193484. lajstromszámú szabadalom • Öntöttvas béléses aluminium henger, célszerűen kétütemű robbanómotorokhoz
193484 A találmány tárgya öntöttvas béléssel ellátott, hengerfejjel egybeöntött alumínium henger, amely különösen alkalmas kis súlyú kétütemű robbanómotoroknál történő alkalmazásra Robbanómotorok hengereinek kialakítása során a tervezőnek számos szempontot kell frgyelembe vennie. A henger hengeres furatokkal ellátott öntvény. A furatokban mozognak a dugattyúk. A henger egyik vége nyitott, itt csatlakozik a motortesthez, ez a része a forgattyúház A henger túlsó vége zárt, ez a hengerfej. A motor kialakításától függően ismerünk a hengerrel egybeörv tött, vagy ahhoz csavarokkal rögzített kialakítású hengerfejeket. A hengerfejben a hengerfurathoz csatlakozó kúpos kialakítású robbanótér található, amely felett menetes furat van. Ebbe csavarható be a robbanást megindító gyújtógyertya A hengerrel szemben támasztott követelmények a következők: szilárdság, hogy a robbanást követő nyomáshullámoknak ellenálljon, a hengerfuratok felületein nagy kopásállóság és felületi simaság, hogy az ide-oda mozgó dugatytyúk súrlódása kicsi legyen és a belső méretek ne változzanak; jó fajlagos hővezetőképesség, ez különösen a kétütemű léghűtéses motoroknál fontos, hogy a keletkező hőt minél könnyebben el lehessen a hűtőbordákhoz és onnan a szabadba juttatni; kis súly, ami különösen hordozható kerti gépek, így kapálógépek, stb. esetén fontos A hengerek öntvényeiként szerkezeti anyagként öntöttvas és alumínium ötvözeteket vehetünk figyelembe A fenti követelményeknek egyik anyagcsalád sem tesz maradéktalanul eleget Az öntöttvas szilárd, kopásálló, de hővezetőképessége rossz, súlya nagy Az alumíniumötvözetek hővezetőképessége jó, súlya kicsi, szilárdságuk, kopásállóságuk azonban önmagában nem kielégítő. A két anyag előnyös tulajdonságait egyesítő konstrukciók kialakítására számos kísérlet történt. A leggyakrabban alkalmazott módszer, hogy a henger alumíniumöntvény, amelybe öntöttvas béléscsövet helyeznek, a dugattyú ebben a béléscsőben mozog. Ebben az esetben a dugattyúval érintkező felület kopásálló, a konstrukció mégis könnyű, hővezetőképessége nem sokkal rosszabb, mint a tiszta alumíniumból készült konstrukcióké. A béléscsöves kialakítás felvet egy olyan műszaki problémát, amelyre mindezideig nem sikerült kielégítő megoldást találni Az alumínium és az öntöttvas egymástól eltérő fajlagos hőtágulása következtében ugyanis üzemi hőmérsékleten a béléscső kevésbé tágul ki, mint az őt körülvevő alumíniumöntvény Rés keletkezik, amelyen keresztül a robbanótérből a nagy nyomáskülönbség hatására égésgázok áramlanak ki a szabadba. Ez egyrészt csökkenti a kompressziót és ezzel a motor hatásfokát, másrészt a keletkező résben szennyeződés rakódik le és az rontja a hőátadás hatékonyságát, a motor hűtését A lerakódószennyeződés lehűlésekor feszíti a béléscsövet. Túlmelegedés, a dugattyúk beszorulása lehet a következmény. Öntöttvas béléscsővel ellátott öntött alumínium hengert ismertet a 1 407 319 lajstromszámú angol szabadalmi leírás. A henger és a hengerfej egy darabból vannak öntve. A hengerfej - be a henger furat palástja folytatásában körgyűrű alakú horony van kimunkálva. A hengerfuratba egy 2 mm vastagságú öntöttvasból készült béléscső van szoros illesztéssel behelyezve. Szobahőmérsékleten a horony belső átmérője és a cső belső átmérője között rés van, ami üzemi hőmérsékleten az alumíniumnak az acélnál nagyobb hőtágulása miatt eltűnik. Tűréstechnikai okokból ugyanis nem lehet a belső béléscsöfelúletet is a belső horonyátméröve! szorosan illeszteni. Tapasztalatunk szerint ez a megoldás nem tudja üzemi hőmérsékleten a füstgázoknak a béléscső külső oldalán történő, kiszivárgását megfelelő hatékonysággal megakadályozni. A hengerfejben kiképzendő körgyűrű-alakú horony kívánt pontosságú megmunkálása igen nehéz és drága műszaki feladat. A DE 22 27 120 C2 lajstromszámú NSZK szabadalmi leírás a hengerbeöntéssel rögzített béléscsövet ismertet A béléscsőnek a hengerfej felé eső végén a kütső felület gyűrűszerűén ki dudorodik. Az öntéssel történő rögzítés kedvezőbb, mint az előző megoldásnál alkalmazott hidegen, szoros tűréssel történő egyesítés. A külső felület gyűrűszerű kidudorodása ugyanakkor nem tudja megakadályozni az üzemi hőmérsékleten rés kialakulását A 4 391 238 lajstromszámú USA szabadal mi leírás olyan hengert ismertet, amelybe nem béléscső, hanem fenékrésszel ellátott béléstest van beleöntve. Ez a megoldás a füstgázoknak a kialakuló résen történő kiáramlását megakadályozza ugyan, de a béléstest súlya megnöveli a konstrukció súlyát és a fenékkel ellátott béléstest belső felületének kívánt pontosságú megmunkálása is sokkal drágább, mint egy fenék nélküli béléscsőé. Ismeretesek olyan megoldások is, ahol az alumínium hengeröntvény hengerfuratait galvanikus úton keménykróm réteggel vonják be- A galvánréteg azonban a dugattyúgyürűknek a csatorna szélekbe történő ütközésekor lepattogzódhat, így a motor hosszú élettartama nem biztosítható. A keményfémbevonat nem teszi lehetővé a henger felfúrását sem és galvántechnikai okokból a henger és hengerfej egy darabból nem gyártható. A találmány feladata olyan henger szolgáltatása, amely kielégíti a kis súly, jó hővezetőképesség, nagy szilárdság, hosszú élettartam iránti követelményeket és amelynél a füstgázok réseken történő kiáramlásának problémája nem lép fel. A találmány kidolgozásához az a felismerés vezetett, hogy öntöttvas béléscsővel egybeöntött alumínium henger kialakítható üzemi hőmérsékleten is nyomásálló kivitelben, ha az alumínium öntvény a béléscső belsejébe is dugószerűen belenyúlik Ebben az esetben éppen az 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
