DE19643993C2 - Hubkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Großdieselmotor, mit ihren Kolben zugeordneten Kreuzköpfen, die auf mit Gleitbahnen versehenen Leibungen von sie zwischen sich aufnehmenden, quer zur Maschinenlängsachse angeordneten Ständern des Maschinengestells gelagert sind, und mit im Bereich der Ständer angeordneten, zumindest über die Höhe der Ständer durchgehenden Zug­ ankern.

Eine Anordnung dieser Art ist aus der WO 94/12784 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung sind die Zuganker im Bereich außerhalb der die zugeordneten Gleitbahnen enthaltenden Leibungen der Ständer angeordnet. Die Zuganker verlaufen dabei innerhalb zugeordneter Schächte, die durch eine Ständerwand, die Leibungen bildende Stirnplatten und diese rückseitig, das heißt außerhalb der Leibungen, abstützende, spitzwinklig nach innen zur Ständerwand laufende Versteifungswände gebildet werden. Hierbei ergibt sich eine vergleichsweise schwierige Montage, da die Zuganker in den jeweils zugeordneten Schacht eingeführt werden müssen. Dasselbe gilt für einen Austausch der Zuganker im Falle eines Bruchs. Zudem ist eine Kontrolle der im Bereich der Ständer verdeckt verlaufenden Zuganker in diesem Bereich praktisch nicht möglich. Ein weiterer Nachteil der außerhalb der Leibungen angeordneten Zuganker ist darin zu sehen, daß im Falle der Verwendung von den die Leibungen bildenden Stirnplatten zugeordneten, horizontalen Versteifungsrippen diese mit miteinander fluchtenden Ausnehmungen zum Durchstecken der Zuganker versehen sein müssen. Bereits größere Fertigungstoleranzen können dabei dazu führen, daß die Zuganker am Rand einer derartigen Ausnehmung zur Anlage kommen, bzw. im Falle von Schwingungen anschlagen. Ein zusätzlicher Nachteil der außen angeordneten Zuganker kann auch darin bestehen, daß die Zuganker zur Bewerkstelligung einer ausreichenden Zugänglichkeit der Schweißstellen zum Verbinden der die Ständer bildenden Elemente vergleichsweise weit von benachbarten Wänden entfernt sein müssen, so daß sich ein ungünstiger Kraftfluß ergeben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Großdieselmotor mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß die Zuganker einfach montierbar und austauschbar sind und daß die Ständerherstellung dennoch vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zuganker jeweils im Bereich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Leibungen angeordnet sind.

Mit diesen Maßnahmen lassen sich die eingangs geschliderten Nachteile in vorteilhafter Weise vollständig vermeiden. Die innerhalb der Führungsbahnen plazierten Zuganker liegen frei und können daher nicht nur einfach montiert bzw. ausgetauscht, sondern auch einfach kontrolliert werden. Es ergibt sich daher eine hohe Montage- und Servicefreundlichkeit. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, daß hier die lichte Weite der Leibungen und damit der Abstand einander gegenüberliegender Gleitbahnen unabhängig vom Abstand der Zuganker ist und daher vergleichsweise groß gewählt werden kann. Dies eröffnet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, eine sehr große Breite der Gleitschuhe der Kreuzköpfe vorzusehen, so daß in vorteilhafter Weise auch vergleichsweise große Kreuzkopflagerdurchmesser vorgesehen sein können, was sich insgesamt vorteilhaft auf die Lebensdauer auswirkt. Zudem wird hierdurch erreicht, daß die notwendigen Schweißverbindungen mit ausreichendem Abstand von den Zugankern plaziert werden können, so daß hier diesbezüglich keine Behinderung zu erwarten ist. Dies eröffnet in vorteilhafter Weise die bisher vielfach nicht gegebene Möglichkeit Platten von zwei Seiten zu schweißen.

Außerdem ist es in vorteilhafter Weise möglich, den Wandabstand der Zuganker so zu wählen, daß auch vergleichsweise große Schwingungen der Zuganker zugelassen werden können, ohne daß Wandkontakt der Zuganker zu befürchten wäre, was die Bauweise vereinfacht. Gleichzeitig lassen sich die Zuganker in vorteilhafter Weise aber auch so plazieren, daß ein sehr günstiger Kraftfluß erreicht wird, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Vereinfachung der Bauweise auswirkt.

Ferner stellen die erfindungsgemäßen Maßnahmen sicher, daß im Falle der Verwendung von zwischen den Außenseiten der die Leibungen bildenden Stirnplatten und einer nach außen gehenden Ständerwand vorgesehenen, horizontalen Versteifungsrippen diese keine miteinander fluchtenden Durchsteckausnehmungen benötigen, was die Herstellung und Anbringung der genannten Versteifungsrippen vereinfacht und erleichtert. Da hier alle Schweißstellen gut zugänglich sind, können die Schweißarbeiten in vorteil­ hafter Weise automatisiert werden.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben somit in vorteilhafter Weise eine ausgezeichnete Gesamtwirtschaftlichkeit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So können die Gleitschuhe der Kreuzköpfe zweckmäßig mit den innerhalb der zugeordneten Gleitbahnen angeordneten Zugankern zugeordneten Kerben versehen sein. Hierdurch wird sichergestellt, daß trotz innerhalb der Gleitbahnen angeordneter Zuganker vergleichsweise breite Kontaktflächen zwischen den Gleitbahnen und den Gleitschuhen vorgesehen sein können.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß jedem Ständer vier Zuganker zugeordnet sind, die paarweise einander gegenüber­ liegend und den Gleitbahnen benachbart angeordnet sind, wobei der Abstand der Zuganker von den Gleitbahnen größer als der Abstand der Zug­ anker von der die Gleitbahnen überbrückenden Ständerwand ist. Diese An­ weisung führt in vorteilhafter Weise zu einem günstigen Kraftfluß und gewährleistet gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit des Stoßes zwischen den die Leibungen bildenden Stirnplatten und der diese überbrückenden Ständerwand, so daß im Querschnitt x-förmige Schweißnahten angebracht werden können.

Zweckmäßig können die quer zur Maschinenachse verlaufenden Ständerwände und die hieran angebrachten, die Leibungen bildenden Stirn­ platten durch auf der Außenseite angebrachte, horizontale, ausnehmungs­ lose Rippen gegeneinander versteift sein, da die innerhalb der Gleitbahnen angeordneten Zuganker diese besonders wirksame Versteifungsart besonders erleichtern.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen ange­ geben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Großdieselmotor in schematischer Darstellung und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem im Bereich der Ständer geführten Horizontalschnitt durch den Dieselmotor gemäß Fig. 1.

Der Aufbau und die Wirkungsweise von großen Dieselmotoren, die beispielsweise als Schiffsantriebe Verwendung finden können, sind an sich bekannt. Das Gestell des der Fig. 1 zugrundeliegenden Großdieselmotors enthält ein bettartiges Untergestell 1, in welchem eine Kurbelwelle 2 aufge­ nommen ist. Auf das Untergestell 1 sind quer zur Maschinenlängsachse an­ geordnete Ständer 3 aufgesetzt, die an ihrem oberen Ende eine Montage­ plattform zur Aufnahme der hier reihenförmig nebeneinander angeordneten, den nicht näher dargestellten Kolben zugeordneten Zylinder 4 tragen. Die genannte Montageplattform und/oder die Zylinder 4 sind durch vertikale Zuganker 5 mit dem Untergestell 1 verbunden. Durch die Zuganker 5 werden die Ständer 3 zwischen dem Untergestell 1 und einem oberen Gestellbereich eingespannt.

Die in den Zylindern 4 angeordneten, nicht näher dargestellten Kolben vollführen hier einen vergleichsweise großen Hub. Die Kolben sind daher über eine jeweils zugeordnete Kolbenstange 6 mit einem zugeordneten, eine synchrone Hubbewegung ausführenden Kreuzkopf 7 verbunden. Die jeweils zwischen zwei Ständern 3 angeordneten Kreuzköpfe 7 sind über jeweils zugeordnete Pleulstangen 8 mit der Kurbelwelle 2 verbunden.

Die Kreuzköpfe 7 sind, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, im Bereich der sie flankierenden Ständer 3 gleitend gelagert. Hierzu sind die zwischen jeweils zwei Ständern 3 angeordneten Kreuzköpfe 7 mit seitlichen Gleit­ schuhen 9 versehen, die an ihren Enden mit voneinander abgewandte Lagerflächen aufweisenden Führungsplatten 10 versehen sind. Diese laufen auf ständerseitig vorgesehenen, vertikalen Gleitbahnen. Hierzu sind die Ständer 3 mit den Gleitschuhen 9 zugeordnete Gleitschächte 11 begrenzenden Leibungen 12 versehen, die durch quer zu einer mittleren Ständerwand angeordnete Stirnplatten gebildet werden.

Jeder Ständer 3 besitzt zwei symmetrisch zur Motormittellängsebene ange­ ordnete Leibungen 12, die durch eine ein mittleres Wandelement 13 bildende, rechteckförmige Platte miteinander verbunden sind. Außen schließen sich an die Leibungen 12 durch trapezförmige Platten gebildete Wandelemente 14 an. Es ergibt sich somit ein über der ganzen Breite einwandiger Ständeraufbau mit nach oben sich verjüngender Konfiguration. Die äußeren Wandelemente 14 sind gegenüber den die Leibungen 12 bildenden Stirnplatten durch horizontale, in der Draufsicht dreieckförmige oder trapezförmige Rippen 15 versteift. Dabei können, wie Fig. 1 zeigt, jeweils mehrere derartige Rippen 15 übereinander vorgesehen sein.

Die Zuganker 5 sind im Bereich der durch die Leibungen 12 begrenzten Gleitschächte 11, also im Bereich innerhalb der einander zugewandten Gleitbahnen 16 einander gegenüberliegender Leibungen 12 angeordnet. Der Abstand der Zuganker 5 wird durch die Anordnung der Zylinder 4 vorge­ geben. Da sich hier die Zuganker 5 innerhalb der Leibungen 12 befinden, können die Leibungen 12 jedes Ständers 3 vergleichsweise weit voneinan­ der entfernt sein, so daß sich eine große lichte Weite der so gebildeten Gleitschächte 11 und damit eine entsprechend große Breite der Gleitschuhe 9 sowie ein großer Durchmesser der Kreuzkopflager 17 erreichen lassen.

Jedem Ständer 3 sind vier Zuganker 5 zugeordnet, die bezüglich des mittleren, die beiden Leibungen 12 überbrückenden Wandelements 13 jedes Ständers 3 paarweise einander gegenüberstehend plaziert sind. Die Zuganker 5 können dabei vergleichsweise nahe am Wandelement 5 plaziert sein, was sich günstig auf den erzielbaren Kraftfluß auswirkt. Es ist dabei lediglich ein Abstand einzuhalten, der etwas größer als der zu erwartende, maximale Schwingungsausschlag im Falle von Schwingungen der Zuganker 5 ist. Dies gilt auch für den Abstand der innerhalb der Gleitbahnen 16 angeordneten Zuganker 5 von den kreuzkopfseitigen Gleitschuhen 9. Diese sind zweckmäßig mit den Zugankern 5 zugeordneten Kerbungen 18 ver­ sehen, in welche die Zuganker 5 mit Spiel eingreifen können, was eine sehr kompakte Anordnung ergibt und sicherstellt, daß die Gleitbahnen 16 der Leibungen 12 und die diesen zugeordneten Lagerflächen 19 der kreuzkopf­ seitigen Führungsplatten 10 vergleichsweise breit sein können, was sich günstig auf die Flächenbelastung und damit auf die erzielbare Lebensdauer auswirkt.

Die Gleitschuhe 9 sind auch an quer zu den Gleitbahnen 16 verlaufenden Gleitbahnen 16a geführt, um eine geradlinige Bewegung zu gewährleisten. Im dargestellten Beispiel sind die Gleitschuhe 9 durch geeignete Leisten 20 an den seitlichen Flanken der die Leibungen 12 bildenden Stirnplatten geführt.

Die außerhalb der Zuganker 5 liegenden Leibungen 12 können, wie oben schon erwähnt, unabhängig von der fixen Anordnung der Zuganker 5 plaziert werden. Der Abstand wird dabei so gewählt, daß die mit Schweiß­ nähten zu versehenden Fugen 21 zwischen dem mittleren Wandelement 13 und den hiervon überbrückten, die Leibungen 12 bildenden Stirnplatten gut zugänglich sind. Dabei ergibt sich ein wesentlich größerer Wandabstand der Zuganker 5 als bezüglich des mittleren Wandelements 13.

Da die Zuganker 5 innerhalb der die Leibungen 12 bildenden Stirnplatten angeordnet sind, sind außerhalb der Leibungen 12 keine Maßnahmen zur Aufnahme der Zuganker 5 zu treffen. Die Versteifungsrippen 15 benötigen daher keine Ausnehmungen zum Durchführen von Zugankern.

Claims (8)

1. Hubkolbenmaschine, insbesondere Großdieselmotor, mit ihren Kolben zugeordneten Kreuzköpfen (7), die auf mit Gleitbahnen (16) versehenen Leibungen (12) von sie zwischen sich aufnehmenden, quer zur Maschinenlängsachse angeordneten Ständern (3) des Maschinengestells gelagert sind, und mit im Bereich der Ständer (3) angeordneten, zumindest über die Höhe der Ständer (3) durchgehenden Zugankern (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (5) jeweils im Bereich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Leibungen (12) angeordnet sind.

2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Zuganker (5) von einem die zugeordneten Leibungen (12) überbrückenden Wandelement (13) zumindest der maximalen Amplitude der zu erwartenden Schwingungen der Zuganker (5) entspricht.

3. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand der Zuganker (5) vom jeweils benachbarten, kreuzkopfseitigen Gleitschuh (9) zumindest der maximalen Amplitude der zu erwartenden Schwingungen der Zuganker (5) entspricht.

4. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzköpfe (7) mit den innerhalb ihrer Gleitbahnen (16) angeordneten Zugankern (5) zugeordneten Kerben (18) versehen sind.

5. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ständer (3) vier Zuganker (5) zugeordnet sind, die bezüglich eines eine die Leibungen (12) des Ständers (3) überbrückenden, mittleren Wandelements (13) paarweise einander gegenüberstehend angeordnet sind.

6. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (5) an die Leibungen (12) bis auf einen Abstand angenähert sind, der größer als der Abstand der Zuganker (5) zur benachbarten Wand (13) des Ständers (3) ist.

7. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leibungen (12) bildende Stirn­ platten und die hieran außen sich anschließenden Wandelements (14) jedes Ständers (3) durch horizontale, ausnehmungslose Rippen (15) gegeneinander versteift sind.

8. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständer (13) einen einwandigen Aufbau mit plattenförmigen Wandelementen (13, 14) aufweisen, die mit die Leibungen (12) bildenden Stirnplatten verschweißt sind.