DE4309615C2

DE4309615C2 - Fastener

Info

Publication number: DE4309615C2
Application number: DE19934309615
Authority: DE
Inventors: Erik Thomsen
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: DK43892D0; DK43892A; DK168544B1; DE4309615A1; JP3053994B2; JPH0688536A; KR100233882B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbin den eines länglichen, verhältnismässig dünnwandingen Elements, welches Vibrationen ausgesetzt wird und sich in der Querrichtung thermisch ausdehnen kann, mit einer in der Querrichtung in Abstand vom Element befindlichen tragenden Konstruktion, welche Vorrichtung ein mit der Konstruktion fest verbundenes und in Richtung zum Ele ment erstreckendes erstes Plattenstück, ein mit dem Element fest verbundenes und in Richtung zur Konstruk tion erstreckendes zweites Plattenstück sowie ein erstes Sammelorgan umfasst, das sowohl an das erste als das zweite Plattenstück befestigt ist und diesen eine gegen seitige Bewegung in der Querrichtung, jedoch im wesent lichen keine gegenseitige Bewegung rechtwinkelig dazu gestattet, wie in Motoren des Typs Mc der Patentinhaberin gezeigt.The invention relates to a device for connection that of an elongated, relatively thin-walled Elements which are exposed to vibrations and themselves can thermally expand in the transverse direction with a in the transverse direction at a distance from the element supporting structure, which device one with the Construction firmly connected and towards the ele ment extending first plate piece, one with the Element firmly connected and towards the construct tion extending second plate piece and a first Collective organ that includes both the first and that second plate piece is attached and this one against lateral movement in the transverse direction, however, essentially no mutual movement at right angles to it permitted, as shown in the patentee's Mc type engines.

Längliche, verhältnismässig dünnwandige Elemente sind Bestandteile in vielen Motoranlagen, wo der Motor unter Betrieb Vibrationen und thermische Beeinflussungen in die verschiedenen Teile der Anlage induziert. Das dünnwandige Element kann beispielsweise ein Behälter oder ein Auspuffreceiver sein. Wenn das Element vari ierenden Temperaturbelastungen ausgesetzt ist, wird sich dessen Ausmass in der Querrichtung ändern, sodass der Abstand zwischen der Aussenseite des Elements und der tragenden Konstruktion geändert wird. Dies stellt be sondere Anforderungen an die Verbindungsvorrichtung, da dieser variierende Abstand in die Vorrichtung aufgenom men werden muss, wenn man eine eigentliche Deformation des Elements oder der Konstruktion vermeiden will.Elongated, relatively thin-walled elements are components in many engine systems where the engine under operation vibrations and thermal influences induced in the different parts of the plant. The thin-walled element can be, for example, a container or be an exhaust receiver. If the element vari exposed to temperature loads change its dimension in the transverse direction so that the Distance between the outside of the element and the supporting structure is changed. This proves special requirements for the connecting device, because this varying distance in the device must be considered if you have an actual deformation of the element or construction.

In Schiffsmotorenanlagen werden die dünnwandigen Elemente über Vibrationseinflüssen vom Motor hinaus Krafteinflüssen ausgesetzt, die von den Bewegungen des Schiffes in See stammen. Um das dünnwandige Element beispielsweise an den auf dem Motor befestigten Galerien festzuhalten, ist es notwendig, dass die Verbindungs vorrichtung verhältnismässig grosse Kräfte in Richtungen rechtwinkelig zur Querrichtung übertragen kann, und dies gleichzeitig damit, dass die Beweglichkeit in der Quer richtung aufrechterhalten wird.In marine engine systems, the thin-walled Elements beyond vibrations from the engine Exposed to forces from the movements of the Vessel originate at sea. To the thin-walled element for example on the galleries attached to the engine to hold, it is necessary that the connection device relatively large forces in directions can transmit perpendicular to the transverse direction, and this at the same time that agility in the cross direction is maintained.

Es hat sich gezeigt, dass in dem dünnwandigen Ele ment im Bereich der Befestigung des zweiten Plattenstücks auf dem Element Dauerrisse entstehen können.It has been shown that in the thin-walled Ele ment in the area of the attachment of the second plate piece permanent cracks can occur on the element.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung anzugeben, die in geringerem Mass Dauerrisse in dem dünn wandigen Element verursacht.The object of the invention is to provide a device the less permanent cracks in the thin wall element.

Mit Hinblick darauf ist die erfindungsgemässe Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Plattenstück mit dem einen der zwei Plattenstücke fest verbunden ist, und mit dem anderen der zwei Plattenstüc ke durch ein zweites Sammelorgan verbunden ist, das in der Querrichtung in Abstand von dem ersten Sammelorgan liegt, und das in der Querrichtung, jedoch im wesent lichen nicht rechtwinkelig dazu, Bewegung des dritten Plattenstückes im Verhältnis zu entweder Konstruktion oder Element erlaubt.In view of this, the invention is Device characterized in that a third Plate piece with one of the two plate pieces firmly is connected, and with the other of the two plate pieces ke is connected by a second collecting organ, which in the transverse direction at a distance from the first collecting member lies, and that in the transverse direction, but essentially not at right angles to it, movement of the third Slab in relation to either construction or element allowed.

Es ist bekannt, dass in einem Plattenelement, das im Verhältnis zu einem festen Punkt vibriert, Dauer risse entstehen können. Mit der Erfin dung ist konstatiert worden, dass die Dauerrisse vermeint lich dadurch zustandekommen, dass in der bekannten Vor richtung das zweite Plattenstück um das erste Plat tenstück um eine Schwingungsachse schwingen kann, die sowohl zur Längsrichtung des dünnwandigen Elements, als zu der Querrichtung, worin sich die Vorrichtung befin det, rechtwinkelig ist. Diese Schwingungen entstehen durch die Flexibilität des Sammelorgans in der Querrich tung, da sich das in der Längsrichtung eine Ende des Sammelorgans periodisch nach oben und nach unten bewegen wird, während das andere Ende eine entgegengesetzte Bewegung durchführt. Die Schwingungen des zweiten Plat tenstückes verursachen ein periodisch anwachsendes und abnehmendes Ausbeulen der dünnen Wand des Elements, was zu Dauerrissen führen kann.It is known that in a plate element, the vibrates in relation to a fixed point, duration cracks can occur. With the Erfin It has been stated that the permanent cracks are believed Lich come about in that in the known Vor direction of the second plate piece around the first plate can swing about a vibration axis that both to the longitudinal direction of the thin-walled element, as to the transverse direction in which the device is located det, is rectangular. These vibrations arise through the flexibility of the collecting element in the transverse direction tion, since this is one end of the Periodically move the collecting organ up and down while the other end is an opposite Performs movement. The vibrations of the second plat cause a periodically growing and diminishing bulge of the thin wall of the element what can lead to permanent cracks.

Das dritte Plattenstück folgt einer jeden Bewegung jenes Plattenstückes, mit dem es steif verbunden ist, und das zweite Sammelorgan fixiert in rechtwinkelig zur Querrichtung liegenden Richtungen das dritte Platten stück im Verhältnis zur Befestigung des zweiten Sammel organs auf entweder dem ersten oder dem zweiten Plat tenstück. Der Abstand in der Querrichtung zwischen den zwei Sammelorganen bewirkt, dass das dritte Plattenstück an einem Drehen um eine jegliche, rechtwinkelig zur Querrichtung liegende Achse gehindert wird. Damit ver hindert das dritte Plattenstück eine Drehung zwischen dem ersten und dem zweiten Plattenstück. Die erfindungs gemässe Vorrichtung kann somit ausser der Fähigkeit rechtwinkelig zur Querrichtung wirkende Kräfte zu über tragen, auch Momenteinflüsse zwischen dem dünnwandigen Element und der tragenden Konstruktion übertragen, was ein periodisches Ausbeulen der dünnen Wand des Elements im grossen und ganzen verhindert. Die Vorrichtung gestattet deshalb nur ein reines Verschieben des Ele ments in der Querrichtung im Verhältnis zur Konstruk tion.The third slab follows every movement the piece of plate to which it is rigidly connected, and the second collecting element is fixed at right angles to the Transversal directions are the third panels piece in relation to the attachment of the second collection organs on either the first or the second plat ten piece. The distance in the cross direction between the two collecting organs causes the third plate piece on a turn around any, at right angles to Transverse axis is prevented. So ver the third piece of plate prevents rotation between the first and the second plate piece. The fiction modern device can thus be out of ability forces acting at right angles to the transverse direction wear, even moment influences between the thin-walled Element and the load-bearing structure transfer what periodic bulging of the thin wall of the element largely prevented. The device therefore only allows the Ele elements in the transverse direction in relation to the construct tion.

Der Vorrichtung kann eine grosse Flexibilität in der Querrichtung und eine Fähigkeit der Übertragung grosser Kräfte in dazu rechtwinkelig liegenden Richtun gen dadurch verliehen werden, dass sowohl das erste als das zweite Sammelorgan zweckmässig mehrere parallele, dünne Plattenstreifen umfassen, die in der Querrichtung gestapelt sind, und dass die zwei zum Sammelorgan gehö rigen Plattenstücke an ihrem betreffenden Ende des Sta pels befestigt sind. Ändert sich der Abstand zwischen dem Element und der Konstruktion, wird die Abstandsän derung als eine Deformation in den Sammelorganen aufge nommen werden, und da die dünnen Plattenstreifen un tereinander gleiten können, weist das Sammelorgan in der Querrichtung nur eine geringe Steifigkeit auf. Die Be festigung der Plattenstücke an ihrem zugehörigen Ende des Stapels sichert die grösst mögliche Länge des defor mationsaufnehmenden Abschnittes des Sammelorgans.The device can be very flexible the cross direction and an ability of transmission large forces in a direction perpendicular to it are awarded by the fact that both the first and the second collecting body expediently several parallel, include thin plate strips that run in the transverse direction are stacked, and that the two belong to the collecting organ plate pieces at their respective end of the sta pels are attached. The distance between changes the element and the construction, the distance is change as a deformation in the collecting organs be taken, and since the thin plate strips un can slide one behind the other, the collecting organ in the Transverse direction only a little stiffness. The Be fixation of the plate pieces at their associated end of the stack ensures the greatest possible length of the defor tion-receiving section of the collecting organ.

In einer besonders einfachen Ausführungsform ver läuft das dritte Plattenstück parallel zu dem ersten und dem zweiten Plattenstück, und das erste und das zweite Sammelorgan sind untereinander parallel.In a particularly simple embodiment ver the third slab runs parallel to the first and the second plate piece, and the first and second Collection organ are parallel to each other.

Um auf dem zweiten Sammelorgan überaus grosse Kraftteinflüsse in Richtungen rechtwinkelig zur Quer richtung verhindern zu können, können die von Drehmomen ten stammenden Kräfte auf einem akzeptablen Niveau ge halten werden, indem der Abstand zwischen den zwei Sam melorganen vorzugsweise mindestens einem Drittel des Abstandes zwischen dem Element und der Konstruktion entspricht.To be extremely large on the second collecting organ Force influences in directions perpendicular to the cross To prevent direction, the torque forces at an acceptable level are held by the distance between the two sam Melorganen preferably at least a third of the Distance between the element and the construction corresponds.

Ein Beispiel einer erfindungsgemässen Ausführungs form wird nachstehend unter Hinweis auf die schematische Zeichnung näher beschrieben, auf derAn example of an embodiment according to the invention Form is shown below with reference to the schematic Drawing described in more detail on the

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bekannten Verbin dungsvorrichtung, und Fig. 1 is a side view of a known connec tion device, and

Fig. 2 und 3 die erfindungsgemässe Vorrichtung, in einer Endansicht bzw. Seitenansicht, zeigen. Figs. 2 and 3, the device of the invention, in an end view and a side view showing.

Auf der Zeichnung sieht man einen kleinen Aus schnitt eines dünnwandingen Elements 1, das ein Aus puffreceiver für einen grossen Zweitakt-Dieselmotor sein kann. Das Element 1 ist länglich und weist eine in Richtung des Pfeils A verlaufende Längsachse auf. Das Element ist mittels einer im allgemeinen mit 2 be zeichneten Verbindungsvorrichtung mit einer tragenden Konstruktion verbunden, die eine auf dem Motor befestig te Galerie zur Unterstützung von Turboladern, Kühlern, Auspuffreceivers usw. sein kann.In the drawing you can see a small section of a thin-walled element 1 , which can be a puff receiver for a large two-stroke diesel engine. Element 1 is elongated and has a longitudinal axis running in the direction of arrow A. The element is connected by means of a connecting device, generally designated 2, to a supporting structure which may be a gallery attached to the engine to support turbochargers, radiators, exhaust receivers, etc.

Ein erstes Plattenstück 4 ist mittels mit 5 angedeuteter Holzen mit der Konstruktion 3 verbunden.A first piece of plate 4 is connected to the structure 3 by means of 5 indicated wooden.

Ein zweites Plattenstück 6 ist durch Schweissen mit dem Element 1 steif verbunden. Die einander zuwen denden Enden der zwei Plattenstücke 4, 6 sind durch ein erstes Sammelorgan 7 miteinander verbunden, das für Bewegungen in der Querrichtung, angezeigt durch den Pfeil B, flexibel ist, aber in Richtungen rechtwinkelig zur Querrichtung steif ist, sodass Kräfte in diesen Richtungen direkt von dem einen Plattenstück auf das andere Plattenstück übertragen werden.A second plate piece 6 is rigidly connected to the element 1 by welding. The mutually facing ends of the two plate pieces 4 , 6 are interconnected by a first collecting member 7 , which is flexible for movements in the transverse direction, indicated by the arrow B, but is rigid in directions perpendicular to the transverse direction, so that forces in these directions can be transferred directly from one plate piece to the other plate piece.

Die Flexibilität des Sammelorgans in der Querrich tung ermöglicht ein Drehen des zweiten Plattenstückes 6 im Verhältnis zu dem ersten Plattenstück 4 um Drehach sen, die im grossen und ganzen rechtwinkelig zur Quer richtung liegen. Eine für die Festigkeit des Elements 1 besonders ungünstige Form der Schwingungen ist mit stark vergrösserter Schwingungsamplitude mit punktierten Stri chen in Fig. 1 gezeigt. Hier schwingt das Plattenstück 6 mit dem zugehörigen Wandbereich des Elements 1 um eine mit dem Pfeil C angedeutete Drehachse bei der Mitte des Sammelorgans 7.The flexibility of the collecting member in the transverse direction allows rotation of the second plate piece 6 in relation to the first plate piece 4 about Drehach sen, which are generally at right angles to the transverse direction. A particularly unfavorable form of the vibrations for the strength of the element 1 is shown in FIG. 1 with a greatly increased vibration amplitude with dotted lines. Here the plate piece 6 swings with the associated wall area of the element 1 about an axis of rotation indicated by the arrow C at the center of the collecting element 7 .

In der nachfolgenden Beschreibung der erfindungs gemässen Vorrichtung werden Elemente derselben Art wie in Fig. 1 gezeigt mit denselben Bezugszeichen benannt.In the following description of the device according to the invention, elements of the same type as shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.

Das erste und das zweite Plattenstück 4, 6 liegen in gleicher Ebene und weisen jedes an dessem freien Ende einen Flansch 8, 9 auf, worauf das erste Sammelorgan 7 mittels mit 10 angedeuteter Bolzen befestigt ist, die das eine Ende des Sammelorgans 7 zwischen einer Halteleiste 11 bzw. 12 und der Seitenfläche des zugehörigen Flansches 8 bzw. 9 einspannen.The first and the second plate piece 4 , 6 lie in the same plane and each have a flange 8 , 9 at its free end, whereupon the first collecting member 7 is fastened by means of bolts indicated by 10, which one end of the collecting member 7 between a retaining strip Clamp 11 or 12 and the side surface of the associated flange 8 or 9 .

Das Sammelorgan 7 besteht aus mehreren dünnen, metallischen Plattenstreifen, die zu einem Stapel gesam melt sind und sich über die ganze Länge der Flansche 8 und 9 erstrecken.The collecting element 7 consists of several thin, metallic plate strips which are melted into a stack and extend over the entire length of the flanges 8 and 9 .

Ein drittes Plattenstück 13 ist mit einem Flansch 14 auf dem Flansch 9 des zweiten Plattenstückes so festgebolzt, dass das zweite und das dritte Plattenstück steif verbunden sind. Das entgegengesetzte Ende des dritten Plattenstückes ist mit einem Flansch 15 verse hen, auf welchen das eine Ende des zweiten Sammelorgans 16 mittels einer Halteleiste 17, die mit 18 angedeu tenden Bolzen auf dem Flansch festgespannt ist, fixiert ist. Das andere Ende des zweiten Sammelorgans 16 ist mittels einer Halteleiste 19 und mit 20 angedeute ten Bolzen auf ein Fusstück 21 auf dem ersten Plat tenstück festgespannt, sodass das Sammelorgan das dritte und das erste Plattenstück verbindet.A third plate piece 13 is bolted with a flange 14 on the flange 9 of the second plate piece so that the second and third plate pieces are rigidly connected. The opposite end of the third plate piece is hen with a flange 15 verse, on which one end of the second collecting member 16 is fixed by means of a retaining bar 17 which is tightened with 18 indicated bolts on the flange. The other end of the second collecting member 16 is clamped by means of a retaining strip 19 and with 20 indicated bolts on a foot piece 21 on the first plate tenstück, so that the collecting member connects the third and the first plate piece.

Das dritte Plattenstück 13 wird in der Querrich tung, markiert mit dem Pfeil B, den Bewegungen des zwei ten Plattenstückes 6 unter gleichzeitigem Biegen der zwei Sammelorgane 7, 16 folgen, wird aber aufgrund der fehlenden Flexibilität des zweiten Sammelorgans 16 in der Ebene der dünnen Plattenstreifen eine jegliche Dre hung des zweiten Plattesstückes 6 im Verhältnis zum ersten Plattenstück 4 um die mit dem Pfeil C ange zeigte Achse verhindern. Die erfindungsgemässe Vorrich tung ist somit imstande Momenteinflüsse vom Element 1 auf die Konstruktion 3 zu übertragen.The third plate piece 13 is in the transverse direction, marked with the arrow B, the movements of the two th plate piece 6 with simultaneous bending of the two collecting elements 7 , 16 follow, but is due to the lack of flexibility of the second collecting element 16 in the plane of the thin plate strips prevent any rotation of the second plate piece 6 in relation to the first plate piece 4 about the axis indicated by the arrow C. The device according to the invention is thus able to transmit torque influences from element 1 to structure 3 .

Einfachheitshalber können das erste und das zweite Sammelorgan auf dieselbe Weise ausgestaltet sind. Die Plattenstücke 4, 6 und 13 sind zweckmässig parallel, sodass die Sammelorgane dieselbe Länge aufweisen, es ist jedoch möglich eines oder mehrere der drei Plattenstücke untereinander schrägstellen zu lassen. Es ist auch nicht erforderlich, dass die Sammelorgane untereinander voll ständig parallel verlaufen. Das dritte Plattenstück 13 kann in der Querrichtung kürzer sein, und in diesem Fall ist das zweite Sammelorgan 16 auf einem Flansch zu befestigen, der ein Stück weiter oben auf dem ersten Plattenstück 4 angeordnet ist.For the sake of simplicity, the first and the second collecting member can be configured in the same way. The plate pieces 4 , 6 and 13 are expediently parallel, so that the collecting members have the same length, but it is possible to have one or more of the three plate pieces inclined with respect to one another. It is also not necessary for the collecting organs to run completely parallel to one another. The third plate piece 13 can be shorter in the transverse direction, and in this case the second collecting member 16 is to be fastened on a flange which is arranged a little further up on the first plate piece 4 .

Claims

1. Apparatus for connecting an elongated, relatively thin-walled element ( 1 ) which is exposed to vibrations and can thermally expand in the transverse direction (B), with a supporting construction ( 3 ) located in the transverse direction at a distance from the element, which device comprises a fixedly connected with the construction and extending towards the element of the first plate piece ( 4 ), a fixedly connected with the element and extending towards the construction of the second plate piece ( 6 ) as well as a first collector organ ( 7 ) which is fastened to both the first and the second plate piece and this allows mutual movement in the transverse direction, but essentially no mutual movement at right angles thereto, characterized in that a third plate piece ( 13 ) with the one of the two plate pieces ( 4 , 6 ) is firmly connected, and to the other of the two plate pieces ( 4 , 6 ) by a second collector organ ( 16 ) connected in the transverse direction (B) at a distance from the first collecting member ( 7 ) and in the transverse direction, but not substantially at right angles thereto, movement of the third plate piece ( 13 ) in relation to either construction ( 3 ) or element ( 1 ) allowed.

2. Device according to claim 1, characterized in that both the first ( 7 ) and the second collecting element ( 16 ) comprises a plurality of parallel, thin plate strips which are collected in the transverse direction (B), and that the two form the collecting element associated plate pieces are each attached to its respective end of the stack.

3. Device according to claim 1 or 2, that the third plate piece ( 13 ) runs parallel to the first ( 4 ) and the second plate piece ( 6 ), and that the first ( 7 ) and the second collecting member ( 16 ) are mutually parallel .

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between the two collecting members ( 7 , 16 ) corresponds to at least one third of the distance between the element ( 1 ) and the construction ( 3 ).