CN1824932B - 十字头式发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种十字头式发动机，它具有至少一个通过一根活塞杆(2)与一个十字头轴颈(4)相连的活塞(1)，该活塞通过一个设置在十字头轴颈(4)和活塞杆(2)中的通道系统供给一种冷却液，其中，活塞杆(2)设有一个通孔(12)，一个从十字头轴颈(4)的一个与此同心的径向孔(14)伸出的定心套(16)嵌接到该通孔的下部的端区域中，而该通孔的位于此上方的区域通过一个其下端被嵌入的、相对于通孔(12)的相配直径具有较小外径的插管(13)分成分别与一个十字头轴颈侧的流动通道相连通的、配属于冷却液的一个内部流动通道和一个外部流动通道(10、11)，可以这样实现简单制造并提高承载能力，活塞杆(2)的通孔(12)至少在其上部的端区域下方设计成无台阶的通孔，并且设在其中的插管(13)以其下端区域嵌接到定心套(16)中，该定心套具有一个比插管外径大的外径，该外径等于通孔的直径。

Description

十字头式发动机

技术领域

本发明涉及一种十字头式发动机，尤其是二冲程大型柴油机，它具有至少一个通过一根活塞杆与一个十字头轴颈相连的活塞，该活塞通过一个设置在十字头轴颈和活塞杆中的通道系统供给一种冷却液，其中，活塞杆设有一个通孔，一个从十字头轴颈的一个与此同心的径向孔伸出的定心套嵌接到该通孔的下部的端区域中，而该通孔的位于此上方的区域则通过一个其下端被嵌入的、相对于通孔的相配直径具有较小外径的插管分成分别与一个十字头轴颈侧的流动通道相连通的、配属于冷却液的一个内部流动通道和一个外部流动通道。

背景技术

这种发动机的一种公知布置以凹口的方式从图6中可以清楚地看出。因此，活塞杆的通孔设计为在活塞杆下部法兰区域内逐渐变窄的台阶孔，限定出内部和外部流动通道的插管从上部嵌接到该台阶孔的下部的、变窄的区域内，及具有这种外径的定心套从下部嵌接到该台阶孔的下部的、变窄的区域内。制造台阶孔需要采用不同直径的钻头从相互对置的侧面钻出两个孔。这就使得制造更加困难。另一个缺点是，从外部流动通道的下端导走的孔通过活塞杆的法兰高度比较远地延伸到活塞杆的下部区域中。如实验中所表明的那样，在工作时，这导致不良的应力分布，因此，公知布置的使用寿命变短或最外部具有较大的尺寸大小。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于以简单和成本低廉的方式如此地对开始所述类型的布置进行改善，以致尽管制造简单，但仍可以实现合算的运行情况。

根据本发明，这个目的通过下面来实现：活塞杆的通孔至少在其上部的端区域下方设计成无台阶的通孔，并且设在其中的插管以其下部的端区域嵌接到定心套中，该定心套具有一个比插管外径大的外径，该外径等于通孔的直径。

通过这种方法，可以可靠地克服开始时所描述的缺点。钻出无台阶的通孔可以以一种有利的方式来实现相同的工作间距。由于在整个长度上可以得到相等的直径，因此在钻孔过程结束时，可以确保顺序地向下排屑，使得钻头在无上表面损害危险的情况下向后缩回，或向前从孔推出来。由于设置用来形成内部和外部流动通道的插管以其下端嵌入在定心套中，因此外部流动通道一直向下延伸到定心套的区域，使得通向相配的、十字头轴颈侧的流动通道的连接只需一点或完全不需嵌接到活塞杆的下部法兰中。其结果是，在工作时使应力分布合适，这提高了承载能力，并且相应地可以使尺寸大小相对较小。

上述措施的有利布置和有效的进一步改进在从属权利要求中给出。

有利的是，定心套具有环套，插管以其下部的端区域嵌接到该环套中.以这种方式形成了一个在定心套侧的凸肩，插管的下端贴靠在该凸肩中.有利的是，凸肩的宽度等于插管的壁厚，使得插管的内套可以无台阶地连接到定心套的内套上，这可以确保有利的流动情况.

另一种有利措施可以是，十字头轴颈的径向孔具有一个支撑定心套的凸肩。这可以确保可靠地安置和很好地保持定心套。有利的是，凸肩的宽度等于定心套的壁厚。以这种方式，定心套的内套可以无台阶地连接到十字头轴颈侧的径向孔的位于其下的区域的壁上，在这种方式中可以获得如上面一样有利的流动情况。

根据本发明的一种有利的第一实施例，在活塞杆的外部流动通道和与此相配的十字头轴颈侧的流动通道之间的连接路径包括至少一个设置在活塞杆的法兰的区域内的端侧的切口，该切口沿着径向经过通孔的直径并且沿着轴向经过定心套的上端。优选的是，设置两个相互在直径上相对置的切口。这些切口以有利的方式通过一种借助一个圆盘形的、具有垂直于活塞杆的轴线延伸的轴的简单的铣削或锯削工具进行制造。这种切削的径向外部结构是拱形的，在工作时这可以导致特别好的应力分布。

另一个有利的实施例是这样的，所述的连接路径具有至少一个设置在活塞杆法兰区域中的直角孔系。因此可以特别方便地进行制造。

上述描述的另一个特别优选的有利改进在于，定心套设有至少一个外部的、轴向延伸的槽，径向在插管之外延伸的流动通道通过该槽与一个在十字头轴颈侧设置的流动通道相连通。定心套的外部槽在这里以有利的方式形成一个从活塞杆的设置在插管之外的流动通道通到十字头轴颈的相配的流动通道的连接。因此可以确保，根据所述连接使每种活塞杆不发生弱化。因此，在工作时使负荷比特别有利。

附图说明

上述措施的其它有利布置和有效的进一步改进给出在其余的从属权利要求中，并且从参照附图的下面实例描述中更加详细地得出。

在下面所描述的附图中：

图1通过二冲程大型柴油机的垂直剖视图；

图2具有活塞杆的端侧的切口的第一实例；

图3具有活塞杆的直角孔系的第二实例；

图4具有外部开槽的定心套的第三实例；

图5图4的定心套的视图；及

图6开始所描述的公知布置的视图。

具体实施方式

例如适用于船舶动力或类似用途和二冲程大型柴油机的基本结构和工作方式本身是公知的。如图1所示，这种类型的发动机常常设计为十字头式发动机。每个活塞通过活塞杆2与十字头3相连。十字头3实际上形成滑块，沿着机架的平行于活塞销的方向给该滑块进行导向。十字头3包括一个布置成与活塞杆2轴线相垂直的十字头轴颈4，活塞杆2固定在该十字头轴颈4中并且把连杆5支撑在该十字头轴颈4上，该连杆5使十字头3与一个布置在发动机座的下部区域中的曲轴6相连。

如其它图2-4所示一样，活塞杆2在下端设有一个法兰7，该法兰以其下端面贴靠在十字头轴颈4的一个相配的支承面上.法兰7具有一些用以通过螺栓的孔，借助螺栓可以把活塞杆2固定在十字头轴颈4上.

该二冲程大型柴油机的活塞设有图1所示出的冷却通道8，一种冷却液如机油或水或类似物可以通过这些冷却通道。冷却液通过一个设置在十字头轴颈4和活塞杆2中的通道系统引入和引出，该通道系统在十字头轴颈4的区域中以公知的方式连接到外部供给管或输出管9中。

如其它附图所示一样，活塞杆2设有一个轴向通孔12以形成相对通流的流动通道10、11，通孔的内腔通过一个其外径小于通孔12的孔直径的插入的管子(在下面称为插管13)分成一个位于插管13内部的、形成流动通道10的圆柱形腔室和一个位于插管13外部的、形成流动通道11的环形腔室。内部流动通道10和外部流动通道11分别与一个相配的十字头轴颈侧的流动路径相连通。内部流动通道10连接到一个位于中心的、与通孔12共轴线的、十字头轴颈4的径向孔14中。与外部流动通道11相连的、形成流动路径的孔15位于径向孔14的两侧上。

通过一个上部固定法兰固定到活塞杆2上的插管13在下方有利地通过一些径向支撑装置沿着径向得到稳定。因此，插管13设有纵向肋条或设有星形环或设有具有通过凹槽的环，这些环可滑动地贴紧在通孔的壁上。滑动装置可以产生热膨胀。插管的长度最多等于或优选地大约小于活塞杆2和法兰7加起来的长度。因此，可以确保插管在安装状态下不会从活塞杆2中伸出。这就可以更加容易地操纵作为预先安装的结构组合件的活塞杆。这种方法尤其在这里所述的大型发动机中是有利的。

活塞杆2相对于十字头轴颈4这样定向，使得在工作时所产生的力刚好通过十字头轴颈4的中心。为此，使用了一个定心套16，该定心套一方面嵌接到十字头轴颈4的中心径向孔14中，另一方面嵌接到活塞杆2的通孔12中。有利的是，定心套16至少在一侧上借助一种紧密配合如一种永久配合等来固定。在这里所述的这种大型发动机中，定心套16在十字头轴颈4中可以有效地收缩。但是，定心套16也可以在活塞杆2的通孔12中进行收缩。优选地在小型发动机中提供这些。

定心套16的外径等于通孔12的直径，该通孔12至少在它的顶端区域下方、优选在它的整个长度上均匀的。通孔12相应地形成平滑的通孔，该通孔的直径从上到下不变。只在活塞杆的上端区域中为插管13的上部支承法兰提供一个小的扩孔。十字头轴颈4的中心径向孔14设有一个配属于定心套16的台阶，该台阶形成一个径向凸肩17。在定心套16固定插入到径向孔14中时，它可以通过一个合适的支撑表面贴靠在凸肩17上。在根据图2和3所形成的实施例中，支撑表面是定心套16的下端侧。台阶17的径向宽度在这里等于定心套16的壁厚度。定心套16的内径等于十字头轴颈4的中心径向孔14的直径，因此可以避免产生阻止流动的边缘。

插管13在它的上端和下端的区域中被固定.如上面已经清楚地解释过一样，上端借助支撑法兰固定在活塞杆2上.如图2-4所示一样，插管13的下端嵌入到定心套16中.等于通孔12直径的定心套16的外径大于插管13的外径，使得该插管嵌接到定心套16中.定心套16具有向上的环套18，该环套18包围着结合插管13的下端.环套18通过相应地给定心套16钻孔来形成.为了能够更加容易地进行钻孔，因此在环套18的底部设置一个沉割19.在环套18的底部上形成一个径向凸肩20.凸肩20的径向宽度等于插管13的壁厚.插管13的内径相应地等于定心套16的内径，该定心套的内径本身与十字头轴颈4的中心径向孔14的在台阶14的下方的中心测量直径一致.

如已经提及的一样，插管13沿着轴向需要一定的运动自由度，以便可以根据温度变化来平衡长度变化。如通过在十字头轴颈侧的径向孔14或在通孔12中进行收缩的定心套16那样，在通过在十字头侧或活塞杆侧固定的定心套16的实施形式中，相对于定心套16，插管13沿着轴向具有运动自由度。插管13相应地通过滑动配合而嵌接到环套18中，并且距离台阶20具有一个相应的距离。当然也可以想到，插管13的下端通过贴靠在台阶20上的端面固定到定心套16的环套18上，例如收缩到其中。在这种情况下，所需要的轴向运动自由度通过下面这些来实现：相对于活塞杆2和十字头轴颈4，定心套16沿着轴向可以运动并且距离十字头轴颈4的径向孔14的台阶17具有轴向距离。

在插管13内部进行延伸的内部流动通道10通过共轴线的定心套16的孔与共轴线的十字头轴颈4的径向孔14连通。位于插管13的外侧和通孔12的壁之间的、形成外部流动通道11的环形腔室在底部通过定心套16的上部端面来定界。为了与相配的、十字头轴颈侧的孔15相连，因此在活塞杆2的下端区域中设置了一个合适的连接路径。

前面附图描述适合于根据附图2-4的全部三个本发明实施例。在下面，更加详细地描述所谓实例的不同点。

在以图2为基础的实例中，在活塞杆侧的流动通道11和相配的十字头轴颈侧的呈孔15的形状的流动通道之间形成上述连接路径的活塞杆2在其法兰7的下部区域中设置至少一个从贴靠在十字头轴颈侧的支撑表面上、在法兰7的下部端面上进行加工的切口21，该切口沿着径向从通孔出发嵌接到法兰7中并且沿着轴向大约经过定心套16的啮合深度通到通孔12中。切口21的轴向深度无论如何小于法兰7的高度。在所示出的情况下，设置了两个相互在直径上相对置的切口21。这些切口可以通过借助一个盘形的、具有垂直于活塞杆的轴线延伸的轴的铣和/或锯工具进行制造。切口21均匀地分布在通孔12的圆周上，并且孔15均匀地定位在一个与径向孔14共心的分度盘上，因此形成了流动连通。

在图3所示出的实例中，在外部的、活塞杆侧的流动通道11和十字头轴颈侧的孔15之间的连接路径包括至少一个在这里是两个相互在直径上相对置的直角孔系22。水平孔支线各自借助塞子与外部隔绝。还是在这里，轴向深度小于法兰7的高度。

在图4所示出的实施例中，该图4示出了一个特别优选的实施方式，形成外部流动通道11的环形腔室与相配的、十字头轴颈侧的孔15之间的连通通过设置在定心套16的外部圆周区域中的槽23来实现。有利的是，最好如图5所看到的一样，这里的定心套16设有许多圆周槽23，这些圆周槽23通过中间隔片24来定界，该中间隔片的径向外侧形成定心套16的外表面，通过该外表面使这个贴靠在通孔12或径向孔14的相配壁上。隔片24相应地确保定心套16的可靠稳定性。

如图5进一步所示，在包括槽23和隔片24的区域的下方设有一个外部的径向过渡部分，以形成一个可以贴靠在上面已提及的、设置在径向孔14的区域中的凸肩上的支撑表面25和一个向下伸出该支撑表面的轴环26，该轴环26嵌接到十字头轴颈4的中心径向孔14中。因此，实现了径向导向，其结果是，使隔片24减轻负荷。十字头轴颈侧的孔15在这里形成朝定心套16那边倾斜的斜孔，这些斜孔分别与至少一个相配的槽23相连通。活塞杆2的法兰7的连接到孔15上的凹槽在这里是不需要的。

Claims (22)

1.一种十字头式发动机，它具有至少一个通过一根活塞杆(2)与一个十字头轴颈(4)相连的活塞，该活塞通过一个设置在十字头轴颈(4)和活塞杆(2)中的通道系统供给一种冷却液，其中，活塞杆(2)设有一个通孔(12)，一个从十字头轴颈(4)的一个与此同心的径向孔(14)伸出的定心套(16)嵌接到该通孔的下部的端区域中，而该通孔的位于此上方的区域则通过一个其下端被嵌入的、相对于通孔(12)的相配直径具有较小外径的插管(13)分成分别与一个十字头轴颈侧的流动通道相连通的、配属于冷却液的一个内部流动通道和一个外部流动通道(10、11)，其特征在于，活塞杆(2)的通孔(12)至少在其上部的端区域下方设计成无台阶的通孔，并且设在其中的插管(13)以其下部的端区域嵌接到定心套(16)中，该定心套具有一个比插管外径大的外径，该外径等于通孔的直径。

2.如权利要求1所述的十字头式发动机，其特征在于，定心套(16)具有一个环套(18)，插管(13)以其下部的端区域嵌接到该环套中。

3.如权利要求2所述的十字头式发动机，其特征在于，定心套(16)径向上在环套(18)之内具有一个支承插管(13)下端的凸肩(20)，该凸肩的径向宽度等于插管(13)的壁厚。

4.如权利要求2所述的十字头式发动机，其特征在于，在环套的底部设置一个以凸肩(20)为出发点的沉割(19)。

5.如权利要求1至4之一所述的十字头式发动机，其特征在于，定心套(16)的内径等于插管(13)的内径。

6.如权利要求1至4之一所述的十字头式发动机，其特征在于，十字头轴颈(4)的径向孔(14)具有一个支撑定心套(16)的凸肩(17)。

7.如权利要求6所述的十字头式发动机，其特征在于，凸肩(17)的径向宽度等于定心套(16)的壁厚。

8.如权利要求6所述的十字头式发动机，其特征在于，十字头轴颈(4)的径向孔(14)在凸肩(17)下方的直径等于定心套(16)和插管(13)的内径。

9.如权利要求1至4之一所述的十字头式发动机，其特征在于，径向上在插管(13)之外延伸的流动通道(11)通过至少一条配属于一个设置在活塞杆(2)的下端上的法兰(7)的连接路径与相配的十字头轴颈侧的流动通道相连通，该连接路径的轴向延伸长度小于法兰(7)的高度。

10.如权利要求9所述的十字头式发动机，其特征在于，所述连接路径包括至少一个设置在法兰(7)的区域内的端侧的切口(21)，该切口沿着径向经过通孔(12)的直径并且沿着轴向经过定心套(16)的上端。

11.如权利要求10所述的十字头式发动机，其特征在于，设置两个相互在直径上相对置的切口(21)。

12.如权利要求9所述的十字头式发动机，其特征在于，所述连接路径包括至少一个设置在法兰(7)的区域内的直角孔系(22)。

13.如权利要求9所述的十字头式发动机，其特征在于，定心套(16)设有至少一个外部的、轴向延伸的槽(23)，活塞杆(2)的径向外部流动通道(11)通过该槽(23)与十字头轴颈侧的相配的流动通道相连通。

14.如权利要求13所述的十字头式发动机，其特征在于，定心套(16)在圆周上具有许多槽(23)。

15.如权利要求13所述的十字头式发动机，其特征在于，定心套(16)在其设有槽(23)的圆周区域的下端上具有一个支撑在径向孔(14)的凸肩(17)上的凸肩(25)和一个向下伸出该凸肩的轴环(26)。

16.如权利要求1至4之一所述的十字头式发动机，其特征在于，插管(13)沿着轴向具有运动自由度。

17.如权利要求1至4之一所述的十字头式发动机，其特征在于，插管(13)在通孔(12)中通过一些径向的、相对于孔壁可轴向运动的支撑件进行稳定。

18.如权利要求17所述的十字头式发动机，其特征在于，定心套(16)通过压配合布置在十字头轴颈(4)的相配的径向孔(14)中，并且插管(13)沿轴向可运动地嵌接到定心套(16)中。

19.如权利要求9所述的十字头式发动机，其特征在于，插管(13)的下端不伸出活塞杆(2)的法兰(7)的下端面。

20.如权利要求1所述的十字头式发动机，其特征在于，十字头式发动机是二冲程大型柴油机。

21.如权利要求12所述的十字头式发动机，其特征在于，所述连接路径包括两个在直径上相互对置的孔系(22)。

22.如权利要求14所述的十字头式发动机，其特征在于，定心套(16)具有两个在直径上相互对置的槽(23)。

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