Opublikowano: 15.IX.1966 51620 ki JEgr* MKP F 02 £ bj® UKD Mbliotpk * Twórca wynalazku: inz. Dietrich Tillack Wlasciciel patentu: VEB Diesehnotorenwerk Rostock, Rostock (Niemie cka Republika Demokratyczna) 'Urzedu P«fehtów*fif Urzadzenie do chlodzenia tloka olejem, zwlaszcza do silników spalinowych Wynalazek dotyczy tloków chlodzonych olejem pod cisnieniem, zwlaszcza do silników spalino¬ wych, zaopatrzonych w ruchoma wkladke sluzaca do rozdzielania chlodziwa, a szczególnie dotyczy tloków silników spalinowych przewidzianych do 5 pracy przy duzych obcazeniach cieplnych i w któ¬ rych olej chlodzacy ma sklonnosc do zanieczysz¬ czenia nagarem olejowym strony wewnetrznej dna tloka i czesci pierscieniowej.Jak wiadomo, wytwarza sie rózne, specjalne 10 urzadzenia chlodnicze, do odprowadzania ciepla od tych czesci silników spalinowych, które narazone sa na nagrzewanie przez paliwo gazowe, szcze¬ gólnie od pewnych czesci tloków silników bardzo obciazonych cieplnie. 15 Znane sa urzadzenia do rozbryzgowego chlodze¬ nia dna tloka, w których chlodziwo prowadzi sie pod cisnieniem przez kanal, znajdujacy sie w dra¬ gu napedowym w silnikach o tlokach nurnikowych lub w dragu napedowym w silnikach wodzikowych 20 i swobodnie rozbryzguje sie na wewnetrzna strone dna tloka. Ten rodzaj urzadzen chlodniczych nie zapewnia jednak dostatecznego odprowadzania cie¬ pla w silnikach o bardzo duzych obciazeniach ciepl¬ nych, poniewaz duza czesc chlodziwa ponownie 25 scieka kroplami z dna tloka, nie unoszac ze soba dostatecznej ilosci ciepla.W innych znanych urzadzeniach do chlodzenia tloków, kieruje sie strumien chlodziwa na okres¬ lone miejsca za pomoca wkladek polaczonych *o sztywno z tlokiem. Wkladki te maja te wade, ze badz nie zapobiegaja one zanieczyszczeniu dna tloka nagarem olejowym chlodziwa, badz zapobie¬ gaja temu niedostatecznie i ze kanaly wkladek zamulaja sie tak, ze nalezy je od czasu do czasu czyscic przy dosyc duzych kosztach, poniewaz poza tym, wskutek zmniejszonego odprowadzania cie¬ pla, wystepuja naprezenia cieplne na powierz¬ chniach obciazonych pozostalosciami olejowymi i naprezenia te powoduja odksztalcenie tloka, wskutek czego istnieje niebezpieczenstwo zatarcia tloka jak i powstawanie rys w czesci dennej, jak tez i w czesci pierscieniowej tloka.Nastepnie znane jest urzadzenie do rozbryzgowe¬ go chlodzenia dna tloka, w którym chlodziwo do¬ prowadza sie w poblizu wewnetrznej strony dna tloka za pomoca kanalu, znajdujacego sie w wah- liwie poruszanym dragu napedowym i za po¬ moca nasadki natryskowej stanowiacej przedluze¬ nie draga napedowego tak, ze nasadka natryskowa w postaci grzyba sluzy jednoczesnie jako wycie¬ raczka dzieki swemu wypuklemu dachowi.W najkorzystniejszym wykonaniu tego urzadze¬ nia do rozbryzgowego chlodzenia tloka, nasadka natryskowa v/ ksztalcie grzyba dociskana jest na¬ wet do strony wewnetrznej tloka lub do znajdu¬ jacego sie na tej stronie warstwy chlodziwa, na przyklad za pomoca olejowego urzadzenia nacis¬ kowego lub sprezynowego urzadzenia naciskowego wskutek czego obryzgiwana wewnetrzna po- 516203 wierzchnie denna tloka mozna utrzymywac w po¬ lysku metalicznym.To urzadzenie chlodnicze ma te wade, ze odpro¬ wadzanie ciepla z dna tloka jest niejednakowe, po¬ niewaz wewnetrzna strone dna tloka utrzymuje 5 sie w polysku metalicznym tylko w obszarze za¬ siegu wycieraczki nasadki natryskowej w postaci grzyba, ale w kazdym razie utrzymuje sie ja wolna od pozostalosci olejowych i dzieki temu zapewnia ona znacznie lepsze przejmowanie ciepla, niz nie 10 obryzgiwana powierzchnia zewnetrzna dna tloka, na której moze osadzac sie nagar olejowy.Ponadto to urzadzenie chlodnicze nie zapobiega osadzaniu sie nagaru olejowego na stronie we¬ wnetrznej czesci pierscieniowej. A wlasnie te 15 czesc nalezy specjalnie dobrze chlodzic, gdyz, zgod¬ nie z doswiadczeniem, temperatura w górnym row¬ ku pierscieniowym nie powinnna przekraczac 200°C, jezeli nie chcemy, aby olej smarowy, sluza¬ cy do smarowania pierscienia tlokowego nie zesta- 20 rzal sie w rowkach pierscieniowych i nie wytwa¬ rzal pozostalosci, co przeszkadzaloby korzystnej pracy pierscienia tlokowego. Zastosowanie tego urzadzenia chlodniczego ogranicza sie tez zasadni¬ czo do silników o tlokach nurnikowych z wahli- 25 wie poruszanym dragiem napedowym tloka.Za nastepna wade nalezy uwazac to, ze tlok jest wykonany niesymetrycznie obrotowo, co jest nie¬ zbedne do tego urzadzenia chlodniczego i co jedno¬ czesnie wywoluje naprezenia cieplne w tloku, a za- & tern równiez odksztalcenia z ich szkodliwymi na¬ stepstwami."* Celem wynalazku jest opracowanie takiego urza¬ dzenia do chlodzenia tloka, przy którym mozna uniknac tworzenia sie osadu nagaru olejowego na 35 calej wewnetrznej stronie dna tloka i na przyleg¬ lej czesci pierscieniowej i które to urzadzenie moznaby zastosowac do wszystkich wiekszych sil¬ ników spalinowych.Zgodnie z wynalazkiem, zadanie to rozwiazuje 40 sie dzieki temu, ze chlodziwo, wtlaczane pod cis¬ nieniem, w znany sposób do wnetrza tloka, wpro¬ wadza sie do wkladki zamocowanej tuz pod po¬ wierzchnia wewnetrzna dna tloka, a wykonany w postaci kolistej i zamocowany obrotowo wirnik 45 wkladki jest wprowadzany w ruch obrotowy przez to chlodziwo tak, ze chlodziwo przeplywa po calej powierzchni wewnetrznej dna tloka i po czesci pierscieniowej z duza predkoscia i ze przegrody kierujace dla chlodziwa rozmieszczone sa na po¬ wierzchniach wirnika, lezacych naprzeciwko po¬ wierzchni wewnetrznych dna tloka; przy czym te przegrody kierujace wskutek ruchu obrotowego wirnika utrzymuja cala powierzchnie wewnetrzna dna tloka wolna od pozostalosci olejowych. Wzmo- 55 zenie rozdzialu chlodziwa mózria uzyskac przez to, ze chlodziwo napedza kolo turbinowe polaczone wspólosiowo z wirnikiem.Nastepnie wirnik mozna wprawic w ruch przez zmiane ruchu tloka, i za pomoca masy, która sliz- 60 ga sie ustawiona w osi po waie spiralnym, pola¬ czonym z wirnikiem i która na swym zewnetrz¬ nym obwodzie zawiera rowki, podporzadkowane osiowej prowadnicy w tloku, dzieki czemu masa ta nie moze poruszac sie obrotowo. 65 4 Wirnik mozna wprawiac w nifch równiez przez polaczenie go z korbowodem za pomoca wycinków zebatych mechanizmu przegubowo-slizgowego o jednym wezle slizgowym przy podstawie lub za pomoca podobnych mechanizmów. Przy wszystkich rodzajach napedu mozna ulozyskowanie wirnika tak rozwiazac, zeby mozna bylo wprawiac go w ruch osiowy, który wskutek przyspieszenia masy podczas pracy umozliwia zmiane odstepu miedzy wirnikiem i wewnetrzna powierzchnie tloka.Dzieki temu wzmaga sie dzialanie wycierajace przegród kierujacych dla chlodziwa oraz wzmaga sie burzliwosc przeplywu chlodziwa.Poza tym rozwiazanie, zgodnie z wynalazkiem polega na tym, ze dzieki umieszczeniu np. szczo¬ tek, kolków lub karbów na przegrodach kieruja¬ cych dla chlodziwa lub dzieki spiralnym przegro¬ dom kierujacym dla chlodziwa, poprawia sie dzia¬ lanie wycierajace jak równiez Uzyskuje sie wiek¬ sza burzliwosc przeplywu chlodziwa, a co za tym idzie, lepsze przejmowanie ciepla.W miejscach powierzchni wewnetrznej dna tlo¬ ka, szczególnie dociazonych cieplnie, mozna wy¬ konac dno wewnetrzne wirnika, np. w postaci fa¬ listej lub dno to mozna wykonac w postaci zlob¬ ków kierujacych, a to w tym celu, aby strumien chlodziwa trafial na powierzchnie przeznaczone do ochladzania mniej wiecej prostopadle i dzieki temu zapewnial szczególne intensywne przejmo¬ wanie ciepla.Wynalazek zapobiega niezawodnie osadzaniu sie nagaru olejowego w calym obszarze tloka zagro¬ zonym naprezaniami cieplnymi.Poniewaz chlodziwo przeplywu z duza predkos¬ cia i z duza burzliwoscia miedzy powierzchnia we¬ wnetrzna dna wkladki, a wewnetrzna powierzch¬ nia dna tloka, przeto zamulanie wkladki równiez sie likwiduje.Wynalazek jest wyjasniony za pomoca nizej po¬ danych rysunków, na których: fig. — 1 przedstawia przekrój tloka z wkladka; fig. 2 — przekrój wzdluz linii A—A na fig. 1; fig. 3 — przekrój tloka z wkladka i kolem turbinowym; fig.'4 — przekrój wzdluz linii B—B na fig. 3; fig. 5 — przekrój tlo¬ ka z wkladka i masa; fig. 6 — przekrój wzdluz linii C—C na fig. 5; fig. 7 — przekrój tloka z wkladka i wycinkiem zebatym; fig. 8 — punkt I na fig. 1^ 3, 5 lub 7 — przegrode kierujaca dla chlodziwa ze szczotkami; fig. 9 — przekrój wzdluz linii D—D na fig. 8; fig. 10 — punkt I na fig. 1, 3, 5 lub 7 — przegrode kierujaca dla chlodziwa z karbami; fig. 11 — punkt I na fig. 1, 3, 5 lub 7 — skrzyzowana przegroda kierujaca dla chlo¬ dziwa; fig; 12— przekrój wzdluz linii E—E na fig. 11; fig. li — punkt I na iig. 1, 3, 5 lub 7 — przegrode kierujaca dla chlodziwa z kolkami; fig. 14 — przekrój wzdluz linii F—F na fig. 13; fig. 15 — punkt I na fig. 1, 3, 5 lub 7 — uksztal¬ towanie dna wewnetrznego wirnika w postaci fa¬ listej; fig. 16 — punkt I na fig. 1, 3, 5 lub 7 — dna wewnetrznego wirnika w postaci zlobków kie¬ rujacych; fig. 17 — przekrój wzdluz linii G—G lub H—H na fig. 15 lub na fig. 16.5 Chlodziwo przedostaje sie za pomoca przewo¬ du 2, przez wkladke tloka, do powierzchni we¬ wnetrznej dna 1 tloka. Wkladka tloka sklada sie z czesci nosnej 3 i z zamocowanego w lozysku na tej czesci nosnej lub wewnatrz tej czesci nosnej wirnika 5. Ulozyskowanie jest rózne, zaleznie od wybranego rodzaju wykonania, np. na fig. 1 — za pomoca lozyska 4; na fig. 3 — za pomoca lo¬ zyska 25, 26; na fig. 5 — za pomoca lozyska 12, 13 i na fig. 7 za pomoca lozyska 22, 23.Wirnik 5 zaopatrzony jest w przegrody kieruja¬ ce 6 dla chlodziwa, które sa tak wykonane i roz¬ mieszczone, ze stawiaja opór strumieniowi chlo¬ dziwa, wskutek tego oporu wirnik 5 wprawia sie w ruch wirowy. W celu wzmozenia burzliwosci przeplywu chlodziwa zaopatruje sie przegrody kie¬ rujace 6 dla chlodziwa np. w karby 18 lub w kol¬ ki 20. Podobny skutek uzyskuje sie przy zastoso¬ waniu spiralnych przegród kierujacych 19 dla chlo¬ dziwa. Intensywniejsze dzialanie wycierajace moz¬ na osiagnac przez zamocowanie np. szczotek 17 na przegrodach kierujacych 6 dla chlodziwa.Chlodziwo wyplywa po wewnetrznej powierzchni dna tloka i po powierzchni wewnetrznej górnej czesci pierscieniowej przez czesc nosna 3 w prze¬ wodzie 7.Wirnik 5 mozna wprawiac w ruch wirowy lub ruch ten mozna wzmagac np. przez zainstalowanie kola turbinowego 8, polaczonego z wirnikiem 5 osia 21.Strumien chlodziwa, wydostajac sie z przewodu 2, napedza przy tym najpierw kolo turbinowe 8.Nastepnie wirnik 5 mozna wprawic w ruch w ten sposób, ze przez zmiane ruchu tloka, uruchamia sie mase 15, która slizga sie ustawiona w osi po wale spiralnym 14, polaczonym z wirnikiem 5 i któ¬ ra na swym zewnetrznym obwodzie ma rowki 24 podporzadkowanie osiowej prowadnicy 16. Inna po¬ stac wykonania wskazuje, ze ruch korbowodu 11 mozna przeniesc przez wycinek zebaty 9 na wy¬ cinek zebaty 10 a zatem i na wirnik 5. Na fig. 15 i fig. 16 przedstawiono, ze wewnetrzne dno wir¬ nika 5 mozna wykonac np. w postaci falistej lub w postach zlobków kierujacych, w tym celu, aby strumien chlodziwa trafial mniej wiecej prosto¬ padle do miejsc szczególnie obciazonych cieplem i przeznaczone do chlodzenia.W wyzej podanych przykladach wykonania opi¬ sano podstawowe wykonanie urzadzenia chlodni- Dokonsno i^dn-' 6 czego dla tloka, stosowanego przy wahliwie poru¬ szajacym sie korbowodzie. W silnikach wodziko- wych, mozna doprowadzac chlodziwo bezposrednio przewodem, znajdujacym sie w dragu tlokowym. 5 PL