發動機,特別是活塞式發動機的製作方法

2023-05-03 04:15:46 1

專利名稱：發動機,特別是活塞式發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機，特別是活塞式發動機，其具有兩個相互嵌接的部件，尤其是涉及雙衝程大型柴油發動機，其具有至少一個設有一通過排氣閥可控制的排氣孔的氣缸，該氣缸具有一氣缸蓋，其中嵌入一配置排氣閥的、包含排氣孔的支座部件，其中在相互嵌接的部件之間的接縫區域設置一可引入冷卻劑的冷卻通道、封閉該冷卻通道的沿軸向方向相對位錯的各密封裝置和承受相對支承力的各支承表面，給支承表面配置通至一外表面的指示孔用以顯示洩漏。
在一種已知的上述類型的雙衝程大型柴油發動機中，其各氣缸分別具有一個在氣缸蓋中設置的排氣孔，其可以通過一配置的排氣閥打開或關閉，在氣缸蓋中嵌入一包含與排孔閥協同作用的閥座的、由排氣孔通過的支座部件，其以一水平支承表面支承在一氣缸蓋配置的支承表面上。支座部件的支座區域受到冷卻。為此在支座部件與氣缸蓋之間的接縫區域設置一環形的冷卻通道，其可引入冷卻水。在冷卻通道的上方和下方設置嵌入支座部件的環形槽的、構成為所謂O型圈的各密封圈，其必須密封冷卻通道。然而由於強烈的熱應力可能損壞尤其是位於下方接近燃燒室的O型圈並從而使其漏水。其後果是冷卻水可能達到燃燒室中，這是最不符合要求的並可能導致氣缸套工作表面的迅速磨損。同時還存在這樣的危險，即熱燃燒氣體可能衝入冷卻通道，以致喪失了冷卻作用。在或許由於在各支承表面之間進入了小的異物顆粒如小的碳顆粒而使各支承表面不能精確地相互貼緊時，這種危險將是特別尖銳的。
雖然指示孔顯示這樣的洩漏。但仍然存在這樣的危險，即在直到這樣的顯示之前已經產生上述性質的損壞。除此之外，由指示孔流出的冷卻水不僅導致冷卻水的損失而且還弄溼了機室，這同樣是不符合要求的。
由此出發，因此本發明的目的是以簡單的和低成本的方式改善開頭所述類型的設備，使其達到高度的運行可靠性。
按照本發明，這個目的這樣來達到，即給冷卻通道配置的密封裝置包括一嵌入各支承表面之間的環形的平板密封圈，給該平板密封圈配置一環形的、相互連通其各支承表面一側的側面之通道系統，指示孔連通該通道系統。
藉助於這樣的措施，可以完全避免開頭所述的已知設備的缺點。嵌入各支承表面之間的平板密封圈提供防洩漏的高度的可靠性。其中平板密封圈可以用簡單的方式設計成使其可以壓入異物顆粒，如碳顆粒等，從而防止在任何情況下縫隙的形成。同樣，為了構成平板密封圈可以採用具有特別高的耐熱性的材料。這能夠提高運行溫度，其對可達到的效率產生有利的影響。特別令人滿意的是因為配置給平板密封圈的密封裝置只包括平板密封圈。其中不需要其他的密封件。
上述的措施的有利的結構和合乎目的的進一步構成具體說明於從屬權利要求中。這樣，在開頭所述類型的雙衝程大型柴油機中嵌入各支承表面之間的平板密封圈歸屬於冷卻通道的下方的燃燒室一側的密封裝置是合乎目的的，這樣構成特別是因為該密封受到比與其離遠的上方的密封較強的熱負荷。那個密封可以簡單地設計成O型圈。
另一合乎目的的措施可能在於，將平板密封圈設計成金屬圈。由此可以用最簡單的方式實現上述特性。合乎目的的是為了構成平板密封圈可以採用一種銅合金或一種比較軟的鋼合金。以這種方式可以確保平板密封圈在工作力的作用下可以彈性變形和輕微地塑性變形。藉此即使在不平度等情況下也能保證可靠的緊密度。
在上述的措施的進一步構成中，為了構成通道系統平板密封圈可以設有多個通過各板條彼此分離的通口。這種情況可以得到在平板密封圈的下面與上面之間的較大的接通於指示孔的橫截面，這可以迅速顯示洩漏的情況。
另一有利的結構可能在於，為了構成通道系統平板密封圈在兩側設有環形槽，其通過穿過共同的槽底的連通孔相連通。環形槽的製造是比較簡單的，從而製造費用較低。此外共同的槽底保證沿徑向方向的可靠的穩定性。
一特別穩定的平板密封圈可以這樣來達到，即為了構成通道系統在支座部件和氣缸蓋中切出在各支承表面一側的環形槽，其通過平板密封圈的通孔相連通。
上述措施的其他的有利的結構和合乎目的的進一步構成具體說明於其餘的從屬權利要求中並且由以下藉助於附圖的實例描述可更詳細地得知。
在以下描述的附圖中

圖1示出雙衝程大型柴油發動機的氣缸的氣缸蓋之剖面；圖2示出本發明的平板密封圈的俯視圖；圖3示出按圖2的平板密封圈的橫剖面；圖4示出平板密封圈的另一實施形式的橫剖面；以及圖5示出另一實施例的橫剖面。
本發明的主要應用領域是雙衝程大型柴油機，其中各氣缸設有位於氣缸蓋的區域的、通過分別配置的排氣閥可控制的排氣孔。這樣的發動機的基本結構和工作方式就其本身來說是已知的，因此在當前的關係中不再需要更詳細的說明。
圖1中所示的雙衝程大型柴油機的氣缸蓋1裝配在一未更詳細示出的氣缸套上。氣缸蓋1設有一具有較大直徑的中心排氣孔2。一排氣通道3連接於該排氣孔2。排氣孔2可以藉助於一配置的排氣閥4相對於氣缸室5打開或關閉。排氣閥4的閥盤設有一截錐形支承面，為其配置一錐形的接觸面8，該錐形支座表面8成形成一嵌入氣缸蓋1的、由排氣通道2通過的支座部件7上。
氣缸蓋1和嵌入其中的支座部件7通過來更詳細示出的錨栓連接在一起並且設有相互配置的水平支承表面9和10用以傳遞相對支承力。為了構成支承表面9和10，氣缸蓋1設有指向上方的臺階而支座部件7設有指向下方的臺階。排氣閥4和支座部件7的相對的接觸面6和8受到高的機械負荷和熱負荷。因此接觸面可以設有由一種特殊材料構成的金屬套11。同時藉助於冷卻劑進行支座部件7的支座區域的冷卻。
為此，在氣缸蓋1與支座部件7之間的大致圓柱形接縫的處於支承表面9和10的上方區域中切出一環形冷卻通道12。該冷卻通道12由氣缸蓋1的內圓周和支座部件7的外圓周之相向的環形凹槽構成，如圖1中左邊所示，冷卻通道12通過輸入導路和排出導路可供給冷卻劑，通常為冷卻水。冷卻劑離開冷卻通道12進入同樣在圖1中左邊所示的各放出孔14中，一直達到支座部件7的支座區域。
冷卻通道12沿軸向方向由一上方的和一下方的密封裝置密封。上方的遠離燃燒室的密封裝置設計成O型圈15，其嵌入在支座部件7的外圓周的區域中切出的環形槽16中並且與氣缸蓋1的圓柱形內圓周相配合。為了構成下方的接近燃燒室的密封裝置在所示實例中設置嵌入支承表面9與10之間的環形平板密封圈17，其具有呈現為平坦的矩形橫剖面。平板密封圈的厚度約為2mm。顯然可以想像的是，還可以設置其他的密封裝置附加到平板密封圈17上，如一個上述的O型圈等。
在支承表面9與10之間設置的平板密封圈17合乎目的地由較軟的鋼合金或相當軟的銅合金構成。其中在任一情況下涉及一種相對於氣缸蓋1或支座部件7的基體材料比較軟的金屬。該金屬應該按穩固性具有這樣的性質，即其在工作中產生的力的作用下可以彈性變形和輕微地塑性變形。這允許在存在某種表面粗糙度和/或進入所述表面之間的異物顆粒等時平板密封圈17的側面的接觸面也能充分緊密地接觸相向的支承表面9和10。因此所述的變形性使得容易製造和裝配。
雖然平板密封圈17保證高度的可靠性，為了提高可靠性設置一指示裝置，其可以顯示洩漏。指示裝置包括一給平板密封圈17配置的、相互連通平板密封圖17的各側面的接觸面與其相向的支承表面9和10之間的上、下接縫的通道系統18，通至可見的外表面的、在圖1中右邊所示的指示孔19連通該通道系統。合乎目的的是沿圓周設置多個均勻沿圓周分布的指示孔19。
其中這些指示孔19設置在支座部件7中並在安裝於支座部件7上的排出通道殼體20以外徑向通至支座部件7的上面的區域。該排出通道殼體20具有一包圍支座部件7的凸緣之凸緣。因此在各指示孔19的孔口的區域形成一環形室21，其可以完全從外面看到。因此從指示孔19流入環形室21的液體或燃燒氣體經相應的觀測可迅速地發現。流出的洩漏液體可能弄溼在環形室21周圍的機器部件和機室。然而由於平板密封圈17的高度可靠性實際上不會發生這種情況。
為了構成通道系統18，平板密封圈17，如可最好地從圖2中看出，可以設有多個通過各窄的板條彼此分離的孤形口23，這些孤形口按照圖3穿過平板密封圈的整個厚度並因此連通其上面和下面。在以圖2為基礎的實例中設置4個分別給一個象限配置的孤形口23和4個板條22。孤形口23的內徑在平板密封圈的內徑約為200mm時約為2mm，亦即約為該內徑的1％。其中板條22的寬度也可以為2mm，亦即為該內徑的1％。
如由圖2還可看出，孤形口23適當地處於平板密封圈17的寬度的徑向內半部中。這得到寬的徑向外密封表面24。因為孤形口23建立了平板密封圈17的下面與上面之間的聯繫，可能的洩漏液體或可能的漏氣在任一情況下均進入離開平板密封圈17的上面的指示孔19，而無所謂這種洩漏是出現於平板密封圈的下面區域中還是其上面區域中。
在按照圖4的實施形式中，平板密封圈17在兩側面設有環形的相互對置的槽25，其通過穿過共同的槽底26的孔27相互連通。該實施形式在徑向方向得到較高的強度。其中也可以設置較寬的徑向外密封表面24。平板密封圈17的軸向厚度為2mm，亦即也約為其內徑的1％。其徑向寬度為26mm，其稍小於外徑的10％。
在按照圖5的實施形式中，氣缸蓋1和支座部件7設有相互對置的、中斷支承表面9和10的各環形槽28。平板密封圈17設有穿過其厚度的孔29，從而同樣得到一連通平板密封圈17的下面和上面的通道系統，指示孔19可以與該通道系統相連通。
權利要求
1.發動機，特別是活塞式發動機，其具有兩個相互嵌接的部件，尤其是涉及雙衝程大型柴油發動機，其具有至少一個設有一通過排氣閥(4)可控制的排氣孔(2)的氣缸，該氣缸具有一氣缸蓋(1)，其中嵌入一配置排氣閥的、包含排氣孔的支座部件(7)，其中在相互嵌接的部件(氣缸蓋1，支座部件7)之間的接縫區域設置一可引入冷卻劑的冷卻通道、封閉該冷卻通道(12)的沿軸向方向相對位錯的各密封裝置和承受相對支承力的各支承表面(9、10)，給支承表面(9、10)配置通至一外表面的指示孔(19)用以顯示洩漏，其特徵在於，給冷卻通道配置的密封裝置包括一嵌入各支承表面(9、10)之間的環形的平板密封圈(17)，給該平板密封圈(17)配置一環形的、相互連通其各支承表面一側的側面之通道系統(18)，指示孔(19)連通該通道系統。
2.按照權利要求1所述的發動機，其特徵在於，平板密封圈(17)由一種材料構成，其在工作力的作用下可以彈性變形和輕微地塑性變形。
3.按照上述權利要求之一項所述的發動機，其特徵在於，平板密封圈(17)設計成金屬圈。
4.按照上述權利要求之一項所述的發動機，其特徵在於，平板密封圈(17)由一種銅合金或軟的鋼合金構成。
5.按照上述權利要求之一項所述的發動機，其特徵在於，為了構成通道系統(18)平板密封圈(17)設有多個通過各板條(22)彼此分離的、穿過其高度的孤形口(23)。
6.按照上述權利要求1至4之一項所述的發動機，其特徵在於，為了構成通道系統(18)平板密封圈(17)在兩側設有環形槽(26)，其通過穿過共同的槽底(26)的連通孔(27)相連通。
7.按照上述權利要求1至4之一項所述的發動機，其特徵在於，為了構成通道系統(18)兩相互嵌接的部件(氣缸蓋1，支座部件7)具有各支承表面一側的環形槽(28)，其通過穿過平板密封圈(17)的孔(29)相連通。
8.按照上述權利要求之一項所述的發動機，其特徵在於，平板密封圈(17)單獨構成配置的密封裝置。
9.按照上述權利要求之一項所述的發動機，其特徵在於，在雙衝程大型柴油機中嵌入各支承表面(9、10)之間的平板密封圈(17)歸屬於冷卻通道(12)的下方的燃燒室的密封裝置，優選地構成這樣的密封裝置。
10.按照權利要求9所述的發動機，其特徵在於，冷卻通道(12)的遠離燃燒室的密封裝置設計成環形的O形圈。
11.按照上述權利要求之一項所述的發動機，其特徵在於，在雙衝程大型柴油機中，支座部件(7)設有離開冷卻通道(12)直到支座區域中的冷卻孔(14)。
12.按照上述權利要求之一項所述的發動機，其特徵在於，在雙衝程大型柴油機中，在氣缸蓋(1)中設置給冷卻通道(12)配置的輸入導路和排出導路(13)。
13.按照上述權利要求之一項所述的發動機，其特徵在於，指示孔(19)設置在支座部件(7)中並且通至支座部件(7)的上面的徑向包圍給安裝在支座部件(7)上排出通道殼體(20)配置的連接部分之區域。
全文摘要
在發動機如雙衝程大型柴油機中,其具有兩個相互嵌接的部件(1、7),其中在相互嵌接的部件(1、7)之間的接縫區域設置一可引入冷卻劑的冷卻通道(12)、封閉該冷卻通道的沿軸向方向相對位錯的各密封裝置和承受相對支承力的各支承表面(9、10),給支承表面配置通至一外表面的指示孔(19)用以顯示洩漏,可以這樣來可靠地避免冷卻劑滲透或燃燒氣體的洩漏,即將一給冷卻通道配置的密封裝置設計成嵌入各支承表面(9、10)的環形平板密封圈(17),給該平板密封圈(17)配置一環形的、相互連通其各支承表面一側的側面之通道系統(18),指示孔(19)連通該通道系統。
文檔編號F01L3/18GK1373832SQ00812565
公開日2002年10月9日 申請日期2000年8月23日 優先權日1999年9月10日
發明者阿爾內·K·彼得森 申請人:曼B與W狄賽爾公司