Geschweisstes Gestell für mehrzylindrige Kolbenmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf ein ge schweisstes Gestell für mehrzylindrige Kol benmaschinen. Gemäss der Erfindung ist ein das Gestell versteifender, als Kastenträger ausgebildeter Rahmen aus schweissbarem Me tall vorgesehen, welcher mit Bohrungen zur Aufnahme der Zylinder versehen ist.
Bei bekannten Gestellen für mehr- zylindrige Kolbenmaschinen ist das die Kurbelwelle aufnehmende Gehäuse zur Ver steifung herangezogen. Die Zylinder, von tvelchen aus die Kräfte, die durch den Druck des Arbeitsmittels entstehen, auf die übrigen Gestellteile übertragen -,verden, sind einzeln oder in Form eine Blockes am Kurbelge häuse befestigt. Die Versteifung erfolgt also durch ein Element, auf welches die in einem andern Element entstehenden Kräfte erst übertragen werden müssen, ist also nur eine mittelbare.
Bei bekannten geschweissten Gestellen ist die Versteifung entweder durch alle Teile des Gestelles sowohl durch die Zylinder, als auch durch das Kurbelgehäuse oder durch das Kurbelgehäuse allein hergestellt. Das eine bedingt eine schwere Zugänglichkeit der im Gestell untergebrachten Triebteile, das andere, dass die in den Zylindern entstehen den Kräfte über zwischen den Zylindern an geordnete Elemente zu den Kurbellagern ge leitet werden, wodurch wiederum nur eine mittelbare Versteifung entsteht.
Durch die Erfindung können beide Nach teile vermieden werden.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes sind auf der Zeichnung vereinfacht dargestellt.
Fig. 2 zeigt in vereinfachter perspekti vischer Darstellung ein Gestell für eine drei- zylindrige Kolbenmaschine; Fig. 2 zeigt zum Teil einen Längsschnitt nach der Ebene I-I von Fig. 3, zum Teil eine Seitenansicht eines Gestelles für eine vertikale Vierzylindermaschine, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Ebene II II von Fig. 2, Fig. 4 zum Teil eine Ansicht von oben,
zum Teil einen .Schnitt nach der Ebene III-III und zum Teil einen Schnitt nach der Ebene IV der Fig. 3; Fig. 5 und 6 zeigen in Seitenansicht, Längs- und Querschnitt ein anderes Ausfüh rungsbeispiel; Fig. 7 und 8 stellen ebenfalls in Seitenan sicht, Längs- und Querschnitt einer vertika len Einspritz-Brennkraftmaschine dar und schliesslich zeigt Fig.- 9 eine Variante des Gestelles nach Fig. 7 und B.
Das Gestell nach Fig. 1 weist einen, den ganzen Bau versteifenden Rahmen 3 auf, welcher beispielsweise aus Stahlguss herge stellt sein kann, in dessen Bohrungen 2 die Zylinderlaufbüchsen eingeschoben sind. Fer ner sind am Rahmen 3 zur Übertragung der Zylinderkräfte auf die nichtgezeichneten Kurbellager quer zur nichtgezeichneten Kurbelwelle gestellte Elemente 4 und die Kurbelgehäuse Verschalung 5 angeschweisst. Schliesslich werden, was die Zeichnung nicht zeigt, Zylinderdeckel durch Schrauben am Rahmen 3 befestigt. An den Elementen 4 sind die die Kurbellager aufnehmenden Scha len 33 angeschweisst. Sie könnten aber auch angeschraubt sein.
Die Kurbelgehäusever- schalung 5 der Brennkraftmaschine ist zweck mässig an den Elementen 4 befestigt. Die Abstützung der Brennkraftmaschine erfolgt durch Leisten, welche mit den Elementen 4 und der Verschalung 5 durch Schweissung verbunden sind.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. \? bis 4 sind die Zylinderlaufbüchsen 1 in die Bohrungen eines beispielsweise aus Stahlguss hergestellten, das Gestell versteifenden Rah mens 3 eingesetzt, an denen auch die Quer bleche 4 und der obere Teil der Verschalung 5 durch Schweissung befestigt sind.
Im Rahmen 3 sind die Stege 6 vorge sehen, in welchen die Nuten 7 eingefräst sind. Die Bleche 4 sind in die Nuten 7 ein gefügt und durch Verschweissung dem Rand der Stege 6 und den Löchern 8 in den Stegen 6 entlang mit dem Rahmen 3 verbunden. Der obere Teil der Verschalung 5 bildet mit den die Zylinderkräfte übertragenden Querblechen 4 eine weitere Versteifung des Gestelles gegen Quer- und Längsbean spruchungen. Die Bleche des obern Teils der Verschalung 5 sind am Rand mit Lappen 10 versehen, welche auf die Flachseiten des Rahmens 3 geschweisst sind, so dass die Schweissstellen nicht ausschliesslich auf Zug, sondern auch auf Scherung belastet sind. Die Lappen sind zwischen je zwei Zylindern angeordnet, um die Kraftübertragung vom Rahmen möglichst geradlinig auf die Lager zu leiten.
Zwischen den Querblechen 4 und der Ver schalung 5 sind die Bleche<B>11</B> vorgesehen, welche durch Verschweissen an ihren Rän dern mit den Querblechen 4 und mit der Verschalung verbunden sind. An den Blechen 11 sind die Zentrierringe 12 be festigt, welche den untern Teil der Zylinder laufbüehse 1 in radialer Richtung festge halten, aber eine Verschiebung in .Richtung der Zylinderachse gestatten.
Die Kühlwassermäntel werden durch die die Kühlwasserräume 13 umgebenden Quer bleche 4 und die Verschalung gebildet. Unten sind die Kühlwasserräume 13 durch die Bleche 11 gegenüber dem Kurbelge häuse 14 des Gestelles begrenzt. Zwischen den Zylinderlaufbahnen 1 und den Zentrier- ringen 12 sind die Dichtungsringe 15 vorge sehen, welche ein Austreten der Kühlflüssig keit aus den Kühlwasserräumen 13 in das Kurbelgehäuse 14 verhindern.
Zylinderdeckel werden mittelst in die Gewindebohrungen 16 eingeschraubter Bol zen am Rahmen 3 befestigt. Nockenwellen und Gestänge zur Betätigung der Ventile sofern solche vorhanden sind - können ent weder auf Zylinderdeckeln oder unter der Verschalung 5 angeordnet sein, wobei die Gestänge ausserhalb oder innerhalb der Ver schalung zu den Ventilhebeln geführt sein können.
Um einen leichten Einbau der Kurbel welle in das.Kurbelgehäuse zu ermöglichen, ist das Gestell in der Ebene 17 in einen obern und einen untern Teil getrennt. Die beiden Teile sind mittelst Flanschen 19 und 2'0 mit einander verbunden. Die nicht eingezeich neten Kurbellager sind in zweckmässig aus Stahlguss bestehenden Stücken 21 gehalten, mit welchen der untere Teil 2:2 der Verscha lung verschweisst ist.
An die Verschalung 2'2 sind auf beiden Seiten die Leisten 28 mit den Stützen 24 angeschweisst, die zur Abstützung der Maschine auf der Unterlage, beispiels weise auf einem Fundamentrahmen, dienen. An den Stücken 21 und der Verschalung 22 sind unten die Leisten 25 angeschweisst, an denen ein nicht gezeichneter Blechtrog zur Aufnahme des Schmieröls befestigt ist. Zur leichten Zugänglichkeit zu den sich bewegen den Teilen der Maschine sind in den Ver schalung 5 die Öffnungen 26 vorgesehen, welche mittelst nicht gezeichneten Deckeln während des Betriebes verschlossen werden können.
Eine andere Verbindung zwischen den Querblechen 4 und den Kurbellagern zeigen die Fig. 5 und 6. Die Lager sind hängend in den Querblechen 4 angeordnet und die Tren nung des Kurbelgehäuses auf der Höhe der Lagerachse in der Ebene 2,7 vorgesehen. Die Kurbellager werden in zweckmässig ge schmiedete Schalen 33 eingefügt, welche mit den Querblechen 4 verschweisst sind. Die Welle kann nach Wegnehmen der Ölwanne 28 von unten in die Lager eingebaut werden.
Hohlräume des Rahmens 3 zur Kühlung der Laufbüchsen 1 sind so ausgebildet, dass das Kühlwasser den Laufbüchsen 1 entlang eine besonders hohe Geschwindigkeit erreicht, indem Ringe 29 vorgesehen sind, welche die Zylinderlaufbüchse eng umschliessen und da durch für das Kühlwasser nur einen kleinen Durchflussquerschnitt freilassen, so dass die Kühlwassergeschwindigkeit entsprechend er höht und damit der Wärmeübergang ver grössert.
Die Querbleche 4 sind durch Einfrä- sungen 30 der Verschalung 5 so nach aussen geführt und bilden dort Lappen 31, welche mit Abstützleisten 3,2 verschweisst sind und die Abstützung der Maschine über die Ab stützleisten 32 auf die Unterlage übernehmen. Es wird dadurch ein unmittelbarer Kräfte- fluss von der Abstützung auf die das Haupt gewicht der Maschine übertragenden Quer bleche 4 erreicht.
Der in Bohrungen die Zylinderlaufbüch- sen aufnehmende Rahmen 3 kann natürlich anstatt aus Stahlguss auch als Schweisskon struktion aus bearbeiteten oder nichtbearbei teten Blechen und Profilstücken aus schweiss barem Metall hergestellt sein. Die Quer bleche könnten auch durch Stumpfschwei- ssung mit dem Rahmen verbunden sein.
Schliesslich könnten auch statt der Querbleche 4 Elemente, die als Gussstück hergestellt oder geschmiedet sind, oder gitter- oder fachwerk- ähnliche Guss- bezw. Schweissstücke angeord net sein.
Nach den Fig. 7 und<B>-8</B> bilden die Lager 34 der Nockenwelle 3,5 ein Stück mit dem Rahmen -3 ausgebildet. Die Lager können mit dem Rahmen 3 als Gussstück oder als Schweissstück hergestellt sein. Sie könnten aber auch am Rahmen lösbar, zum Beispiel durch eine Verschraubung befestigt sein. Die Lager 34 sind am Rahmen 3 durch die Rippen 44 verstärkt, an welchen die Verscha lung 4.5 des Steuertroges in Form eines profilierten Blechstreifens durch Schweissung befestigt ist. Die Verschalung 5 weist an ihrem obern Rand Lappen 10 auf, welche die Rippen 44 in Ausschnitten umfassen und längs der Ausschnitte mit ihnen verschweisst sind.
Auf den Nocken 36 schleifen die Stössel <B>37,</B> welche in an den Zylinderdeckeln 3' an geschraubte Führungen 38 geführt sind. Die Steuerbewegung der Stössel 37 wird durch die Stossstangen 39 und die Hebel 40 auf die Schäfte der Ein- bezw. Auslassventile 41 übertragen. Die Hebel 40 sind auf einer Welle 42 gelagert, welche in auf die Zy linderdeckel 3' geschraubten Stützen 43 ge halten sind.
Zwischen den beiden Ventilen 41 ist im Zylinderdeckel die Brennstoffeinspritzvor- richtung 47 vorgesehen, welcher durch die Leitung 48 der Brennstoff zugeführt wird. Das ganze Steuergetriebe mit den Ventilen ist mit einer Haube 46 abgeschlossen. Das Gestell ist über der Kurbelwelle unterteilt und die beiden Teile sind an den Flanschen 19 und 20 miteinander durch Schrauben ver bunden.
An den die Kurbellager aufnehmen den, zweckmässig aus Stahlguss bestehenden Teilen 21 sind ,Schultern 49 vorgesehen, in welche nichtgezeichnete Joche eingefügt werden, an denen die mittleren, die beiden Gestellteile zusammenziehenden Bolzen an greifen.
Die Lagerdeckel werden mittelst nichtgezeichneten Jochen, welche sich gegen die Schultern 50 stützen, auf die Lagersattel gepresst. Der ganze ,Steuertrog, mit der Ver schalung 51 und den Querrippen 44 kann auch wie in Fig. 9, gezeigt, mit dem Rahmen 3 und den Steuerwellenlagern 34 als ein ge meinsames Gussstück aus schweissbarem Ma terial bezw. ,Schweissstück ausgeführt sein. Die Verschalung 5 besitzt auf der Steuer seite keine Lappen, sondern ist stumpf an den Rahmen angeschweisst.
Der Rahmen kann entweder aus Stahlguss hergestellt oder aus einzelnen geschmiedeten oder in anderer Weise geformten Teilen zu sammengeschweisst sein. Die Erfindung kann Anwendung finden bei Brennkraftmaschinen, Dampfmaschinen, Wassermotoren, Pumpen und Verdichtern. Bei Dampfmaschinen die nen die Zylindermäntel zur Isolierung gegen Wärmeübertragung, bei Wassermotoren und 'bei Pumpen sind keine Zylindermäntel not wendig, bei Brennkraftmaschinen, Verdich tern und gegebenenfalls bei Pumpen für heisse Flüssigkeit können die Zylinder mäntel als Kühlmantel ausgebildet werden.
Das Gestell nach der Erfindung kann ebenso gut auch für liegende Maschinen verwendet werden.
Welded frame for multi-cylinder piston machines. The invention relates to a ge welded frame for multi-cylinder Kol benmaschinen. According to the invention, a frame stiffening the frame, designed as a box girder frame made of weldable Me tall is provided, which is provided with bores for receiving the cylinder.
In known frames for multi-cylinder piston engines, the housing that receives the crankshaft is used for stiffening purposes. The cylinders, which transfer the forces generated by the pressure of the working fluid to the other frame parts from tvelchen, are attached to the crankcase individually or in the form of a block. The stiffening thus takes place through an element to which the forces arising in another element must first be transferred, so it is only an indirect one.
In known welded frames, the stiffening is produced either by all parts of the frame both by the cylinders and by the crankcase or by the crankcase alone. One means that the drive parts housed in the frame are difficult to access, and the other means that the forces generated in the cylinders are directed to the crank bearings via elements arranged between the cylinders, which in turn only creates indirect stiffening.
With the invention, both after parts can be avoided.
Some embodiments of the invention are shown in simplified form on the drawing.
Fig. 2 shows a simplified perspective view of a frame for a three-cylinder piston engine; FIG. 2 shows partly a longitudinal section according to plane II of FIG. 3, partly a side view of a frame for a vertical four-cylinder machine, FIG. 3 shows a cross section according to plane II II of FIG. 2, FIG. 4 shows partly a view from above,
partly a .Section along the level III-III and partly a section along the level IV of FIG. 3; Fig. 5 and 6 show in side view, longitudinal and cross-section, another Ausfüh approximately example; Fig. 7 and 8 are also in Seitenan view, longitudinal and cross-section of a vertika len injection internal combustion engine and finally Fig.- 9 shows a variant of the frame according to Fig. 7 and B.
The frame according to FIG. 1 has a frame 3 which stiffens the entire construction, which can be Herge, for example, made of cast steel, in the bores 2 of which the cylinder liners are inserted. Fer ner elements 4 and the crankcase cladding 5 are welded to the frame 3 to transmit the cylinder forces to the crank bearings (not shown) transversely to the crankshaft (not shown). Finally, what the drawing does not show, cylinder covers are fastened to frame 3 by screws. On the elements 4, the crank bearing receiving Scha len 33 are welded. But they could also be screwed on.
The crankcase casing 5 of the internal combustion engine is expediently attached to the elements 4. The internal combustion engine is supported by bars which are connected to the elements 4 and the casing 5 by welding.
In the embodiment according to FIGS. to 4, the cylinder liners 1 are inserted into the bores of a cast steel, for example, the frame stiffening Rah mens 3, to which the cross plates 4 and the upper part of the casing 5 are attached by welding.
In the frame 3, the webs 6 are easily seen, in which the grooves 7 are milled. The sheets 4 are inserted into the grooves 7 and connected to the frame 3 along the edge of the webs 6 and the holes 8 in the webs 6 by welding. The upper part of the casing 5 forms with the transverse plates 4 transmitting the cylinder forces, a further stiffening of the frame against transverse and longitudinal stresses. The metal sheets of the upper part of the cladding 5 are provided on the edge with tabs 10 which are welded to the flat sides of the frame 3 so that the weld points are not only subjected to tension but also to shear. The tabs are arranged between two cylinders each in order to direct the power transmission from the frame as straight as possible to the bearings.
Between the transverse metal sheets 4 and the formwork 5, the metal sheets 11 are provided, which are connected to the transverse metal sheets 4 and the formwork by welding at their edges. On the metal sheets 11, the centering rings 12 be fastened, which keep the lower part of the cylinder liner 1 Festge in the radial direction, but allow a shift in the direction of the cylinder axis.
The cooling water jackets are formed by the cross plates surrounding the cooling water spaces 13 and the casing. Below the cooling water spaces 13 are limited by the metal sheets 11 relative to the crankcase 14 of the frame. The sealing rings 15 are provided between the cylinder liners 1 and the centering rings 12 and prevent the cooling liquid from escaping from the cooling water spaces 13 into the crankcase 14.
Cylinder covers are fastened to the frame 3 by means of bolts screwed into the threaded bores 16. Camshafts and rods for actuating the valves, if any, can be arranged either on cylinder covers or under the casing 5, and the rods can be guided to the valve levers outside or inside the casing.
In order to allow easy installation of the crankshaft in the crankcase, the frame in plane 17 is separated into an upper and a lower part. The two parts are connected to one another by means of flanges 19 and 2'0. The crank bearings not drawn in are held in pieces 21, suitably made of cast steel, with which the lower part 2: 2 of the casing is welded.
The strips 28 with the supports 24 are welded to the casing 2'2 on both sides and serve to support the machine on the base, for example on a foundation frame. At the bottom of the pieces 21 and the casing 22, the strips 25 are welded to which a sheet metal trough (not shown) for receiving the lubricating oil is attached. For easy access to the moving parts of the machine, the openings 26 are provided in the formwork Ver 5, which can be closed by means of covers, not shown, during operation.
Another connection between the cross plates 4 and the crank bearings are shown in FIGS. 5 and 6. The bearings are arranged hanging in the cross plates 4 and the separation of the crankcase is provided at the level of the bearing axis in the plane 2.7. The crank bearings are suitably inserted into forged shells 33 which are welded to the transverse sheets 4. After removing the oil pan 28, the shaft can be installed in the bearings from below.
Cavities in the frame 3 for cooling the liners 1 are designed in such a way that the cooling water reaches a particularly high speed along the liners 1 by providing rings 29 which tightly enclose the cylinder liner and therefore only leave a small flow cross-section for the cooling water that the cooling water speed increases accordingly and thus the heat transfer increases.
The transverse plates 4 are guided to the outside through millings 30 in the casing 5 and there form tabs 31 which are welded to support strips 3, 2 and support the machine via the support strips 32 on the base. As a result, a direct flow of forces is achieved from the support to the transverse plates 4 which transmit the main weight of the machine.
The frame 3 accommodating the cylinder liners in bores can of course also be made as a welded construction from machined or non-machined sheets and profile pieces made of weldable metal instead of cast steel. The transverse sheets could also be connected to the frame by butt welding.
Finally, instead of the transverse sheets 4, elements that are made or forged as a cast piece, or lattice-like or lattice-like castings and / or. Welded pieces be arranged.
According to FIGS. 7 and -8, the bearings 34 of the camshaft 3.5 form one piece with the frame -3. The bearings can be made with the frame 3 as a cast piece or as a welded piece. However, they could also be detachably attached to the frame, for example by means of a screw connection. The bearings 34 are reinforced on the frame 3 by the ribs 44, to which the casing 4.5 of the control trough is fastened in the form of a profiled sheet metal strip by welding. The cladding 5 has tabs 10 on its upper edge which enclose the ribs 44 in cutouts and are welded to them along the cutouts.
The tappets 37, which are guided in guides 38 screwed to the cylinder covers 3 ′, slide on the cams 36. The control movement of the plunger 37 is controlled by the push rods 39 and the levers 40 on the shafts of the Einbezw. Transfer exhaust valves 41. The levers 40 are mounted on a shaft 42 which are held in the cylinder cover 3 'screwed supports 43 ge.
The fuel injection device 47, to which the fuel is supplied through the line 48, is provided in the cylinder cover between the two valves 41. The entire control gear with the valves is closed with a hood 46. The frame is divided over the crankshaft and the two parts are connected to each other on the flanges 19 and 20 by screws.
At which the crank bearings accommodate the, suitably made of cast steel parts 21, shoulders 49 are provided, into which yokes, not shown, are inserted, on which the middle, the two frame parts pull together bolts.
The bearing caps are pressed onto the bearing saddle by means of yokes, not shown, which are supported against the shoulders 50. The whole, control trough, with the formwork 51 and the transverse ribs 44 can also as in Fig. 9, shown, respectively with the frame 3 and the control shaft bearings 34 as a common casting made of weldable Ma material. , Welded piece. The casing 5 has no rag on the control side, but is butt welded to the frame.
The frame can either be made of cast steel or welded together from individual forged or otherwise shaped parts. The invention can be used in internal combustion engines, steam engines, water motors, pumps and compressors. In steam engines, the cylinder jackets for insulation against heat transfer, in water engines and 'in pumps, no cylinder jackets are necessary, in internal combustion engines, compressors and possibly in pumps for hot liquids, the cylinder jackets can be designed as a cooling jacket.
The frame according to the invention can just as well be used for horizontal machines.