliserte. I noen tilfeller benyttes en ekstern betjening via en hydraulisk eller pneumatisk sylinder, eller det benyttes en fjærbetjening.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe en avstengningsanordning som ikke er beheftet med alle de ulemp-er de kjente avstengningsanordninger har. Særlig tar man ifølge oppfinnelsen sikte på å benytte i det minste et betjeningsstempel som er innebygget i ventillegemet i avstengningsanordningen. Derved muliggjøres en kompakt utførelse av avstengningsanordningen, samtidig som avstengingsanordningen er lett å montere og også lett lar seg betjene. I tillegg tar man sikte på å tilveiebringe en mekanisme som muliggjør opptak av mindre skjevheter i kon-struksjonen, særlig mellom de elementer som forbinder trykkfluidum- kilden med stempel/sylinderanordningen. Det tas også sikte på å tilveiebringe vibrasjonshindrende anordninger for derved å redu-sere slitasjen og faren for fastklemninger.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebrakt en av-stengingsanordning som angitt i krav 1.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt 'i under-kravene.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et grunnriss av en avstengningsanordning ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 og 3 viser snitt etter henholdsvis linjene 2-2 og 3-3 i fig. 1, Fig. 4 viser et utsnitt av det anvendte ventillegeme, etter*snittlinjen 4-4- i fig. 3, Fig. 5 viser et utsnitt av stempelstangutførelsen som anvendes i utførelsen i fig. 1-4, Fig. 6 viser et snitt etter linjen 6-6 i fig. 7, som viser et andre utførelseseksempel,

Fig. 7 viser et snitt etter linjen 7-7 i fig. 6.

I figurene 1 og 2 er stengeanordningen for lufttil-førselen til en motor betegnet med henvisningstallet 10. Denne stengeanordning innbefatter et hus 12 sammensatt av en øvre og nedre del 14 og 16. Disse husdeler holdes sammen ved hjelp av flere skruer 18 med tilhørende muttere 20, idet skruene går gjennom sampassede flenser 22 og 24 på de respektive husdeler 14 og 16.

Hver husdel har en i hovedsaken rektangulær åpning 26, og disse åpninger flukter med hverandre.

Anordningen er beregnet for montering i manifoldledningen til en motor. For dette formål er den øvre husdel 14 forsynt med flere bolter 28 som er anordnet rundt omkretsen til den øvre åpning 26. Boltene er beregnet for innføring i motsvarende boringer i en flens som utgjør en ende av en manifoldledning. Bolter 30, som er anordnet rundt den nedre åpning 26, kan benyttes for fastklemning av den nedre husdel til den flensede enden av en ledning som utgjør en fortsettelse av manifoldledningen. Når således åpningene ikke er blokert vil gassen kunne strømme fritt gjennom manifoldledningene og åpningene 26.

Åpningene 26 kan blokeres ved hjelp av et frem- og tilbake bevegbart ventillegeme 32 som er anordnet i et kammer 34 mellom de nevnte husdeler. Når ventillegemet er i den stilling som er vist i fig. 2 vil ventillegemet stenge åpningene 26 og stenger derfor for en gass-strøm gjennom manifolden. En tilbaketrekning av ventillegemet inn i kammeret 34 vil frigjøre åpningene og gassen vil da fritt kunne strømme gjennom manifolden.

Ventillegemet er vist mer detaljert i figurene 2, 3 og 4, hvor man ser at ventillegemet har respektive øvre og nedre flater 36 og 38, sideflater 40 og en fremre endeflate 42. Mellom de øvre og nedre flater 36 og 38 er det anordnet avstivningsribber 44. Ved hver sideflate 40 er det anordnet et par halvsylindriske ribber 4 8 og 50 som sammen danner respektive sylinderboringer 52 som går parallelt med sideflatene 40. Som det går frem av fig. 4, er den fremre endevegg 42, som ellers ville lukke sylinderboringen 52, her forsynt med en gjengeplugg 56 som er skrudd inn i et gjengeparti i boringen. Endeflaten 42 har flere fremoverrettede fremspring 46 som tjener som stoppere for ventillegemet når det blokerer passasjen 26. Ventillegemet ligger med disse stoppere an mot liknende fremspring 54 i ventilhuset.

Den øvre åpning 26 overspennes av en sentral ribbe 58, mens en sentral ribbe 70 overspenner den nedre åpning 26. Disse ribber 58 og 70 tjener til å forsterke huset i åpningsområdene.

Figurene 2, 3 og 4 viser mer detaljert selve førings-mekanismeri for ventillegemet, hvilken føringsmekanisme muliggjør en bevegelse av ventillegemet til blokerings- eller stengestillingen uten at det har kontakt med en nedre pakning 74. På hver side av ventillegemet innbefatter føringsmekanismen en føringslist 62 som er festet til innsiden av den nedre husdel 16 ved hjelp av - maskinskruer 64. Ved den fremre ende har listen et avtrappet parti 6 2a og i en mellomsone har den et andre avtrappet parti 62b. På hver side av ventillegemet, nær dets fremre og bakre flate, er det festet glideklosser eller føringsklosser 66a og 66b. Disse er festet til ventillegemet ved hjelp av maskinskruer 68. Klossen 66a er lengre enn klossen 66b og det avtrappede parti 62a er lengre enn det avtrappede parti 62b, slik at man derved unngår at klossen 66a faller ned i avtrapningen 6 2b under ventillegemets glidebevegelse.

Ved de respektive øvre og nedre åpninger 26 er det an ordnet 0-ringer 60 og 74. O-ringen 74 er'plassert slik at den får kontakt med den nedre flate 38 og ventillegemet 32 når ventillegemet er i sin stengestilling. Den øvre 0-ring 60 gir en tetning mot gasser som kan skyldes et tilbakeslag, og kontakten mellom 0-ringen 60 og den øvre flaten 36 på ventillegemet hindrer slike gasser i å gå ut gjennom motorens luftfilter og til omgiv-elsene. I kammeret 34 er det anordnet en trykkblokk 78 som er opptatt i en utsparing 80 i den øvre husdel 14. Trykkblokken 78 kan holdes på plass i utsparingen 80 på en hvilken som helst egnet måte. I dette tilfellet holdes trykkblokken på plass ved hjelp av en kloss 72 som er fastskrudd ved hjelp av en skrue 84. Fra klossen 82 går det ut et par armer 86. Blokken 78 har et T-formet tverrsnitt slik at armene i T'en hviler på armene 86 mens stammen i T'en rager ned i rommet mellom armene. En trykk-fjær 88 utøver en spennkraft mot trykkblokken 78. Tilføringen av et trykkfluidum til sylinderboringen 52 skjer gjennom en sylindrisk stempelstang 90. Et stempel dannes av et tetnings-element 92 som tetter mot veggen i boringen 52. Tetningselement-et 92 er klemt mellom skiver 72 og 76 og holdes på plass ved hjelp av en mutter 76a som er skrudd på en gjengeparti på stangen 90. Stangen 90 er hul, d.v.s. at den har en sentral langsgå-ende boring 9 4 som står i forbindelse med det indre av boringen 52. Ved stangens 90 andre ende er stangen forsynt med en kule-formet utvidelse 96 hvori det er uttatt et ringspor 9 8 med en elastomer-pakning 100. Utvidelsen eller hodet 96 er opptatt i et rom 102 utformet i bakveggen til den nedre husdel 16. Rommet har en innerflate 104 hvormot en 0-ring 106 presses ved hjelp av hodet 96. En skive 110, som kan være fremstilt av poly-tetrafluoretylen, holdes på plass i anlegg mot den sfæriske enden til stangen 90 ved hjelp av en gjengeplugg 112 som er skrudd inn i et gjengeparti i rommet 102. Kulehodet 96 har videre en liten boring 114 som gir forbindelse mellom rommet 102

og boringen 94 i stangen 90.

En boring 116 i den nedre husdel tilveiebringer en forbindelse mellom rommet.102 og boringer 118 og 120, hvilke boringer kan tilknyttes trykkfluidumkilder ved hjelp av konvensjonelle midler.

For tilbaketrekking av ventillegemet fra lukket stilling og til åpen stilling benyttes det i dette tilfellet et par fjærer 21 som i den ene enden er forankret til frontveggen 4 2 på ventillegemet og i den andre enden er forankret til bakveggen i den nedre husdel 16. Hver fjær går i en utsparing i ventillegemet, mellom veggene 40 og 48.

Virkemåten til anordningen skal nå beskrives nærmere.

I en normal driftsstilling holdes ventillegemet 32 i tilbakestukket, d.v.s. åpen stilling i kammeret 34. Ventillegemet holdes i denne stilling ved hjelp av fjærene 122 og ved hjelp av den kraft som tilveiebringes av trykkblokken 78. Trykkblokken 78 hindrer i stor grad vibrasjoner i ventillegemet fordi den be-virker at klossene 66a og 66b trykkes mot føringslisten 62. Når en alarmtilstand oppdages, gjerne i en lengre avstand fra motoren, innføres et trykkfluidum i de to sylindre 52. Trykkfluidet går gjennom boringene 120 og 118, inn i rommet 102 og videre gjennom boringen 114 til boringen 94 i stempelstangen 90. Inne i den sylindriske boring 52 virker trykkfluidet mot stempelet eller pluggen 56. Trykkøkningen i sylinderboringen 52 vil bevirke at ventillegemet drives til stengestilling, i hvilken stilling ventillegemet blokerer åpningene 26 og derved hindrer en gass-strøm gjennom manifolden. Derved stopper motoren. Venil-legemets 32 bevegelse dempes av fjærkrefter. Når ventillegemet er i stengestillingen er det avtettet mot manifoldledningen ved hjelp av 0-ringen 74. Hvis 0-ringen 74 ikke var tilstede ville gasser kunne gå forbi ventillegemet og derved hindre en total stopp av motoren.

Så snart nødsituasjonen er over avlastes trykket og fjærene 122 vil da bevirke at ventillegemet går tilbake til åpen eller tilbaketrukket stilling.

Med foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebrakt en meget effektiv avstengningsanordning som har en særlig kompakt utførelse, hvilket i første rekke skyldes at trykksylind-erne 52 er bygget inn i ventillegemet 32. Hele anordningen har en relativt enkel utførelse og kan fremstilles på en grei og lettvint måte. Det er truffet tiltak som sørger for en minimal slitasje under anordningens betjening og bruk og i tillegg er det sørget for at de bevegelige deler har en god styring, slik at sjansene for fastklemning blir små.

I tillegg til de forannevnte fordeler er det også sør-get for en ettergivende opplagring av stangen 90 i husdelen 16 som, sammen med stempeltetningen muliggjør en viss vinkelfor-skyvning av stangen 90 uten at dette vil hindre en skikkelig ønsket bevegelse av ventillegemet.

En andre, enklere utførelsesform av oppfinnelsen er vist i figurene 6 og 7. Denne utførelse egner seg særlig for motorer med mindre inntaksledninger og egner seg særlig godt i mobile kraftanlegg.

Fig. 6 som viser et snitt etter linjen 6-6 i fig. 7, viser over senterlinjen den stilling som ventillegemet inntar når ventilen er åpen, mens ventillegemet under senterlinjen er vist i stengestilling. Ventilen innbefatter et ventilhus 124 med en passasje 126 for passasje av motorgassene. Ikke viste anordninger kan benyttes for fastgjøring av ventilhuset på motormanifolden.

Rommet 12 8 i ventilhuset 124 er i hovedsaken rektangu-lært i snittet i fig. 7, men i snittet i fig. 6 ser man at det har avrundede halvsirkulære ender hvor radien er større enn radien i passasjen 126, slik at det dannes skuldre 130 rundt åpningen 126.

I rommet 128 er det anordnet et ventillegeme 132 som i planriss (fig. 6) har sirkulær form og som består av øvre, nedre og en omløpende flate 134, 136 henholdsvis 138. Aksialt i ventillegemet er det anordnet en sylindrisk vegg 140 som be-grenser en boring 142. Veggen 140 strekker seg forbi den omløp-ende vegg 138 og er utenfor selve ventillegemet betegnet med 144. Ved munningen av boringen 142 er veggen 144 avskrådd, ved 146. Den andre enden av boringen 142 er plugget med en plugg 148 som eksempelvis kan være skrudd inn. Forlengelsen 144 er beregnet for opptak i et sylindrisk rom 150 som går ut ifra hoved-rommet 12 8.

Ventilhuset 124 har en utvendig forlengelse 152, hvilken utvendige forlengelse er forsynt med en boring 154 som strekker seg inntil rommet 150. Et omløpende spor 156 er utformet i forlengelsen 152 og er åpent mot boringen 154. Boringen 154 opptar en stang 158. Stangen har en innvendig boring 160 og strekker seg inn i rommet 12 8 slik at den omtrent strekker seg gjennom hele boringen 142 i ventillegemet. Som det går frem av figurene 6 og 7 befinner således stangen 158 seg inne i boringen 142 når ventillegemet er i tilbaketrukket stilling.

I det indre av stangen 158 er det en fjær 162 som i den ene enden er forankret til pluggen 14 8 og i den andre enden er forankret til et anslag 164 i stangen 160. Anslaget 164 er utformet og plassert slik at det i minst mulig grad forstyrrer en fluidumstrøm som går i boringen 160.

Da avstengningsanordningen benyttes for avstengning

av gass-strømmer og da man tar sikte på å benytte et trykkfluidum for betjening av anordningen, er det nødvendig å tilveiebringe egnede tetninger. Således er ventillegemet 132 forsynt med 0-ringer 164 og 166 i topp og bunnflaten 134 og 136. Når ventillegemet er i sin stengestilling vil 0-ringene 164 og 166 få kontakt, med skulderne 130, 130 og derved hindre gass i å passere ventilen. Stangen 158 er avtettet mot boringen 142 ved hjelp av en elastisk ringpakning 168 som holdes på plass ved hjelp av et par skiver 170 som er festet til stangen 158.

En 0-ring 172 er anordnet rundt stangen 158 i rommet 150 og er beregnet for samvirke med den avskrådde kanten 146 på ventillegemets forlengelse 144, slik at man derved hindrer direkte kontakt mellom forlengelsen 14 4 og husets innervegg. Det er også anordnet et par 0-ringer 174 i sporet 156, på hver side av en ringskive 176 som er festet til stangen 158. Dette gir en selvinnretning for stangen 158 i forhold til boringen 142, slik at stangen 15 8 kan utføre små sidebevegelser uten at dette forstyrrer ventillegemets bevegelse.

I prinsippet virker denne utførelsen på samme måte som den foran beskrevne første utførelse. Når det er nødvendig å stenge passasjen 126 tilføres et trykkfluidum f.eks. trykkluft til boringen 160 og trykkfluidet virker mot pluggen 148. De krefter som utvikles av trykkfluidet vil drive ventillegemet fra den tilbaketrukkede stilling (øvre halvdel av fig. 6) og til stengestillingen (nedre halvdel av fig. 6). I stengestillingen vil fjæren 162 være strukket og når trykket avlastes vil således fjærkreftene bevirke en tilbaketrekking av ventillegemet til åpen stilling.

Claims (16)

1. Anordning for avstengning av luftmanifolden i en motor,

   innbefattende et ventilhus med en passasje beregnet for innretting med en korresponderende passasje i en motor-luftmanifold, et

   ventillegeme som er montert for bevegelse frem og tilbake i huset med en bevegelsesbane tvers over den nevnte ventilhuspassasje,

   hvilket ventillegeme har en stengestilling hvor det blokerer ventilhuspassasjen og en tilbaketrukket stilling hvor ventilhus-passas jen er helt åpen, en anordning for pressing av ventillegemet til den tilbaketrukkede stilling og en anordning for bevegelse av ventillegemet frå den tilbaketrukkede stilling til den stengte stilling, karakterisert ved at den sist-nevnte anordning innbefatter i det minste en sylinderboring i ventillegemet parallelt med ventillegemets bevegelsesbane, en ledningsanordning som er tettende tilknyttet sylinderboringen og er beregnet for innføring av trykkfluidum til sylinderboringen,

   og en stempelflate som er stasjonært anordnet i boringen, mot hvilken stempelflate trykkfluidet kan virke for derved å drive ventillegemet fra den tilbaketrukkede stilling og til den stengte stilling.
2. 2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved et par føringslister i ventilhuset, parallelt med bevegelsesbanen, og et par føringsklosser på hver side av ventillegemet, hvilke føringsklosser og føringslister samvirker for før-ing av ventillegemet under det frem og tilbakegående bevegelse.
3. 3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at h <y> er av fø rings.listene innbefatter et par inntrykninger eller avtrappinger i en innbyrdes avstand svarende til avstand-en mellom de nevnte klosser i de korresponderende klosspar, idet avtrapningen er beregnet for opptak av klossene og derved en stillingslokalisering av ventillegemet i dets lukkede stilling.
4. 4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at en av avtrapningene på hver føringslist og den tilhør-ende kloss er lengre enn den andre avtrapning og dens tilhørende kloss, slik at den lengre kloss vil gå over den nevnte andre avtrapning uten å falle ned i denne.
5. 5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilhuset innbefatter et rom for opptak av ventillegemet i dets tilbaketrukkede stilling, og e: <n> f jærbelastet vibrasjonsdemper beregnet for samvirke med en side av ventillegemet og pressing av dette mot en side av rommet.
6. 6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved tetningsorganer nær periferien til ventilhuspassasjen og beregnet for samvirke med ventillegemet i dets lukkede stilling for derved å hindre lekkasje av gasser forbi ventillegemet.
7. 7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at tetningsorganene innbefatter en første elastisk tetning rundt ventilhuspassasjen og beregnet for samvirke med en flate av ventillegemet, og en andre elastisk pakning rundt ventilhus-passas jen og beregnet for samvirke med ventillegemets andre flate.
8. 8. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilhuset innbefatter et rom for opptak av ventillegemet i dets tilbaketrukkede stilling, idet ledningsanordningen innbefatter en hul stang anordnet i kammeret, med den ene enden i tetningssamvirke med sylinderboringen og den andre enden montert i en innrettings-kompensasjonsanordning og tilknyttbar til en fluidumkilde.
9. 9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at kompensasjonsanordningen innbefatter et hode på stangen , plassert i en anordning som innbefatter ettergivende tetninger og monteringsorganer, i en utsparing i ventilhuset.
10. 10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved en boring i det nevnte hode, hvilken boring setter den

    nevnte ventilhusutvidelse i forbindelse med stangens indre, og en anordning for tilveiebringelse av en forbindelse mellom den nevnte utvidelse og fluidumkilden.
11. 11. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at pressanordningen innbefatter i det minste to fjærer som med sine respektive ene ender er tilknyttet ventillegemet og med de andre ender er tilknyttet ventilhuset.
12. 12. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at kompensasjonsanordningen innbefatter en ringformet fortykkelse på stangen og et par ettergivende monteringsorganer som er anordnet i et hulrom i ventilhuset, idet fortykkelsen er plassert mellom de nevnte monteringsorganer.
13. 13. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at pressanordningen innbefatter en fjær som er anordnet i den nevnte hule stang, med den ene enden forbundet med stangen og den andre enden forbundet med ventillegemet.
14. 14. Anordning ifølge krav 1 eller 8, karakterisert ved en ettergivende tetningsanordning i ventillegemet nær dets periferi og i hver av dets hovedflater og beregnet for samvirke med en skulder rundt ventilhuspassasjen i ventillegemets lukkede stilling, for derved å hindre lekkasje av gasser forbi ventillegemet.
15. 15. Anordning for stengning av luftmanifolden i en motor, karakterisert ved at den innbefatter et ventil-, hus med en passasje beregnet for innretting med en tilsvarende passasje i en motor-luftmanifold, et hulrom i ventilhuset, hvilket hulrom åpner mot ventilpassasjen, et ventillegeme som er bevegbart opptatt i ventilhuset og har en bevegelsesbane på tvers av ventilhuspassasjen, hvilket ventillegeme har en stengestilling hvori det helt blokerer ventilhuspassasjen og en tilbaketrukket stilling i det nevnte hulrom, i hvilken stilling ventil-huspassåsjen er helt åpen, et par føringslister montert i hulrommet parallelt med bevegelsesbanen, i form av en føringslist på hver side av ventillegemet, idet hver list har et par i lengde-retningen avstandsplasserte inntrykninger eller avtrapninger i en øvre flate, idet en avtrapning er lengre enn den andre, et

    par avstandsplasserte føringsklosser montert på hver side av ventillegemet for glidebevegelse på de motsvarende føringslister,

    idet en av de nevnte klosser er lengre enn den andre slik åt når ventillegemet er i sin stengestilling vil de lengre klosser samvirke med de lengre avtrapninger og de kortere klosser samvirke med de kortere avtrapninger, et par fjærer som er innspent mellom ventillegemet og ventilhuset for å presse ventillegemet til dets tilbaketrukkede stilling, et par sylinderboringer i ventillegemet parallelt med dets bevegelsesbane, en ledning for hver av de nevnte sylinderboringer, montert i ventilhuset og i tettende kontakt med sylinderboringen, en stempelflate i hver sylinderboring,

    og en anordning for innføring av et trykkfluidum til hver sylinderboring gjennom den nevnte ledning, hvorved fluidet kan virke mot stempelflåtene for derved å drive ventillegemet fra den tilbaketrukkede stilling og til den stengte stilling.
16. 16. Anordning for stengning av luftmanifolden i en motor, karakterisert ved et ventilhus med en passasje beregnet for innretning med en tilsvarende passasje i luftmani folden til en motor, et hulrom i ventilhuset, hvilket hulrom åpner mot ventilhuspassasjen, et ventillegeme som er bevegelig opptatt i ventilhuset og har en bevegelsesbane tvers over ventil-huspassas jen, hvilket ventillegeme har en stengestilling hvori det helt blokerer ventilhuspassasjen og en tilbaketrukket stilling i hulrommet, i hvilken tilbaketrukkede stilling ventillegemet helt åpner ventilhuspassasjen, en sylinderboring i ventillegemet i aksial flukt med dets bevegelsesbane, en hul stang montert i ventilhuset koaksialt med og ragende inn i og i tettende kontakt med sylinderboringen, en stempelflate i sylinderboringen, en fjær anordnet i det indre av den hule stang, med en ende festet til stempelflaten, hvilken fjær tjener til å presse ventillegemet til dets tilbaketrukkede stilling, og en anordning for innføring av trykkfluidum til sylinderboringen gjennom den nevnte hule stang, hvorved fluidet kan virke mot den nevnte stempelflate for derved å drive ventillegemet fra dets tilbaketrukkede stilling til dets stengestilling.