CS270938B1 - Insertion piece with combustion chamber - Google Patents

Description

Vynález.so týká vložky spalovaoího prostoru upraveného v keramickém tělese, spojeném upínací částí svého povrchu s pístem nebo hlavou motoru, a vystaveném pracovní částí svého povrchu působení pracovního média válce motoru.

Řešeným problémem je snížení vlivu střídajíoích se vysokých teplot praoovního média, působících při práci motoru destruktivně na materiál keramického tělesa.

Cílem vynálezu je zvýšení odolnosti praoovní části povrchu keramického tělesa proti rázovým změnám teplot pracovního média ve válci motoru přizpůsobením fyzikálních vlastností materiálu v oblasti pracovní části povrchu daným podmínkám,

Pro snížení přestupu tepla z pracovního média ve válcích spalovaoích pístových motorů do Jejich kovových stěn se používají spalovací prostory tepelně Izolované od materiálů pístů nebo hlav válců, ve kterých jsou umístěny· Nejčastěji se jedná o spalovaoí prostory vznětových motorů. Pro tepelnou izolaci se s výhodou užívají keramické materiály, které mají nízkou tepelnou vodivost a vysokou odolnost proti působení vysokých teplot, Tyto materiály Jsou v pístových motorech vystaveny značnému mechanickému a tepelnému namáhání,

V místě dopadu kapalného paprsku vstřikovaného paliva na stěnu spalovacího prostoru při následujícím zapálení a hoření pohonné směsi dochází к střídavému intenzivnímu ochlazování a ohřívání praoovní části povrchu opalovacího prostoru· Je-li celý povrch spalovacího prostoru proveden z keramického materiálu, měl by tento materiál vykazovat vyaokou povrchovou odolnost proti změnám teplot, avšak jen do hloubky asi 1 až 2 mm, ve které je teplotní gradient vysoký a výrazně proměnný· Ve větší hloubce by měl použitý keramický materiál především mít vysokou pevnost, lomovou, houževnatost a nízkou tepelnou vodivost· Jedná se o protiohůdné požadavky, kterým nelze současně vyhovět a proto Je nutno v praxi volit kompromisní konstrukční řešení, aby vlivem střídání vysokých teplot pracovního média nedocházelo tepelnou roztažností к destrukci keramického materiálu, к Jeho praskání, vydrolování a vypadávání s následnými negativními účinky na mechanické poěkození pohyblivých částí motoru·

Dosud známá řešení se ubírají dvěma cestami.

Prvá z nich praktikuje vyvložkování spalovacího prostoru a popřípadě i návazného povrohu čela pístu vrstvou nenosného keramického materiálu, který Je na straně pracovního média chráněn a držen kovovým pláštěm. Ostré hrany a složité povrchové profily spalovacího prostoru Jsou dotvářeny nosným kovovým pláštěm·

Druhá z nich užívá samostatné nosné keramické těleso s kompletně vytvarovaným spalovacím prostorem, Keramioké těleso Je spojeno s pístem nebo hlavou motoru obvykle přišroubováním nebo Je do nich zalito při odlévání·

Nevýhodou vyvložkovanýoh spalovacích prostorů je Jejich náročná výroba a poměrně malá účinnost tepelné izolace vlivem malé tloušťky keramické vrstvy.

Nevýhodou spalovacích prostorů v samostatných keramických tělesech je jejich omezení jen na materiály s velmi malou tepelnou roztažností, která však na druhé straně Je nevýhodou v místě spojení komůrky в nosným kovovým pístem nebo hlavou válce, kde dochází к uvolnění v důsledku obvykle větší roztažností kovu.

Uvedené nevýhody odstraňuje podle vynálezu vložka se spalovacím prostorem, upraveným v keramickém tělese, spojeném s pístem nebo hlavou motoru. Podstata vynálezu spočívá v tom, že pracovní část povrchu keramického tělesa Je opatřena žáruvzdornou vrstvou o tloušlce 0,5 až 3 mm, složenou z nejméně jedné vrstvy nitridové nebo kysličníkové glazury, jejíž hodnota tepelné roztažností leží v rozsahu od nuly do výšky hodnoty tepelné roztažností materiálu keramického tělesa, přičemž Žáruvzdorná vrstva Je sama o sobě a ve opojení s keramickým tělesem žárově slinuta.

Podle jedné alternativy provedení vynálezu je žáruvzdorná vratva na svém volném povrchu opatřena a ní slinutým povlakem kovové vrstvy.

Podle druhé alternativy je mezi upínací částí povrchu keramického télesa a materiálem pístu nebo hlavy motoru upravena tepelně izolační vrstva.

rodí© třetí alternativy jaou Jednotlivé vratvy glazur nn aobe vrotvony ve vzeatupné řadě hodnot svých tepelných roztažností směrem к praoovní části povrchu keramického tělesn.

Podle zbývající alternativy provedení vynálezu je keramické těleso provedeno z keramického materiálu složeného alespoň z 50 % hmot, z korundu.

Výhodou řeěení podle vynálezu je zamezení povrchového praskání materiálu keramického tělesa, dosažení spolehlivého spojení keramického tělesa s nosným pístem nebo hlavou válce a zvýšení tepelné účinnosti motoru podstatným snížením přestupu tepla z pracovního média do stěn pístu nebo hlavy válce užitím kovového zrcadlového odraŽeČe.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese, který představuje podélný řez pístem vznětového motoru se spalovacím prostorem v keramickém tělese zalitém do jeho dna.

Píst 1 vznětového motoru má ve svém dně zalito keramické těleso 4 předem vyrobené z pevného a dostupného keramického materiálu, jako například ze slinutého korundu. Pode dnem 2 upínací části povrchu keramického tělesa 4 je vložena tepelně izolační vrstva

3. V pracovní části povrchu keramického tělesa 4 je upraven spalovací prostor potřebného tvaru, jehož povrch je .opatřen teplovzdornou vrstvou 5., o tloušíce 0,5 až 3 mm, sestávající přednostně z několika na sebe postupně nanesených a současně a podkladem slinutých nitridových nebo kysličníkových vrstev glazur, jejichž hodnoty tepelné roztaŽnosti postupně stoupají od nuly u prvé vrstvy glazury, vystavené působení pracovního média ve válci motoru, až popřípadě do výšky hodnoty tepelné roztaŽnosti keramického tělesa 4 u poslední vrstvy glazury s ním slinuté. Na první vrstvu glazury žáruvzdorné vrstvy 5 je nanesen a následně slinut povlak kovové vrstvy 6 přednostně na bázi dusičnanu kovu nebo z kovu majícího zvýšenou teplotu tání, jako je například chrom, molybden, wolfram, nebo z těžkého kovu, jakým je například zlato. Pro nanesení se používá mechanické nestříknutí nebo nanášení dusičnanů kovů pro vytváření listrů v tloušíce několika tisícin až setin milimetru.

Účelem žáruvzdorné vrstvy £ je zvýšení tepelné pružnosti pracovní části povrchu keramického tělesa 4. Změny teplot povrchu se odehrávají v tloušíce žáruvzdorné vrstvy 5 a nepromítají se do materiálu keramického tělesa 4. Složením žáruvzdorné vrstvy 2 ² několika vrstev glazur s odlišnými hodnotami jejich tepelné roztaŽnosti se dosáhne postupného přizpůsobování se tepelné situaci, tepelný gradient je rozložen na několik vrstev, nedochází proto к praskání, vydrolování a vypadávání keramické hmoty keramického tělesa

4, které potom lépe snáší vibrace a oscilaČní pohyby pístu. Kovová vrstva 6 působí jako zrcadlový tepelný odražeč tepla pracovního média válce motoru z povrchu spalovacího prostoru, a tím chrání jeho stěny před přehřátím. Současně zabraňuje přestupu tepla ze stěn spalovacího prostoru do studenějšího pracovního média při kompresním zdvihu pístu a minimalizuje kompresní práci na adiabatický průběh. Tepelně izolační vrstva 3 kompenzuje tepelnou vodivost materiálu keramického tělesa Д a vytváří tepelnou bariéru mezi dnem 2 a materiálem pístu 1.

Vynález je určen zejména pro vznětové spalovací motory se spalovacími prostory vytvořenými ve vložkách pístu nebo v hlavě motoru, u kterýoh výrazně snižuje přestup tepla do chlazených stěn pístu nebo hlavy, a kde zvláště u komůrkových spalovacích prostorů zvyšuje tepelnou účinnost motorů.

Claims (5)

1. Vložka se spalovacím prostorem, uspořádaná v pístu nebo v hlavě motoru a sestávající s keramického tělesa opojeného upínací částí svého povrohu o pístem nebo hlavou motoru a vystaveného pracovní Částí svého povrchu působení pracovního média válce motoru, vyznačující se tím, že pracovní Část povrohu keramického tělesa (4) je opatřena žáruvzdornou vrstvou (5) o tloušice 0,5 až 3 mm, složenou z nejméně jedné vrstvy nitridové nebo kysličníkové glazury» jejíž hodnota tepelné roztažnosti je maximálně rovna hodnotě tepelné roztažnosti materiálu keramického tělesa (4), přičemž žáruvzdorná vrstva (5) je sama o sobě a ve spojení s keramickým tělesem (4) žárově slinuta.

2. Vložka ae spalovacím prostorem podle bodu 1» vyznačující se tím, že žáruvzdorná vrstva (5) je na svém volném povrchu opatřena s ní slinutým povlakem kovové vrstvy (6).

3. Vložka se spalovacím prostorem podle bodu 1» vyznačující ee tím, že je opatřena tepel- ně Izolační vrstvou (3) mezi upínací částí povrchu keramického tělesa (4) s materiálem pístu (1) nebo hlavy motoru.

4. Vložka se spalovacím prostorem podle bodu 1» vyznačující se tím, že jednotlivé vrstvy glazur jsou na sebe vrstveny ve vzestupné řadě hodnot svých tepelných roztažnosti směrem к pracovní části povrchu keramického tělesa (4)·

5. Vložka se spalovacím prostorem podle bodu 1, vyznačující se tím. Že keramické těleso (4) je provedeno z keramického materiálu složeného alespoň z 50 % hmot, z korundu.