Форсунка масляного охлаждения поршней
Изобретение направлено на достижение компактности форсунки, удобства при ее установке в блок цилиндров, надежности в эксплуатации и высокой точности попадания струи масла на всем ходе поршня. Указанный результат достигается за счет того, что форсунка масляного охлаждения поршней получают путем изготовления стержня, имеющего форму масляного канала форсунки, закрепления этого стержня в кокиле, заливки кокиля металлом и удаления стержня из кокиля. Форсунка масляного охлаждения поршней представляет собой единый литой корпус 1 с выполненным в нем путем литья сквозным масляным каналом 2, содержащим зону 3 поступления охлаждающей жидкости из общей магистрали и зону 4 подвода охлаждающей жидкости к поршню. Форсунку можно изготавливать как из металлических так и неметаллических материалов путем кокильного литья с применением в качестве стержня, формирующего внутреннюю поверхность форсунки, материала с тонким гранулометрическим составом, позволяющего получить достаточно гладкую поверхность маслоподводящего канала и легко удаляемого из форсунки, позволяющего обеспечить в зависимости от конструкции форсунки сложную конфигурацию маслоподводящего канала, характеризуемую плавностью переходов внутренних отверстий 6 з.п.ф, 3 илл.
Область применения полезной модели - машиностроение, где требуется охлаждение и смазка деталей. В частности, преимущественно в дизелях высокой форсировки, где необходимо масляное полостное охлаждение поршней, хотя может быть также применено и для бесполостного охлаждения поршня.
Известны форсунки, состоящие из предварительно рассверленной на заданную глубину для получения необходимых производительности и характера струи трубки, соединенной с корпусом посредством пайки и изогнутой. Недостатком такой форсунки является трудность, а иногда и невозможность рассверливания трубки на большую глубину.
Для обеспечения необходимых расходов используется трубка большего внутреннего диаметра, а для получения заданных характеристик струи в трубку завальцовывается сопло, трубка припаивается к корпусу, затем гнется (форсунка 8401.1004118 на двигателях ЯМ3). Недостатком такой конструкции является низкая точность изготовления форсунки, т.к. завершающей операцией является гибка. Гибка, кроме того, ограничивает возможность создания малогабаритной конструкции, т.к. радиус гиба не может быть меньше определенной величины, зависящей от диаметра трубки.
Известные форсунки (ЕР 0785344 «Push-in oil cooling nozzle» F01P 3/08; F01P 3/00 опубл 23.07.1997; SU 1291708 «Устройство для впрыскивания масла на поршень» 7 F01P 3/08; US 4979473 «Piston cooling nozzle» F01P 3/08; F01P 3/00 опубл 25.12.1990), где роль сопла выполняет выкатанное при помощи керамической фильеры и калиброванное отверстие меньшего диаметра, чем диаметр самой трубки, характеризуются точностью попадания струи. Однако из-за недостаточной жесткости конструкции калибровку соплового отверстия в таких форсунках, которая производится только после сгибания и припаивания трубки к корпусу, трудно обеспечить технологически.
К недостаткам всех вышеописанных форсунок можно отнести их недостаточную жесткость, что сказывается на снижении надежности в эксплуатации форсунки. Трубка в процессе сборки и эксплуатации на двигателе при внешнем на нее воздействии отгибается, что неминуемо ведет к потере форсункой заданных характеристик. Это влечет за собой перегрев поршня, его задир, заклинивание, выход из строя двигателя в целом. Кроме того, практика эксплуатации форсунок на двигателях показывает, что поломка форсунок в месте пайки является очень распространенным дефектом вследствие малой площади пайки и большом моменте воздействия на место пайки при внешнем воздействии на трубку. При полостном охлаждении поршней это неминуемо ведет к выходу из строя двигателя.
Известны также форсунки (например, патент US 4206726 «Double orifice piston cooling nozzle for reciprocating engines» F01P 3/08; F01P 3/00 опубл 10.06.1980), в которых трубка как таковая отсутствует, а маслоподводящие каналы выполнены сверлением отверстий в отлитом корпусе под углом друг к другу. Такая конструкция форсунки, однако, как показывает практика испытаний, не обеспечивает необходимого качества струи на выходе из соплового отверстия вследствие того, что при сверлении отверстий под углом дуг к другу даже под тупыми углами нет плавных переходов. Поэтому нарушается ламинарное протекание масла через форсунку, что приводит к распылу струи на выходе из нее. Распыл струи обусловлен также невозможностью выполнить точно отверстия заданной глубины, и при их пересечении неизбежно появление «мертвых зон».
Известны форсунки, которые изготавливаются путем отлива части канала, сопловая же часть формируется в специальной отлитой накладке (WO 9305285 «А piston cooling nozzle» F01P 3/08; F01P 3/00, опубл. 18.03.1993 - прототип). Такая форсунка обладает необходимой жесткостью и высокой точностью попадания струи масла, но очень сложна конструктивно и недостаточно надежна.
Задача, на решение которой направлена данная полезная модель состоит в создании компактной форсунки, преимущественно для полостного охлаждения поршней, удобной при ее установке в блок цилиндров, надежной в эксплуатации и при этом обеспечивающей на всем ходе поршня высокую точность попадания струи масла, за счет выполнения в одном корпусе форсунки масляного канала любой конфигурации с плавными переходами.
Данная задача решается тем, что форсунка масляного охлаждения поршней, содержащая корпус с выполненным в нем сквозным масляным каналом, имеющим зону поступления охлаждающей жидкости из общей магистрали и зону подвода охлаждающей жидкости к поршню согласно полезной модели отличается тем, что корпус выполнен литым, а сквозной масляный канал получен в процессе литья корпуса.
Материалы, применяемые для изготовления форсунки могут быть как металлического так и неметаллического происхождения, например, пластмасса.
В целях формирования компактной струи, на выходе масляного канала форсунки выполняют сопловую зону, а для создания большей компактности струи путем получения требуемой шероховатости поверхности сопловую зону калибруют в требуемый диаметр проходного сечения.
Для того, чтобы обеспечить более высокую точность попадания струи масла, сопловую зону на выходе сквозного канала выполняют путем установки отдельно изготовленного сопла на выходе сквозного канала.
Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показано продольное сечение форсунки согласно изобретению.
На фиг.2 показан вариант форсунки с использованием сопла для формирования струи.
На фиг.3 - вид форсунки сверху.
Форсунка масляного охлаждения поршней (фиг.1) представляет собой единый литой корпус 1 с выполненным в нем путем литья сквозным каналом 2. Канал имеет зоны - зона 3, к которой подводится охлаждающая жидкость из общей магистрали в блоке цилиндров, зона 4, которая подводит охлаждающую жидкость к поршню, и сопловая зона 5, которая формирует компактную струю.
Предложенная конструкция форсунки позволяет обеспечить плавные переходы от одной зоны к другой, а значит и ламинарное истечение жидкости из форсунки и компактную струю, обеспечивающую высокий коэффициент улавливания на всем ходе поршня. Размещение зон 3 и 4 в одном корпусе делает конструкцию более жесткой и надежной ввиду отсутствия трубки и пайки трубки с корпусом по поверхности малой площади. В зависимости от назначения форсунки зона 5 может быть выполнена посредством установки сопла 6 (фиг.2).
Корпус 1 форсунки с масляный каналом 2 в нем получают путем литья в кокиль. Это предполагает изготовление стержня, имеющего форму масляного канала форсунки, закрепления этого стержня в кокиле, заливке кокиля металлом и удалении стержня из отливки.
Изготовить стержень можно, например, способом прессования, позволяющим обеспечить в зависимости от конструкции форсунки сложную конфигурацию масляного канала, характеризуемую плавностью переходов внутренних отверстий, и тем самым добиться ламинарного истечения струи. Стержень может состоять как из двух симметричных частей с последующим их соединением путем смачивания, а затем спекания, либо может быть изготовлен целиком в одной пресс-форме с последующей дообработкой его механическим путем.
В качестве материала стержня используется материал с тонким гранулометрическим составом, позволяющим получить достаточно гладкую поверхность масляного канала форсунки и легко удаляемого из форсунки, например, соль хлорид натрия (NaCl) типа «Экстра». В качестве материала форсунки используется материал, температура плавления которого ниже температуры плавления материала стержня, например алюминиевый сплав. В случае применения в качестве материала стержня соли типа «Экстра», после окончания процесса отливки форсунки стержень легко удаляется из нее вымыванием водой.
Крепление форсунки к блоку цилиндров осуществляется при помощи одного или двух болтов (фиг.3), отверстия 7 под которые получаются снятием металла в корпусе. Точность установки форсунки в блок достигается обработкой привалочной поверхности 8 и центрирующего отверстия, в которое устанавливается втулка-штифт. В качестве последнего могут выступать отверстия 7.
Таким образом предложенная форсунка характеризуется высокой точностью попадания струи масла в полость поршня за счет жесткости и плавности переходов внутренних отверстий, обеспечивающих ламинарное истечение струи и ее компактность на выходе из форсунки.
1. Форсунка масляного охлаждения поршней, содержащая корпус с выполненным в нем сквозным масляным каналом, имеющим зону поступления охлаждающей жидкости из общей магистрали и зону подвода охлаждающей жидкости к поршню, отличающаяся тем, что корпус выполнен литым, а сквозной масляный канал получен в процессе литья корпуса.
2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что форсунка изготовлена из металла.
3. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что форсунка изготовлена из неметаллического материала, например пластмассы.
4. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что сквозной масляный канал на выходе имеет сопловую зону, калиброванную в требуемый диаметр проходного сечения.
5. Форсунка по п.4, отличающаяся тем, что сопловая зона образована установленным на выходе сквозного масляного канала соплом, изготовленным отдельно.
