183271. lajstromszámú szabadalom • Szelepülés gyűrű belsőégésű motorokhoz
1 183 271 A találmány tárgya szelepülés-gyűrű belső égésű motorokhoz, főleg légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű, belső égésű motorok kipufogószelepeihez, amelyeknél a hengerfej nagy hőterhelésnek van kitéve, a hengerátmérő pedig 80 és 150 mm közötti értékű, ahol a szelepülésgyűríí közelítőleg négyszögletes keresztmetszetűre van kialakítva. Szelepülés-gyűrűket belső égésű motorokhoz többnyire speciális öntöttvasból készítenek, króm és molibdén adalékokkal. Ezek általában az igénybevételeknek kielégítően ellenállnak. Légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű belső égésű motoroknál azonban — a keverékképzési, illetve az égési eljárástól függően — előfordul, hogy a beömlő-szelep és a kipufogószelep között a hengerfejben meglévő gát az égéstér felőli oldalon 400 °C-os, vagy még ennél magasabb hőmérsékleteknek is ki van téve. Ez az eset fordul elő főleg akkor, ha az égéstérben intenzív légörvénylés van, valamint kis égéstér-nyílásokról gondoskodnak. Ilyen hőmérsékleteknél előfordul, hogy a szelepülésgyűrűben - a kipufogószelep szelepülés-gyűrűjében - repedések keletkeznek, amelyek bizonyos esetekben a motor károsodásához és a motor üzemképtelenné válásához vezetnek. Ezek a repedések többnyire a gát körzetében képződnek, mivel ott uralkodik a legnagyobb hőmérséklet, aminek következtében a nagy hőmérsékletgradiensek folytán a hengerfej-fenék hajlik be a legerősebben. A termikus behajlás által előidézett hajlító igénybevételek a mechanikus igénybevételekkel együtt fokozzák a szelepülés-gyűrű fent említett repedezését. A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően olyan megoldás létrehozása, amellyel drága anyagok felhasználása és komplikált gyártású és beépítésű szelepülés-gyűrűk nélkül a repedésképződés a szelepülés-gyűrűkben kiküszöbölhető. A kitűzött feladatot a találmány szerint azzal oldottuk meg, hogy a szelepülés-gyűrű magassága mm-ben kisebb, vagy legfeljebb egyenlő az „55” érték és a hengerfej égéstér felőli oldalán K/mm-ben mért közepes hőmérsékletgradiens hányadosával. (h<55/Tgrad; mmben). A találmány alapgondolata tehát a hajlítás révén a szelepülés-gyűrűben ébredő húzófeszültségek csökkentésében van, amely szerint a szelepülés-gyűrű magasságát úgy csökkentjük, illetve méretre korlátozzuk, hogy a húzófeszültségeket az anyag még elviselje. A találmány továbbfejlesztéseként javasoljuk, hogy a közepes hőmérsékletgradienst (K/mm-ben) égéstéroldaloti a hengerfejen a gátközépben mért Ty hőmérséklet és a hengerátmérő közelében lévő pontban mért T2 hőmérséklet különbségéből számítsuk, amikor is ebből a Ti —Tj különbségből és a mérési pontok közötti a távolságból (mm-ben mérve) a következő hányadost képezzük Tj-T, (Tgrad =-----— ; K/mm-ben). 3. Ily módon megkapjuk a tényleges közepes hőmérsékletgradienst, amely végül is mértékadó szerepet játszik a találmány szerinti megoldás foganatosításában. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon: Az 1. ábra szelepülés-gyűrűk elrendezése hengerfejben, az égéstér felől tekintve; 2 A 2. ábra metszet az 1. ábrán II—II vonal mentén felvéve; A 3. ábra az 1. ábrán III—III vonal mentén vett metszet, ahol a hengerfej fal termikus deformálódását c szemléltettük. Az 1—3. ábrákon belső égésű motor hengerét 1, többnyire szürkeöntvényből gyártott hengerfejét pedig 2 hivatkozási számmal jelöltük. Az 1 hengernek D átmérője van, amelynek közép.jQ pontját x és y tengelyek metszéspontja képezi. A D átmérőn belül a 2 hengerfejben külön nem ábrázolt kipufogószelep számára 3 szelepülés-gyűrű, valamint ugyancsak nem ábrázolt beömlőszelep számára viszonylag nagyobb méretű 4 szelepülés-gyűrű van rögzítve. 15 Amint az 1. ábrából kitűnik, a 3 és 4 szelepülésgyűrűk középpontjai w tengelyen fekszenek, amely viszont e távolsággal eltoltan és párhuzamosan helyezkedik el a x tengelyhez képest. Ha a motor üzem közben olyan hőterhelésű, hogy a 2 hengerfej falának égéstér felőli fe- 2Q lületén a szelepgát körzetében - azaz a 3 és 4 szelepülés-gyűrűk közötti részen - 400 °C-os hőmérséklet, vagy még nagyobb hőmérsékletek lépnek föl, akkor a 2 hengerfej fala a 3. ábrán feltüntetett módon főleg z tengely irányába az égéstér felé úgy meghajlik, hogy az a 3 25 szelepülés-gyűrű 5 körzetében feltétlenül repedésképződéshez vezet. Ennek megakadályozása céljából megmérjük először is a 2 hengerfej falának az égéstér felőli felületén a 6. pontban, azaz a gátközépen Ti hőmérsékletet, majd az 1 henger falának közelében a 7 pontban T2 30 hőmérsékletet. Ezután a Ti értékből levonjuk a T2 értéket, és a különbséget osztjuk a 6 és a 7 pontok közötti távolság mm-ben kifejezett értékével. Ily módon megkapjuk a közepes hőmérséklet-gradienst (Tgraci) K/mmben. 35 A találmány szerint abban az esetben, ha a 3 és 4 szelepülés-gyűrűkbe a repedések kialakulását meg kívánjuk akadályozni, akkor a 3 és 4 szelepülés-gyűrűk h magasságát kisebbre, vagy legföljebb azonosra kell választani, mint 55/Tgrad-40 Végül megjegyezzük, hogy a a távolság egyszerűen meghatározható, ha a fél hengerátmérőből a e távolságot levonjuk (a=D/2—e: mm-ben). Szabadalmi igénypontok 45 1. Szelepülés-gyűrű belső égésű motorokhoz, főleg légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű, belső égésű motorok kipufogószelepeihez, amelyeknél a hengerfej nagy hőterhelésnek van kitéve, a hengerátmérő pedig 80 és 50 150 mm közötti értékű, ahol a szelepülés-gyűrű közelítőleg négyszög-keresztmetszetűre van kialakítva, azzal jellemezve, hogy a szelepülés-gyűrű (3, 4) magassága (h) mm-ben kifejezve kisebb, vagy legfeljebb egyenlő az „55”-ös szám és a hengerfej (2) égéstérfelőli oldalán 55 K/mm-ben mért közepes hőmérsékletgradiens (Tgrad) hányadosával (h < 55/Tgrad; mm-ben). 2. Az 1. igénypont szerinti szelepülés-gyűrű kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a közepes hőmérsékletgradiens (Tgrad) K/mm-ben az égéstér oldalon a henger-60 fejen (2) a gátközépen (6) mért hőmérséklet (Tx) és a hengerátmérő (D) közelében lévő pontban (7) mért hőmérséklet (T2) különbségéből (Ti—T2) és a mérési pontok (6, 7) közötti mm-ben mért távolság (a) hányado-65 sából van számítva (Tgrad = Ti-T2 a ; K/mm-ben). 2 (1 rajz, 3 db ábra)
