PL194274B1 - Silnik wysokoprężny - Google Patents

Abstract

1. Silnik wysokoprezny, z co najmniej jednym cy- lindrem, w którym poruszany jest ruchem posuwisto- zwrotnym tlok, polaczony za pomoca drazka tloko- wego z wodzikiem, który ze swej strony jest pola- czony za pomoca korbowodu z walem korbowym, przy czym przez wnetrze drazka tlokowego podaje sie do tloka czynnik chlodzacy, ponadto z urzadze- niem tloczacym do podawania srodka smarowego do cylindra, które to urzadzenie tloczace jest polaczone z przewodem zasilajacym do zasilania urzadzenia tloczacego srodkiem smarowym, oraz z kanalem doprowadzajacym, przez który srodek smarowy jest podawany z urzadzenia tloczacego do cylindra i zawiera elementy uruchamiajace dla urzadzenia tloczacego, które sa tak uksztaltowane i rozmiesz- czone, ze urzadzenie tloczace jest uruchamiane ruchem wodzika, znamienny tym, ze wewnatrz drazka tlokowego (4) przebiegaja oddzielnie od siebie kanal doprowadzajacy (50) srodka smarowe- go i kanal doprowadzajacy czynnika chlodzacego, tak, ze srodek smarowy podawany jest za pomoca urzadzenia tloczacego (20, 20a) przez drazek tloko- wy (4) oddzielnie od czynnika chlodzacego. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest silnik wysokoprężny z co najmniej jednym cylindrem, w którym poruszany jest ruchem posuwisto-zwrotnym tłok.

Silniki wysokoprężne tego typu są często dużymi silnikami, jakie stosuje się na przykład jako agregaty napędowe w budowie statków. Prostoliniowy ruch tłoka poruszanego ruchem posuwistozwrotnym w cylindrze jest za pomocą drążka tłokowego przenoszony na wodzik, który ze swej strony jest połączony za pomocą korbowodu z wałem korbowym. W czasie pracy tłok ślizga się wzdłuż wewnętrznej ścianki cylindra, mającej najczęściej postać tulei cylindrowej. Istotne znaczenie dla niezawodności działania silnika wysokoprężnego ma przy tym smarowanie pomiędzy tłokiem i wewnętrzną ścianką cylindra. Z jednej strony tłok musi być jak najlżejszy, to znaczy ślizgać się bez przeszkód w cylindrze, z drugiej zaś tłok musi jak najlepiej uszczelniać komorę spalania w cylindrze, aby zapewnić efektywną przemianę energii uwalnianej w procesie spalania w pracę mechaniczną.

Dlatego też, podczas pracy silnika wysokoprężnego w cylindrze umieszcza się zazwyczaj olej smarowy, aby osiągnąć dobre własności bieżne tłoka i utrzymać na jak najniższym poziomie zużycie ścianki cylindra, tłoka i pierścieni tłokowych. Ponadto olej smarowy służy do neutralizacji agresywnych produktów spalania oraz zapobiegania korozji. Z uwagi na liczne wymienione wymagania jako oleje smarowe stosuje się często substancje drogie i bardzo wysokiej jakości.

W silnikach wysokoprężnych z wodzikami olej smarowy wpuszcza się do wnętrza cylindra zazwyczaj przez jeden lub kilka wlotów w ściance cylindra. Z wlotów prowadzą przewody do pomp zewnętrznych, które tłoczą olej smarowy do cylindra. Zależnie od liczby cylindrów istnieje zwykle kilka takich pomp, napędzanych przykładowo elektrycznie lub hydraulicznie. Ponieważ pompy te znajdują się zwykle poza korpusem silnika, przewody olejowe są bardzo długie. Ma to tę wadę, że kontrola ilości doprowadzanego oleju smarowego jest bardzo trudna - o ile w ogóle możliwa i skomplikowana, a ponadto podlega wahaniom. Aby zapobiec uszkodzeniom silnika wskutek braku oleju smarowego, istnieje ogólna tendencja do zasilania tulei cylindrowej większą ilością oleju smarowego niż to jest potrzebne. Nadmiar oleju smarowego jest zbierany przez pierścienie tłokowe i gromadzi się na dnie cylindra, skąd może się wydostawać przez otwory wylotowe. Straty wysokogatunkowego i drogiego oleju smarowego, spowodowane nadmiernym smarowaniem, stanowią istotną wadę ze względów ekonomicznych. Ponadto gromadzenie oleju smarowego na dnie cylindra stanowi zagrożenie w postaci możliwości zapłonu, w związku z czym w cylindrze nie mogą występować niepożądane ogniska zapalne.

Znany jest ze stanu techniki, z opisu zgłoszenia niemieckiego nr EP-A-0340156 układ smarowania wodzika w silniku spalinowym tłokowym dwusuwowym. Czop wodzika otoczony jest przez dno łożyska, które stanowi integralną część korbowodu i tworzy jeden z jego końców oraz przez pokrywę łożyska. Czop, na którym zamocowany jest jeden koniec drążka tłokowego ma pokrywę łożyska. Układ smarowania zawiera dźwignię przegubową kolanową, przez wnętrze której wprowadzany jest środek smarowy, do smarowania pomiędzy czop i dno łożyska. Jedno ramię dźwigni jest swoim swobodnym końcem połączone przegubowo z czopem wodzika albo z korbowodem, a drugie ramię jest połączone swoim swobodnym końcem przegubowo z korpusem silnika. Układ smarowania wodzika posiada dalej pompę tłokową, zamocowaną w pokrywie, na zewnątrz korpusu silnika, która swoją stroną ciśnieniową połączona jest poprzez dźwignię stanowiącą przewód doprowadzający oleju smarowego z czopem wodzika albo z korbowodem. Tłok pompy tłokowej połączony jest przegubowo z korpusem silnika, a cylinder otaczający tłok połączony jest z drugim ramieniem dźwigni przegubowej kolanowej połączonym przegubowo z korpusem silnika. Tłok pompy doprowadza olej smarujący do szczeliny łożyskowej w czasie, w którym ciśnienie oleju smarowego w szczelinie łożyskowej pomiędzy czopem wodzika i otaczającą powierzchnią łożyskową korbowodu jest niższe niż ciśnienie tłoczenia pompy tłokowej.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie silnika wysokoprężnego z wodzikiem, który nie ma wspomnianych wyżej wad. Smarowanie tłoka powinno być jak najbardziej efektywne, zaś straty środka smarowego, spowodowane przykładowo nadmiernymi ilościami wpuszczanego oleju smarowego, powinny być jak najmniejsze.

Silnik wysokoprężny, z co najmniej jednym cylindrem, w którym poruszany jest ruchem posuwisto-zwrotnym tłok, połączony za pomocą drążka tłokowego z wodzikiem, który ze swej strony jest połączony za pomocą korbowodu z wałem korbowym, przy czym przez wnętrze drążka tłokowego podaje się do tłoka czynnik chłodzący, ponadto z urządzeniem tłoczącym do podawania środka smaPL 194 274 B1 rowego do cylindra, które to urządzenie tłoczące jest połączone z przewodem zasilającym do zasilania urządzenia tłoczącego środkiem smarowym, oraz z kanałem doprowadzającym, przez który środek smarowy jest podawany z urządzenia tłoczącego do cylindra i zawiera elementy uruchamiające dla urządzenia tłoczącego, które są tak ukształtowane i rozmieszczone, że urządzenie tłoczące jest uruchamiane ruchem wodzika, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że wewnątrz drążka tłokowego przebiegają oddzielnie od siebie kanał doprowadzający środka smarowego i kanał doprowadzający czynnika chłodzącego, tak, że środek smarowy podawany jest za pomocą urządzenia tłoczącego przez drążek tłokowy oddzielnie od czynnika chłodzącego.

Korzystnie, urządzenie tłoczące jest zamocowane na wodziku lub, korzystnie, na drążku tłokowym, zwłaszcza na jego końcu, połączonym z wodzikiem.

Zgodnie z wynalazkiem, urządzenie tłoczące zawiera pompę środka smarowego z tłokiem roboczym i jest za pomocą elementów uruchamiających sprzęgnięte z wodzikiem tak, że w trakcie każdego cyklu ruchu tłoka w cylindrze tłok roboczy pompy środka smarowego wykonuje, co najmniej jeden, ruch posuwisto-zwrotny.

Zgodnie z dalszą cechą wynalazku, elementy uruchamiające dla urządzenia tłoczącego zawierają ogranicznik, który jest tak usytuowany, że pompa środka smarowego przy ruchu wodzika jest tak prowadzona w kierunku ogranicznika, że powoduje on ruch posuwisto-zwrotny tłoka roboczego pompy środka smarowego.

Korzystnie dalej, elementy uruchamiające dla urządzenia tłoczącego zawierają dźwignię przegubową, której jeden koniec jest zamocowany na stałe względem korpusu silnika, zaś drugi koniec jest połączony przegubowo z urządzeniem tłoczącym, przy czym na połączonym z urządzeniem tłoczącym końcu dźwigni przegubowej znajduje się krzywka tak usytuowana, że uruchamia urządzenie tłoczące podczas ruchu wodzika.

W silniku wysokoprężnym według wynalazku, elementy uruchamiające zawierają rolkę połączoną z tłokiem roboczym pompy środka smarowego, przesuwną w kierunku wzdłużnej osi tłoka roboczego, oraz urządzenie najazdowe z powierzchnią naprowadzającą, zamocowane na stałe względem korpusu silnika i tak usytuowane, że rolka prowadzona jest wzdłuż powierzchni naprowadzającej w czasie ruchu wodzika i jednocześnie jest przesuwna w kierunku wzdłużnej osi tłoka roboczego.

Przy tym korzystnie, urządzenie najazdowe zawiera, co najmniej dwie powierzchnie naprowadzające.

Dalej zgodnie z kolejną cechą wynalazku, urządzenie tłoczące jest zamocowane na stałe względem korpusu silnika, zaś elementy uruchamiające są tak ukształtowane i umieszczone na drążku tłokowym lub korzystnie, na wodziku, że w czasie ruchu wodzika uruchamiają urządzenie tłoczące i łączą je z kanałem doprowadzającym dla środka smarowego.

Dzięki temu rozwiązaniu doprowadzanie środka smarowego do cylindra jest sprzężone z kinematyką wodzika, a w rezultacie zsynchronizowane z cyklem roboczym lub cyklem ruchu tłoka względnie prowadzone w dopasowanych do tego cyklu odstępach. Wskutek tego, w każdym cyklu ruchu tłoka, do cylindra doprowadzana jest w zasadzie jednakowa ilość środka smarowego. W efekcie ilość środka smarowego, podawana w każdym cyklu ruchu, nie podlega praktycznie żadnym wahaniom, co umożliwia jej dokładne dopasowanie do ilości faktycznie potrzebnej. Pozwala to zminimalizować straty, spowodowane nadmiernymi ilościami podawanego oleju smarowego, a także związane z tym niebezpieczeństwo wystąpienia zapłonu na dnie cylindra. Rozwiązanie to umożliwia wyjątkowo efektywne i korzystnie ekonomiczne smarowanie tłoka. Środek smarowy nie musi być prowadzony przez ściankę cylindra, w związku z czym nie styka się na przykład z wodą chłodzącą cylinder od zewnątrz i nie jest przez nią zanieczyszczany.

Dzięki temu urządzenie tłoczące można wyjątkowo łatwo uruchamiać poprzez ruch wodzika, na przykład za pomocą ogranicznika, który jest tak usytuowany, że urządzenie tłoczące przy ruchu wodzika jest tak prowadzone w kierunku ogranicznika, że powoduje on ruch posuwisto-zwrotny tłoka roboczego urządzenia tłoczącego. Usytuowanie urządzenia tłoczącego na wodziku lub na drążku tłokowym ma ponadto tę zaletę, że kanał doprowadzający pomiędzy urządzeniem tłoczącym i cylindrem, w którym znajduje się środek smarowy pod ciśnieniem tłoczenia, jest wyjątkowo krótki, dzięki czemu praktycznie nie występują tutaj straty spowodowane na przykład przeciekami.

Środek smarowy podaje się do cylindra impulsowo, w odstępach, określonych cyklem ruchu tłoka.

Sposób eksploatacji silnika wysokoprężnego z wodzikiem według wynalazku, umożliwia jak najbardziej efektywne i w miarę możności pozbawione strat smarowanie tłoka w cylindrze.

PL 194 274 B1

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia istotne części silnika wysokoprężnego według wynalazku, fig. 2 - fragment (wodzik, drążek tłokowy, urządzenie tłoczące, elementy uruchamiające) pierwszego przykładu wykonania silnika wysokoprężnego w przekroju, fig. 3 - szczegół silnika wysokoprężnego zfig. 2 w przekroju wzdłuż linii lll-lll, fig. 4 - urządzenie tłoczące i elementy uruchamiające drugiego przykładu wykonania silnika wysokoprężnego w przekroju, fig. 5 - urządzenie tłoczące i elementy uruchamiające trzeciego przykładu wykonania silnika wysokoprężnego w przekroju, fig. 6 - urządzenie tłoczące i elementy uruchamiające czwartego przykładu wykonania silnika wysokoprężnego w przekroju, fig. 7 - drążek tłokowy jednego z przykładów wykonania silnika wysokoprężnego w przekroju, zaś fig. 8 - wariant urządzenia współbieżnego trzeciego przykładu wykonania.

Na rysunku identyczne lub pełniące te same funkcje elementy są oznaczone jednakowymi odnośnikami. W poniższym opisie wynalazku objaśniono bliżej jedynie aspekty względnie części, istotne z punktu widzenia wynalazku. Pozostałe elementy konstrukcyjne i środki technologiczne mogą być analogiczne do stosowanych w znanych silnikach wysokoprężnych, w związku z czym nie są tu opisane.

Figura 1 ukazuje w sposób schematyczny istotne części znanego silnika wysokoprężnego 1 z wodzikiem 5. W szczególności fig. 1 ukazuje części dużego silnika wysokoprężnego z płukaniem wzdłużnym, pracującego w systemie dwusuwowym. Takie silniki wysokoprężne stosuje się na przykład jako agregaty napędowe w budowie statków. Na fig. 1 widoczny jest jeden z kilku zazwyczaj cylindrów 2, umieszczonych w korpusie 10 silnika. W cylindrze 2 poruszany jest ruchem posuwistozwrotnym tłok 3, połączony za pomocą drążka tłokowego 4 z wodzikiem 5. Wodzik 5 jest za pomocą korbowodu 6 połączony z wałem korbowym 7. Wodzik 5 obejmuje dno 56 łożyska, które stanowi integralną część korbowodu 6 i tworzy jeden z jego końców, czop 52, na którym zamocowany jest jeden koniec drążka tłokowego 4 i wokół którego obracane jest dno 56 łożyska, a wraz z nim korbowód 6, pokrywę 53 łożyska, która wspólnie z dnem 56 otacza czop 52, oraz umieszczone z boku trzewiki ślizgowe 51, (z których na fig. 1 widoczny jest tylko jeden), za pomocą których w czasie pracy silnika wysokoprężnego 1 wodzik 5 ślizga się w nie przedstawionych prowadnicach ślizgowych do góry iwdół -w odniesieniu do przekroju uwidocznionego na fig. 1.

Ponadto silnik zawiera dwie dźwignie przegubowe 8, 9, z których każda tworzy przegubowe połączenie pomiędzy korpusem 10 silnika i wodzikiem 5. Dźwignie przegubowe 8, 9 mają po trzy przeguby. Jeden koniec każdej z dźwigni przegubowych 8, 9 jest zamocowany na stałe względem korpusu 10 silnika, zaś drugi koniec jest zamocowany na stałe względem wodzika 5. Dźwignie przegubowe 8, 9 są tak ukształtowane, że mogą nadążać za ruchem wodzika w górę i w dół. W czasie eksploatacji służą one do doprowadzania środków smarowych względnie chłodziw. Przez wnętrze dźwigni przegubowej 9 do wnętrza wodzika 5 wprowadzany jest środek smarowy, na przykład olej smarowy, służący tam pierwotnie do smarowania pomiędzy czopem 52 i dnem 56 łożyska. Przez wnętrze dźwigni przegubowej 8 doprowadzane jest chłodziwo, na przykład olej chłodzący, który przez wnętrze drążka tłokowego 4 wprowadzany jest do wnętrza tłoka 3. Tłok 3 jest zatem w czasie pracy chłodzony od wewnątrz. Olej chłodzący jest następnie odprowadzany w znany sposób przez wnętrze drążka tłokowego 4 i czop 52.

W takich znanych silnikach wysokoprężnych 1 z wodzikiem 5, do smarowania tłoka, jak już wspomniano, stosuje się zazwyczaj inny olej niż do smarowania wodzika. Olej ten doprowadza się od zewnątrz, przez ściankę cylindra 2, do jego ścianki wewnętrznej, mającej przykładowo postać tulei cylindrowej. W tym celu silnik jest zaopatrzony przykładowo w umieszczone poza korpusem 10 urządzenie tłoczące, na przykład pompę (nie przedstawioną na fig. 1), która tłoczy olej smarowy przez jedno lub kilka doprowadzeń do znajdujących się w ściance cylindra 2 wlotów, przez które olej smarowy przedostaje się na wewnętrzną ściankę cylindra.

Według wynalazku umieszczone zostały w cylindrze 2 elementy uruchamiające dla urządzenia tłoczącego środek smarowy, na przykład olej smarowy, które to elementy uruchamiające są tak ukształtowane, że urządzenie tłoczące jest uruchamiane ruchem wodzika 5.

Figura 2 ukazuje w schematycznym przekroju fragment pierwszego przykładu wykonania silnika wysokoprężnego według wynalazku. W tym przykładzie wykonania urządzenie tłoczące zawiera pompę środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 z komorą roboczą 22 oraz tłokiem roboczym 21. Tłok roboczy 21 może wykonywać ruch posuwisto-zwrotny przeciwnie do siły sprężyny 23 w celu zmniejszenia objętości komory roboczej 22, wywołując w ten sposób działanie pompujące.

Pompa środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 jest zamontowana na stałe na połączonym z wodzikiem 5 końcu drążka tłokowego 4. Ponadto jest ona zaopatrzona w przewód zasilający 40, który

PL 194 274 B1 zasila pompę w środek smarowy, na przykład olej smarowy. Olej smarowy jest tłoczony za pomocą nie przedstawionej pompy, na przykład pompy zębatej, przez przewód zasilający 40 do niskociśnieniowej strony pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20.

Z wysokociśnieniowej strony pompy 20 środka smarowego rozciąga się kanał doprowadzający 50 (patrz również fig. 7), najpierw w postaci kanału przez koniec drążka tłokowego 4, a następnie w postaci przewodu rurowego, biegnącego wewnątrz drążka tłokowego 4 w zasadzie równolegle do jego wzdłużnej osi A, aż do wnętrza tłoka 3. Z wnętrza tłoka 3 prowadzą na zewnątrz (nie przedstawione) otwory, w związku z czym olej smarowy może przedostawać się przez kanał doprowadzający 50 ite otwory w tłoku 3 do wewnętrznej ścianki cylindra 2. Otwory mogą być umieszczone zarówno nad pierścieniami tłokowymi, jak też pomiędzy pierścieniami tłokowymi lub pod pierścieniami tłokowymi w koszulce tłoka. Ponadto możliwe są rozwiązania, w których otwory prowadzą do pierścieniowego rowka rozdzielczego, ukształtowanego podobnie, jak rowki, w których są umieszczone pierścienie tłokowe.

W kanale doprowadzającym 50 umieszczony jest ponadto zawór zwrotny 70, który w kierunku przelotu otwiera się dopiero przy ciśnieniu większym niż ciśnienie oleju smarowego na niskociśnieniowej stronie pompy 20 środka smarowego.

Figura 2 ukazuje ponadto biegnący w drążku tłokowym przewód zwrotny 60 dla oleju chłodzącego do chłodzenia tłoka 3.

Elementy uruchamiające pompę środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 zawierają ogranicznik 30, osadzony na stałe względem korpusu 10 silnika w taki sposób, że pompa pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 jest przy ruchu wodzika 5 prowadzona w kierunku ogranicznika 30 tak, że powoduje on ruch posuwisto-zwrotny tłoka roboczego 21 pompy środka smarowego.

Aby podczas pracy pompa środka smarowego nie zderzała się z pokrywą 53 łożyska przy jego ruchu wychylnym, potrzebne może się okazać wybranie 53a w pokrywie 53 łożyska, zaznaczone kreskowaniem na fig. 2.

Przewód zasilający 40 jest ruchomy lub elastyczny, aby mógł podążać za ruchem pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20, połączonej na stałe z drążkiem tłokowym 4. W pierwszym przykładzie wykonania przewód zasilający 40 zawiera dźwignię przegubową, ukształtowaną analogicznie do dźwigni przegubowych 8, 9, uwidocznionych na fig. 1.

Figura 3 przedstawia w szczegółach połączenie między niskociśnieniową stroną pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 i końcem 44 dźwigni przegubowej przewodu zasilającego 40. Figura 3 ukazuje przekrój wzdłuż linii III-III na fig. 2. Koniec 44 dźwigni przegubowej przewodu zasilającego zawiera część 45, otaczającą sworzeń 41 i wychylną wokół tego sworznia 41. Sworzeń 41 jest połączony na stałe z pompą środka smarowego urządzenia tłoczącego 20, na przykład skręcony znią, i ma wewnątrz kanał 42, uchodzący do komory roboczej 22 pompy środka smarowego. Tłoczony z nie przedstawionej pompy zębatej olej smarowy przedostaje się - jak zaznaczono symbolicznie strzałką S1 - przez wnętrze dźwigni przegubowej przewodu zasilającego 40 i przez otwory 46 w sworzniu 41 do kanału 42 we wnętrzu sworznia 41, a przez ten kanał 42 do komory roboczej 22. W kanale 42 umieszczony jest ponadto zawór zwrotny 43, zapobiegający cofaniu się oleju smarowego do przewodu zasilającego 40.

Alternatywnie, możliwe jest również zaopatrzenie przewodu zasilającego 40 w elastyczne połączenie w postaci przewodu giętkiego, połączenie teleskopowe lub pełniące analogiczną funkcję elementy, które umożliwiają podążanie przewodu zasilającego 40 za ruchem wodzika 5 względnie drążka tłokowego 4.

Jeżeli w czasie pracy silnika wysokoprężnego 1 wodzik 5 porusza się do góry (w odniesieniu do fig. 2), wówczas również pompa środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 porusza się wraz z nim ku górze. Powoduje to przemieszczenie tłoka roboczego 21 pompy środka smarowego w kierunku ogranicznika 30, a w efekcie ruch posuwisto-zwrotny, którego następstwem jest tłoczenie oleju smarowego z komory roboczej 22 przez kanał doprowadzający 50 do tłoka 3, a stamtąd na wewnętrzną ściankę cylindra 2. W czasie każdego cyklu ruchu tłoka 3 w cylindrze 2, który odpowiada pełnemu ruchowi w górę i w dół wodzika 5 (w odniesieniu do fig. 1 lub fig. 2), tłok roboczy 21 pompy środka smarowego wykonuje ruch posuwisto-zwrotny. Wskutek tego olej smarowy jest wyrzucany w postaci impulsów olejowych w odstępach, określonych cyklem ruchu tłoka 3 lub wodzika 5, i wprowadzany do cylindra 2. Objętość oleju smarowego, umieszczana w jednym cyklu na wewnętrznej ściance cylin6

PL 194 274 B1 dra 2, jest przy tym określona suwem użytecznym oraz średnicą tłoka roboczego 22 pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20, i w zasadzie równa dla każdego cyklu.

Figura 4 ukazuje w przekroju urządzenie tłoczące i elementy uruchamiające drugiego przykładu wykonania silnika wysokoprężnego według wynalazku. Również tutaj urządzenie tłoczące zawiera pompę środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 z tłokiem roboczym 21 i komorą roboczą 22. Pompa środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 jest połączona na stałe z zamontowanym na czopie 52 (patrz na przykład fig. 2) wodzika 5 końcu drążka tłokowego 4. W odróżnieniu od pierwszego przykładu wykonania, pompa środka smarowego jest w drugim przykładzie wykonania uruchamiana za pomocą napędu krzywkowego.

Przewód zasilający 40 na niskociśnieniowej stronie pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 zawiera dźwignię przegubową 48, przez którą olej smarowy jest tłoczony z nie przedstawionej pompy, na przykład pompy zębatej, do niskociśnieniowej strony pompy oleju smarowego. Dźwignia przegubowa 48 stanowi jednocześnie część elementów uruchamiających dla pompy oleju smarowego. Jej jeden koniec jest osadzony na stałe względem korpusu 10 silnika, zaś drugi jest połączony przegubowo z pompą środka smarowego urządzenia tłoczącego 20, na przykład w taki sam sposób, jak przedstawiono na fig. 3. Ten koniec dźwigni przegubowej 48 jest wychylny wokół osi 80, połączonej na stałe z pompą środka smarowego. Również na osi 80 jest umieszczona i połączona bezobrotowo z wychylnym końcem dźwigni przegubowej 48, tarcza 81 z krzywką 82 o wysokości H. Krzywka 82 może w znany sposób, za pomocą rolki nadążnej 83, wywoływać ruch posuwisto-zwrotny połączonego z rolką nadążną tłoka roboczego 21, przeciwnie do siły sprężyny 23.

Olej smarowy przedostaje się z przewodu zasilającego 40 przez oś 80 i niewidoczny na fig. 4 kanał oraz otwór wlotowy do komory roboczej 22, jak zaznaczono symbolicznie strzałką S2.

Z wysokociśnieniowej strony pompy środka smarowego rozciąga się, analogicznie jak w pierwszym przykładzie wykonania, kanał doprowadzający 50 z zaworem zwrotnym 70, prowadzące przez wnętrze drążka tłokowego 4do tłoka 3.

W czasie pracy wodzik 5, a wraz z nim cała pompa środka smarowego urządzenia tłoczącego 20, porusza się wgórę i w dół, jak zaznaczono podwójną strzałką B na fig. 4. Wskutek tego ruchu dźwignia przegubowa 48 przechyla się wokół osi 80, wskutek czego również krzywka 82 jest obracana wokół osi 80 i poprzez rolkę nadążną 83 przesuwa tłok roboczy 21. W ten sposób krzywka 82 uruchamia, w trakcie ruchu wodzika 5, pompę środka smarowego.

Również w tym drugim przykładzie wykonania tłok roboczy 21 pompy środka smarowego wykonuje w jednym cyklu ruchu tłoka 3 w cylindrze 2 ruch posuwisto-zwrotny. Objętość oleju smarowego, umieszczana w jednym impulsie olejowym na wewnętrznej ściance cylindra, jest tutaj określona w zasadzie przez średnicę tłoka roboczego 21 i wysokość H krzywki 82. Korzystne w drugim przykładzie wykonania jest zwłaszcza to, że bardzo prosto można ustalić, w którym odcinku cyklu ruchu tłoka 3 na tuleję cylindrową będzie każdorazowo podawany impuls oleju smarowego. Zależnie od tego, gdzie krzywka 82 zostanie usytuowana na tarczy 81, smarowanie tłoka odbywa się przykładowo zawsze wówczas, gdy tłok 3 znajduje się w obszarze górnego martwego punktu lub w obszarze dolnego martwego punktu, lub też w obszarze pośrednim. Ponadto, z uwagi na jak najmniejsze nakłady na aparaturę, korzystne jest również podwójne działanie dźwigni przegubowej 48, mianowicie z jednej strony jako części przewodu zasilającego 40, z drugiej zaś jako części elementów uruchamiających dla pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20.

Figura 5 ukazuje w przekroju pompę środka smarowego urządzenia tłoczącego 20i elementy uruchamiające trzeciego przykładu wykonania silnika wysokoprężnego według wynalazku. Również tutaj pompa środka smarowego jest połączona na stałe z zamontowanym na czopie 52 końcu drążka tłokowego 4. Przewód zasilający 40 dla oleju smarowego po stronie niskociśnieniowej zawiera, jak już wspomniano, dźwignię przegubową lub inne przegubowe lub ruchome połączenie. W trzecim przykładzie wykonania elementy uruchamiające pompę środka smarowego zawierają połączoną z tłokiem roboczym 21 rolkę 83a, przesuwną w kierunku wzdłużnej osi tłoka roboczego 21i połączoną z nim za pomocą tłoka prowadzącego 24. Rolka 83a odpowiada swoją funkcją rolce nadążnej 83 na fig. 4.

Elementy uruchamiające zawierają ponadto urządzenie najazdowe 35 z powierzchnią naprowadzającą 38. Urządzenie najazdowe 35 jest zamocowane na stałe na korpusie 10 silnika, na przykład za pomocą śrub 37, i tak usytuowane, że rolka 83a w czasie ruchu wodzika 5 -a wraz z nim całej pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 - porusza się wzdłuż powierzchni naprowadzającej 38, przesuwając się jednocześnie w kierunku wzdłużnej osi tłoka roboczego 21, wskutek czego ten

PL 194 274 B1 ostatni wykonuje ruch posuwisto-zwrotny. Urządzenie najazdowe 35 służy zatem jako swego rodzaju liniowa krzywka (grzebień), wzdłuż której porusza się rolka 83a.

Tłok prowadzący 24, który łączy rolkę 83a z tłokiem roboczym 21, ma rowek prowadzący 25, w który wchodzi kołek 26, osadzony na stałe względem korpusu pompy środka smarowego. Kołek 26 tworzy wraz z rowkiem 25 ogranicznik, który zapobiega zbyt dalekiemu wysunięciu tłoka roboczego 21 z pompy środka smarowego pod działaniem siły sprężyny 23, gdy rolka 83a przejdzie poza dolny koniec (w odniesieniu do fig. 5) urządzenia najazdowego 35.

Przy ruchu wodzika 5 w górę i w dół rolka 83a toczy się wzdłuż powierzchni najazdowej 38 i powoduje w jednym cyklu ruchu tłoka 3 w cylindrze 2 ruch posuwisto-zwrotny tłoka roboczego 21 w sposób analogiczny do opisanych wyżej przykładów wykonania.

Również trzeci przykład wykonania ma tę zaletę, że fragment cyklu ruchu tłoka 3, w którym każdorazowo następuje umieszczenie impulsu oleju smarowego na tulei cylindrowej, można bardzo prosto ustalić, mianowicie poprzez położenie urządzenia najazdowego 35. Śruby 37, za pomocą których urządzenie najazdowe 35 jest zamocowane względem korpusu 10 silnika, mogą być przykładowo prowadzone we wzdłużnych szczelinach 36 urządzenia najazdowego 35, wskutek czego to ostatnie można w całości przesuwać względnie ustawiać wzdłuż drążka tłokowego 4.

Różnica wysokości HD urządzenia najazdowego 35 wyznacza, wraz ze średnicą tłoka roboczego 21, objętość oleju smarowego, tłoczoną w jednym cyklu ruchu.

Figura 8 ukazuje ponadto wariant urządzenia najazdowego 35. W tym wariancie urządzenie najazdowe 35 zawiera dwie powierzchnie naprowadzające 38a i 38b. Podczas ruchu wodzika 5 wgórę iw dół rolka 83a (fig. 5) toczy się wzdłuż obu powierzchni naprowadzających 38a i 38b, powodując tym samym w jednym cyklu ruchu tłoka 3 w cylindrze 2 dwa ruchy posuwisto-zwrotne tłoka roboczego 21.

W ten sposób na każdy cykl ruchu przypadają dwa impulsy oleju smarowego, co może mieć pozytywny wpływ na smarowanie. Można oczywiście zastosować więcej niż dwie powierzchnie naprowadzające 38a, 38b, jeżeli, przykładowo, potrzebne są więcej niż dwa impulsy oleju smarowego w każdym cyklu ruchu tłoka 3. Możliwe jest również, na przykład poprzez zróżnicowanie wysokości HD obu powierzchni naprowadzających 38a, 38b, doprowadzanie różnych objętości oleju smarowego za pomocą obu impulsów olejowych.

Silnik wysokoprężny według wynalazku oraz sposób jego eksploatacji, w których smarowanie tłoka lub uruchamianie urządzenia tłoczącego jest sprzężone i zsynchronizowane z ruchem wodzika 5, mają tę zaletę, że w trakcie każdego cyklu ruchu tłoka 3 w cylindrze 2 na wewnętrzną ściankę cylindra 2 podawana jest w zasadzie jednakowa objętość oleju smarowego w postaci impulsu oleju smarowego. Pozwala to na bardzo dokładne dopasowanie objętości oleju smarowego, doprowadzanej w każdym cyklu ruchu, do ilości rzeczywiście niezbędnej do prawidłowej pracy silnika, co zapobiega nadmiernemu smarowaniu, niekorzystnemu z wyżej wymienionych przyczyn. Jest to korzystne również dlatego, że umożliwia znaczne zmniejszenie zużycia wysokogatunkowych i drogich olejów do smarowania tłoka.

Objętość oleju smarowego, podawanego w każdym cyklu ruchu, jest bardzo prosta do ustalenia, mianowicie za pomocą średnicy tłoka roboczego 21 pompy środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 i jego suwu użytecznego. Typowy dwusuwowy silnik wysokoprężny potrzebuje przykładowo do smarowania tłoka objętość oleju smarowego równą około 0,36 cm³ na każdy cylinder i każdy cykl ruchu (obrót). Jeżeli tłok roboczy 21 ma średnicę 10 mm, wówczas suw użyteczny należy ustawić na wartość około 0,46 mm, na przykład za pomocą położenia ogranicznika 30 (fig. 2), wysokości H krzywki 82 (fig. 4) lub różnicy wysokości HD urządzenia najazdowego 35 (fig. 5).

llość oleju smarowego można oczywiście zmieniać także podczas pracy silnika wysokoprężnego.

Korzystna jest również możliwość prostego ustalenia, w którym odcinku cyklu ruchu tłoka 3 impuls oleju smarowego będzie podawany na wewnętrzną ściankę cylindra 2. W przykładzie wykonania, ukazanym na fig. 2, impuls oleju smarowego następuje przykładowo na krótko przed osiągnięciem przez tłok 3 górnego martwego punktu. Oczywiście możliwe jest również takie ukształtowanie pierwszego przykładu wykonania (fig. 2), że ogranicznik jest usytuowany, w odniesieniu do fig. 2, pod tłokiem roboczym 21, w związku z czym impuls oleju smarowego następuje na krótko przed osiągnięciem dolnego martwego punktu. Odcinek cyklu ruchu tłoka 3, w którym następuje impuls oleju smarowego, można w drugim przykładzie wykonania (fig. 4) bardzo łatwo ustalić za pomocą położenia krzywki 82 na tarczy 81, zaś w trzecim przykładzie wykonania (fig. 5) za pomocą położenia urządzenia najazdowego 35 względem wodzika 5.

PL 194 274 B1

Korzystne rozwiązanie, polegające na przejściu kanału doprowadzającego 50 przez wnętrze drążka tłokowego 4, daje w efekcie bardzo krótkie połączenie między wysokociśnieniową stroną pompy środka smarowego i wewnętrzną ścianką cylindra 2. Rozwiązanie to jest o tyle korzystne, że olej smarowy nie musi być prowadzony przez ściankę cylindra 2, co praktycznie wyklucza zanieczyszczenie oleju smarowego, na przykład przez wodę chłodzącą.

W zasadzie, w opisanych przykładach wykonania istnieje również możliwość umieszczenia pompy środka smarowego z boku dna 56 łożyska - a zatem na korbowodzie 6. Ponieważ pompa środka smarowego urządzenia tłoczącego 20 wykonuje wówczas również ruch wychylny, kanał doprowadzający 50 musi być tak wykonany, aby mógł kompensować różne ruchy, mianowicie ruch wychylny korbowodu i prostoliniowy ruch drążka tłokowego.

Figura 6 ukazuje w przekroju urządzenie tłoczące 20a i elementy uruchamiające 30a, 30b czwartego przykładu wykonania silnika wysokoprężnego według wynalazku. W odróżnieniu od innych przykładów wykonania, urządzenie tłoczące 20a jest umieszczone na stałe względem korpusu 10 silnika i stanowi swego rodzaju punkt czerpalny. Urządzenie tłoczące 20a ma zbiornik 22a, do którego uchodzi przewód zasilający 40. W przewodzie zasilającym 40 znajduje się z kolei zawór zwrotny 43a. Zbiornik 22a ma ponadto częściowo stożkowy wylot 28a, w którym znajduje się stożkowy element roboczy 21a. Stożkowy element roboczy 21a jest wciskany sprężyną 23a w stożkową część wylotu 28a, wskutek czego w stanie zamkniętym, ukazanym na fig. 6, wylot 28a jest zamknięty. Stożkowy element roboczy 21a ma wewnętrzny kanał 29a, który poprzez otwory 21a jest połączony z zewnętrzną komorą stożkowego elementu roboczego 21a.

Za pomocą nie przedstawionej pompy olej smarowy jest pompowany przez przewód zasilający 40do zbiornika 22a urządzenia tłoczącego 20a. W czwartym przykładzie wykonania pompa ta podaje do zbiornika 22a olej smarowy pod ciśnieniem, odpowiadającym w zasadzie ciśnieniu na wysokociśnieniowej stronie pomp środka smarowego urządzenia tłoczącego 20, należących do pierwszych trzech przykładów wykonania.

W czwartym przykładzie wykonania elementy uruchamiające obejmują element przedłużeniowy 30a, połączony na stałe z zamontowanym na czopie 52 końcem drążka tłokowego 4, oraz umieszczony na elemencie przedłużeniowym 30a czop 30b, który jest tak ukształtowany, że może wchodzić w wylot 28a urządzenia tłoczącego 22a. Kanał doprowadzający 50 biegnie przez czop 30b i element przedłużeniowy 30a do drążka tłokowego 4, a tam, jak już wspomniano, równolegle do wzdłużnej osi A (patrz fig. 2) aż do tłoka 3. Również w czwartym przykładzie wykonania w doprowadzeniu 50 można umieścić zawór zwrotny (nie przedstawiony na fig. 6).

Jeżeli teraz podczas pracy silnika wysokoprężnego wodzik 5 porusza się w górę (odpowiednio do fig. 6), wówczas czop 30b, jak symbolizuje strzałka C na fig. 6, porusza się w kierunku urządzenia tłoczącego 20a, wchodzi w wylot 28a i w rezultacie wciska stożkowy element roboczy 21a przeciwnie do siły sprężyny 23a, do zbiornika 22a. Stożkowy element roboczy 21a znajduje się wówczas w położeniu otwartym. Olej smarowy może wnikać przez otwory 291a do wewnętrznego kanału 29a, a stamtąd przedostaje się do kanału doprowadzającego 50, którym dochodzi do wewnętrznej ścianki cylindra 2. W czasie następującego bezpośrednio potem ruchu wodzika 5 do góry stożkowy element roboczy 21a jest ponownie wciskany przez sprężynę 23a w swoje gniazdo, powodując zamknięcie wylotu 28a.

W ten sposób, w czasie ruchu wodzika 5 urządzenie tłoczące 20a zostaje uruchomione i połączone z kanałem doprowadzającym 50 dla oleju smarowego. Również w czwartym przykładzie wykonania następuje, sterowane impulsowo cyklem ruchu tłoka 3, doprowadzanie oleju smarowego na wewnętrzną ściankę cylindra 2.

Oczywiście również w czwartym przykładzie wykonania możliwy jest wariant, w którym osadzone na stałe względem korpusu 10 silnika urządzenie tłoczące ma postać pompy środka smarowego z tłokiem roboczym. Czop 30b służy wówczas do wywoływania ruchu posuwisto-zwrotnego tego tłoka roboczego, w podobny sposób, jak to objaśniono w odniesieniu do pierwszych trzech przykładów wykonania.

Figura 7 ukazuje w przekroju poprzecznym możliwą konstrukcję drążka tłokowego 4, którą można zastosować do wszystkich przykładów wykonania. W tym rozwiązaniu przewód zwrotny 60 (patrz również fig. 2) dla oleju chłodzącego jest usytuowany mimośrodowo względem wzdłużnej osi A drążka tłokowego 4. Poza przewodem zwrotnym 60 i równolegle do wzdłużnej osi A biegnie rura, należąca do kanału doprowadzającego 50 dla oleju smarowego do smarowania tłoka. Przez dwa otwory 61 olej chłodzący może wchodzić pomiędzy wewnętrzną ściankę drążka tłokowego 4i zewnętrzną

PL 194 274 B1 ściankę przewodu zwrotnego 60 i przedostawać się do wnętrza tłoka 3. Alternatywnie, możliwe jest także umieszczenie rury kanału doprowadzającego 50 wewnątrz przewodu zwrotnego 60. Ponadto dla kanału doprowadzającego 50, zamiast rury, na przewodzie zwrotnym 60 można umieścić przewód o przekroju w kształcie litery U - a zatem jednostronnie otwarty - w taki sposób, że otwarta strona przewodu jest osłonięta lub zamknięta ścianką przewodu zwrotnego 60. Możliwe jest również zastosowanie tak zwanej rury kombinowanej, mającej dwie oddzielne komory, i wykorzystanie jednej z tych komór na kanał doprowadzający 50 oleju smarowego. Ponadto w ściance drążka tłokowego 4 można umieścić otwór, który służy jako część kanału doprowadzającego 50 i przez który olej smarowy do smarowania tłoka przedostaje się z urządzenia tłoczącego do tłoka.

Rozumie się, że urządzenia tłoczące, należące do różnych cylindrów, można zasilać olejem smarowym albo z jednej wspólnej, albo z kilku oddzielnych pomp, za pomocą poszczególnych przewodów zasilających 40. Pompa ta ma przykładowo postać pompy zębatej.

Do rozruchu silnika wysokoprężnego można również zastosować dodatkową pompę wspomagającą, na przykład pneumatyczną, której zadaniem jest napełnianie olejem smarowym przewodu zasilającego 40, urządzenia tłoczącego oraz kanału doprowadzającego 50, przed lub w trakcie uruchamiania silnika wysokoprężnego.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Silnik wysokoprężny, z co najmniej jednym cylindrem, w którym poruszany jest ruchem posuwisto-zwrotnym tłok, połączony za pomocą drążka tłokowego z wodzikiem, który ze swej strony jest połączony za pomocą korbowodu z wałem korbowym, przy czym przez wnętrze drążka tłokowego podaje się do tłoka czynnik chłodzący, ponadto z urządzeniem tłoczącym do podawania środka smarowego do cylindra, które to urządzenie tłoczące jest połączone z przewodem zasilającym do zasilania urządzenia tłoczącego środkiem smarowym, oraz z kanałem doprowadzającym, przez który środek smarowy jest podawany z urządzenia tłoczącego do cylindra i zawiera elementy uruchamiające dla urządzenia tłoczącego, które są tak ukształtowane i rozmieszczone, że urządzenie tłoczące jest uruchamiane ruchem wodzika, znamienny tym, że wewnątrz drążka tłokowego (4) przebiegają oddzielnie od siebie kanał doprowadzający (50) środka smarowego i kanał doprowadzający czynnika chłodzącego, tak, że środek smarowy podawany jest za pomocą urządzenia tłoczącego (20, 20a) przez drążek tłokowy (4) oddzielnie od czynnika chłodzącego.
2. 2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie tłoczące (20) jest zamocowane na wodziku (5).
3. 3. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie tłoczące (20) jest zamocowane na drążku tłokowym (4), zwłaszcza na jego końcu, połączonym z wodzikiem (5).
4. 4. Silnik według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że urządzenie tłoczące (20) zawiera pompę środka smarowego z tłokiem roboczym (21) i jest za pomocą elementów uruchamiających (30; 82, 83; 83a, 35) sprzęgnięte z wodzikiem (5) tak, że w trakcie każdego cyklu ruchu tłoka (3) w cylindrze (2) tłok roboczy (21) pompy środka smarowego wykonuje, co najmniej jeden, ruch posuwisto-zwrotny.
5. 5. Silnik według zastrz. 4, znamienny tym, że elementy uruchamiające dla urządzenia tłoczącego (20) zawierają ogranicznik (30), który jest tak usytuowany, że pompa (20) środka smarowego przy ruchu wodzika (5) jest tak prowadzona w kierunku ogranicznika (30), że powoduje on ruch posuwisto-zwrotny tłoka roboczego (21) pompy (20) środka smarowego.
6. 6. Silnik według zastrz. 4, znamienny tym, że elementy uruchamiające dla urządzenia tłoczącego (20) zawierają dźwignię przegubową (48), której jeden koniec jest zamocowany na stałe względem korpusu (10) silnika, zaś drugi koniec jest połączony przegubowo z urządzeniem tłoczącym (20), przy czym na połączonym z urządzeniem tłoczącym (20) końcu dźwigni przegubowej (48) znajduje się krzywka (82), tak usytuowana, że podczas ruchu wodzika (5) uruchamia urządzenie tłoczące (20).
7. 7. Silnik według zastrz. 4, znamienny tym, że elementy uruchamiające zawierają połączoną z tłokiem roboczym (21) pompy środka smarowego rolkę (83a), przesuwną w kierunku wzdłużnej osi tłoka roboczego (21), oraz urządzenie najazdowe (35) z powierzchnią naprowadzającą (38), zamocowane na stałe względem korpusu (10) silnika i tak usytuowane, że rolka (83a) prowadzona jest wzdłuż powierzchni naprowadzającej (38), a jednocześnie jest przesuwana w kierunku wzdłużnej osi tłoka roboczego (21) w czasie ruchu wodzika (5).

   PL 194 274 B1
8. 8. Silnik według zastrz. 7, znamienny tym, że urządzenie najazdowe (35) zawiera co najmniej dwie powierzchnie naprowadzające (38a, 38b).
9. 9. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie tłoczące (20a) jest zamocowane na stałe względem korpusu (10) silnika, zaś elementy uruchamiające (30a, 30b) są zamocowane na drążku tłokowym (4) i tak ukształtowane, że w czasie ruchu wodzika (5) uruchamiają urządzenie tłoczące (20a) i łączą je z doprowadzeniem (50) dla środka smarowego.
10. 10. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie tłoczące (20a) jest zamocowane na stałe względem korpusu (10) silnika, zaś elementy uruchamiające (30a, 30b) są zamocowane na wodziku (5) i tak ukształtowane, że w czasie ruchu wodzika (5) uruchamiają urządzenie tłoczące (20a) i łączą je z doprowadzeniem (50) dla środka smarowego.