Pierwszenstwo: 15.VHI.M67 Opublikowano: 31.111.1970 59505 KI 47 f2, l/00 Tw&rcawynalazku: mgr inz. Jtilian Falecki Wlasciciel patentu; Instytut Lotnictwa, Warszawa (IPol&a) Tlok -do maszyn o tlokach *tao*owyeh Przedmiotem wynalazku jest tlok do maszyn o tlokach obrotowych, bedacych pompami, Sprezar¬ kami lub silnikami spalinowymi.Znane sa maszyny o tlokach obrotowych bedace pompami, sprezarkami lub silnikami spalinowymi, 5 w których tlok porusza sie miedzy równoleglymi scianami. Uszczelnienie komór roboczych tych ma¬ szyn wymaga, oprócz uszczelnien .promieniowych, zastosowania elementów uszczelniajacych umiesz¬ czonych na powierzchniach czdlowych tloka, stad 10 slizgajacych sie po plaskich równoleglych sciankach korpusu, lub tez umieszczonych w tych scianach, tak wiec slizgajacych sie po powierzchniach czolo¬ wych tloka.Ruch wzgledny uszczelnien ze zmiennymi pred- 15 kosciami i przyspieszeniami, wystepujiace w silniku spalinowym wysokie temperatury — powoduja "ko¬ niecznosc stosowania specjalnych, czesto drogich, materialów na uszczelnienia oraz odpowiednich po¬ kryc powierzchni i bardzo wysokiej gladkosci scian 20 korpusu lub powierzchni czolowych tloka. Zywot¬ nosc maszyn o tlokach obrotowych bywa ograniczo¬ na zywotnoscia uszczelnien, korpusu lub tloka.Celem wynalazku jest podniesienie trwalosci kor¬ pusu i uszczelnien silnika o tloku obrotowym. 25 Zadanie techniczne prowadzace do osiagniecia te¬ go celu polega na opracowaniu odpowiedniej kon¬ strukcji tloka.Tlok wedlug wynalazku jest dzielony wzdluz pla¬ szczyzny przecinajlacej jego pobocznice, a pomiedzy 30 4 podzielonymi czesciami Iloka wytworzona jest sila dociskajaca je do czolowych powierzchni korpusu.Trik podzielony tlok posiada^uszczelnienie zapobie*- gajace przeplywowi czymtika roboczego pdmledfcy komorami roboczymi i do wnetrza tloka — na przy¬ klad uszczelriienie okladajace sde z tasmy sprezy¬ stej lub listew i kolków 'podpartych elementami •sprezystymi — umieszczone miedzy czesciami tioka na ribwodzie w- poblizu pobocznicy tloka oraz usz¬ czelnienie zapobiegajace przeciekom czynnika smar¬ nego lUb smarnó-chlodzacego, umieszczone pomie¬ dzy -podzielonymi czesciami osi tloka, niz uszczelnienie zapobiegajace przeplywo¬ wi -czynnika roboczego.Tlok jest powiazany kinematycznie £ korpusem w ten sposób, iz kazda z podzielonych czesci tloka posiada wlasna wiez kinemflftyezna w postaci kól zebatych lub wiez te posiada tylko jedna czesc, przy czym z pozostala-czescia tloka jest -polaczona w spo- sób* zapobiegajacy wzglednym przemieszczeniom ka¬ towym, a jednoczesnie 'umozliwiajacy przemiesz¬ czenia poosiowe, na przyMad za pomoca promienio¬ wego ^Wystepu o przekroju prostokatnym i promie- niowego rowka lUb za pomoca 'prostokatnego wielo- zabkowego polaczenia czolowego.Tlok dwudzielny bedacy przedmiotem wynalazku odznacza sie wieloma waletami. Dziejki przeniesieniu uszczelnien czolowych do wnetrza tloka trwalosc tych uszczelnien wzrasta do tego stopnia, ze nie ograniczaja one zywotnosci maszyny. W stopniu nie 59 50559 505 3 mniejszym rosnie trwalosc bocznych scian korpusu.Styk obu bocznych powierzchni tloka ze scianami korpusu polepsza w sposób zasadniczy chlodzenie tloka droga odprowadzenia ciepla do scian bocz¬ nychkorpusu. 5 W przypadku zastosowania tloka dwudzielnego do silnika spalinowego mozliwe jest wyeliminowanie chlodzenia tloka za pomoca przeplywu czynnika chlodzacego wewnatrz tloka dla wyzszych obciazen cieplnych (mocy) niz przy tlokach niedzielonych. 10 « Niskie naciski jednostkowe tloka na sciany boczne umozliwiaja uzyskanie tarcia plynnego, a zatem ob¬ nizenie strat tarcia. O ile na scianach bocznych kor¬ pusu znajduja sie pkna sluzace do wymiany czyn¬ nika roboczego ich ksztalt nie podlega ogranicze- 15 nióm wynikajacym z obecnosci elementów uszczel¬ nien czolowych tloka. / Poniewaz uszczelnienia czolowe znajduja sie mie¬ dzy czesciami wykonujacymi tylko bardzo male ru¬ chy wzgledne, mog| miec one prostsza budowe, na 20 przyklad w niektórych zastosowaniach wystarcza pierscienie uszczelniajace o przekroju kolowym.Ulega tez zmniejszeniu ilosc elementów Uszczelnia¬ jacych. Sciany boczne korpusu nie musza posiadac specjalnych pokryc ochronnych oraz bardzo wyso- 25 kiej gladkosci.Przedmiot wynalazku jest blizej wyjasniony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. fig. 1 — 4 przedstawiaja schematycznie tlok w przekroju wzdluz plaszczyzny przechodzaceji przez 30 os walu mimosrodowego, podzielony symetrycznie wzdluz plaszczyzny prostopadlej do jego osi.Konstrukcja tloka dwudzielnego jest uzalezniona w glównej mierze od sposobu polaczenia polówek tloka. Polaczenie musi umozliwiac swobodne ruchy 35 osiowe polówek zachowujac jednoczesnie wlasciwe polozenie narozy tloka w stosunku do korpusu.Istnieja trzy mozliwosci kinematycznego powiaza¬ nia tloka dwudzielnego z kprpusem: Powiazanie obu polówek za pomoca kól zebatych 40 zwiazanych z nimi i zazebiajacych sie z kolem nie¬ ruchomym umieszczonym wewnatrz tloka (fig. 1).Powiazanie za pomoca przekladni zebatej! jednej po¬ lówki tloka i sprzegniecie obu polówek miedzy so¬ ba, przy czym wiezy pomiedzy polówkami tloka 43 musza zapewniac minimalne przesuniecie katowe pomiedzy nimi (fig. fig. 2 i 3). Powiazanie kazdej z polówek tloka za pomoca wlasnej pary kól zeba¬ tych (fig. 4).Jak pokazno na fig. 1, tlok sklada sie z dwóch 50 polówek 1 i 2, które moga byc wykonane jako odle¬ wy ze stopu lekkiego lub zeliwa, stalowych piast 3 i 4 polaczonych z polówkami tloka 1 i 2 za pomoca polaczenia nierozlacznego, np. nitów 5. Piasty 3 i 4 zakonczone sa kolami zebatymi 6 i 7 o uzebieniu 55 wewnetrznym zazebiajacymi sie z kolem zebatym 8 unieruchomionym w stosunku do korpusu za posred¬ nictwem walka 9. Uszczelnienie polówek tloka 1 i 2 sklada sie z dwóch typów: uszczelnienia 10 zapobie¬ gajacego przedostawaniu sie czynnika smarnego do 60 wnetrza tloka, oraz uszczelnienia 11 uniemozliwiaja¬ cego przeplyw czynnika roboczego miedzy komora¬ mi roboczymi (nie pokazanymi na rysunku) oraz do wnetrza tloka.Uszczelnienie 10 stanowi pierscien o przekroju ko- 65, 4 lowym wykonany z materialu sprezystego, na przy¬ klad gumy, i osadzony w rowku wykonanym w piascie 3, natomiast uszczelnienie 11 jest wykona¬ ne w postaci cienkiej tasmy sprezystej, na przyklad stalowej, umieszczonej kilku warstwami w obwodo¬ wych rowkach wykonanych w polówkach tloka 1 i 2.Wal mimosrodowy 12 jest wydrazony, a w nim umieszczone jest nieruchome kolo zebate 8 zwiazane z walkiem 9. Dla zapewnienia odpowiedniego polo¬ zenia osi kola zebatego 8 w stosunku do osi walu mimosrodowego 12, walek 9 jest podparty w nim na lozyskach 13. Polówki 1 i 2 tloka sa lozyskowane na wale mimosrodowym 12 za pomoca lozysk 14. Usz¬ czelnienia promieniowe 15 skladaja sie z dwu po¬ lówek kazde i poza tym nie róznia sie od stosowa¬ nych dotychczas w tlokach niedzielonych.Opisany tlok nadaje sie szczególnie do silników spalinowych o mocy kilku do kilkunastu KM, a wiec nie wymagajacych dodatkowego chlodzenia wnet¬ rza tloka. Dla zmniejszenia do minimum ruchów polówek 1 i 2 tloka celowe jest wspólne wykonanie uzebien kól zebatych 6 i 7^ Tlok przedstawiony na fig. 2 jest chlodzony wewnatrz przeplywajaca cie¬ cza smarna i w zwiazku z tym uszczelnienie 10 jest umieszczone obok uszczelnienia 11, blizej osi tloka.Polówka 16 tloka jest polaczona kinematycznie, za pomoca kola zebatego 17 o uzebieniu wewnetrznym, zwiazanego z polówka 16 tloka wkretami 18, z nie¬ ruchomym kolem zebatym 19. Natomiast obie po¬ lówki 16 i 20 tloka sa ze soba powiazane za pomoca promieniowego wystepu 21 o przekroju prostokat¬ nym stanowiacego calosc z polówka 16 tloka i wcho¬ dzacego w odpowiedni rowek 22 znajdujacy sie w polówce 20 tloka. Tlok jest lozyskowany na wale mimosrodowym 12 za pomoca lozysk 23. Odmiana tloka przedstawiona na fig. 3 posiada pólpiasty 24 i 25 zwiazane z polówkami 26 i 27 tloka za pomoca wkretów 18.Wiez kinematyczna tloka stanowi kolo zebate 28 o uzebieniu wewnetrznym wykonane w pólpiascie 24 oraz nieruchome kolo zebate 19, przy czym obie polówki 26 i 27 tloka sa polaczone za pomoca pro¬ stokatnego wielozabkowego polaczenia czolowego 29 wykonanego w pólpiastach 24 i 25. Uszczelnienie za¬ pobiegajace przeciekom czynnika roboczego sklada sie z obwodowych listew 30 podpartych sprezyna fa¬ lista (umieszczona pod listwami- 30 od strony polów¬ ki 27) oraz naroznych kolków cylindrycznych 31 równiez podpartych sprezyna. Konstrukcyjnie usz¬ czelnienie to nie rózni sie od znanych uszczelnien czolowych tloków, ale ze wzgledu na prawie sta¬ tyczny rodzaj pracy — stawia mniejsze wymagania odnosnie doboru materialów listew 30 i kolków 31 oraz powierzchni wspólpracujacych.Uszczelnienie 10 zapobiegajace ucieczce czynnika chlodzacego stanowi pierscien z materialu sprezy¬ stego, przy czym dla silnika spalinowego pierscien ten winien byc wykonany z tworzywa odpornego na dzialanie wysokich temperatur, na przyklad gu¬ my silikonowejl lub teflonu. W rozwiazaniu tloka pokazanym na fig. 4, kazda z polówek 32 i 33 tloka posiada osobna wiez kinematyczna w postaci kola zebatego 17 zwiazanego z nia za pomoca wkretów 18 i kola zebatego 19 umieszczonego w scianach czolowych korpusu.5 59 505 6 Dla prawidlowej pracy tloka we wszystkich przy¬ padkach jego rozwiazan konstrukcyjnych (fig. fig. 1 — 4) jest niezbedne istnienie wlasciwego docisku polówek tloka 1 i 2, 16 i 20, 26 i 27 oraz 32 i 33 do scian bocznych korpusu. Docisk ten pochodzi od sil 5 sprezystosci elementów umieszczonych pomiedzy po¬ lówkami tloka 1 i 2, 16 i 20, 26 i 27 oraz 32 i 33, na -przyklad uszczelnien 10, i (albo od sil cisnienia czyn¬ nika roboczego oraz ewentualnie od sil pochodza¬ cych od parcia czynnika chlodzacego przeplywaja- 10 cego wewnatrz tloka (fig. fig. 2 — 4)). Wartosc sil "pochodzacych od elementów sprezystych umieszczo¬ nych pomiedzy polówkami tloka 1 i 2, 16 i 20, 26 i 27 oraz 32 i 33 mozna regulowac w sposób ogólnie zna¬ ny. 15 Natomiast dla zachowania odpowiedniej wartosci -wypadkowej sily pochodzacej od cisnienia czynnika roboczego tlok posiada na swych czolach odpowied¬ nie wybrania w (fig. 3), przy czym pola powierzchni wybran w sa tak dobrane, aby zrównowazyc sily 20 -parcia czynnika roboczego na powierzchnie prosto¬ padla do osi tloka, dzialajace w kierunku od plasz¬ czyzny podzialu. Wypadkowa sil parcia czynnika roboczego na kazda polówke tloka 1 i 2, 16 i 20, 26 i 27 oraz 32 i 33 winna byc bliska zeru. W przypad- 25 ku przeplywu czynnika smarno-chlodzacego wew¬ natrz tloka (fig. fig. 2 — 4) wybrania w powieksza sie regulujac w ten sposób wypadkowa sile docisku polówek tloka 16 i 20, 26 i 27 oraz 32 i 33 do powierz¬ chni czolowych korpusu. Dla unikniecia zakleszcze- 30 nia sie uszczelnien promieniowych 15 — na skutek wzglednych katowych przemieszczen polówek tloka — zostaly one podzielone w plaszczyznie podzialu tloka.Szczelina s pomiedzy polówkami tloka jest tak do- 35 brana, ze w zadnych warunkach pracy nie nastepu¬ je skasowanie luzu pomiedzy nimi. fi9.1 PL