CN1475662A - 十字头大型柴油机 - Google Patents

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Abstract

提出了一种十字头大型柴油机，其包括一个用于接收曲轴(3)的基板(2)和一个定子(5)，该定子包括两个外壁(4)并布置在基板(2)上。该定子(5)包括至少一个支撑体(6)，该支撑体通过使用横向支撑壁(7)而为双壁形式并具有用于两个相邻十字头(9)的滑动表面(8)。一个汽缸部分(10)布置在定子(5)上用于接收汽缸，通过至少一个拉杆(11)使基板(2)、定子(5)和汽缸部分(10)彼此连接，该拉杆在定子(5)的在双壁支撑体(6)内的区域延伸，一个横向支撑元件(12)设置在基板(2)中并为单壁形式。

Description

十字头大型柴油机
技术领域
本发明涉及一种一种十字头大型柴油机，其包括一个用于接收曲轴的基板；一个包括两个外壁的定子，该定子布置在基板上并包括至少一个支撑体，该支撑体通过使用横向支撑壁而为双壁形式并具有用于两个相邻十字头的滑动表面；以及一个汽缸部分，该汽缸部分布置在定子上用于接收汽缸，通过至少一个拉杆使基板、定子和汽缸部分彼此连接，该拉杆在定子的在双壁支撑体内的区域延伸。
背景技术
十字头形式的大型柴油机优选用于船舶或例如产生电能用的固定发电厂中，其包括三个大的壳体部段，这些部段形成发动机的框架。一个所谓的定子布置在一个基板上，该基板除了具有用于接收曲轴的曲轴主轴承的轴承座之外，还设有由基板分开的横向支撑元件。定子包括数个支撑体(根据大型柴油机汽缸的数量而定)，这些支撑体彼此相对置，并且每一个都具有垂直延伸的用于导引两个相邻十字头的滑动表面，这些十字头通过连杆与曲轴相连，在每种情况下，两个对置的垂直延伸的滑动表面由一个中心壁附加地支撑。通常，单独的支撑体通过一个共用片状金属顶板彼此相连。然后，一个通常也称为汽缸筒的汽缸部分布置在定子上的片状金属顶板上，所述汽缸部分适于接收数个汽缸套。在此，基板、定子和汽缸部分彼此通过拉杆相连，该拉杆通常在定子区域中在支撑体内延伸，这些拉杆在很大预紧力下被螺纹拧入处于很大预张力的基板中。
从DE 3 512 347 C中已知的定子具有一个用于往复式发动机的十字头导轨的支撑件，其中该支撑件是双壁形式的。在其上放置用于接收汽缸套的汽缸筒的定子布置在基板上的片状金属基板上，并用该片状金属基板与倾斜延伸的外壁及垂直的滑动表面一起形成两个框架，这两个框架的横截面为锥形并通过一个共用的片状金属顶板而彼此相连。这些锥形框架在外壁和滑动表面之间具有横向壁，从而双壁形式的支撑壁作为支撑件。基板包括一个轴承座，该轴承座具有一个下轴瓦和一个带有轴承盖的上轴瓦，在该轴瓦中曲轴被支撑在基板的轴承座中。发动机的汽缸筒、定子和基板通过拉杆保持在一起，拉杆通过预紧力固定在曲轴之下，位于轴承座处或中。
在这种已知的十字头大型柴油机中，双壁形式的定子支撑体同样可支撑在同样可为双壁形式的基板中的支撑元件上。这意味着，定子和基板都是通过使用横向支撑壁而成双壁形式的。
从现有技术已知的十字头大型柴油机的设计形式存在一些严重的缺点。支撑元件通过焊缝固定在基板中。如果支撑元件是通过使用两个对置的壁的双壁形式固定的，则焊缝不能在于基板中形成双壁支撑元件的两个壁之间成对焊接，从而出现有关基板强度和/或稳定性的问题。基板相对于定子的对齐是困难的，因为基板支撑元件的壁必须以关于支撑体的支撑壁对齐的方式布置。另外，拉杆固定在轴承座的下端部，即位于曲轴之下，从而拉杆必须通过所谓的拉杆管被引导穿过轴承座中的孔，直到进入轴承座的下部区域。由于拉杆必须固定在处于很大预张力的轴承座之下，所以这导致轴承座中很大的应力和轴瓦的变形。因此从单纯结构角度讲，已知基板是相对硬的和相对复杂的。
发明内容
从现有技术出发，本发明的目的是提出一种改进的十字头大型柴油机，其中通过基板和定子的设计避免了已知的缺点。
本发明满足这些目的的主题的特征在于独立权利要求1的特征。
从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施例。
因此根据本发明，提出了一种十字头大型柴油机，其包括一个用于接收曲轴的基板和一个定子，该定子包括两个外壁并布置在基板上。该定子包括至少一个支撑体，该支撑体通过使用横向支撑壁而为双壁形式并具有用于两个相邻十字头的滑动表面。一个用于接收汽缸的汽缸部分布置在定子上，通过至少一个拉杆使基板、定子和汽缸部分彼此连接，该拉杆在定子的在双壁支撑体内的区域延伸，一个横向支撑元件设置在基板中并为单壁形式。
因此根据本发明，提出了一种十字头大型柴油机，其包括一个单壁形式的基板和一个双壁形式的定子，通过至少一个拉杆使根据本发明的十字头大型柴油机的基板、定于和汽缸部分彼此连接，在定子的区域中的拉杆在定子的区域中在双壁支撑体内延伸并固定在基板的轴承座中。在这方面，汽缸部分放置在定子上的片状金属顶板上，定子布置在基板上的片状金属基板上。
在这方面，由于稳定性原因，目前认为当定子由双壁形式的支撑体构成时，基板的双壁形式是完全必须的。因为拉杆必须在很大预张力下被锚固基板中，所以预期在定子的下部区域中和片状金属基板中以及在轴承座的区域的材料中都有不可接受的机械应力，这是因为定子中双壁支撑体和基板中单壁支撑元件的组合体中的弯曲应力导致的结果。另外，预期出现在单壁基板和双壁定子的组合体中的所谓微振磨损问题，目前尚未解决。微振磨损应被理解为一种具体的腐蚀(接触腐蚀)，其可能发生在定子和基板之间的接触表面上。出于上述原因，早先认为双壁形式的定子与单壁形式的基板的组合是不实际的。然而，业已发现这些问题可通过一个限定的力流来避免，如果定子和基板在拉杆区域中被相应设计。
在十字头大型柴油机的一个优选实施例中，支撑体的横向支撑壁以V形沿朝汽缸部分的方向在定子中延伸，即横向支撑壁向上延伸沿朝汽缸部分的方向具有加宽空间，其中在该支撑壁上布置有用于两个相邻十字头的滑动表面，一个中心壁能够附加地设置在两个相对置的滑动表面之间。
在这方面，在本申请的框架内，“横向”方向通常应被理解为大体垂直于大型柴油机的曲轴的轴线延伸方向的方向。
如已知的那样，由于十字头传递给由支撑体的支撑壁支撑的导轨的法向力在接近与十字头相连的那个活塞运动的上死点时达到最大，这个活塞在十字头大型柴油机的一个汽缸中以一种已知的方式往复运动地布置，因此这些法向力可以特别容易地被吸收和由支撑体的V形形式耗散掉，特别是在定子的上部区域中更是如此。所以支撑体的横向支撑壁自然也可以布置成彼此平行的，特别是基于施工规范更是如此。
拉杆优选但不是必须在支撑体的横向支撑壁之间中心地延伸，单壁形式的支撑元件优选布置成在基板中与拉杆的纵向轴线对齐。
在这方面，基板具有至少一个用于支撑曲轴的轴承座拉杆固定在轴承座里面或外面。在一个优选实施例中拉杆固定在曲轴的轴线和定子之间的区域中。如上所述，由于拉杆必须在很大预张力下被锚固基板中或上，所以通过将拉杆固定在曲轴的轴线和定子之间的区域中，特别是使用轴瓦将曲轴以已知方式支撑在轴承座中可以大大避免由于拉杆应力导致的变形。
业已证明特别有利的是，拉杆在支撑体的横向支撑壁之间的定子区域内中心地延伸，单壁形式的支撑元件布置成在基板中与拉杆的纵向轴线对齐，和拉杆固定在曲轴的轴线和定子之间的区域中。当然拉杆不必必须在横向支撑壁之间中心地延伸，单壁形式的支撑元件也不必在每一情况下必须布置成在基板中与拉杆的纵向轴线对齐。另外，拉杆在特定情况下也可以不固定在曲轴的轴线和定子之间的区域中，而是在一个轴承座的孔中延伸穿过该区域并固定在曲轴远离定子的一侧上，即“当考虑到大型柴油机的通常安装方向的时候”，位于曲轴轴线之下或在轴承座处。
在十字头大型柴油机的一个优选实施例中，拉杆固定在轴承座中的螺纹孔内。在另一种变形形式中，拉杆延伸穿过轴承座中的孔并由螺纹连接固定在该轴承座处，优选两个张力锚栓精确地延伸在两个相邻的十字头之间，同样也可以使一个或多个拉杆延伸在两个相邻的十字头之间，特别是出于稳定性原因。
附图说明
下面将结合附图更为详细地解释本发明。在附图中简要示出：
图1是穿过一个具有一个基板、一个定子和一个汽缸部分的十字头大型柴油机的截面图；
图2是一个根据图1的具有一个双壁支撑体和一个单壁设计的支撑元件的I-I截面；
图3是一个根据图1的具有双壁支撑体的II-II截面，每个支撑体位于两个相邻的十字头之间。
具体实施方式
在下文中整体以附图标记1表示的根据本发明的十字头大型柴油机特别设计为一个具有纵向扫气的二冲程大型柴油机1，其例如广泛用于船舶中。
图1以截面简要示出了十字头大型柴油机1的已知形式，其具有一个基板2、一个定子5和一个汽缸部分10。汽缸部分10以已知方式用于接收未示出的汽缸。例如已经通过将钢板焊接在一起而形成的定子5具有一个片状金属基板15和两个外壁4并与根据附图垂直延伸的滑动表面8一起形成两个框架，这些框架的横截面为锥形并通过一个共用的片状金属顶板16而彼此相连。这两个垂直延伸的相对置的滑动表面8由一个布置在这两个锥形框架之间的中心壁17支撑。定子5以片状金属基板15布置在基板2上，该基板包括一个轴承座13，其具有一个用于支撑曲轴3的轴瓦131。曲轴3的轴线K以众所周知的方式通过一个在图1中未示出的连杆18连接到十字头9上。
图2示出了根据图1的沿截面线I-I通过根据本发明的十字头大型柴油机1的一个优选实施例的截面，其包括一个布置在基板2上的定子5和放置在定子5上的汽缸部分10。片状金属顶板16布置在定子5和汽缸部分10之间，片状金属基板15布置在定子5和基板2之间。汽缸部分10适于以已知方式接收一个或多个未示出的汽缸。汽缸的内部空间以已知方式与一个汽缸头(未示出)和一个活塞(同样未示出)形成十字头大型柴油机1的燃烧室，该活塞借助于一个活塞杆19与十字头9相连并布置成可在汽缸内往复运动。定子5包括一个双壁形式的支撑体6，其使用横向支撑壁7。支撑壁7支撑用于导引十字头9的滑动表面8，该十字头借助于连杆18与曲轴3相连，活塞杆19与十字头大型柴油机1的活塞(未示出)相连。
用于接收和支撑曲轴3的基板2包括一个轴承座13和一个单壁形式的横向支撑元件12。汽缸部分10、定子5和基板2通过一个预张紧的拉杆11彼此连接，拉杆11延伸于定子5中双壁支撑体6内的横向支撑壁7之间的区域中并固定在基板2的在曲轴3的轴线K与定子5之间的区域内的轴承座13的螺纹孔14，即根据附图在在曲轴3的轴线K之上。
在图2所示实施例中，支撑体6的横向支撑壁7以V形沿汽缸部分10的方向延伸，即支撑体6的支撑壁7的共有空间在朝汽缸部分10的方向上逐渐增加。十字头9通过滑动表面8传递到支撑壁7上，从而传递到支撑体6上的法向力按已知的那样最大程度地接近活塞往复运动的上死点。(根据附图)定子5的这片上部区域由于支撑体6的V形形式是相对宽的，因此可以特别好地吸收十字头9的法向力，并将所述力特别好地排到定子5中。
在图2所示的特别优选的实施例中，拉杆11的纵向轴线Z在支撑体6的横向支撑壁7之间中心地延伸，单壁形式的基板2的支撑元件12布置成与拉杆11的纵向轴线Z对齐，该基板上的支撑体6被支撑在基板2中。特别是为了避免轴瓦131的变形，拉杆11固定在曲轴3的轴线K和定子5之间的区域内的轴承座13的螺纹孔14，即根据附图在曲轴的轴线K之上。由于单壁支撑元件12布置在基板2中，与拉杆11的纵向轴线Z对齐，并由此关于支撑体6的支撑壁7对称，因此在基板不具有非常高的刚度的情况下得到了特别高的稳定性。
图3简要示出了根据图1沿线II-II的另一个截面。示出了两个支撑体6，在每种情况下它们在定子5中相对置，并彼此由一个在滑动表面8之间的中心壁17支撑。十字头9在两个各自相邻的支撑体6的两个各自相对置的滑动表面8之间被导引。一个拉杆11在每个支撑体6的支撑壁7之间精确地延伸。
根据本发明的十字头大型柴油机的基板具有一个单壁形式的横向支撑元件，其可以成对地没有问题地焊接到该发动机的组件上，从而可以避免关于基板的强度和/或稳定性的问题，例如从现有技术中已知的由具有双壁支撑元件的基板导致的问题。拉杆优选设计成短拉杆，并固定在轴承座的上部区域中，即曲轴轴线和定子的片状金属基板之间的螺纹孔中。从而通过将处于很大预张力下的拉杆固定在轴承座中大大地避免了轴承座中的应力和轴瓦的变形。通过缩短拉杆和单壁形式的支撑元件，特别优化了本发明的十字头大型柴油机的基板的刚度。因为拉杆必须在很大预张力下被锚固基板中，所以由于预期在定子的下部区域中和在片状金属基板中以及在轴承座的区域中都有不可避免的弯曲应力和由于材料中这些不可接受的机械应力，因此定子中双壁支撑体和基板中单壁支撑元件的组合是早先未被考虑到的。通过定子和基板在拉杆的区域中的相应设计形式，早先担心的由于弯曲应力的问题以及由于这样的设计形式而预料到的微振磨损都可以被避免。本发明的十字头大型柴油机的基板从结构方面已被大大简化了。

Claims (10)

1.一种十字头大型柴油机，其包括一个用于接收曲轴(3)的基板(2)；一个包括两个外壁(4)的定子(5)，该定子布置在基板(2)上并包括至少一个支撑体(6)，该支撑体通过使用横向支撑壁(7)而为双壁形式并具有用于两个相邻十字头(9)的滑动表面(8)；以及一个汽缸部分(10)，该汽缸部分布置在定子(5)上用于接收汽缸，通过至少一个拉杆(11)使基板(2)、定子(5)和汽缸部分(10)彼此连接，该拉杆在定子(5)的在双壁支撑体(6)内的区域延伸，其特征在于，一个横向支撑元件(12)设置在基板(2)中并为单壁形式。
2.按权利要求1所述的十字头大型柴油机，其中，至少一个支撑体(6)的横向支撑壁(7)彼此平行布置。
3.按权利要求1或2所述的十字头大型柴油机，其中，至少一个支撑体(6)的横向支撑壁(7)沿汽缸部分(10)的方向以一个具有增加的空间的V形延伸。
4.按上述权利要求中任一项所述的十字头大型柴油机，其中，拉杆(11)在支撑体(6)的横向支撑壁(7)之间中心地延伸。
5.按上述权利要求中任一项所述的十字头大型柴油机，其中，支撑元件(12)布置成与拉杆(11)的纵向轴线(Z)对齐。
6.按上述权利要求中任一项所述的十字头大型柴油机，其中，基板(2)具有至少一个用于支撑曲轴(3)的轴承座(13)，拉杆(11)固定在轴承座(13)中或上，在一个曲轴(3)的轴线(K)和定子(5)之间的区域中。
7.按上述权利要求中任一项所述的十字头大型柴油机，其中，拉杆(11)固定在轴承座(13)中的螺纹孔(14)内。
8.按上述权利要求中任一项所述的十字头大型柴油机，其中，拉杆(11)延伸穿过轴承座(13)中的孔并由螺纹连接固定住。
9.按上述权利要求中任一项所述的十字头大型柴油机，其中，两个拉杆(11)精确地延伸在两个相邻的十字头之间。
10.按上述权利要求中任一项所述的十字头大型柴油机，其中，定子(5)包括一个片状金属基板(15)、一个片状金属顶板(16)和一个布置在两个相对置的滑动表面(8)之间的中心壁(17)。
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