SE443035B - Kolvring - Google Patents

Description

8008467-6 l0 15 20 25 30 35 2 med de förbättrade förbiblåsningstätningsegenskaperna hos tätningsfogar av överlappstyp, och där slitbelägg- ningen sträcker sig helt runt ringens anliggningsyta.

Detta ändamål uppnås genom att spåret och bandet är axiellt förskjutna från ringens centralplan på sådant sätt att periferiytan har områden med olika axiell dimension, vilka områden är gjorda i ett stycke med kroppen och befinner sig helt kring axiellt motsatta kanter av bandet, och av att de plana ytorna slutar vid periferiytan i området med den större axiella dimensionen.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna, som visar en föredragen utföringsform. Fig l visar ovanifràn , en kolvring konstruerad enligt föreliggande uppfinnings principer. Fig 2 visar en sektion längs linjen 2-2 i fig l. Fig 3 visar en del av ringen i fig 2 i större skala. Fig 4 visar partiellt en sidoprojektion i rikt- ningen för pilen A i fig l. Fig 5 visar en tvärsektion längs linjen 5-5 i fig l. Fig 6 visar uppifrån ett parti av kolvringen och åskådliggör dennas kluvna ändar i fritt tillstånd. Fig 7 visar ringpartiet enligt fig 6 underifrån. Fig 8 visar i perspektiv ringpartie; med de kluvna ändarna sett utifrån och något ovanifrán.

Fig 9 visar en mot fig 8 svarande projektion fast inifrån och något ovanifrån.

På ritningarna visas en kolvring 20, vilken är till- verkad enligt uppfinningens principer och vilken utgör ett exempel på en för närvarande föredragen typ för an- vändning som övre kompressionsring i en dieselmotor. Som bäst framgår av fig l-4 är ringen 20 av den typ som har en yttre períferiyta 22 med välvd form, dvs att ringens yttre periferiyta 22 har konstant krökningsradie R, fig 2. Ringens 20 tvärsektionskontur påminner om en slut- sten, dvs att ringens topp- och bottensidoväggar 24 och 26 är koniska för att konvergera mot varandra i riktning mot ringens centrum. Ringens 20 innerperiferi 31 sträc- ker sig parallellt med ringens axel. 10 15 20 25 30 35 8008467-6 3 Som bäst framgår av fig 3 och 4 har ringens 20 yttre periferiyta 22 ett runtomgàende spår som begränsas av en bottenyta 32 och övre och nedre kantytor 34 och 36. Detta spår är med kända tekniker, exempelvis plasmasprutning, fyllt med ett hårt, slitstarkt mate- rial, exempelvis molybden, för att bilda ett band 38 som sträcker sig kring ringens ytteryta. Ringens kropp är tillverkad på konventionellt sätt, exempelvis slung- gjutning, och består av en sådan järnmetall som gjutjärn eller stål.

Enligt ett uppfinningssärdrag är slitbandet 38 förskjutet axiellt relativt ringen på sådant sätt att dess centrum befinner sig något under ringens centralplan P (fig 3), och har de järnomrâden 40 och, 42, som bildar bandets 38 övre och nedre gränser, olika bredd mätt i ringens axialled. Krökningsradien R har sitt centrum i planet P. I ett exempel på en ring med en nominell ytterdiamter av 137, 16 mm kan det övre området 40 ha en bredd av 0,76-0,89 mm, medan det nedre området 42 kan ha en bredd av endast 0,l0~0,23 mm. Man har funnit att såväl det övre som det nedre området 40 och 42 är tillräckligt smalt för att minimera varje anliggningstendens mellan områdena och cylinder: borrningen. Den ovannämnda välvda periferiytan 22 reducerar ytterligare varje tendes till anliggning genom positionering av områdena 40 och 42 på avstånd från den inte visade cylinderväggen.

Enligt ett annat uppfinningssärdrag har ringen 20 en överlappsfog av vinkeltyp vid ringskarven för att reducera läckning av förbiblåsningsgaser i motorn. Fo- gen är en modifierad form av den typ som visas i fig 6 och 7 i det ovannämnda US-patentet 615 902. Som bäst framgår av fig 6-9 har således den ena av ringens 20 kluvna ändar en tunga 50 som utskjuter i omkretsrikt- ningen från en radiellt och axiellt riktad ändyta 51 i riktning mot den andra änden av ringen. Ringens 20 andra kluvna ände har en tungmottagande, komplementärt 8008467-6 10 l5 20 25 30 35 4 vinklad urtagning 54, se fig 8. När ringen 20 är hop- tryckt till driftdiameter, såsom när den är monterad i operativt läge i sitt övre kompressionsringspâr i en kolv och kolven är monterad i tillhörande cylinderborr- ning hos en motor, befinner sig tungan 50 under den mot- satta kluvna änden av ringen och överlappar glidande denna ände. Detta överlappade operativa tillstånd visas i fig l, 4 och 5.

Vinkeltätningsfogen framställs genom konventionell fräsning genom bortfräsning av materialet från ringens ände för att bilda tungan 50, varvid fräsen samtidigt åstadkommer den vinklade toppytan 52 på tungan 50 (fig 9) liksom den radiellt och axiellt riktade ändytan Sl. Den övre änden av ytan 52 slutar vid en runtomgående kant 56, som befinner sig approximativt mitt på det övre området 40 hos ringens tungände. Den nedre inre änden av vinkel- ytan 52 slutar vid en kant S8 som sträcker sig i ringens omkretsriktning intill men radíellt utanför innerkanten 60 hos ringens innerperiferi 31. Slitbandet 38 sträcker sig hela vägen fram till en axiellt riktad ytterkant 62 hos tungan 50, och tungans 50 ändyta 64 ligger i ett ra- dialplan som är parallellt med ringens 20 axel. __ Urtagningen 54 i ringens 20 andra kluvna ände är också framställd genom fräsning för att skapa en vinklad yta 70 och tillhörande sidoyta 72 hos urtagningen 54, se fig 8. Ytans 70 yttre övre kant 74 sträcker sig liksom kan- ten 76 i omkretsriktningen i mitten av det övre området 40, se fig 8. Ytans 70 nedre, radíellt inre kant 76 sträcker sig också i ringens omkretsriktning och be- finner sig väsentligen mittför kanten 58 i ringens över- lappade tillstånd enligt fig 5. Ändytan 78 (fig 6-8) på ringens urtagna ände sträcker sig väsentligen parallellt med ytan 51, intill vilken den befinner sig i ringens överlappade operativa tillstånd.

Anordningen av det bredare övre omrâdet 40 på ringen 20 genom vilken vinkeltätningsfogen bryter fram vid ringens ytterperiferi vid kanterna 76 och 74, fig 8, kvarlämnar 10 15 20 25 30 35 8008467-6 5 sn övre områdesförlängning 40a, som sträcker sig längs tungan 50 från ytans 51 yttre kant till ändytan 64, fig 7, och en övre områdesförlängning 40b, som sträcker sig längs ytterperiferin av ringens urtagna ände mellan ytorna 72 och 78. Det inre området 40a har lämpligen en axiell dimension som sträcker sig från väsentligen en till tre gånger områdets 40b axiella dimension. Det före- dras också att området 40b (fig 8) skall ha en axiell dimension som är åtminstone lika stor som eller något större än ringens 20 nedre omrâde 42. Ytorna 52 och 70 (fig 5, 8 och 9) ligger i plan som bildar en spetsig ' vinkel (lämpligen 240) mot planet P och sträcker sig väsentligen diagonalt relativt ringkroppens tvärsektion.

När vinkeltätningsfogen har frästs i ringens 20 kluv- na ändar fixeras flera sådana ringar på en dorn och be- läggs de genom plasmasprutning med det hårda, slitstarka materialet. De sprutbelagda ytorna slipas därefter för att frilägga de av bandet 38 åtskilda områdena 40, 42.

Tungornas 40a, 40b kanter 74 och 56 befinner sig då utanför det ringytomrâde som är fyllt med sprutmetallen.

När de sprutade ringarna utsätts för expansionskrafter för isärföring av ändarna är därför det enda område där avflagning eller avverkning av hårdmetall 38 sannolikt__ kan ske omrâdet vid kanterna 62 och 80. Effekten av sådan avflagning längs de axiella kanterna 62 och 80 minimeras eller elimineras helt genom en efterföljande slipning av skarven. Detta är möjligt på grund av de relativt stora dimensionstoleranser som är tillåtna beträffande dimensionerna på den fria skarven, vilket i sin tur medger metallavverkning från ytorna 64 och 72 (och be- läggningskanterna 62 och 80) utan överdrivna skarvtole- ranser. I tidigare försök att använda en vinkeltätnings- fog av överlappstyp i slitbelagda ringar där kanterna 56 och 74 befann sig inuti den hårda beläggningsmetal- len, kunde vinkelytorna 70 och 52 inte bearbetas för undvikande av avflagning till upprätthållande av mini- mitoleranser mellan ytorna 52 och 70 för styrning av gasläckningen genom överlappsskarven. I den ovan beskrivna, 8008467-6 10 15 20 25 30 6 som exempel valda ringen hålls typiskt spelrummet mellan dessa varandra överlappande ytor inom gränserna 0,00-0,13 mm.

Det må påpekas att fogen av vinkeltyp i sig kan täta i riktning från ringens översida till dess bottensida, varvid översidan normalt är märkt "upp" och med en punkt 84 eller liknande, se fig 6, för att vid monteringen orienteras i riktning mot cylinderns förbränningsområde.

Med ringens 20 översida riktad uppåt mot kolvens l2 topp tä- tar ringfogen i riktning uppifrån och nedåt. Det må också påpekas att det övre området 40 lämpligen är bredare än det nedre området 42 för att göra det möjligt för tät~ ningsfogen att komma fram i området 40 samtidigt som om- råden 40a och 40b med tillräcklig bredd kvarlämnas för' att garantera kantstyrka. Trots detta och även om det inte är lämpligt för närvarande skulle det nedre området 42 kunna göras lika brett som det övre omrâdet 40 om omständigheterna så medger. Även om uppfinningen har beskrivits i samband med molybdenfyllda ringar kan upp- finningens principer givetvis tillämpas precis lika bra i ringar med andra slitstarka material som fyller spåret, exempelvis krom, keramer eller aluminiumoxid. __ _ I den föregående beskrivningen och i de efterföljande patentkraven används riktningsterminologin "topp", "bot- ten", "övre" och "nedre" för att möjliggöra en beskriv- ning och inte för begränsning till den föredragna och beskrivna orienteringen av ringen relativt tillhörande kolv i en tillämpning där kolven rör sig vertikalt fram och åter och ringen används som en övre tätning eller kompressionstätning.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 8008467-6 PATENTKRAV l. Kolvring, omfattande dels en kluven, ringformig metallkropp med sidoväggar (24, 26) och en yttre peri- feriyta (22) med välvd kontur, dels ett spår (32, 34, 36), vilket sträcker sig helt kring periferiytan (22) och har en dimension i ringens (20) axialled som är mindre än den hos periferiytan, dels ett band (38) av slitstarkt material i spåret (32, 34, 36) och med ändkanter (62, 80) som är exponerade vid ringens (20) kluvna ändar, dels en överlappsfog vid ringens kluvna ändar och med motsatta plana ytor (S2, 70), vilka sträcker sig väsentligen diagonalt relativt kroppen och bildar en spetsig vinkel mot ringens plan, av att spåret (32, 34, 36) \ k ä n n e t e c k n a d och bandet (38) är axiellt förskjutna från ringens (20) centralplan (P) på sådant sätt att periferiytan (22) har områden (40, 42) med olika axiell dimension, vilka områden är gjorda i ett stycke med kroppen och befinner sig helt kring axiellt motsatta kanter av bandet (38), och av att de plana ytorna (52, 70) slutar vid periferiytan (22) i området (40) med den större axiella dimensionen.

2. Kolvring enligt krav l i form av en kompres- sionsring för en i en motor fram och åter rörlig kolv, k ä n n e t e c k n a d av markeringar (84) för att markera installationsorienteringen i ett kolvringspàr så att området (40) med den större axiella dimensionen är riktat mot cylinderns tändutrymme.

3. Kolvring enligt krav 1 eller 2, av att överlappsfogens plana ytor (52, k ä n n e - t e c k n a d 70) vid sina radiellt inre kanter (58, 76) slutar i den sidovägg (26), som är vänd bort frán området (40) med den större axiella dimensionen.

4. Kolvring enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a d av att de plana ytorna (52, 70) sträcker sig i omkretsriktningen från en tillhörande ändvägg (51, 8Û084<§7-6 8 72), som begränsar en radiell yta av fogen, till en annan tillhörande ändvägg (64, 78), som begränsar en andra radiell yta av fogen.

5. Kolvring enligt något av föregående krav, 5 k ä n n e t e c k n a d av att ringens (20) maximala ytterdiameter faller inom bandets (38) yttre slityta.

6. Kolvring enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att ringen har en tvär- sektionskontur som påminner om en slutsten.