(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: (22)Data zgłoszenia (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego , PCT/DK93/00356 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO94/12784, PCT Gazette nr 13/94 (11) (13) B1 (5 1) Int.Cl.6 F02F 7/00 (54)Dwusuwowy silnik spalinowy typu wodzikowego (30) Pierwszeństwo: (73) Uprawniony z patentu: ,DK,1407/92 MAN B & W DIESEL A/S, Kopenhaga, DK (43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórca wynalazku: BUP 22/95 Ole Sorensen, Vallensbaek, DK (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: WUP 06/97 Szalkiewicz Tadeusz, PATPOL Spółka z o.o. PL B1 (57) 1. Dwusuwowy silnik spalinowy typu wodzikowego zawierający płytę podstawową z głównymi łożyskami wału korbowego, korpus obudowy w kształcie litery "A" zamontowany na płycie podstawowej i posiadający poprzeczne usztywnienia wspierające w odzik ow e płyty p row adzące oraz blok cylindrowy, dociśnięty do płyty podstawowej śrubami ściągającymi usytuowanymi częściowo wewnątrz wydrążonych profili, które ograniczone są przez wodzikowe płyty prowadzące i przez usztywnienia łączą ce tylną część płyt prowadzących z poprzecznym usztywnieniem korpusu obudowy w kształcie litery "A", znamienny tym, że usztywnienie (14) wodziko wej płyty prowadzącej (13) skierowane jest w dół, do spodu poprzecznego usztywnienia korpusu obudowy (2) w kształcie litery "A", oraz tym, ze dolne końce (17) śrub ściągających (16) są umocowane w płycie podstawowej (7) w obszarze usytuowanym powyżej poziomu głównych łożysk (8). FIG 1

2 Dwusuwowy silnik spalinowy typu wodzikowego Zastrzeżenia patentowe 1. Dwusuwowy silnik spalinowy typu wodzikowego zawierający płytę podstawową z głównymi łożyskami wału korbowego, korpus obudowy w kształcie litery "A" zamontowany na płycie podstawowej i posiadający poprzeczne usztywnienia wspierające wodzikowe płyty prowadzące oraz blok cylindrowy, dociśnięty do płyty podstawowej śrubami ściągającymi usytuowanymi częściowo wewnątrz wydrążonych profili, które ograniczone są przez wodzikowe płyty prowadzące i przez usztywnienia łączące tylną część płyt prowadzących z poprzecznym usztywnieniem korpusu obudowy w kształcie litery "A", znamienny tym, ze usztywnienie (14) wodzikowej płyty prowadzącej (13) skierowane jest w dół, do spodu poprzecznego usztywnienia korpusu obudowy (2) w kształcie litery "A", oraz tym, że dolne końce (17) śrub ściągających (16) są umocowane w płycie podstawowej (7) w obszarze usytuowanym powyżej poziomu głównych łożysk (8). 2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że poprzeczne usztywnienia korpusu obudowy w kształcie litery "A" mają postać jednowarstwowych ścian płytowych (9), z których przynajmniej jedna ściana płytowa (9) umieszczona wewnątrz korpusu obudowy w kształcie litery "A" podpiera wodzikową płytę prowadzącą (13) po każdej ze swych stron, przy czym te wodzikowe płyty prowadzące (13) wraz z usztywnieniami (14) tworzą razem ze ścianą płytową (9) dwa wydrążone profile (15), a śruba ściągająca (16) usytuowana jest wewnątrz każdego z tych dwóch wydrążonych profili (15) ograniczonych wodzikowymi płytami prowadzącymi (13) z zamontowanymi usztywnieniami (14) i ścianą płytową (9). 3. Silnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dolny koniec każdej wodzikowej płyty prowadzącej (13) wraz z towarzyszącym mu usztywnieniem (14) jest sztywno połączony z dolną przegrodą (11) na odpowiadającym mu poprzecznym usztywnieniu korpusu obudowy kształcie litery "A". 4. Silnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że górny koniec każdej wodzikowej płyty prowadzącej (13) wraz z towarzyszącym mu usztywnieniem (14) jest sztywno połączony z górną przegrodą (4) na odpowiadającym mu poprzecznym usztywnieniu korpusu obudowy (2) w kształcie litery "A". * * * Przedmiotem wynalazku jest dwusuwowy silnik spalinowy typu wodzikowego, zawierającego płytę podstawową, a w niej wał korbowy, korpus obudowy w kształcie "A" zamontowany na płycie podstawowej i posiadający poprzeczne usztywnienia, na których opierają się wodzikowe płyty prowadzące, oraz w którym blok cylindrowy jest dociśnięty do płyty podstawowej śrubami ściągającym przechodzących częściowo wewnątrz wydrążonych wnęk profili uformowanych przez wodzikowe płyty prowadzące i przez usztywnienia łączące tylną stronę wodzikowych płyt prowadzących z poprzecznymi usztywnieniami korpusu obudowy w kształcie litery "A". Silnik tego typu został opisany na przykład w duńskim zgłoszeniu patentowym nr , w którym każde z poprzecznych usztywnień korpusu obudowy w kształcie litery "A" jest złozone z dwóch trapezoidalnych ram składających się z wewnętrznego i zewnętrznego do góry rozciągającego się ramienia, które to ramiona są ze sobą połączone przez dwie równoległe ściany płytowe tak, że powstaje wydrążona przestrzeń wewnątrz ramy. Płyty prowadzące na każdej z ram są zaopatrzone na swej tylnej stronie w usztywnienie w postaci człona z płaskiej płyty rozciągającego się pod kątem ostrym do odpowiedniej ściany płytowej. Dwie ściany płytowe są ponadto usztywniane przez wewnętrzny pionowo rozciągający się człon płytowy ustawiony w miejscu, w którym to usztywnienie płyt prowadzących jest zespawane ze ścianą płytową. Wraz

3 z sąsiednimi płytami prowadzącymi i dwiema poprzecznymi ścianami, wewnętrzny człon płytowy tworzy wydrążony profil, który rozciąga się jedynie ponad górną sekcją korpusu obudowy w kształcie litery "A" w kierunku jego wysokości Pojedyncza śruba ściskająca skierowana jest w dół w każdym wydrążonym profilu. Skomplikowane i kosztowne jest wspawanie wewnętrznego usztywnienia pomiędzy dwiema ścianami płytowymi poprzecznych usztywnień, oraz ponadto, poprzeczne usztywnienia zajmują dość dużą przestrzeń w kierunku długości silnika, co powoduje, że silnik ma względnie dużą długość całkowitą. Jeśli silnik ma być zastosowany jak silnik napędowy okrętu, ta duża długość instalacyjna silnika wymaga, by pomieszczenie na silnik było długie i zajmowało dużo miejsca, które w innym przypadku mogłoby być wykorzystane jako przestrzeń ładowni. W znanych silnikach dwusuwowych typu wodzikowego z korpusem obudowy w kształcie litery "A", dolne końce śrub ściągających są zamocowane w spodzie płyty podstawowej silnika. To zamocowanie śrub ściągających jest konieczne po to, by zapewnić, że korpus obudowy silnika będzie w stanie przyjmować duże siły przenoszone przez śruby ściągające w czasie pracy silnika, w celu zapobieżenia otworzeniu się poziomych powierzchni podziału pomiędzy częścią korpusu obudowy w kształcie litery "A" i płytą podstawową. Znany jest również dwusuwowy silnik wodzikowy z korpusem obudowy w kształcie litery "A", w którym poprzeczne usztywnienie korpusu obudowy ma postać płytowej ściany umieszczonej w jednej płaszczyźnie przerywanej przez cylindryczne rury, z których każda obejmuje śrubę ściągającą i rozciąga się zasadniczo wzdłuż całej wysokości korpusu obudowy w kształcie litery "A" i płyty podstawowej. Płyty prowadzące i rury śrub ściągających są zaprojektowane jako dwa oddzielne elementy, które się wzajemnie nie usztywniają. Taki układ poprzecznego usztywnienia jest nieodpowiedni, ponieważ około 90% elastyczności usztywnienia w kierunku poprzecznym pochodzi od rur śrub ściągających, przez co zmniejszona jest poprzeczna sztywność usztywnienia. Ponadto, przy tak dużych wymiarach, takie rury śrub ściągających są kosztowne w produkcji. Znany jest również mały dwusuwowy silnik wodzikowy z korpusem obudowy o przekroju czworobocznym. Siły przejmowane w tym silniku przez poprzeczne ściany, płyty prowadzące, korpus obudowy i śruby ściągające, są zasadniczo mniejsze niż siły występujące w dużym dwusuwowym silniku o korpusie obudowy w kształcie litery "A". Wodziki są prowadzone za pomocą, posiadających kształt segmentu kołowego, pionowych powierzchni ślizgowych połączonych z poprzecznym usztywnieniem w postaci jednowarstwowej ściany za pomocą poziomo rozciągających się usztywniaczy. Śruby ściągające są względnie małymi podwójnymi trzpieniami przykręconymi do nagwintowanych otworów na górnej stronie płyty podstawowej. Celem wynalazku jest zmniejszenie lub usunięcie powyższych niedogodności w dużym silniku wodzikowym o korpusie obudowy w kształcie litery "A", a w szczególności dostarczenie zwartego i prostego korpusu obudowy w kształcie litery "A", w którym poszczególne elementy korpusu obudowy współpracują w celu nadania korpusowi obudowy wysokiej sztywności i przez to zmniejszenia obciążeń, przekazywanych w czasie pracy silnika do elementów, z którymi połączony jest korpus obudowy w kształcie litery "A". Dwusuwowy silnik spalinowy typu wodzikowego według wynalazku zawierający płytę podstawową z głównymi łożyskami wału korbowego, korpus obudowy w kształcie litery "A" zamontowany na płycie podstawowej i posiadający poprzeczne usztywnienia wspierające wodzikowe płyty prowadzące oraz blok cylindrowy, dociśnięty do płyty podstawowej śrubami ściągającymi usytuowanymi częściowo wewnątrz wydrążonych profili, które ograniczone są przez wodzikowe płyty prowadzące i przez usztywnienia łączące tylną część płyt prowadzących z poprzecznym usztywnieniem korpusu obudowy w kształcie litery "A", charakteryzuje się tym, że usztywnienie wodzikowej płyty prowadzącej skierowane jest w dół, do spodu poprzecznego usztywnienia korpusu obudowy w kształcie litery "A", oraz tym, że dolne końce śrub ściągających są umocowane w płycie podstawowej w obszarze usytuowanym powyżej poziomu głównych łożysk. Korzystnym jest, że poprzeczne usztywnienia korpusu obudowy w kształcie litery "A" mają postać jednowarstwowych ścian płytowych, z których przynajmniej jedna ściana płytowa umieszczona wewnątrz korpusu obudowy w kształcie litery "A" podpiera wodzikową płytę

4 prowadzącą po każdej ze swych stron, przy czym te wodzikowe płyty prowadzące wraz z usztywnieniami tworzą razem ze ścianą płytową dwa wydrążone profile, a śruba ściągająca usytuowana jest wewnątrz każdego z tych dwóch wydrążonych profili ograniczonych wodzikowymi płytami prowadzącymi z zamontowanymi usztywnieniami i ścianą płytową. Korzystnym jest też, że dolny koniec każdej wodzikowej płyty prowadzącej wraz z towarzyszącym mu usztywnieniem jest sztywno połączony z dolną przegrodą na odpowiadającym mu poprzecznym usztywnieniu korpusu obudowy kształcie litery "A". Korzystnym jest również, że górny koniec każdej wodzikowej płyty prowadzącej wraz z towarzyszącym mu usztywnieniem jest sztywno połączony z górną przegrodą na odpowiadającym mu poprzecznym usztywnieniu korpusu obudowy w kształcie litery "A". Zdolność korpusu obudowy w kształcie litery "A" do przyjmowania naprężeń pochodzących od śrub ściągających jest ulepszona przez usztywnienia płatów prowadzących rozciągające się do spodu korpusu obudowy, co również, dzięki zamkniętemu wydrążonemu profilowi, zwiększa odporność na skręcanie korpusu obudowy w kształcie litery "A" w obszarze wokół śrub ściągających. Odpowiednio duża odporność na ściskanie i skręcanie korpusu obudowy w kształcie litery "A" w obszarze bezpośrednio ponad płytą podstawową sprawia, że możliwe jest, pomimo dużych sił działających na śruby ściągające, zamocowanie śrub ściągających w górnej części płyty podstawowej, ponieważ duża lokalna sztywność korpusu obudowy w kształcie litery "A" umożliwia przykładanie dużych obciążeń do korpusu obudowy i nie jest już konieczne umożliwianie płycie podstawowej rozprowadzania sił reakcji ze śrub ściągających zamocowanych na względnie dużym obszarze korpusu obudowy. Przez to możliwe jest wykorzystanie faktu, że płyta podstawowa nie jest zasadniczo poddawana naprężeniom przez siły od śrub ściągających co ma w szczególności tę zaletę, że otwory dla głównych łożysk w płycie podstawowej nie są odkształcane, gdy śruby ściągające są napinane. Miejscowe obciążenia płyty podstawowej i dolnej części korpusu obudowy w kształcie litery "A" w obszarze wokół śrub ściągających mogą być ponadto odpowiednio zmniejszone przez poprzeczne usztywnienie korpusu obudowy w kształcie litery "A", w postaci jednowarstwowych ścian płytowych, z których przynajmniej jedna ściana płytowa umieszczona wewnątrz korpusu obudowy w kształcie litery "A" ma na sobie płaszczyznę wodzikową na swej każdej stronie, przy czym dwa płaty wodzikowe z odpowiednimi usztywnieniami tworzą razem ze ścianą płytową dwa wydrążone profile, oraz poprzez śruby ściągające przechodzące przez wnętrze każdego z tych dwóch wydrążonych profili. Przebieg pary śrub ściągających po każdej ze stron ścianki płytowej umożliwia zmniejszenie sił w pojedynczej śrubie ściągającej o około połowę a jednocześnie, po każdej stronie wodzika przy każdym poprzecznym wewnętrznym usztywnieniu, znajdują się wydrążone profile do przejmowania momentów i sił ściskających. Korpus obudowy w kształcie litery "A" według wynalazku jest ponadto o wiele prostszy w produkcji niż wcześniej znane korpusy w kształcie litery "A", oraz zajmuje minimum przestrzeni w kierunku długości silnika, a jednocześnie poprzeczne usztywnienie posiada dużą poprzeczną sztywność. Taki układ dodatkowo polepsza zdolność korpusu obudowy w kształcie litery "A" do przenoszenia dużych miejscowych nacisków w obszarze wokół śrub ściągających. Powyższy korpus obudowy w kształcie litery "A" jest dodatkowo uproszczony poprzez wprowadzenie rur śrub ściągających jako integralnych części usztywnienia płatów prowadzących. Wysoka miejscowa sztywność korpusu obudowy w kształcie litery "A' w obszarach wokół śrub ściągających może być odpowiednio zwiększona przez dolny i/lub górny koniec każdego z płatów prowadzących z odpowiednim usztywnieniem, sztywno połączonych, odpowiednio, ze spodnią kryzą i/lub kryzą górną, na tym zespolonym poprzecznym usztywnieniu korpusu obudowy w kształcie litery "A". Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia widok silnika w przekroju poprzecznym; fig. 2 i 3 - widok w częściowym przekroju, w powiększonej skali, przez silnik wzdłuz linii, odpowiednio, II-II i III-III z fig 1; fig. 4 - widok w częściowym przekroju podłużnym, w powiększonej skali, korpusu obudowy silnika z fig. 1.

5 Figura 1pokazuje duży dwusuwowy silnik spalinowy 1z turbodoładowaniem posiadający korpus obudowy 2 o przekroju w kształcie litery "A". W pokazanym wariancie, korpus obudowy w kształcie litery "A" zawiera ponadto blok cylindrowy 3 umieszczony pomiędzy górną przegrodą 4 i górną płytą 5 podpierającą tuleje cylindrowe silnika 6. Jednakże, możliwe jest również zaprojektowanie bloku cylindrowego 3 jako jednej lub kilku oddzielnych jednostek, które mogą mieć pionowe zewnętrzne ścianki i mogą być zamontowane na płycie górnej korpusu obudowy w kształcie litery "A", która, w tym przypadku, stanowi pośredni spód 4. Korpus obudowy w kształcie litery "A" jest zamontowany na wierzchu płyty podstawowej 7 silnika, w której zamontowane są główne łożyska 8 dla wału korbowego. Jak to najlepiej widać na fig. 3, korpus obudowy w kształcie litery "A" jest usztywniony pomiędzy każdym cylindrem przez poprzeczną ścianę płytową 9 połączoną razem ze wzdłużnie rozciągającymi się zewnętrznymi ścianami 10 korpusu obudowy 2 i rozciągającą się wzdłuż wysokości od górnej przegrody 4 do dwóch poziomo umieszczonych dolnych przegród 11, przy pomocy których korpus obudowy w kształcie litery "A" jest połączony śrubami ściągającymi 16 z odpowiednimi częściami kołnierzy 12 na górnej części płyty podstawowej 7. Ponieważ ściany płytowe 9 są pełnymi przegrodami poprzecznymi, nadają one korpusowi obudowy w kształcie litery "A" wysoką poprzeczną sztywność. Pionowe wodzikowe płyty prowadzące 13 do odbierania poprzecznych sił działających na wodzik są zamontowane na ścianie płytowej 9, na przykład za pomocą spawania. Po każdej stronie wewnętrznych ścian płytowych 9 są usytuowane dwie wodzikowe płyty prowadzące 13 poprzecznie przeciwległe do siebie. Tylna część każdej z wodzikowych płyt prowadzących opiera się na pionowo rozciągającym się usztywnieniu 14 łączącym płytę prowadzącą ze ścianą płytową 9. Jak pokazano, usztywnienie 14 utworzone jest przez człony z płaskiej płyty tworzące ostry kąt ze ścianą płytową, lecz możliwe jest również zastosowanie usztywnienia posiadającego, patrząc poziomo, przekrój w kształcie ćwiartki koła lub ćwiartki elipsy, co oznacza, że usztywnienie rozciąga się wtedy zasadniczo pod kątami prostymi do płytowej ściany 9. Wodzikowa płyta prowadząca 13, usztywnienie 14 i ściana płytowa 9 ograniczają wewnętrzną przestrzeń profilu 15 o dużej odporności na skręcanie. Blok cylindrowy 3 i płyta podstawowa 7 są razem dociśnięte śrubami ściągającymi 16 usytuowanymi pomiędzy górną przegrodą 4 i spodem korpusu obudowy w kształcie litery "A", wewnątrz wydrążonych profili 15, które przez to funkcjonują jako rury śrub ściągających nadające korpusowi obudowy w kształcie litery "A" żądaną sztywność na ściskanie w celu wytrzymywania dużych, zmiennych sił ściskających przekazywanych do korpusu obudowy przez śruby ściągające w czasie, gdy silnik pracuje. Dzięki umieszczeniu śruby ściągającej w każdym wydrążonym profilu, siły suwu roboczego każdego z cylindrów są rozprowadzane na cztery śruby ściągające 16 co zmniejsza siłę zacisku w poszczególnej śrubie ściągającej 16 w porównaniu z wariantem wykonania, w którym jedynie dwie śruby ściągające są stosowane w każdej wewnętrznej ścianie płytowej. Zaprojektowanie poprzecznego usztywnienia korpusu obudowy w kształcie litery "A" jako jednowarstwowej ściany płytowej, oraz złączenie płyt prowadzących usztywnienia i rur śrub ściągających w jedną całość zapewnia po części to, że poprzeczne usztywnienie korpusu obudowy w kształcie litery "A" nie zajmuje nadmiernej przestrzeni w kierunku długości silnika, po części to, że produkcja poprzecznych usztywnień może być wykonywana w prosty sposób, ponieważ dotyczy jedynie kilku elementów, które mogą być razem zmontowane za pomocą zewnętrznych szwów spawalniczych. Dolne końce śrub ściągających 16 są odpowiednio zamocowane w nagwintowanych otworach w górnej części płyty podstawowej 7. Ma to tę zaletę, że naprężenia w płycie podstawowej 7 pochodzące od śrub ściągających 16 są przekazywane bezpośrednio do korpusu obudowy w kształcie litery "A", tak że dolny obszar płyty podstawowej z głównymi łożyskami nie jest narażony na działanie tych sił. Jako rozwiązanie alternatywne do nagwintowanych otworów, płyta podstawowa 7 w obszarze poniżej śruby ściągającej 16 może być zaopatrzona we wgłębienie połączone z biegnącym do góry przelotowym otworem, przez który przechodzi śruba ściągająca 16. Dolny koniec 17 śruby ściągającej może, w tym przypadku, być mocowany za pomocą elementów tej śruby przeznaczonych do wkładania w to wgłębienie. Jeśli śruby ściągające są przymocowane w górnej części płyty podstawowej 7, korpus obudowy w kształcie

6 litery "A" może uzyskać pewną sztywność w obszarze bezpośrednio ponad płytą podstawową dzięki usztywnieniu 14 rozciągającemu się wprost w dół do dolnej przegrody 11. Usztywnienie 14 może być zespawane z dolną przegrodą 11, lub może być do niego przyśrubowane, przez co oba te elementy są sztywno między sobą połączone. Odpowiednio, przy swym górnym końcu usztywnienie 14 może być sztywno połączone z górną przegrodą 4 lub górnym kołnierzem korpusu obudowy w kształcie litery "A". Ponieważ blok cylindrowy 3 jest znacznie węższy niż spód korpusu obudowy w kształcie litery "A", wymagana odporność na ściskanie od sił ściągających może być odpowiednio zapewniona dzięki poprzecznej ścianie 18 usytuowanej wzdłuz wysokości od górnej przegrody 4 do górnej płyty 5. Odporność na ściskanie w bloku cylindrowym 3 może być również uzyskana poprzez otoczenie śrub ściągających 16 rurami także w bloku cylindrowym 3. Jeśli jednak śruby ściągające 16 są typowo zamocowane w spodzie płyty podstawowej 7, to również możliwe jest, zgodnie z wynalazkiem, wykorzystanie prostej konstrukcji poprzecznego usztywnienia korpusu obudowy w kształcie litery "A", nawet jeśli usztywnienie 14 nie rozciąga się wprost w dół do spodu korpusu obudowy w kształcie litery "A", jednakże korzystne jest zamocowanie śrub ściągających w górnej części płyty podstawowej 7.

7 FIG.2 FIG 3 FIG. 4

8 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł