PL174807B1

PL174807B1 - Urządzenie do odlewania tulei cylindrowej w położeniu pionowym

Info

Publication number: PL174807B1
Application number: PL94321776A
Authority: PL
Inventors: Richard J. Clark; Richard K. Clark; Dennis E. Clark
Original assignee: Clark Ind Inc
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1998-09-30
Also published as: WO1994020740A1; PL305805A1; PL173743B1; CA2134091A1; US5465778A; US5337709A; KR950701706A; TW279195B

Abstract

1. Urzadzenie do odlewania tulei cylindrowej w polozeniu pionowym, majace postac formy odlew- niczej, zlozone z zespolu pierscieniowego otaczaja- cego odlewana tuleje, ze srodkowego rdzenia ksztal- tujacego otwór cylindra oraz z promieniowych zeber ksztaltujacych kanaly powietrze, znam ienne tym , ze sklada sie z zewnetrznych, nasadzanych jedna na dru- ga pierscieniowych sekcji (40, 46, 58, 60, 84, 102) formy i z górnej sekcji (114) tworzacej pokrywe oraz z nasadzonych jedna na druga czesci (52, 108, 106 i 106') srodkowego, walcowego rdzenia, zaopatrzo- nych w srodku w otwory (128, 124, 123, 122) wspól- srodkowe w stosunku do otworu zalewowego (116) znajdujacego sie w górnej sekcji (114) formy oraz z polaczonego wspólsrodkowo z sekcjami pierscienio- wymi (46 i 58) oraz (84 i 102) za pomoca promie- niowych palców (36 i 86) cienkiego, dwudzielnego, pierscieniowego rdzenia (30), tworzacego w tulei (10) kanaly wodne (12) i zlozonego z czesci dolnej (34) i z nasadzonej na nia czesci górnej (82) FIG. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie formierskie do odlewania w położeniu pionowym tulei cylindrowej, stanowiącej jednoczęściowy odlew. Urządzenie jest wyposażone w pierścieniowy zespół, otaczający odlewaną tuleję, w rdzeń środkowy, kształtujący jej otwór osiowy oraz w promieniowe żebra, kształtujące kanały powietrzne.

Stosowany dotychczas proces wytwarzania tulei cylindrowych silników spalinowych z płaszczem wodnym jest bardzo czasochłonny, bowiem znane tuleje cylindrowe stanowią konstrukcje wieloczęściowe, których odlewy, wymagające użycia wieloczęściowego rdzenia, mają zbieżności odlewnicze i są wyposażone w przyspawane taśmy, tworzące zewnętrzne ścianki zamkniętego płaszcza wodnego. Ponadto do ich odlewania stosuje się wyłącznie formy poziome, co pociąga za sobą odchylenia współosiowości środkowego otworu tulei i jej powierzchni zewnętrznej.

Przedstawiona na fig. 1 i 2 znana, wieloczęściowa tuleja cylindrowa silnika, zaopatrzona w kanały płaszcza wodnego, jest wytwarzana dotychczas przez odlewanie w poziomej formie z rdzeniem. Wykonany odlew ma postać jednostronnie zamkniętej tulei ze środkowym otworem, stanowiącym cylinder silnika, przy czym obrzeża powierzchni zewnętrznych tulei, ograniczających wewnętrzne powierzchnie kanałów płaszcza wodnego, są schodkowe, tworząc gniazda do osadzenia w nich przyspawanej taśmy stalowej. Odlewana tuleja ma wewnętrzne powierzchnie kanałów wodnych zaprojektowane z niezbędną zbieżnością odlewniczą, co powoduje zarówno niekorzystne zawirowania przepływającej przez te kanały wody, jak i zmniejszenie prędkości i przekroju jej przepływu, a tym samym zmniejszenie intensywności chłodzenia cylindra. Ponadto wszelkie niedokładności spawania taśm powodują możliwość powstania przecieków wody.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji urządzenia w postaci formy odlewniczej, umożliwiającej realizację uproszczonego procesu odlewania tulei cylindrowej.

Cel ten został zrealizowany w konstrukcji urządzenia do odlewania tulei cylindrowej silnika spalinowego według wynalazku, które stanowi formę odlewniczą, umożliwiającą odle174 807 wanie tulei w położeniu pionowym, zapewniającym dobrą współosiowość otworu. Składa się ono z zewnętrznych, nasadzanych jedna na drugą pierścieniowych sekcji, oraz z górnej sekcji tworzącej pokrywę, jak również z nasadzonych jedna na drugą części walcowego rdzenia, zaopatrzonych w środku we współśrodkowe otwory tworzące otwór zalewowy. Z pierścieniowymi sekcjami formy jest połączony za pomocą promieniowych palców - cienki, dwudzielny, pierścieniowy rdzeń, złożony z części dolnej i z nasadzonej na nią części górnej, który po wykruszeniu go tworzy w odlanej tulei cylindrowej kanały wodne.

Zewnętrzne, środkowe, pierścieniowe sekcje formy odlewniczej stanowią jedną całość z jej walcowym rdzeniem i są z nim połączone za pomocą żeber, tworzących po ich usunięciu promieniowe kanały powietrzne. Oś tych żeber jest korzystnie nachylona pod niewielkim kątem do kierunku promienia formy.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia znaną wieloczęściową tuleję cylindra silnika w widoku z boku; fig. 2 - tuleję według fig. 1 w podłużnym przekroju osiowym; fig. 3 - jednoczęściową tuleję cylindra silnika, wykonaną sposobem według wynalazku, w widoku z boku; fig. 4 - tuleję według fig. 3 w podłużnym przekroju osiowym; fig. 5 - tuleję według fig. 3 z naniesioną linią przerywaną, a wyeliminowaną dzięki urządzeniu według wynalazku zbieżnością odlewniczą, w podłużnym przekroju osiowym; fig. 6 - dwuczęściowy rdzeń, tworzący po usunięciu płaszcz wodny tulei cylindrowej według wynalazku, w widoku perspektywicznym; fig. 7 - rdzeń według fig. 6 z jego rozsuniętymi częściami, w widoku perspektywicznym; fig. 8 - rdzeń według fig. 6 w widoku z boku; fig. 9 - rdzeń według fig. 6 w widoku z przodu; fig. 10 - rdzeń według fig. 6 w widoku z góry; fig. 11 - rdzeń według fig. 6 w widoku z dołu; fig. 12 - rdzeń według fig. 6 w widoku z tyłu; fig. 13 - urządzenie według wynalazku, w postaci formy do odlewania tulei cylindrowej, w połowicznym widoku z góry, a fig. 14 - urządzenie w postaci formy do odlewania tulei cylindrowej silnika, z umieszczonym w niej rdzeniem, w podłużnym przekroju osiowym.

Przedstawiona na fig. 3 i 4 jednoczęściowa tuleja cylindrowa 10 jest odlewana w urządzeniu według wynalazku, jako jedna całość, w położeniu pionowym, umożliwiając wyeliminowanie wszelkich zbieżności odlewniczych (fig. 5). Dzięki temu kanały 12 płaszcza wodnego 14 tulei 10 są pozbawione zbieżności odlewniczych i umożliwiają szybszy przepływ wody, znacząco zwiększając efekt chłodzenia.

W tulei 10 wyeliminowane są również gniazda osadcze, które w znanych tulejach stosuje się dla dospawanej taśmy, co umożliwia znaczne powiększenie przekroju kanałów powietrznych 18 i ma istotne znaczenie dla całkowitego spalania paliwa w cylindrze, a tym samym dla zwiększenia mocy silnika i poprawy ekonomii zużycia paliwa.

Wytwarzanie tulei cylindrowej 10 przez odlewanie jej w urządzeniu według wynalazku jako jednolitej części jest mniej pracochłonne, ponieważ eliminuje operację spawania taśmy, a także podnosi jakość wyrobu uniemożliwiając powstanie przecieków.

Mimo powiększenia przekroju kanałów powietrznych 18, przechodzące między nimi kanały wodne 12 - nie mają zmniejszonego przekroju, ani nie są skręcone, zapewniając prawidłowy obieg wody w otaczającym tuleję płaszczu wodnym 14.

Urządzenie do odlewania tulei według wynalazku stanowi formę 32 złożoną z wielu sekcji (fig. 13 i fig. 14). Dolna sekcja 40 jest złożona z płyty dennej 41, zaopatrzonej w wytłoczone w niej promieniowe kanały 42, wychodzące ze środkowego zagłębienia 44 i z pierścieniowych ścianek bocznych. Następna, wyżej położona sekcja 46, nakładana na boczne ścianki dolnej sekcji 40, ma postać pierścieniowej ścianki, zaopatrzonej na swej górnej powierzchni 38 w zagłębienia 48, tworzące gniazda osadcze, w których umieszcza się promieniowe palce 36 dolnej części 34 rdzenia, umożliwiając zawieszenie jej na określonej wysokości nad płytą denną 41 formy 32.

Dzięki zastosowaniu cienkiego, dwuczęściowego, pierścieniowego rdzenia 30 (fig. 6), zawieszonego wewnątrz urządzenia mającego postać formy odlewniczej 32 (fig. 12), możliwe jest korzystne odlewanie tulei 10 w położeniu pionowym, przy czym, po wykruszeniu z odlewu, rdzeń 30 tworzy kanały wodne 12 odlewanej tulei 10.

Rdzeń 30 składa się z walcowej, dolnej części 34, tworzącej po wykruszeniu dolną sekcję kanałów wodnych 12 i zaopatrzonej w promieniowe palce 36, którymi część ta opiera się w

174 807 tworzących gniazda osadcze zagłębieniach 48 odpowiedniej sekcji formy odlewniczej 32 oraz z nakładanej na nią górnej, walcowej części 82, również zaopatrzonej w promieniowe palce 96, tworzącej po wykruszeniu górną sekcję kanałów wodnych 12.

Dolna część 52 środkowego rdzenia formy odlewniczej 32, kształtującego w jej sekcji 40 powierzchnię 54 wewnętrznej ścianki tulei 10, ma postać walca zaopatrzonego w osiowy otwór 128 i opartego na płycie dennej 41. Pod czołową powierzchnią części 52 środkowego rdzenia są utworzone wspomniane kanały 42, rozchodzące się promieniowo od środkowego zagłębienia 44 w płycie dennej 41 i służące do przepływu płynnego metalu do zewnętrznych części formy. Górna powierzchnia czołowa 56 sekcji 40 formy jest zaopatrzona w pobliżu swego wewnętrznego obrzeża w okrągły stopień.

Następna sekcja 58 formy odlewniczej 32 ma kształt grubego pierścienia, którego powierzchnie czołowe są również zaopatrzone w stopnie i jest nasadzona na sekcję 40.

Kolejna sekcja 60 formy, nasadzona na sekcję 58, ma także postać grubego pierścienia zaopatrzonego w promieniowe żebra 53, łączące ją z częścią 1)8 środkowego rdzenia i służące do utworzenia w cylindrycznej ściance tulei 10 przelotowych otworów, stanowiących kanały powietrzne 18.

Promieniowe żebra 53 sekcji 60 formy odlewniczej 32 mają korzystnie postać łączników 72 (fig. 12), połączonych z jednej strony z tą sekcją 60, z drugiej zaś z częścią 108 środkowego rdzenia. Część 108 rdzenia jest ponadto zaopatrzona w środku w przelotowy otwór 124, współśrodkowy z otworem 128, i ma zewnętrzną, walcową powierzchnię 75 o takiej samej średnicy jak zewnętrzna powierzchnia 80 części 52 tego rdzenia, stanowiąc jej przedłużenie. Czołowe powierzchnie 110 i 74 części 52 i 108 środkowego rdzenia są zaopatrzone w okrągłe stopnie, a ponadto są na nich korzystnie wytłoczone szczeliny 83, połączone z żebrami 53 sekcji 60 formy 32.

Łączniki 72 są w rozwiązaniu formy przedstawionym na fig. 12 lekko nachylone w stosunku do kierunku promienia, co zapewnia większą powierzchnię przekroju kanałów powietrznych 18 oraz powierzchni odprowadzania ciepła, w celu zwiększenia wydajności chłodzenia.

Wykonane w ściankach bocznych tulei 10 kanały wodne 12, powstające po wykruszeniu cienkiego, pierścieniowego rdzenia 30, złożonego z części 34 i 82, przechodzą między kanałami powietrznymi 18. W celu uzyskania połączeń kanałów wodnych 12, w górnej i dolnej części tulei 10, między kanałami powietrznymi 18, dolna część 34 pierścieniowego rdzenia 30 jest zaopatrzona na swym obwodzie w wystające ponad jej górną krawędź 70 słupki 68 (fig. 5 i 6). Każdy słupek 68 jest umieszczony między sąsiednimi żebrami 53 sekcji 60 formy, łączącymi ją z częścią 108 walcowego rdzenia. Słupki 68 są korzystnie wyposażone w kształtowe zakończenie, odpowiadające wycięciom 92 nakładanej na nie - górnej części 82 pierścieniowego rdzenia 30.

Następna sekcja 84, nasadzana jest na jej sekcję 60 formy, ma postać grubościennego pierścienia i jest zaopatrzona na swej górnej powierzchni czołowej 88 w zagłębienia 86, tworzące wraz z odpowiednimi zagłębieniami dolnej powierzchni 88 sekcji 102 formy gniazda osadcze promieniowych palców 96 górnej części 82 cienkiego, pierścieniowego rdzenia 30.

Górna część 82 tego rdzenia 30 ma postać walcowego, cienkościennego pierścienia, którego dolne obrzeże 90 jest zaopatrzone w wycięcia 92, w które wchodzą kształtowe zakończenia słupków 68 dolnej części 34 rdzenia 30. Jeden ze słupków 68 oraz odpowiadające mu wycięcie 92 mają odmienny kształt od pozostałych, w celu uzyskania ściśle określonego ustawienia obwodowego obydwu części 34 i 82 rdzenia 30. Górna część 82 rdzenia 30 jest ponadto zaopatrzona na obwodzie w promieniowe palce 96, osadzane w gniazdach osadczych utworzonych przez zagłębienia 86 na czołowych powierzchniach sekcji 84 i 102 formy, w celu zawieszenia na nich tej części 82 rdzenia 30.

Po usunięciu przez jego wykruszenie utworzone zostają kanały 12 płaszcza wodnego 14, między ścianą wewnętrzną 98 i ścianą zewnętrzną 100 tulei 10.

Następna sekcja 102 formy, nasadzana na jej sekcję 84, ma postać grubościennego pierścienia, którego górna powierzchnia czołowa, pokrywa się w złożonej formie 32 z górną powierzchnią dwudzielnej części 106 i 106' środkowego rdzenia, przy czym obydwie te części 106 i 106' mają na czołowej ściance okrągły stopień, wchodzący do odpowiedniego walcowego

174 807 zagłębienia na powierzchni czołowej niższej części 106 lub 108 środkowego rdzenia. Zewnętrzna, walcowa powierzchnia 112 obydwu tych części 106 i 106' środkowego rdzenia stanowi przedłużenie jego zewnętrznych, walcowych powierzchni części 52 i 108. Górna, czołowa powierzchnia górnej części 106' środkowego rdzenia jest płaska.

Górna sekcja 114 formy 32 tworząca pokrywę jest zaopatrzona na powierzchni czołowej w pobliżu obwodu w stożkowy, pierścieniowy stopień, obejmujący stożkowe zewnętrzne zakończenie sekcji 102, zaś w środku - w otwór zalewowy 116 i w umieszczone nad nim koryto zalewowe 118 z otworem 120, współśrodkowym z otworem zalewowym 116 oraz z otworami 122, 123, 124 i 128 środkowego rdzenia. Górna sekcja 114 formy jest ponadto zaopatrzona w kilka otworów 121 do ujścia gazów i nadmiaru ciekłego metalu.

Ciekły metal wlewany do koryta zalewowego 118, przepływa do dołu przez środkowe otwory 116, 122, 123, 124 i 128 sekcji 114 formy i części 106, 106', 60 i 52 środkowego rdzenia, a następnie przepływa przez promieniowe kanały 42 i wypełnia od dołu pustą przestrzeń między wewnętrznymi ściankami formy i zewnętrznymi ściankami 100 środkowego rdzenia 30, opływając górną część 82 i dolną część 34 pierścieniowego rdzenia 30 w miejscu, w którym pozostają w odlewie tulei 10, po usunięciu piasku formierskiego, kanały 12 płaszcza wodnego.

Po zastygnięciu metalu, poszczególne sekcje formy i rdzenia wykonane z piasku rozbija się i usuwa, wyjmując jednoczęściowo odlaną tuleję 10, ograniczoną gładką, walcową ścianką zewnętrzną 100 i walcową ścianką wewnętrzną 98, z gładkim, współśrodkowym otworem 20 (fig. 4) oraz z kanałami 12 płaszcza wodnego.

Otwory 130, powstałe w zewnętrznej ściance 100 tulei 10 w miejscach promieniowych palców 36 i 96 części dolnej 34 i części górnej 82 pierścieniowego rdzenia 30, służą do wysypania pozostałego wewnątrz odlewu piasku formierskiego tworzącego ten rdzeń, po czym w celu uzyskania gładkiej, zewnętrznej powierzchni tulei 10 mogąbyć zaślepione dowolnym sposobem.

Jak już uprzednio wspomniano, tuleja cylindrowa 10 według wynalazku i znajdujące się wewnątrz niej kanały 12 płaszcza wodnego mają ścianki walcowe, pozbawione, stosowanych w znanych sposobach wytwarzania, zbieżności odlewniczych.

174 807

FIG. 9 y cS) (Q) ' Ę?

FIG. 10

174 807

FIG. 6

174 807

FIG. 5

174 807

FIG. 1 42

—-----—
T ·'
i 1
i	a
¹	1
ΤΓ”*-	liii
	-

PRIOR

ART

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do odlewania tulei cylindrowej w położeniu pionowym, mające postać formy odlewniczej, złożone z zespołu pierścieniowego otaczającego odlewaną tuleję, ze środkowego rdzenia kształtującego otwór cylindra oraz z promieniowych żeber kształtujących kanały powietrze, znamienne tym, że składa się z zewnętrznych, nasadzanych jedna na drugą pierścieniowych sekcji (40, 46, 58, 60, 84,102) formy i z górnej sekcji (114) tworzącej pokrywę oraz z nasadzonych jedna na drugą części (52, 108, 106 i 106') środkowego, walcowego rdzenia, zaopatrzonych w środku w otwory (128,124,123,122) współśrodkowe w stosunku do otworu zalewowego (116) znajdującego się w górnej sekcji (114) formy oraz z połączonego współśrodkowo z sekcjami pierścieniowymi (46 i 58) oraz (84 i 102) za pomocą promieniowych palców (36 i 86) cienkiego, dwudzielnego, pierścieniowego rdzenia (30), tworzącego w tulei (10) kanały wodne (12) i złożonego z części dolnej (34) i z nasadzonej na nią części górnej (82).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zewnętrzna, pierścieniowa sekcja (60) formy (32) stanowi jedną całość z częścią (108) walcowego rdzenia formy i jest z nią połączona za pomocą żeber (53), tworzących po ich usunięciu promieniowe kanały powietrzne (18).
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że oś żeber (53) jest nachylona pod niewielkim kątem do kierunku promienia formy.