DK171284B1 - Totakts forbrændingsmotor af krydshovedtypen - Google Patents

Description

DK 171284 B1

Opfindelsen angår en totakts forbrændingsmotor af krydshovedtypen, omfattende en bundramme med hovedlejer for krumtapakslen, et på bundrammen monteret A-formet stativ med tværgående afstivninger, der bærer 5 styreplaner for krydshovedet, og et cylinderparti, der er spændt sammen med bundrammen ved hjælp af stagbolte, der oven en del af deres længde forløber inden i hulprofiler dannet af styreplanerne og af en afstivning, der forbinder styreplanernes bagside med A-stativets 10 tværgående afstivning.

En sådan motor kendes fra dansk patent nr.

147 383, hvor hver af de tværgående afstivninger i A-stativet er opbygget af to trapezformede rammer bestående af en ydre og en indre opstående flange, der er 15 således indbyrdes forbundet af to parallelle pladevægge, at der inden i rammen er et hulrum. Styreplanerne på hver ramme er på bagsiden forsynet med en afstivning i form af et plant pladestykke, der forløber spidsvinklet hen til den tilhørende pladevæg. De to pladevægge 20 er endvidere afstivet af et indre lodretstående pladestykke beliggende ud for det sted, hvor styreplanets afstivning er svejst til pladevæggen. Det indre pladestykke danner sammen med de hosliggende styreplaner og de to tværvægge et hulprofil, som i højderetningen kun 25 strækker sig over A-stativets øvre afsnit. En enkelt stagbolt forløber ned gennem hvert hulprofil. Det er kompliceret og omkostningskrævende at svejse den indre afstivning fast mellem den tværgående afstivnings to pladevægge, og de tværgående afstivninger optager end-30 videre forholdsvis stor plads i motorens længderetning, hvilket medvirker til, at motoren får stor totallængde.

Hvis motoren skal anvendes som fremdrivningsmotor i et skib, medfører motorens forholdsvis store indbygningslængde, at maskinrummet bliver langt og optager plads, 35 som ellers kunne være udnyttet til lastrum.

I de kendte totakts krydshovedmotorer med A-formet stativ er stagboltenes nedre ende forankret i 2 DK 171284 B1 bunden af motorens bundramme. Denne forankring af stagboltene har hidtil været nødvendig for at sikre, at motorstativet kan optage de store kræfter, som under motorens gang overføres gennem stagboltene for at hindre 5 åbning af de vandrette skilleflader mellem cylinderpartiet, A-stativet og bundrammen.

Der kendes også en totakts krydshovedmotor med A-formet stativ, hvor stativets tværgående afstivning er udformet som en i ét plan beliggende pladevæg, der 10 er afbrudt af cylindriske rør, der hver optager en stagbolt og forløber over stort set hele højden af A-stativet og bundrammen. Styreplanerne og stagbolterøre-ne er her udformet som to separate elementer, der ikke afstiver hinanden. Denne udformning af stativets tvær-15 gående afstivning er endvidere uhensigtsmæssig i og med, at ca. 90% af afstivningens fleksibilitet i tværretningen ligger i stagbolterørene, der således i væsentlig grad mindsker tværstivheden af afstivningen. Endvidere er stagbolterørene som følge af deres store 20 dimension omkostningkrævende at fremstille.

Der kendes også en lille totakts krydshovedmotor, hvor stativet har firkantet tværsnit. De kræfter, der i denne motor skal optages af tværvægge, styreplaner, stativ og stagbolte er væsentligt mindre end de 25 kræfter, der optræder i en stor totakts motor med A-formet stativ. Krydshovederne styres her af cirkelseg-mentformede lodrette glideflader, der ved hjælp af vandretliggende stivere er forbundet med en tværgående afstivning i form af en enkeltlagsvæg. Stagboltene er 30 forholdsvis små dobbelte stænger, der er skruet ned i gevindhuller i bundrammens overside.

Opfindelsen har til formål at mindske eller afhjælpe de ovennævnte ulemper ved en stor krydshovedmotor med A-formet stativ, og navnligt at anvise et kom-35 pakt og enkelt udformet A-stativ, hvor de enkelte elementer i stativet samvirker til at give stativet stor 3 DK 171284 B1 stivhed og dermed reducere de belastninger, der under motorens gang skal overføres til de elementer, hvormed A-stativet er forbundet.

Ifølge et aspekt af opfindelsen er den indled-5 ningsvis nævnte forbrændingsmotor med henblik herpå ejendommelig ved, at styreplansafstivningen strækker sig ned til bunden af A-stativets tværgående afstivning, og at stagboltenes nedre ende er fikserbar i bundrammen i et område beliggende i niveau over hoved-10 lejerne.

A-stativets evne til at optage de fra stagboltene stammende påvirkninger er forbedret ved at styreplansafstivningen strækker sig ned til bunden af stativet, hvilket også som følge af den lukkede hulprofil 15 øger stativets vridningsstivhed i området omkring stagboltene. A-stativets passende høje tryk- og vridningsstivhed i området umiddelbart over bundrammen, gør det muligt trods de store stagboltekræfter at fiksere stagboltene i den øverste del af bundrammen fordi A-20 stativets store lokale stivhed tillader, at dette påføres så store belastninger, at det ikke længere er nødvendigt at lade bundrammen fordele reaktionskræfterne fra stagbolteindspændingen ud over et forholdsvis stort afsnit af stativet. Der kan således drages fordel af, 25 at bundrammen stort set ikke belastes af stagboltekræf-terne, hvilket især indebærer den fordel, at udboringerne til hovedlejerne i bundrammen ikke deformeres, når stagboltene spændes.

Den lokale belastning af bundrammen og A-30 stativets nedre afsnit i området omkring stagboltene kan endvidere hensigtsmæssigt mindskes ved at A-stativets tværgående afstivning er enkeltlags pladevægge, hvoraf mindst én indeni A-stativet beliggende pladevæg bærer et krydshovedplan på hver side af væggen, 35 så de to krydshovedplaner med tilhørende afstivning sammen med pladevæggen danner to hulprofiler, og at en 4 DK 171284 B1 stagbolt forløber inden i hver af disse to hulprofiler.

Det parvise forløb af to stagbolte på hver sin side af pladevæggen gør det muligt at reducere kræfterne i den enkelte stagbolt til omkring det halve, samtidig med, 5 at der på hver side af krydshovedet ved hver tværgående, indre afstivning er to hulprofiler til optagelse af trykkræfter og momenter.

A-stativet ifølge opfindelsen er endvidere væsentlig enklere at fremstille end de tidligere kendte 10 A-stativer, og det optager minimal plads i motorens længderetning samtidig med, at de tværgående afstivninger har stor stivhed i tværretningen.

Ifølge et andet aspekt af opfindelsen er den indledningsvis nævnte krydshovedmotor med A-stativ 15 ejendommelig ved, at A-stativets tværgående afstivning er enkeltlags pladevægge, hvoraf mindst én inden i A-stativet beliggende pladevæg bærer et krydshovedplan på hver side af væggen, så de to krydshovedplaner med tilhørende afstivning sammen med pladevæggen danner to 20 hulprofiler, og at en stagbolt forløber inden i hver af disse to hulprofiler. Som nævnt ovenfor medfører denne udformning dels at stagboltekræfterne fordeles på det dobbelte antal stagbolte, dels at det fordoblede antal hulprofiler forbedrer tryk- og vridningsstivheden af de 25 tværgående afstivninger, dels at de tværgående afstivninger er enkle at fremstille og kun optager ringe plads i motorens længderetning.

Som ovenfor nævnt kan stagboltenes belastning af bundrammen hensigtsmæssigt mindskes ved, at styreplans-30 afstivningen strækker sig ned til bunden af A-stativets tværgående afstivning, og at stagboltenes nedre ende er fikserbar i bundrammen i et område beliggende i niveau over hovedlejerne. Denne udformning forbedrer endvidere A-stativets evne til at modstå store lokale påvirknin-35 ger i området omkring stagboltene.

Det ovennævnte A-stativ er endvidere forenklet ved at indbygge stagbolterørene som en integreret del af guideplanernes afstivning.

5 DK 171284 B1

Den store lokale stivhed af A-stativet i områderne omkring stagboltene kan hensigtsmæssigt øges ved, at styreplanernes nedre og/eller øvre ende med tilhørende afstivning er stift forbundet med henholdsvis én 5 bundflange og/eller en topflange på den tilhørende tværgående afstivning af A-stativet.

En udførelsesform for opfindelsen forklares herefter nærmere med henvisning til den meget skematiske tegning, hvor 10 fig. 1 viser et tværsnit gennem motoren, fig. 2 og 3 i større skala og udsnit, et snit gennem motoren henholdsvis efter linien II-II og III-III i fig. l, og fig. 4 i større skala og udsnit et længdesnit 15 gennem motorstativet i motoren i fig. 1.

I fig. 1 ses en stor totakts turboladet forbrændingsmotor 1 med et motorstativ 2, som i tværsnit har A-facon. I den viste udførelsesform omfatter A-stativet også et generelt med 3 betegnet cylinderpar-20 ti, der ligger mellem en mellembund 4 og en topplade 5, der bærer motorens cylinderforinger 6. Det er dog også muligt at udforme cylinderpartiet 3 som en eller flere separate enheder, der kan have lodrette ydervægge og er monteret på A-stativets topplade, der i dette 25 tilfælde udgør mellembunden 4. A-stativet er montert ovenpå motorens bundramme 7, hvori hovedlejer 8 for krumtapakslen er monteret.

Som det bedst ses i fig. 3 er A-stativet mellem hver cylinder afstivet af en gennemgående pladevæg 9, 30 der forbinder stativets langsgående ydre vægge 10 med hinanden og strækker sig i højderetningen fra mellembunden 4 til to vandretliggende flangestykker 11, hvormed A-stativet er boltet sammen med modsvarende flangestykker 12 ved oversiden af bundrammen. Da pla-35 devæggene 9 er gennemgående giver de A-stativet stor stivhed i tværretningen.

6 DK 171284 B1

Lodrette styreplaner 13 til optagelse af de på krydshovedet virkende tværkræfter er monteret på pladevæggen 9, eksempelvis ved hjælp af svejsning. På hver side af de indre pladevægge 9 er der to i tværretnin-5 gen overfor hinanden beliggende styreplaner 13. Hvert styreplan er på bagsiden støttet af en lodret forløbende afstivning 14, der forbinder styreplanet med pladevæggen 9. Afstivningen 14 kan som vist bestå af et ét plant pladestykke, der danner en spids vinkel med 10 pladevæggen, men det er også muligt at anvende en afstivning, som i vandret snit har kvartcirkel- eller kvartellipseformet tværsnit, hvilket betyder, at afstivningen forløber i det væsentlige vinkelret ind på pladevæggen 9. Styreplanet 13, afstivningen 14 og 15 pladevæggen 9 danner et hulprofil 15, som har stor vridningsstivhed.

Cylinderpartiet 3 og bundrammen 7 er spændt sammen ved hjælp af stagbolte 16, som mellem mellembunden 4 og bunden af A-stativet forløber inden i hul-20 profilerne 15, der således virker som stagbolterør, der giver A-stativet den fornødne trykstivhed til at modstå de store varierende trykkræfter, som stagboltene påfører stativet, når motoren er i drift. Ved at anbringe et stagbolt inden i hvert hulprofil, fordeles 25 tændkræfterne i hver cylinder på fire stagbolte, hvilket mindsker forspændingskraften i den enkelte stagbolt i forhold til en udførelsesform, hvor der kun anvendes to stagbolte ved hver indre pladevæg. Udformningen af A-stativets tværgående afstivning som en enkelt plade-30 væg og sammenbygningen af styreplansafstivning og stagbolterør i en enkelt enhed sikrer, dels at A-stativets tværgående afstivning ikke optager unødig plads i motorens længderetning, dels at fremstilligen af de tværgående afstivninger kan ske på enkel vis, idet der kun 35 er et fåtal af elementer, der alle kan samles ved hjælp af udvendige svejsesømme.

7 DK 171284 B1

Stagboltenes nedre ende er hensigtsmæssigt fik-seret i gevindhuller ved bundrammens overside. Dette indebærer den fordel, at de af stagboltene frembragte trækspændinger i bundrammen overføres direkte til A-5 stativet, så det nedre bundrammeafsnit med hovedlejerne ikke påvirkes af disse spændinger. Som alternativ til gevindhuller kan bundrammen i området under hver stagbolt være udformet med en reces, der står i forbindelse med et opadgående gennemgangshul, hvorigennem stagbol-10 ten passerer. Stagboltens nedre ende 17 kan i dette tilfælde fikseres ved hjælp af en bolt, der er indsat i recessen. Hvis stavboltene er fikseret ved oversiden af bundrammen 7, kan A-stativet gives passende stor stivhed i området umiddelbart over bundrammen, ved at af-15 stivningen 14 strækker sig helt ned til flangestykket 11. Afstivningen 14 kan være svejst fast til flangestykket 11 eller kan være sammenboltet hermed, så disse to elementer er stift forbundet til hinanden. Tilsvarende kan afstivningen 14 ved sin øvre ende væ-20 re stift forbundet med mellembunden 4 eller med en topflange på A-stativet.

Da cylinderpartiet 3 har væsentlig mindre bredde end bunden af A-stativet kan den fornødne tryk-stivhed mod stagboltekræfterne passende tilvejebringes 25 ved hjælp af en tværvæg 18, der i højderetningen strækker sig fra mellembunden 4 til toppladen 5. Trykstivheden i cylinderpartiet 3 kan også opnås ved at omgive stagboltene af stagbolterør i cylinderpartiet.

30 Hvis stagboltene på traditionel vis er fastgjort ved bunden af bundrammen 7, kan der ifølge opfindelsen stadigvæk drages fordel af den enkle udformning af A-stativets tværgående afstivning, også selv om afstivningen 14 ikke strækker sig helt ned til bunden af A-35 stativet, men det foretrækkes dog, at stagboltene er fikseret ved bundrammens overside.

Claims (6)

1. Totakts forbrændingsmotor (1) af krydshovedtypen, omfattende en bundramme (7) med hovedlejer (Θ) for krumtapakslen, et på bundrammen monteret A-formet stativ (2) med tværgående afstivninger (9), der bærer 5 styreplaner (13) for krydshovedet, og et cylinderparti (3), der er spændt sammen med bundrammen ved hjælp af stagbolte (16), der over en del af deres længde forløber inden i hulprofiler (15) dannet af styreplanerne og af en afstivning (14), der forbinder styreplanernes 10 bagside med A-stativets tværgående afstivning, kendetegnet ved, at styreplansafstivningen (14) strækker sig ned til bunden af A-stativets (2) tværgående afstivning (9), og at stagboltenes (2) nedre ende (17) er fikserbar i bundrammen (7) i et område be-15 liggende i niveau over hovedlejerne (8).

2. Totakts forbrændingsmotor ifølge krav l, kendetegnet ved, at A-stativets tværgående afstivning er enkeltlags pladevægge (9), hvoraf mindst én inden i A-stativet beliggende pladevæg bærer et 20 krydshovedplan (13) på hver side af væggen, så de to krydshovedplaner med tilhørende afstivning (14) sammen med pladevæggen (9) danner to hulprofiler (15), og at en stagbolt (16) forløber inden i hver af disse to hulprofiler .

3. Totakts forbrændingsmotor af krydshovedtypen, omfattende en bundramme (7) med hovedlejer (8) for krumtapakslen, et på bundrammen monteret A-formet stativ (2) med tværgående afstivninger (9), der bærer styreplaner (13) for krydshovet, og et cylinderparti (3), 30 der er spændt sammen med bundrammen ved hjælp af stagbolte (16), der over en del af deres længde forløber inden i hulprofiler (15) dannet af styreplanerne og af en afstivning (14), der forbinder styreplanernes bagside med A-stativets tværgående afstivning, kende DK 171284 B1 tegnet ved, at A-stativets tværgående afstivning er enkeltlags pladevægge (9), hvoraf mindst én inden i A-stativet beliggende pladevæg bærer et krydshovedplan (13) på hver side af væggen, så de to krydshovedplaner 5 med tilhørende afstivning (14) sammen med pladevæggen (9) danner to hulprofiler (15), og at en stagbolt (16) forløber inden i hver af disse to hulprofiler.

4. Totakts forbrændingsmotor ifølge krav 3, kendetegnet ved, at styreplansafstivningen 10 (14) strækker sig ned til bunden af A-stativets tværgå ende afstivning (9), og at stagboltenes nedre ende (17) er fikserbar i bundrammen (7) i et område beliggende i niveau over hovedlejerne (8).

5. Totakts forbrændingsmotor ifølge et af krave-15 ne 1, 2 eller 4, kendetegnet ved, at styreplanernes (13) nedre ende med tilhørende afstivning er stift forbundet med en bundflange (11) på den tilhørende tværgående afstivning af A-stativet.

6. Totakts forbrændingsmotor ifølge et af de fo-20 regående krav, kendetegnet ved, at styreplanernes (13) øvre ende med tilhørende afstivning er stift forbundet med en topflange (4) på den tilhørende tværgående afstivning af A-stativet.