PL185455B1 - Tłok do silnika spalania wewnętrznego - Google Patents

Abstract

1. Tlok do silnika spalania wewnetrznego, typu tloka majacego pomiedzy tlokiem a tlo- czyskiem pierscieniowe zebro tworzace jedna calosc z denkiem tloka i majacego elementy nosne zebra w pierscieniowym obszarze po- miedzy zebrem i sciana boczna tloka, zwrócona ku dolowi od denka tloka i wyposazona w ze- wnetrzne rowki na pierscienie tlokowe, przy czym elementy nosne zebra koncza sie u dolu stozkowa sciana, w której znajduja sie otwory dla oleju chlodzacego, rozciagajace sie w kie- runku osiowym tloka, a stozkowa sciana, w przekroju osiowym tloka przechodzi w scia- ne boczna poprzez wybranie w scianie bocznej, które w przekroju osiowym ma ksztalt kolowy, znam ienny tym, ze to wybranie (16) sciany bocznej (5) przechodzi w kierunku do dolu tloka w majaca zmniejszona grubosc czesc (5a) sciany bocznej (5), przy czym srodek tego wy- brania (16) znajduje sie dalej od osi tloka w kierunku promieniowym niz otwory (10) dla oleju chlodzacego. FIG. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest tłok do silnika spalania wewnętrznego, zwłaszcza do dużego okrętowego silnika wysokoprężnego. Tłok ten jest typu tłoka mającego pomiędzy tłokiem a tłoczyskiem pierścieniowe żebro tworzące jedną całość z denkiem tłoka i mającego elementy nośne żebra w pierścieniowym obszarze pomiędzy żebrem i ścianą boczną tłoka, zwróconą ku dołowi od denka tłoka i wyposażoną w zewnętrzne rowki na pierścienie tłokowe, przy czym elementy nośne żebra kończą się u dołu stożkową ścianą, w której znajdują się otwory dla oleju chłodzącego, rozciągające się w kierunku osiowym tłoka, a stożkowa ściana, w przekroju osiowym tłoka przechodzi w ścianę boczną poprzez wybranie w ścianie bocznej, które w przekroju osiowym ma kształt kołowy.

Tłoki tego typu stosowane są w wolnoobrotowych, dwusuwowych wodzikowych silnikach wysokoprężnych. Przez lata można było zwiększać moc wyjściową tych silników poprzez zwiększanie wartości średniego ciśnienia efektywnego. Ten wzrost mocy wyjściowej pociąga za sobą odpowiednio większe obciążenie denka tłoka, a w rezultacie części tłoka, których zadaniem jest przenoszenie obciążenia na tłoczysko. Ponieważ obciążenie jest w dużym stopniu dynamiczne, elementy nośne tłoka muszą być skonstruowane w sposób zapewniający odporność na powstawanie pęknięć. Większe obciążenie powoduje także większe wymagania odnośnie chłodzenia tłoka, i z tego to powodu wzmocnienia tłoka nie można dokonać wyłącznie poprzez zwiększenie grubości ścianek w narażonych miejscach. Szczególnie narażonym obszarem jest przejście pomiędzy ścianą boczną tłoka a elementami nośnymi przekazującymi siły od zewnętrznych obszarów denka tłoka do żebra przenoszącego siłę.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie tłoka typu opisanego na wstępie, w którym ryzyko powstawania pęknięć w tym krytycznym obszarze jest zmniejszone.

Cel ten osiągnięto dzięki tłokowi charakteryzującemu się tym, że to wybranie ściany bocznej przechodzi w kierunku do dołu tłoka w część ściany bocznej mającą zmniejszoną grubość, przy czym środek tego wybrania znajduje się dalej od osi tłoka w kierunku promieniowym niż otwory dla oleju chłodzącego.

Część ściany bocznej o zmniejszonej grubości jest usytuowana bliżej denka tłoka niż rowki na pierścienie tłokowe.

185 455

W korzystnym przykładzie wykonania część ściany bocznej o zmniejszonej grubości rozciąga się od około 1/2 szerokości rowka na pierścień tłokowy powyżej usytuowanego najwyżej rowka na pierścień tłokowy do wybrania ściany.

Nieoczekiwanie okazało się, że konstrukcja, w której zmniejszono grubość ściany bocznej tłoka w krytycznym obszarze, daje w efekcie mniejsze dynamiczne obciążenia rozciągające działające na tłok. W praktyce zmniejszenie grubości ściany realizuje się wykonując podcięcie i zaokrąglone wybranie ściany bocznej w obszarze, w którym elementy nośne stykają się ze ścianą boczną. Podcięcie i zaokrąglone wybranie powoduje rozdzielenie najbardziej obciążonych dynamicznie obszarów konstrukcji, co w efekcie daje znaczne zmniejszenie ryzyka pęknięcia, mimo że obciążenie bezwzględne nie ulega zmniejszeniu.

Układ według wynalazku jest szczególnie odpowiedni dla tłoków o dużym przekroju w części górnej, to jest dla takich, w których część ściany bocznej, w której znajdują się rowki na pierścienie tłokowe, jest bliska dolnemu końcowi ściany bocznej.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w półprzekroju osiowym górną część tłoka według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 2 - w półprzekroju osiowym górną część tłoka według wynalazku w drugim przykładzie wykonania.

Górna część tłoka pokazana na fig. 1 obejmuje denko 1 tłoka, stanowiące jedną całość ze zwróconym ku dołowi pierścieniowym żebrem 2, które na swej zwróconej ku dołowi powierzchni końcowej 3 jest przystosowane do zamocowania do kołnierza na tłoczysku za pomocą pewnej liczby śrub wprowadzanych w otwory 4. Tak wiec pierścieniowe żebro 2 przenosi na tłoczysko siły działające na denko 1 tłoka. Ponadto jedną całość z denkiem 1 tłoka stanowi skierowana ku dołowi ściana boczna 5, która na części swej wysokości ma pewną liczbę rowków 6 na pierścienie tłokowe. Na dolnej powierzchni końcowej 7 ściany bocznej 5 wykonano pewną liczbę gwintowanych otworów 8 na śruby, przy czym otwory te służą do mocowania części dolnej, która stanowi spód tłoka i która u dołu zamyka wewnętrzną, pustą przestrzeń tłoka. W obszarze pomiędzy ścianą boczną 5 i pierścieniowym żebrem 2 znajduje się obwodowa przestrzeń 9, która u góry jest przedłużona kołowym układem otworów 10 dla oleju chłodzącego. Otwory 10 są połączone z przestrzenia 11 w obrębie pierścieniowego żebra 2 za pomocą kanałów 12. Olej chłodzący, doprowadzany kanałem w tłoczysku do centralnej pustej przestrzeni 11, może być wtryśnięty przez kanały 12 do otworów 10, skąd poprzez obwodową przestrzeń 9 jest on kierowany do kanału powrotnego w tłoczysku.

Pomiędzy otworami 10 dla oleju chłodzącego znajdują się ściany, które służą jako elementy nośne 13 pomiędzy ściana boczną 5 a pierścieniowym żebrem 2. Te ściany służące jako elementy nośne 13 kończą się u dołu stożkową ścianą 14, która przez łagodne zaokrąglenie 15 łączy się z pierścieniowym żebrem 2. Na górnym końcu stożkowa ściana 14 łączy się ze ścianą boczną 5 poprzez wybranie 16, które dalej przechodzi w kierunku do dołu w mającą zmniejszoną grubość część 5a ściany bocznej 5. Część 5a tworzy stożkową ścianę 18. Wybranie 16 i część 5a wspólnie określają obszar 17 ściany bocznej 5 o zmniejszonej grubości. Wybranie 16 ma korzystnie, w przekroju osiowym, w zależności od średnicy tłoka, profil kołowy 0 promieniu wynoszącym od 5 do 24 mm. Środek wybrania znajduje się korzystnie w odległości równej lub większej od osi tłoka w kierunku promieniowym niż otwory 10 dla oleju chłodzącego. Obszar 17 ściany bocznej 5 o zmniejszonej grubości ma za zadanie usunięcie najbardziej obciążonych dynamicznie stref w przejściu pomiędzy ścianą boczną 5 1 stożkową ścianą 14. Mimo, iż ściana boczna 5 jest osłabiona w obszarze o zmniejszonej grubości, uzyskuje się na tyle mniejsze obciążenie dynamiczne, że ryzyko pęknięcia w obszarze krytycznym jest zminimalizowane, częściowo poprzez zwiększenie elastyczności konstrukcji, a częściowo poprzez bardziej odpowiednie wzajemne usytuowanie najbardziej obciążonych obszarów. Ten przykład wykonania wynalazku nadaje się zwłaszcza do tłoków o dużej części górnej, tzn. gdy rowki na pierścienie tłokowe umieszczone są daleko od denka 1 tłoka. Korzystne jest, aby przejście 19 pomiędzy obszarem 17 o zmniejszonej grubości ściany bocznej 5 i pozostałą częścią ściany bocznej 5 z rowkami na pierścienie tłokowe było usytuowane w odległości w przybliżeniu 1/2 szerokości rowka na pierścień tłokowy powyżej rowka 6

185 455 dla górnego pierścienia tłokowego. Kąt pomiędzy osią tłoka a stożkową ścianą 18 korzystnie wynosi od 5° do 25°. Kąt pomiędzy stożkową ścianą 14 a osią tłoka wynosi zazwyczaj 30°-60°.

Figura 2 przedstawia kolejny przykład wykonania wynalazku, w którym otwory 10 dla oleju chłodzącego zastąpiono częściowo obwodową pustą przestrzenią 20. Pustą przestrzeń 20 ograniczają od dołu ściany służące jako elementy nośne 13', które kończą się u dołu stożkową ścianą 14. Pomiędzy ścianami służącymi jako elementy nośne 13' rozmieszczone są w równych odstępach otwory 10 dla oleju chłodzącego, przez które olej chłodzący, dopływający kanałami 12 do pustej przestrzeni 20, może powrócić do kanału powrotnego w tłoczysku.

Tłok przedstawiony na fig. 2, tak jak tłok z fig. 1, zawiera obszar 17 ściany bocznej 5 o zmniejszonej grubości. Na fig. 2 te same odnośniki liczbowe oznaczają analogiczne części jak na fig. 1, które nie wymagają dalszego opisu. Obszar 17 jest tak samo ograniczony od góry przez wybranie 16, zaś w kierunku ku dołowi ogranicza go stożkowa ściana 18, przy czym środek wybrania 16 znajduje w odległości większej od osi tłoka w kierunku promieniowym niż otwory 10 dla oleju chłodzącego, a korzystnie w odległości większej lub równej. Ponadto wymiary obszaru o zmniejszonej grubości ściany bocznej są takie same, jak podane w odniesieniu do fig. 1.

185 455

FIG.2

185 455

FIG.I

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Tłok do silnika spalania wewnętrznego, typu tłoka mającego pomiędzy tłokiem a tłoczyskiem pierścieniowe żebro tworzące jedną całość z denkiem tłoka i mającego elementy nośne żebra w pierścieniowym obszarze pomiędzy żebrem i ścianą boczną tłoka, zwróconą ku dołowi od denka tłoka i wyposażoną w zewnętrzne rowki na pierścienie tłokowe, przy czym elementy nośne żebra kończą się u dołu stożkową ścianą, w której znajdują się otwory dla oleju chłodzącego, rozciągające się w kierunku osiowym tłoka, a stożkowa ściana, w przekroju osiowym tłoka przechodzi w ścianę boczną poprzez wybranie w ścianie bocznej, które w przekroju osiowym ma kształt kołowy, znamienny tym, że to wybranie (16) ściany bocznej (5) przechodzi w kierunku do dołu tłoka w mającą zmniejszoną grubość część (5a) ściany bocznej (5), przy czym środek tego wybrania (16) znajduje się dalej od osi tłoka w kierunku promieniowym niż otwory (10) dla oleju chłodzącego.
2. 2. Tłok według zastrz. 1, znamienny tym, że część (5a) ściany bocznej (5) o zmniejszonej grubości jest usytuowany bliżej denka (1) tłoka niż rowki na pierścienie tłokowe.
3. 3. Tłok według zastrz. 2, znamienny tym, że część (5a) ściany bocznej (5) o zmniejszonej grubości rozciąga się od około 1/2 szerokości rowka na pierścień tłokowy powyżej usytuowanego najwyżej rowka na pierścień tłokowy do wybrania (16) ściany.