Civ.ing.Sune Synnelius                                                                     Copywrite© S. Synnelius Eng. AB
 
Sammanfattning: Oljan förflyttar sig utmed slangväggarna och ej som oljedimma. Arrangemanget avgör funktionen, ej dimsmörjarens specifikation.
 

 

SMÖRJNING AV TRYCKLUFTCYLINDRAR VID HÖGFREKVENT DRIFT.
Examensarbete vid Chalmers 1970
 
VID EN SVENSK BILFABRIK HAR FÖREKOMMIT PROBLEM MED SMÖRJNINGEN AV TRYCKLUFTCYLINDRARNA I SVETSTÄNGERNA. DEN SEDVANLIGA DIMSMÖRJNINGEN HAR INTE FUNGERAT VILKET LETT TILL ATT CYLINDRARNA SLITITS UT PÅ ETT HALVÅR. SAMMA PROBLEM HAR FÖREKOMMIT INOM ANDRA BILKONCERNER. FUNGERANDE ANLÄGGNINGAR HAR FUNNITS BESKRIVNA MEN HAR INTE GÅTT ATT REPRODUCERA. SOM EXAMENSARBETE VID CHALMERS HAR EN TEORI FÖR DIMSMÖRJNING UTARBETATS VILKEN LETT TILL EN FULLGOD LÖSNING AV PROBLEMET.
Vid försök med dimsmörjning har oljedimma fällts ut på slangväggen redan efter någon meter och någon dimma har ej nått cylindern. Även om oljedimman skulle nå cylindern så skulle den vid högfrekvent drift inte få tillfälle att fällas ut på cylinderväggen utan en stor del skulle följa med den utrusande luften genom slangen  och ut i den omgivande luften . Den olja som fällts ut på slangväggen vandrar som regel  mot ventilen och av intresse är att se hur man kan  få den att vandra i riktning mot cylindern.

Teori för oljevandringen.

När luften rusar genom slangen har den samma inverkan på den utfällda  oljan som vinden på vattnet vid en strand, den förorsakar vågor eller bränningar. Bränningar, vilka i motsats till vågor, innebär förflyttningar av oljan, uppstår då hastigheten överskrider ett visst värde som bestäms av skikttjockleken. (Densitetstermerna kan omvandlas till hastighetstermer.) Oljan kommer då att vandra åt det håll varåt den högsta hastigheten är riktad och varje förflyttnings längd kommer att vara en funktion av hastigheten och den tid som hastigheten överskrider ett visst tröskelvärde. Hastighetsfördelningen i slangen kommer att variera med tiden, och om vi ersätter denna med en som ur oljeförflyttningssynpunkt är ekvivalent med den verkliga och som är konstant under den tid slaget varar, kan vi i diagramform visa hastigheten utmed slangen, se fig. 1.
 
 
 
 

  Fig 1

Den olja som befinner sig till höger om A kommer att vandra ut till ljuddämparen medan den som befinner sig till vänster kommer att vandra in till cylindern. Genom att strypa avloppet kan man flytta delningspunkten till A'. För att få oljan att vandra in till cylindern vid en konventionell anläggning måste man som regel strypa så kraftigt att slaghastigheten blir oacceptabelt låg. Ett annat sätt att flytta delningspunkten är att ta bort strypningar före ventilen. Sådana strypningar har gjort att delningspunkten på studerade anläggningar varit förlagd innanför slanngens mynning i cylindern. Detta har inneburit att t.o.m. olja som sprutats in i cylindern vandrat ut.

Vi skall nu studera ett tredje sätt att flytta delningspunkten. Vi konstaterart först att inströmningshastigheten är beroende av skillnaden i trycket före ventilen och trycket i cylindern. När ventilen har öppnat öppnar inte tryckregulatorn direkt utan den mellanliggande luftens kommer att sjunka p.g.a. utströmningen, se fig 2. Detta tryckfall kommer att beroende av volymen mellan komponenterna.

  
  Fig 2
 
När trycket har sjunkit till en viss nivå p.g.a. masskrafter, därefter kommer trycket åter att stiga framför regulatorn, se fig 3.
Fig 3
 
Vi tittar sedan på tryckets variation m.a.p. tiden inne i cylindern. Detta kan variera t.ex. enligt fig 4.
Fig 4
 
Skillnaden mellan kurvorna i fig. 3 och 4 ger en uppfattning om hastigheten på den inrusande luften som funktion av tiden, se fig 5. Tidigare har vi kommit fram till att hastigheten måste överskrida ett visst tröskelvärde för att förflytta oljan. En linje som representerar detta är inlagd i figuren.
Fig 5
 
Vi ser nu i figuren att vi delvis har en strömning som är ineffektiv ur oljeförflyttningssynpunkt. Genom att öka volymen mellan ventil och regulator kan vi ändra kurvan i fig 3  och göra den flackare (observera att endast den volym som befinner sig inom tiden x ljudhastigheten från ventilen påverkar kurvorna). Detta torde inte påverka trycket i cylindern (fig 4) då den bestäms av kolvens accelerationsmotstånd. Genom denna ökning av volymen mellan regulator och ventil har vi minskat på den första delen av ineffektiv strömmning i fig 5 och därmed flyttat delningspunkten närmare ventilen (oljans rörelse innåt/slag har blivit längre). Ett annat sätt att minska den ineffektiva strömningen är att ha så liten volym som möjligt mellan regulator och ventil är att praktiskt taget ingen strömning uppkommer förrän båda har öppnat. (I det första fallet måste dock ett villkor vara uppfyllt: Mellan den ovannämnda volymen och ventilen får inte finnas någon strypning som dämpar hastigheten).

 I fig. 3 har förutsatts att trycket före ventilen återuppbyggs då regulatorn öppnar. Så är inte alltid fallet. Strypningar i tilloppsledningen kan ändra på detta och de två fälten ineffektiv strömning i fig.5 kan då smälta samman (liksom om minhastigheten ligger på en högre nivå). Ökad volym före ventilen har likaså nu en gynnsam effekt och innbär här den enda lösningen.

Tidigare har nämnts att olja vandrat ut ur cylindrarna vid studerade anläggningar. Denna vandring har även skett uppför lodrätt hängande slangar vid intermittent drift, varför några problem att få oljan att vandra inte torde uppstå. (Man skulle kunna tänka sig att oljan rann tillbaks under de kortare uppehåll som förekommer men detta har ej skett i praktiken).

Praktiska resultat.

Två lösningar har provats med dimsmörjaren placerad efter ventilen, i närheten av punkten A i fig 1, har provats med positiva resultat, dels med en luftreservoir före ventilen tillverkad av ett 20 cm långt 2"-rör och dels en där volymen mellan regulator och ventil minimerats genom att komponenterna skruvats ihop utan någon onödig ledning emellan. Vid proven var en 80 cm lång slang monterad mellan ventil och dimsmörjare. Båda metoderna gav positivt resultat.  Om en 30 cm lång slang med dimensionen 1/2" monterats mellan regulator och ventil blev resultatet negativt.

Fig 6

I fig. 6 visas den rekommenderade lösningen med luftreservoir mellan regulator och ventil samt dimsmörjaren placerad efter ventilen. Den fysiska placeringen av dimsmörjaren är inte väsentlig utan väsentligt är att oljan inte fälls ut på slangväggen före kurvornas skärningspunkt. Lösningen med extra luftreservoir är att rekomendera då strypningar i tilloppsledningar ej påverkar resultatet.
 
Updated 980905

Back to Synnelius Engineering
 
S. Synnelius Engineering AB
Bangatan 41 28 722 28 Västerås. Sweden
Telephone/Telefax (+46) 21 189816
E-mail: synnelius.engineering@vasteras.mail.telia.com
 
Copywrite© S. Synnelius Eng. AB