JP2004003478A - Crosshead type engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はクロスヘッドを持つクロスヘッド型エンジン、特に2サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンであって、前記クロスヘッド型エンジンは所属するシリンダ中に配置された少なくとも1つのピストンを備え、前記ピストンはピストンロッドを介してクロスヘッドと接続しており、前記クロスヘッドはコネクティングロッドを介してクランクシャフトと協働し、かつこのクロスヘッドの側面にはガイドシューが設けられており、このガイドシューにはピストンの運動方向に対して平行に延びるガイドレールが配置されており、さらに前記クロスヘッド型エンジンは、ガイドシューとガイドレールとの相互に向かい合う摺動面の間のギャップに潤滑油を供給するための潤滑装置を備えているクロスヘッド型エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】
上記した種類の公知の装置の場合には、ガイドシュー及び/又はガイドレールは、その摺動面の範囲内に設けられたオイル溝が設けられていて、このオイル溝には穿孔を介して潤滑油が供給される。この摺動面内に組み込まれたこの潤滑システムは、相互に向かい合う摺動面の間のギャップ中に潤滑油によって形成される潤滑皮膜の比較的低い圧力を生じさせるため、相互にかかる押圧力の吸収のために十分な支持力を達成するためには比較的広い面積が必要となる。この関連で、つまり、潤滑皮膜内での圧力がその周辺部から内側に向かって上昇し、かつこの圧力がより大きくなると、周辺部はさらに広く離れてしまうこととなる。しかしながら、この公知の装置の場合に設けられたオイル溝は、ガイドシューとそれに対応するガイドレールとの対応する接触面を遮断し、この接触面をいくつかの小さな部分面に区分し、この部分面上でそれぞれ圧力形成が行われる。このオイル溝上では圧力形成がなされないため、このことを前提として対応する接触面のこの小さな部分面上でのみ比較的僅かな圧力水準が達成される。従って、ガイドシューとこのガイドシューに対応するガイドレールとの相互の押圧力の吸収のために、相互の全接触面は比較的大きくなければならない。その幅においてはほとんど広く面積をとることができないため、必然的にガイドシューが比較的大きな高さとなり、従ってエンジンの比較的大きな構造高さが生じてしまい、このことが特に、狭い機械室中に設置しなければならない船舶エンジンの場合には望ましくない。さらに、これにより比較的大きな摺動抵抗が生じてしまう。つまり、この摺動抵抗は油膜の所定の厚さにおいて相互の接触面の大きさと共に上昇する。このことはエンジンの総合効率を悪化させてしまう。他方で、この場合に、ガイドシューとこのガイドシューに対応するガイドレールとの間の相互の接触面を小さくすることは、油膜の圧力の減少につながり、従って、同様に摺動抵抗の上昇及び急激な摩耗が生じかねない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この前提から、本発明の課題は、冒頭に述べた種類のクロスヘッド型エンジンを簡単でかつコストがかからない手段で、コンパクトな構造であるが、比較的少ない摺動抵抗を達成するように改善することであった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明の場合、ガイドシューとガイドレールとの摺動面が中断されていない面として構成されており、かつ潤滑装置が潤滑油を吹き付け可能な複数のスプレーノズルを有し、このスプレーノズルによって、ガイドレールに向かう噴流が形成可能であることにより解決される。
【0005】
この手段により公知の装置の上記の欠点は完全に回避される。摺動面はオイル溝によって中断されていないため、ガイドシューとこのガイドシューに対応するガイドレールとの間に比較的大きな、中断されていない相互の接触面が生じ、この場合に、前記面の間のギャップ中に形成される油膜内の比較的大きな圧力を構築することができる。同時に、このスプレーノズルがガイドシューとこのガイドシューに対応するガイドレールとの間のギャップの確実な油の供給を保証する。クロスヘッドが下降ストローク及び上昇ストローク時にそれぞれガイドシューの一方の側がそれに対応するガイドレールと当接するだけであるため、スプレーノズルからガイドレールの摺動面へ吹き付けられた潤滑油はその箇所のガイドシューとそのガイドシューに対応するガイドレールとの間のギャップ内へ確実に侵入しやすい。このために、有利にはそれぞれ全体の下降ストロークと上昇ストロークは、従って比較的多くの時間を提供するため、潤滑油の潤滑ギャップへの供給の高い信頼性が保証される。同時に、この潤滑油により生じる冷却も有利な結果をもたらす。本発明による手段のために、中断されていない相互の接触面にわたり潤滑皮膜の比較的高い圧力を達成可能であるため、相互の接触面のサイズを比較的小さくすることができる。このことは有利にクロスヘッドの比較的低い構造高さを可能にし、ひいては全体のエンジンの比較的低い構造高さを可能にする。相互の接触面が比較的小さなサイズであるため、同様に有利に比較的小さな摺動抵抗が生じる。本発明による手段は、従って全体として比較的容易な走行及び穏和な稼働が生じ、それにより総合効率及び経済性が改善される。
【0006】
前記最優先の手段の有利な実施形態及び効果的な構成は、引用形式請求項に記載されている。このようにスプレーノズルは有利に不断に潤滑油を供給し、中断しない噴流を生じさせることができる。これにより摺動面に確実に油を供給するだけでなく、摺動面の特に有効でかつ確実な冷却を行うことにもなる。
【0007】
上位の手段の有利な実施形態の場合に、複数のスプレーノズルの一部がエンジンフレームの一部に固定して取り付けられていることができる。これは、有利にスプレーノズルに対して設けられた供給導管の簡単な構成を実現できる。
【0008】
有利に、この複数のスプレーノズルの少なくとも一部が、エンジン横断方向に延在する、相互に対峙するガイドレールをブリッジする、エンジンフレームの壁部に収容されていることもできる。この場合、有利にガイドレールの高さにわたり分布しかつ潤滑油を共通の導管により供給可能な、複数のスプレーノズルを設けることができる。
【0009】
上位の手段の他の実施形態の場合に、複数のスプレーノズルの少なくとも一部をクロスヘッドに配置することができる。これにより、スプレーノズルをギャップの近くに配置し、このスプレーノズルはクロスヘッドと共に上昇及び下降運動する。従って、比較的少ないスプレーノズルを用いるが、ガイドレールにはその全体の高さに潤滑油が吹き付けられる。
【0010】
上位の手段の他の有利な実施形態及び効果的な構成は、残りの引用形式請求項に記載されており、かつ図面を用いた次の実施例の記載から推知できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の主要な利用分野は2サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンである。この種のエンジンは、船舶原動機として多方面で使用される。この種のエンジンの基本構造及び作動方式は公知である。
【0012】
図1に基づく2サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンは、一列に相互に配置された複数のシリンダ1を有し、このシリンダはそれぞれ空気侵入スリットを備えたシリンダライナ2を有し、このシリンダライナ内に対応するピストン3が配置されている。このピストンは同軸のピストンロッド4を介してクロスヘッド5と連結しており、このクロスヘッドはピストン3と等速で上昇及び下降運動し、かつコネクティングロッド6を介してクランクシャフト7と連結している。このクランクシャフト7はエンジンの下側8に存在している。この下側8にはクロスヘッド5を含む中間構造体9が収容されており、この中間構造体上にシリンダ1が装着されている。ピストンロッド4は上方に向かう、中間構造体9の壁部を貫通しており、この壁部にはこのためにブシュ10が設けられている。
【0013】
クロスヘッド5は、エンジン横断面方向で相互に向かい合う2対のガイドシュー11を有し、このガイドシューはそれぞれガイドレール12に当接し、このガイドレールによりガイドされる。このガイドシュー11及びガイドレール12は相互に向かい合う摺動面13,14を備えている。エンジンフレームの中間構造体9はシリンダ1の下方に設けられた、横断壁15もしくはこの横断壁に対して平行の隔壁により区切られた、それぞれクロスヘッド5に帰属する室が設けられている。ガイドレール12はそれぞれ隣接する横断壁15もしくは隔壁に取り付けられており、図2及び図3から最良に推知できるように、横側固定部16によってこの壁に支持されている。
【0014】
ガイドシュー11の摺動面13及びガイドレール12の摺動面14は平滑で、中断されていない面として構成されており、かつ良好な走行特性を達成するために潤滑油が吹き付けられる。このために潤滑装置が設けられており、この潤滑装置は潤滑油を吹き付け可能なスプレーノズル17を有しており、このスプレーノズルによってガイドレール12の摺動面14に向かう噴流18を作り出す。図1には、ガイドレール12の上端部領域に配置された、潤滑油を吹き付けるスプレーノズル17が設けられている。このスプレーノズルはエンジンフレームの中間構造体9の上方に向かう壁部に取り付けられている。
【0015】
付加的に、又はこれとは別に、各ガイドレール12にはガイドレールの高さにわたり分布した複数のスプレーノズル17が配置されていてもよい。この種の構造は図2から明らかである。ここに配置されたスプレーノズル17は対応するガイドレール12を収容する横断壁15に取り付けられている。図1及び図2に図示された種類の、この固定配置されたスプレーノズルは、詳細に図示されていない隣接するクランクシャフト−メインベアリングに配置された潤滑導管から分岐する供給導管19によって、図2に具体的に示すように潤滑油を供給することができる。この場合に、横断壁15に収容された全てのスプレーノズル17は共通の供給導管19に帰属しており、この供給導管から個々のスプレーノズル17に達する分岐管20が分岐している。
【0016】
スプレーノズル17はガイドレール12の高さにわたり分布しているため、有利にガイドシュー11の摺動面への潤滑剤供給は上方及び下方で可能であり、これは長いストロークを実施するクロスヘッドの場合に重要である。
【0017】
固定配置されたスプレーノズル17に対して付加的に、又はこれとは別に、図3から明らかなように、クロスヘッド5に収容されかつこのクロスヘッドと共にそれぞれの対応するガイドレール12に沿って上昇及び下降運動するスプレーノズル17が設けられていてもよい。この場合に、各ガイドシュー11には少なくとも1つの上方のスプレーノズル及び少なくとも1つの下方のスプレーノズル17が設けられていてもよい。従って、この場合でも、有利にガイドシュー11の摺動面への潤滑剤供給は上方で及び下方で可能である。
【0018】
クロスヘッド5に収容されたこのスプレーノズル17は同様に共通の、ここでは詳細に図示していない供給導管を通して潤滑剤を供給することができる。この供給導管は、ピストンロッド4と連結するクロスヘッドピンを収容する、クロスヘッド5のベアリング装置に帰属する潤滑導管から分枝することができる。
【0019】
このスプレーノズル17は、断続的又は連続的に潤滑油を供給することができる。スプレーノズル17が潤滑油を連続的に供給する場合には、中断されない噴流18が生じる。ガイドレール12の摺動面14に不断に吹き付けられかつガイドレール12を介して流れ落ちる潤滑油は、この場合に確実な注油の他に、確実な排熱を行う。
【0020】
クロスヘッド5は下降ストローク時及び上昇ストローク時にそれぞれ左側又は右側のガイドシュー11だけでこのガイドシューに対応するガイドレール12に当接する。それぞれ反対側の領域では、比較的広く開いたギャップがガイドシュー11の摺動面13とガイドレール12の摺動面14との間に生じ、このギャップ内へクロスヘッド5の全体の下降ストロークもしくは上昇ストローク間に潤滑油が侵入できる。従って、前記ギャップに確実に潤滑油を供給するために十分な時間が提供される。摺動面13,14の間のギャップ中に存在する潤滑油は、負荷時に支持する潤滑皮膜を形成し、この潤滑皮膜によって相互に向かい合う摺動面13,14はこれらの摺動面に作用する押圧力に対して間隔が保持される。
【0021】
この種の潤滑皮膜の負荷能力、つまり潤滑皮膜により生じる支持力、延いては潤滑皮膜の圧力は、潤滑皮膜内の潤滑油の圧力及び反対側の接触面の大きさに依存し、この場合にはガイドシュー11の摺動面13の大きさに依存する。潤滑皮膜内の圧力が高くなればそれだけ、相互の接触面は小さくなり、潤滑皮膜の所望の圧力、ひいては所望の走行特性を保証するためには反対である。
【0022】
潤滑皮膜内の圧力は相互の接触面の周辺部から始まり内側に向かって上昇する。相互の接触面の関連する領域が大きくなればそれだけ、つまり周辺部が相互により広く離れていればそれだけ、圧力上昇も高くなる。
【0023】
図4には異なるケースに対する3つの曲線が記載されている。ガイドシュー11と所属するガイドレール12との間の相互の接触面がガイドシュー11の摺動面13に相当する。ガイドシュー11の摺動面13の大きさは、同じ幅であると仮定した場合にガイドシュー11の高さと共に変化する。従って、図4においては横座標にガイドシュー11の高さがプロットされている。
【0024】
本発明により構成された、つまりオイル溝を備えていない、中断されていない摺動面13,14の場合、線で示す圧力曲線21がガイドシュー11の高さhにわたり得られる。この場合達成可能な支持力は圧力曲線21により区切られる面積と相関する。図4中に24で示された種類のオイル溝が設けられている場合には、曲線22による圧力曲線が生じる。この圧力はオイル溝24によって形成された高さ部分にわたりその端部から出発し内側方向へ上昇し、その際、一体の圧力曲線21の圧力の高さは達成されない。このために、一体の曲線21の場合と同程度の支持力を生じさせ、ひいては油膜の同じ厚さになるためには、曲線22の場合に存在するわずかな圧力水準のためにより大きな高さHが必要となる。曲線22に関する高さHと曲線21に関する高さhとの間のこの差dは、実際に本発明による手段を用いて達成可能な、構造高さの節約に短縮に相当する。他の曲線23はより大きな高さHにわたり本発明による中断のない摺動面を使用した場合の圧力曲線に相当する。この場合に達成可能な支持力は、同じ高さHにわたる曲線22による圧力曲線により達成された支持力をはるかに上回り、このことはガイドシュー高さを値hに減少させることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る2サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンの概略全体立面図図である。
【図2】本発明に係る、固定配置されたスプレーノズルを示す斜視図である。
【図3】本発明に係る、運動可能なスプレーノズルを示す正面図である。
【図4】本発明に係る、2つの摺動面の間の潤滑皮膜中に形成された油の圧力についての圧力グラフである。
【符号の説明】
1 シリンダ
3 ピストン
4 ピストンロッド
5 クロスヘッド
6 コネクティングロッド
7 クランクシャフト
11 ガイドシュー
12 ガイドレール
13,14 摺動面
17 スプレーノズル
18 噴流
19 供給導管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention relates to a crosshead engine with a crosshead, in particular a two-stroke large diesel crosshead engine, said crosshead engine comprising at least one piston arranged in a cylinder to which it belongs, Is connected to a crosshead via a piston rod, the crosshead cooperates with a crankshaft via a connecting rod, and a guide shoe is provided on a side surface of the crosshead. A guide rail extending parallel to the direction of movement of the piston is arranged, and the crosshead engine supplies lubricating oil to a gap between mutually facing sliding surfaces of the guide shoe and the guide rail. Cross-head type engine provided with a lubrication device for the engine.
[0002]
[Prior art]
In the case of known devices of the type described above, the guide shoe and / or the guide rail is provided with an oil groove provided in the area of its sliding surface, which is lubricated through a bore. Oil is supplied. The lubrication system incorporated in the sliding surface creates a relatively low pressure of the lubricating film formed by the lubricating oil in the gap between the opposing sliding surfaces, so that the mutual pressing forces are reduced. A relatively large area is required to achieve sufficient bearing capacity for absorption. In this context, that is, the pressure in the lubricating film increases inward from its periphery and the greater the pressure, the farther apart the periphery will be. However, the oil groove provided in the case of this known device interrupts the corresponding contact surface between the guide shoe and the corresponding guide rail, divides this contact surface into several smaller partial surfaces, Pressure formation takes place on the surfaces. Since no pressure builds up on this oil groove, a relatively low pressure level is achieved only on this small part of the corresponding contact surface, provided that this is the case. Therefore, the total contact area between the guide shoes and the corresponding guide rails must be relatively large in order to absorb the mutual pressing forces. Due to the fact that they cannot be taken up very much in their width, the guide shoes inevitably have a relatively large height, and thus a relatively large structural height of the engine, especially in small machine rooms. This is undesirable in the case of marine engines that must be installed in Furthermore, this results in a relatively high sliding resistance. That is, the sliding resistance increases with the size of the mutual contact surface at a predetermined thickness of the oil film. This degrades the overall efficiency of the engine. On the other hand, in this case, reducing the mutual contact surface between the guide shoe and the corresponding guide rail leads to a reduction in the oil film pressure, thus also increasing the sliding resistance and Rapid wear may occur.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, on this premise, it is an object of the present invention to provide a crosshead engine of the type mentioned at the beginning with a simple and inexpensive means, in a compact structure, but with a relatively low sliding resistance. It was to improve.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the case of the present invention, the problem is that the sliding surface between the guide shoe and the guide rail is configured as an uninterrupted surface, and the lubricating device has a plurality of spray nozzles capable of spraying lubricating oil. The problem is solved by the fact that the spray nozzle can form a jet towards the guide rail.
[0005]
By this means the above-mentioned disadvantages of the known device are completely avoided. Since the sliding surface is not interrupted by the oil groove, a relatively large, uninterrupted mutual contact surface is created between the guide shoe and the corresponding guide rail, in which case the surface A relatively large pressure in the oil film formed in the gap between them can be built up. At the same time, the spray nozzle ensures a reliable supply of oil in the gap between the guide shoe and the corresponding guide rail. Since the cross head only contacts one side of the guide shoe with the corresponding guide rail during the lowering stroke and the rising stroke, the lubricant sprayed from the spray nozzle onto the sliding surface of the guide rail removes the lubricating oil at the corresponding guide shoe. It easily enters into the gap between the guide rail and the guide shoe corresponding to the guide shoe. For this purpose, the overall downstroke and the upstroke respectively advantageously provide a relatively large amount of time, so that a high reliability of the supply of lubricating oil to the lubricating gap is ensured. At the same time, the cooling provided by this lubricating oil also has advantageous results. Because of the measures according to the invention, a relatively high pressure of the lubricating coating can be achieved over the uninterrupted mutual contact surfaces, so that the size of the mutual contact surfaces can be relatively small. This advantageously allows a relatively low construction height of the crosshead and thus a relatively low construction height of the entire engine. The relatively small size of the mutual contact surfaces likewise advantageously results in relatively low sliding resistance. The measures according to the invention therefore result in relatively easy running and gentle operation as a whole, thereby improving overall efficiency and economy.
[0006]
Advantageous embodiments and advantageous configurations of the highest priority measures are set out in the dependent claims. In this way, the spray nozzle can advantageously supply lubricating oil continuously and produce an uninterrupted jet. This not only ensures that the oil is supplied to the sliding surface, but also enables particularly effective and reliable cooling of the sliding surface.
[0007]
In an advantageous embodiment of the upper means, a part of the spray nozzles can be fixedly mounted on a part of the engine frame. This advantageously allows a simple construction of the supply conduit provided for the spray nozzle.
[0008]
Advantageously, at least a portion of the plurality of spray nozzles may be housed in a wall of the engine frame, which bridges opposing guide rails extending in a direction transverse to the engine. In this case, it is possible to provide a plurality of spray nozzles, which are advantageously distributed over the height of the guide rails and in which lubricating oil can be supplied by a common conduit.
[0009]
In the case of other embodiments of the upper means, at least some of the spray nozzles can be arranged in the crosshead. This places the spray nozzle near the gap, and the spray nozzle moves up and down with the crosshead. Therefore, although relatively few spray nozzles are used, the guide rail is sprayed with lubricating oil over its entire height.
[0010]
Other advantageous embodiments and advantageous configurations of the higher-level means are described in the remaining dependent claims and can be inferred from the description of the following examples using the drawings.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The main field of application of the invention is in two-cycle, large diesel-crosshead engines. This type of engine is used in various fields as a ship motor. The basic structure and operation of this type of engine are well known.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A two-cycle heavy-duty diesel crosshead engine according to FIG. 1 has a plurality of
[0013]
The
[0014]
The sliding
[0015]
Additionally or alternatively, each
[0016]
Since the
[0017]
In addition to or separately from the fixedly arranged
[0018]
This
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The load capacity of this type of lubricating film, i.e. the bearing force generated by the lubricating film, and thus the pressure of the lubricating film, depends on the pressure of the lubricating oil in the lubricating film and the size of the opposite contact surface, in which case Depends on the size of the sliding
[0022]
The pressure in the lubricating film starts at the periphery of the mutual contact surface and increases inward. The larger the relevant area of the mutual contact surface, the greater the distance between the peripheries, the higher the pressure rise.
[0023]
FIG. 4 shows three curves for different cases. The mutual contact surface between the
[0024]
In the case of uninterrupted sliding
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall elevation view of a two-cycle large diesel crosshead engine according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a fixedly arranged spray nozzle according to the present invention.
FIG. 3 is a front view showing a movable spray nozzle according to the present invention.
FIG. 4 is a pressure graph of the pressure of oil formed in a lubricating film between two sliding surfaces according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
ガイドシュー(11)とガイドレール(12)との摺動面(13,14)が、中断されていない面として構成されており、かつ前記潤滑装置は潤滑油を吹き付け可能な複数のスプレーノズル(17)を有し、このスプレーノズルによって、ガイドレール(12)の摺動面(14)に向かう噴流(18)が形成可能であることを特徴とする、クロスヘッド型エンジン。A crosshead engine, in particular a two-stroke large diesel crosshead engine, comprising at least one piston (3) arranged in an associated cylinder (1), said piston comprising a piston rod (4). The crosshead cooperates with a crankshaft (7) via a connecting rod (6), and a guide shoe (11) is provided on a side surface of the crosshead. The guide shoe is provided with a guide rail (12) extending parallel to the direction of movement of the piston (3). Further, the crosshead type engine includes a guide shoe (11) and a guide rail. A lubricating device for supplying lubricating oil to a gap between the sliding surfaces (13, 14) facing each other with (12). In one of that format,
The sliding surfaces (13, 14) between the guide shoe (11) and the guide rail (12) are configured as uninterrupted surfaces, and the lubricating device includes a plurality of spray nozzles ( 17. A crosshead type engine having a spray nozzle (17), wherein a jet (18) toward a sliding surface (14) of a guide rail (12) can be formed by the spray nozzle.
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