DE2031510C3

DE2031510C3 -

Info

Publication number: DE2031510C3
Application number: DE19702031510
Authority: DE
Priority date: 1969-06-27
Filing date: 1970-06-25
Publication date: 1977-11-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Schubstange für Kurbeltriebwerke von Hochdruckkompressoren oder -pumpen mit mindestens einem Kreuzkopflager und einem Kurbelzapfenlager, wobei die Lagerbohrungen der beiden Lager jeweils etwa zur Hälfte in einem SchiibstangenmiHelteil und in an diesem Mittelteil befestigten Lagerdeckeln ausgebildet sind, wobei zum Zusammenhalten der beiden Lagerdeckel und des Mittelteils Spannmittel vorgesehen sind, die den Mittelteil durchdringen und so vorspannbar sind, daß praktisch im Mittelteil immer Druckspannungen vorhanden sind.

Es ist eine ein Exzenter mit einem Zapfen verbindende Schubstange bekannt, deren Mittelteil aus einer Rohrkonstruktion besteht und bei der das Exzenterlager und das Zapfenlager durch ein auf dem Exzenterlager aufliegendes und mit seinen beiden Enden mit dem Zapfenlager verschraubtes, untex Zugspannung stehendes Spannband gegeneinander gezogen werden. Dadurch wird auf die Rohrkonstruktion des Mittelteils der Schubstange ein Druck ausgeübt. Die Schubstange ist zur Übertragung großer Kräfte nicht geeignet, da dann die Gefahr des Ausknickens der Rohrkonstruktion ihres Mittelteils besteht (FR-PS 8 06 978).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schubstange der eingangs beschriebenen Bauart so zu gestalten, daß in ihrem Mittelteil praktisch immer Druckspannungen vorhanden sind und daß sie auch zur Übertragung großer Kräfte in den Kurbeltriebwerken von doppelt wirkenden Kolbenmaschinen geeignet ist und bei kurzer Baulänge eine einfache und schelle Demontage durchführen läßt.

Hierzu schlägt die Erfindung vor, daß bei der Schubstange zu beiden Seiten neben den Lagerbohrungen Bohrungen vorgesehen sind, die den kreuzkopflagerseitigen Lagerdeckel, den Mittelteil und den kurbelzapfenlagerseitigen Lagerdeckel durchsetzen, und daß in diesen Bohrungen Ankerschrauben herausnehmbar eingesetzt sind, die die kreuzkopf- und kurbelzapfenlagersestigen Lagerdeckel gegen das Mittelteil festspannen.

Bei einer bekannten Schubstange mit zwei zweiteiligen Lagern sind die innen gelegenen Teile der Lager durch eine kräftige Stange miteinander verbunden, deren eines Ende zwecks eines Nachstellens der Lager in das innen gelegene Teil eines der beiden Lager eingeschraubt ist. Die außen gelegenen Teile der beiden Lager werden durch eine U-förmig gebogene, dünnere Stange zusammengehalten, deren beide Schenkel zu beiden Seiten neben den Lagerbohrungen, jeweils in gleichem Abstand und parallel zu der die Lagcrzeiüren verbindenden Mittelachse verlaufen. Es ist hier nicht vorgesehen, daß durch die dünnere Stange die mittig angeordnete Stange unter ständiger Druckspannung

gehalten werden soll (FR-PS 4 85 885).

Im nachfolgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 die Schubstange in Richtung auf die Lager gesehen,

F i g. 2 die einfache Schubstange als Schnitt durch die Lager,

Fig.3 die Schubstange als Doppelschubstange von oben gesehen, wobei die beiden Schubstangen durch einen rohrförmigen Verbindungsteil am Kurbelzapfenlager in eine feste Verbindung gebracht sind,

ρ ig. 4 die Schubstange als Doppelschubstange von oben gesehen, wobei die beiden Schubstangen durch rippenförmige Verbindungsteile am Kreuzkopfzapfenlager in eine feste Verbindung gebracht sind,

Fig.5 einen Schnitt durch die rippenförmigen Verbindungsteile gemäß der Doppe'schubstange nach F i g. 4,

Fig.6 ein Einbaubeispiel der Doppelschubstange in einer rahmenförmigen Kreuzkopfeinrichtung.

Gemäß der Darstellung nach F i g. 1 ist die Schubstange als demontierbare Einheit, bestehend aus einem den Schubstangenschaft bildenden Mittelteil 1, einem kurbelseitigen Lagerdeckel 4 und einem kreuzkopfseitigen Lagerdeckel 9, mit mindestens 2 langen Ankerschrauben 18 so zusammengebaut, daß der Mittelteil 1 zwischen dem kurbelseitigen Lagerdeckel 4 und dem kreuzkopfseitigen Lagerdeckel 9 fest verspai.m ist.

Die mit Dehnschäften 19 versehenen Ankerschrauben 18 sind in den zu beiden Seiten der Lagerbohrungen c/1 und dl angebrachten, mit gleichen aus dem Durchmesser d\ festlegbaren Abständen zur Mittelachse parallel verlaufende, die Lagerdeckel 4 und 9 und den Mittelteil 1 durchlaufenden Bohrungen 17 eingesetzt. In der Zone der Trennfuge 10 zwischen dem Lagerdeckel und dem Mittelteil 1 und der Trennfuge 11 zwischen dem Lagerdeckel 4 und dem Mittelteil 1 erhalten die Ankerschrauben 18 zum Justieren die Trennfugen überstehende Paßbunde 20. Auf der Auflagefläche 24 des kurbelseitigen Lagerdeckels 4 liegt der mit der Ankerschraube 18 fest verbundene Anschlagbund 21 auf. An der Gegenseite wird mit der im Gewinde 22 einschraubbaren Anzugsmutter 23, die auf der Auflagefläche 25 des kreuzkopfseitigen Lagerdeckels 9 aufliegt, die Ankerschraube so gespannt, daß der Mittelteil 1 in feste Verbindung mit den beiden äußeren Lagerdeckeln 4 und 9 gebracht wird, wobei durch die Paßbunde 20 die genaue Lage der einzelnen Teile zueinander bestimmt ist.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Ankerschrauben 18 in die Aufnahmebohrungen 17 so einzusetzen, daß der Anschlagkopf 21 auf der Auflagefläche 25 des kreuzkopfscitigen Lagerdeckel 9 und die Anzugsmutter 23 auf der Auflagefläche 24 des kurbelseitigen Lagerdeckels 4 zum Anliegen kommt.

Die Ankerschraube kann auch so gestaltet sein, daß anstelle des Auflagebundes 21 eine zweite Anzugsmutter 23 in einem hierfür vorgesehenen Gewinc'e eingeschraubt wird.

In die aus den Lagerstühlen des Mittelteiles und der Lagerdeckel gebildeten Aufnahmebohrungen werden als Kurbelzapfenlager 13 geteilte, lose Lagerschalen mit dem innendurchmesser </! und als Kreuzkopfzapfenlager 12 geteilte, lose Lagerschalen mit dem Innendurchmesser c/2 eingesetzt, wobei nach dem Festziehen der beidsettigen Lagerdeckel über die Ankerschrauben 18 die Lagerschalen in den Aufnahmebohrungen unter Wahrung des Laufspieles in den Gleitbohrungen d 1 und d 2 fest eingespannt sind.

Es ist aber auch möglich, anstelle der lo^en Lagerschalen durch direktes Eingießen Lagermetall in feste Verbindung mit den Aufnahmebohrungen zu bringen, wobei dann die Fertigbearbeitung der Lagerbohrungen c/1 bzw. c/2 bei zusammengebauter Schubstange erfolgt.

Der Abstand a zwischen den Lagern und damit die Gesamtbaulänge der Schubstange kann bei dieser Anordnung sehr klein gehalten werden, er ist nur bestimmt durch die konstruktiv bedingte Stärke 16 des Steges im Mittelteil 1 zwischen den Lagerbohrungen.

Die Schubstangen können, wie in Fig. 2 gezeigt, als einfache Schubstangen, oder wie in F i g. 3 und 4 gezeigt, als fest verbundene Doppelschubstangen ausgeführt werden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schubstange besteht das die Lagerslühle enthaltende Mittelstück 2 aus zwei parallel angeordneten Schaftteilen 27, die über ein halbrohrförmiges Verbindungsteil 7 in eine feste Verbindung gebracht sind. An der Kurbelseite wird das Kurbelzapfenlager 13 mit dem Innendurchmesser d I mit einer der Doppelschubstangenbreite entsprechenden Länge mit einem Lagerdeckel 5 eingebaut, der aus einem mit den seitlichen lochteilen 26 in fester Verbindung stehenden halbrohrförmigen Teil 7 besteht. Im zusammengebauten Zustande bildet der halbrohrförmige Teil 7 des Mittelstückes 2 und der halbrohrförmige Teil 7 des kurbelseitigen Lagerdeckels 5 die Bohrung für die Aufnahme der geteilten, losen Lagerschalen oder des Metallausgusses für das Kurbelzapfenlager, der entsprechend der erforderlichen Bohrungsabmessung dl bearbeitet wird.

An der Kreuzkopfseite werden die Aufnahmebohrungen für die beiden zweiteiligen Lager oder des Metallausgusses durch Aufsetzen der Lagerdeckel 9 gebildet.

Bei der in Fig.4 dargestellten Schubstange besteht das die Lagerstühle enthaltende Mittelstück 3 aus zwei parallel angeordneten Schaftteilen 27, die über einen oder mehrere rippenförmige Stege 8 in eine feste Verbindung gebracht sind. An der Kurbelseite werden zwei Kurbelzapfcnlager 15 mit einer der Aufnahmebohrung entsprechenden Länge und dem Innendurchmesser d 1 mit einem Lagerdeckel b gemeinsam eingebaut. Der Lagerdeckel 6 besteht aus zwei den Schaftteilen 27 zugeordneten Lagerdeckeln, die mit einem oder mehreren rippenförmigen Stegen 8 in eine feste Verbindung gebracht sind.

Es ist aber auch möglich, anstelle einer Lagerdeckeleinheit, die aus zwei durch Stege 8 verbundenen Lagerdeckeln besteht, zwei einzelne Lagerdeckel, die nicht miteinander in Verbindung stehen, anzubauen.

Im zusammengebauten Zustand werden in den axial angeordneten Bohrungen, die sich nach dem Aufsetzen des Lagerdeckels 6 ergeben, die zwei losen, geteilten Lagerschalen 15 eingesetzt oder das Lagermetall fest eingegossen.

Mit den in den Aufnahniebohrungen 17 in den Teilen der beiden Schaftseiten eingesetzten Ankerschrauben 18 werden die zwei kreuzkopfseitigen Lagerdeckel 9, der Mittelteil 2 (Fig. 3) und 3 (Fig. 4) und der kurbelseitige Lagerdeckel 5 (Fig. 3) und 6 (Fig. 4) /u einer lösbaren Einheit fest verbunden. Der Vorteil der dargelegten Schubstangenanordnung gegenüber der herkömmlichen liegt darin, daß durch die langen, die

leiden Lagerdeckel verbindenden Ankerschrauben 18 ier als Schaft dienende Mittelteil 2 (Fig.3) und 3 [Fig.4) unter eine Druckspannung gesetzt werden kann, deren Höhe durch die über die Anzugsmutter 23 erzeugbare Vorspannkraft im Dehnschaft 19 bestimmbar ist. Bei der Anordnung der Ankerschrauben 18 werden bei der ziehenden Bewegung der Schubstange die wirkenden Zugkräfte auf die durchgehenden Ankerschrauben 18 verlagert, wobei bei entsprechend gewählter Vorspannkraft der Mittelteil 1 (F i g. 2) bzw. 2 (F i g. 3) bzw. 3 (F i g. 4) noch unter der Einwirkung der Druckspannungen verbleibt. Dadurch werden die in den Mittelteilen auftretenden Wechselbeanspruchungen ganz in den Druckbereich verlagert, wodurch es ermöglicht wird, für die Mittelteile auch vergießbare ,5 Werkstoffe, z. B. Grau- oder Stahlguß, zu verwenden, was für die Fertigung besondere Vorteile bietet.

Da die Ankerschrauben 18 mit einer sehr langen, wirksamen Dehnlänge im Schaft 19 ausführbar sind, können die im Gewinde 22 und im Schaft 19 _Jo auftretenden Wechselbeanspruchungen in niederen Grenzen gehalten werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Schubstange in kurzer Baulänge ausgeführt werden kann. Dieser Vorteil wird besonders ersichtlich bei der in Fig.6 _2$ dargestellten Verwendung von Doppelschubstangen gemäß Darstellung in Fig.3 und 4 zum Antrieb rahmenförmiger Kreuzkopfeinrichtungen 33 für mechanisch angetriebene Kurbeltriebwerke, bei denen je Kurbel gegenüberliegend am Triebwerkgestell 29 zwei Arbeitszylinder 30 zur Aufnahme der Kolben 31 angeordnet sind. Es sind rahmenförmige Kreuzkopfeinrichtungen 33 bekannt, bei denen zwischen einem oberen und unteren Verhinderungsglied 3 bzw. 35 ein Kreuzkopfzapfenelement 37 mit blockförmigem Mittelteil 38, mit an beiden Seiten fest angebrachten Führungszapfen 39, fest eingespannt sind. Um dabei die Baulänge des Kreuzkopfzapfenrahmens möglichst kurz zu halten, schon mit Rücksicht auf die Massenkraftwirkung und Knickbeanspruchung durch die Kraftwirkung in den Verbindungselementen 34 und 35, ist es erforderlich, die innerhalb des Kreuzkopfrahmens 33 bewegbare Schubstange in möglichst kurzer Bauart auszuführen.

Bei der Doppelschubstange nach F i g. 3 und 4 werden hierbei an den beiden, am blockförmigen Mittelteil 38 (F i g. 6) des Kreuzkopfzapfengliedes 37 fest angebrachten Kreuzkopfzapfen 39 die beiden Schaftenden mit den Kreuzkopfzapfenlagern 12 (F i g. 1) und gleichzeitig am Kurbelzapfen 32 der Kurbelwelle das Kurbelzapfenlager 14 (Fig.3) bzw. die zwei Kurbelzapfenlager 15 (Fig.4) mit Hilfe der Lagerdeckel angelenkt, wobei nach dem Festziehen der Ankerschrauben 18 die Doppelschubstange eine bewegbare Einheit darstellt. Vorteilhaft ist hierbei, daß man das Festziehen der Muttern 23 am Gewinde 22 der Ankerschrauben 18 von einer zugänglichen Schubstangenseite, ζ. B. von der Seite der kreuzkopfseitigen Lagerdeckel 9 her durchführen kann, vor allem dann, wenn für das Festziehen der Ankerschrauben 18 hydraulische Anzugsvorrichtungen verwendet werden müssen.

Durch das Festziehen der Muttern 23 nur von einer Seite her, ist es auch möglich, ohne vollständigen Ausbau der Schubstange die Kontrolle der Laufflächen an den Lagerschalen 12 und 13 (F i g. 2) bzw. 14 (F i g. 3) bzw. 15 (Fig.4) durchzuführen, was vor allem im Hinblick auf die hiermit erzielbare Zeitersparnis von besonderer Bedeutung ist.

Ein weiterer Vorteil ist, daß bei der Verwendung biegesteifer Kreuzkopfzapfenelemente 37 in der dargestellten Ausführung, die bei kurzer Baulänge Kreuzkopfzapfen mit großem Durchmesser durchaus ermöglichen, die Durchmesser dl der Kreuzkopfzapfenlager in der Schubstange gut angepaßt werden können, was gerade für die Übertragung großer Kräfte vor besonderer Wichtigkeit ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schubstange für Kurbeltriebwerke von Hochdruckkompressoren oder -pumpen mit mindestens einem Kreuzkopflager und einem Kurbelzap^: ' · ger, wobei die Lagerbohrungen der beiden i ,er jeweils etwa zur Hälfte in einem SchubstangL-nmittelteil und in an diesem Mittelteil befestigten Lagerdeckeln ausgebildet sind, wobei zum Zusammenhalten der beiden Lagerdeckel und des Mittelteils Spannmitte! vorgesehen sind, die den Mittelteil durchdringen und so vorspannbar sind, daß praktisch im Mittelteil immer Druckspannungen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten neben den Lagerbohrungen (c/| und di) Bohrungen (17) vorgesehen sind, die den kreuzkopflagerseitigen Lagerdeckel (9), den Mittelteil (1; 2; 3) und den kurbel/apfenlagerseitigen Lagerdeckel (4; 5; 6) durchsetzen, und daß in diesen Bohrungen Ankerschrauben (18) herausnehmbar eingesetzt sind, die die kreuzkopf- und kurbelzapfenlagerseitigen Lagerdeckel gegen das Mittelteil festspannen.

2. Schubstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den den Lagerbohrungen (du di) abgewandten Abschnitten der Lagerdeckel (9 bzw. 4, 5, 6) jeweils im Bereich der Bohrungen (17) Anschlagflächen (24, 25) zur Abstützung der Schraubenköpfe (21) bzw. der Anzugsmuttern (23) der jeweiligen Ankerschrauben (18) vorgesehen sind.

3. Schubstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerschrauben (18) dehnbare Schaftteile (19) aufweisen, deren Durchmesser kleiner ist als der Kerndurchmesser des für die Anzugsmutter (23) vorgesehenen Gewindeteiles (22).

4. Schubstangen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftteile der Ankerschrauben (18) im Bereich von zwischen den Lagerdeckel (9 bzw. 4 bis 6) und den Mittelteil (1; 2; 3) ausgebildeten Trennfugen (10, U) mit einem zylindrischen, an die Bohrungsweite angepaßten Bund (20) versehen ist.

5. Schubstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (2, 3) einen in Axialrichtung des Kurbelzapfenlagers verbreitert ausgeführten Kurbelzapfen-Lagerstuhl sowie zwei von diesem Lagerstuhi abstehende, mit zueinander fluchtend ausgerichteten Kreuzkopf-Lagerstühlen versehene Schaftteile (27) aufweist und daß die im Mittelteil ausgebildeten, parallel zu der die Lagerzentren verbindenden Mittelachse verlaufenden Bohrungen für die Ankerschrauben (18) in den ebenfalls parallel zueinander verlaufenden Längsmittelebenen der Schaftteile liegen.

6. Schubstange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in Axialrichtung verbreitert ausgeführte Kurbelzapfen-Lagerstuhl aus einem halbrohrförmigen Glied (7) gebildet wird und daß tier kurbellagerseitige Lagerdeckel (5) aus einem entsprechenden halbrohrförmigen Glied (7) besteht, an weichem zu den Schaftteilen (27) fluchtende und mit den Bohrungen (17) für die Ankerschrauben (18) versehene |oche (26) angebracht sind.

7. Schubstange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in Axialrichtung verbreitert ausgeführte Kurbelzapfen-Lagerstuhl zwei jeweils in der Verlängerung der Schaftteile (27) liegende Lagerstuhl-Segmente aufweist, die miteinander über einen oder mehrere rippenförmige Stege (8) fest verbunden sind.

8. Schubstange nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Lagerstuhl-Segmenten über die Ankerschrauben (18) befestigte Lagerdeckel (6) zwei jeweils mit den Schaftteilen (27) fluchtende Jochteile (26) aufweist, die miteinander ebenfalls über einen oder mehrere nppenförmige Stege (8) fest verbunden sn.d