EP0569790A1 - Lubrication circuit for engines with crank drive - Google Patents
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- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
Definitions
- the invention relates to a lubrication circuit of machines with a crank mechanism, in particular plunger and piston pumps for the high-pressure delivery of working media, of the type specified in the preamble of claim 1.
- a lubrication system is known from CS-A-212 094, in which the pressure lubricant is supplied via a separate branch of the lubrication circuit to the outer circumference of the cross head provided with grooves for the piston rings on its edges.
- the crosshead has a longitudinal groove on its outer circumference, which is connected to the transverse opening for the crosshead pin.
- the disadvantages of the known lubrication circuit systems include the difficult machining of the lubrication openings in the crankshaft and the need for an additional distribution of the lubricant to the crossheads.
- Another problem is the cyclically interrupted supply of the lubricant into the joint of the cross-head journal bearing due to the arrangement of the lubrication paths between the rotating crankshaft and the bore in the connecting rod for the supply of the lubricant. Since the most stressed assembly of the cross-head journal bearing at the end of the lubrication paths lies in the area of the greatest pressure losses, the risk of malfunctions of the crank mechanism increases.
- the object of the invention is to provide a lubrication system for machines with a crank mechanism, which eliminates the disadvantages mentioned above.
- the lubrication circuit according to the invention is for machines with a crank mechanism, in particular of plunger and piston pumps, in which at least one cross head provided with a cross head pin and a connecting rod is slidably mounted in the crosshead guide in the crankcase.
- the connecting rod is connected to the crankshaft in the crankcase in main bearings via a connecting rod bearing.
- the essence of the invention is that a single continuous lubrication channel is formed in the crankcase at the central position of the crosshead pin perpendicular to the longitudinal axis of the crosshead guide, with supply line lubrication channels for the main bearings in the crosshead guide of the crankcase, in the connecting rod connecting rod lubrication channels and in Cross head journals are provided.
- the central lubrication channel is provided with a flow regulator of the lubricant.
- the lubrication circuit according to the invention enables reliable pressure lubrication of the crossheads with the lubricant, which is then conveyed under pressure to the next lubrication points and spaces via simplified, shortened and generously dimensioned lubrication paths.
- the construction according to the invention enables the bearing gap of the cross-head journal to be constantly filled with lubricant without interruptions and pressure pulsations during the rotation of the crankshaft.
- the supply of the lubricant to all pressure lubrication points is carried out by a single central lubrication channel, the crankshaft being not interrupted by any lubrication holes, which considerably simplifies their manufacture and processing.
- a plurality of crosshead guides 101 are formed in a crankcase 1 provided with a trough 2, in which a plurality of crossheads 3 of the crank mechanism are slidably guided and on the end parts of which a crankshaft 4 is rotatably mounted in main bearings 41.
- Each crosshead 3, which is fixedly connected to a piston rod, has two lateral projections which delimit a central cutout for receiving a connecting rod head 52.
- a high bearing journal 31 is fixed in aligned transverse bores of the two approaches, on the central part of which the connecting rod head 52 is mounted via a slide bearing 32.
- Each connecting rod is rotatably supported in a bearing 51 on the crankshaft 4.
- a continuous central lubrication channel 6 is formed in the crankcase 1 perpendicular to the longitudinal axis of the crosshead guides 101, which passes through the intermediate walls of the crosshead guides 101 and to a lubricant source 7 arranged outside the crankcase 1, z. B. is connected via a pressure pump 7 and a filter 8.
- a controller 9 for controlling the lubricating oil flow, for. B. with an overflow valve provided.
- supply line lubrication channels 61 to the main bearings 41 of the crankshaft 4 are formed in the crosshead guides 101, lubrication channels 62 to the connecting rod bearings 51 in the connecting rods 5 and 31 lubrication channels 63 to the connecting rod bearings 32 in the crosshead pins 31.
- the inlets and outlets of the sections of the central lubrication channel 6 in the crosshead guides 101 are, for. B. expanded by semi-closed semicircular grooves 102, which are shown in Fig. 2.
- pressure oil is passed from the source 7 via the filter 8 into the central lubrication channel 6 and from here via the corresponding vertical lubrication channels 61, 62, 63 to the individual lubrication points of the crank mechanism.
- the flow controller 9 is set so that a constant and uninterrupted supply of lubricant to both the exposed coupling points of the connecting rod 5 with the crosshead 3 as well as to the main bearing 41 of the crankshaft 4 and the connecting rod bearing 51 is ensured.
- the recorded execution is not the only possible solution according to the invention.
- the formation of a semi-closed semicircular groove 103 is unnecessary in each layer phase of the crosshead 3.
- the central lubrication channel 6 can also have an elongated cross section in order to ensure sufficient overlaps even with longer stroke lengths of the pistons.
- a plurality of axial bores can also be formed in the bearing journal 31, which communicate with the lubrication channels 62 and 63.
- the bearing journals 31 can also expediently - as shown - be slightly shorter than the transverse bores in the cross heads 3 of the pistons, which results in end-side inlet and outlet chambers for the lubricating oil in and out of the cavities 311.
- the regulator 9 with its overflow valve can be replaced by another type of fitting or by an exchangeable or adjustable throttle.
- the lubrication circuit according to the invention can be used in all crank drives in which a constant and uninterrupted supply of the pressure lubricant to all lubrication points must be ensured.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schmierkreislauf von Maschinen mit Kurbeltrieb, insbesondere von Plunger- und Kolbenpumpen für die Hochdruckförderung von Arbeitsmedien, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a lubrication circuit of machines with a crank mechanism, in particular plunger and piston pumps for the high-pressure delivery of working media, of the type specified in the preamble of claim 1.
Bei bekannten Schmierkreisläufen von Maschinen mit Kurbeltrieb erfolgt die Zuleitung und Verteilung des Druckschmiermittels in der Regel über Bohrungen in der Kurbelwelle. Von hier wird das Öl zum Haupt- und zum Pleuellager, und mit Hilfe einer weiteren Bohrung in den Pleuelstangen zu den Kreuzkopfzapfen geleitet. Zur Schmierung der eigentlichen Kreuzköpfe ist ein gesonderter Zweig des Schmierkreislaufes vorgesehen oder es wird ein Ölnebel erzeugt, was einen Sammelraum für das Öl oberhalb der Kreuzköpfe erforderlich macht.In known lubrication circuits of machines with a crank mechanism, the supply and distribution of the pressure lubricant is generally carried out via bores in the crankshaft. From here, the oil becomes the main and connecting rod bearings, and with the help of another hole in the connecting rods, the Phillips headed. A separate branch of the lubrication circuit is provided for the lubrication of the actual crossheads or an oil mist is generated, which makes a collecting space for the oil above the crossheads necessary.
Aus der CS-A-212 094 ist ein Schmiersystem bekannt, bei dem das Druckschmiermittel über einen gesonderten Zweig des Schmierkreislaufes an den Außenumfang des an seinen Rändern mit Nuten für die Kolbenringe versehenen Kreuzkopfes herangeführt wird. Der Kreuzkopf hat an seinem Außenumfang eine Längsnut, die mit der Queröffnung für den Kreuzkopfzapfen verbunden ist.A lubrication system is known from CS-A-212 094, in which the pressure lubricant is supplied via a separate branch of the lubrication circuit to the outer circumference of the cross head provided with grooves for the piston rings on its edges. The crosshead has a longitudinal groove on its outer circumference, which is connected to the transverse opening for the crosshead pin.
Zu den Nachteilen der bekannten Schmierkreislaufsysteme gehören die schwierige Bearbeitung der Schmieröffnungen in der Kurbelwelle und die Notwendigkeit einer zusätzlichen Verteilung des Schmiermittels zu den Kreuzköpfen. Problematisch ist ferner die zyklisch unterbrochene Zuführung des Schmiermittels in die Fuge der Kreuzkopfzapfenlagerung infolge der Anordnung der Schmierwege zwischen der rotierenden Kurbelwelle und der Bohrung in der Pleuelstange für die Zuführung des Schmiermittels. Da die meistbeanspruchte Baugruppe der Kreuzkopfzapfenlagerung am Ende der Schmierwege im Bereich der größten Druckverluste liegt, erhöht sich die Gefahr von Funktionsstörungen des Kurbeltriebes.The disadvantages of the known lubrication circuit systems include the difficult machining of the lubrication openings in the crankshaft and the need for an additional distribution of the lubricant to the crossheads. Another problem is the cyclically interrupted supply of the lubricant into the joint of the cross-head journal bearing due to the arrangement of the lubrication paths between the rotating crankshaft and the bore in the connecting rod for the supply of the lubricant. Since the most stressed assembly of the cross-head journal bearing at the end of the lubrication paths lies in the area of the greatest pressure losses, the risk of malfunctions of the crank mechanism increases.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schmiersystem für Maschinen mit einem Kurbeltrieb zu schaffen, das die oben genannten Nachteile beseitigt. Der erfindungsgemäße Schmierkreislauf ist für Maschinen mit einem Kurbelgetriebe, insbesondere von Plunger- und Kolbenpumpen, bestimmt, bei denen im Kurbelgehäuse in der Kreuzkopfführung mindestens ein mit einem Kreuzkopfzapfen und einer Pleuelstange versehener Kreuzkopf gleitend gelagert ist. Die Pleuelstange ist über Pleuelstangenlager mit der im Kurbelgehäuse in Hauptlagern gelagerten Kurbelwelle gekoppelt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in dem Kurbelgehäuse an der mittleren Lage des Kreuzkopfzapfens senkrecht zur Längsachse der Kreuzkopfführung ein einziger durchgehender Schmierkanal gebildet ist, wobei senkrecht zu dessen Achse in der Kreuzkopfführung des Kurbelgehäuses Zuleitungsschmierkanäle für die Hauptlager, in der Pleuelstange Pleuelstangenschmierkanäle und im Kreuzkopfzapfen Zapfenschmierkanäle vorgesehen sind.The object of the invention is to provide a lubrication system for machines with a crank mechanism, which eliminates the disadvantages mentioned above. The lubrication circuit according to the invention is for machines with a crank mechanism, in particular of plunger and piston pumps, in which at least one cross head provided with a cross head pin and a connecting rod is slidably mounted in the crosshead guide in the crankcase. The connecting rod is connected to the crankshaft in the crankcase in main bearings via a connecting rod bearing. The essence of the invention is that a single continuous lubrication channel is formed in the crankcase at the central position of the crosshead pin perpendicular to the longitudinal axis of the crosshead guide, with supply line lubrication channels for the main bearings in the crosshead guide of the crankcase, in the connecting rod connecting rod lubrication channels and in Cross head journals are provided.
Der Hauptschmierkanal ist dabei so gestaltet, daß für seinen Durchmesser D im Vergleich zum Durchmesser d des Hohlraumes des Kreuzkopfzapfens und zur Hublänge L des Kreuzzapfens das Verhältnis
und gleichzeitig eines der Verhältnisse
gilt.The main lubrication channel is designed so that the ratio for its diameter D compared to the diameter d of the cavity of the cross-head pin and the stroke length L of the cross pin
and at the same time one of the relationships
applies.
Vorteilhaft sind in den Kreuzkopfführungen an den Übergängen des zentralen Schmierkanals in die Hohlräume der Kreuzkopfzapfen halbgeschlossene halbrunde Nuten und am Austritt aus dem Kurbelgehäuse der zentrale Schmierkanal mit einem Durchflußregler des Schmiermittels vorgesehen.In the crosshead guides at the transitions of the central lubrication channel into the cavities of the crosshead pins, semi-closed semicircular grooves and at the outlet are advantageous the crankcase, the central lubrication channel is provided with a flow regulator of the lubricant.
Der Schmierkreislauf gemäß der Erfindung ermöglicht eine zuverlässige Druckschmierung der Kreuzköpfe mit dem Schmiermittel, das anschließend unter Druck zu den nächsten Schmierstellen und -räumen über vereinfachte, verkürzte und reichlich dimensionierte Schmierwege gefördert wird. Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht die ständige Füllung des Lagerspaltes des Kreuzkopfzapfens mit Schmiermittel ohne Unterbrechungen und Druckpulsationen während der Drehung der Kurbelwelle. Die Zuführung des Schmiermittels an alle Druckschmierstellen wird von einem einzigen zentralen Schmierkanal vorgenommen, wobei die Kurbelwelle durch keinerlei Schmierbohrungen unterbrochen ist, was deren Herstellung und Bearbeitung wesentlich vereinfacht.The lubrication circuit according to the invention enables reliable pressure lubrication of the crossheads with the lubricant, which is then conveyed under pressure to the next lubrication points and spaces via simplified, shortened and generously dimensioned lubrication paths. The construction according to the invention enables the bearing gap of the cross-head journal to be constantly filled with lubricant without interruptions and pressure pulsations during the rotation of the crankshaft. The supply of the lubricant to all pressure lubrication points is carried out by a single central lubrication channel, the crankshaft being not interrupted by any lubrication holes, which considerably simplifies their manufacture and processing.
Weitere Vorzüge und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch das Kurbelgehäuse mit einem Kurbeltrieb in der Ebene des zentralen Schmierkanals;
- Fig. 2
- einen Teilausschnitt einer halbrunden Nut am Durchgang des Schmierkanals durch die Kreuzkopfführung; und
- Fig. 3
- das Verhältnis und die Anordnung des zentralen Schmierkanals und des Hohlraumes des Kreuzkopfzapfens in Bezug auf den Kreuzkopfhub.
- Fig. 1
- a section through the crankcase with a crank mechanism in the plane of the central lubrication channel;
- Fig. 2
- a partial section of a semicircular groove at the passage of the lubrication channel through the crosshead guide; and
- Fig. 3
- the ratio and arrangement of the central lubrication channel and the cavity of the crosshead pin in relation to the crosshead stroke.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind in einem mit einer Wanne 2 versehenen Kurbelgehäuse 1 mehrere Kreuzkopfführungen 101 ausgebildet, in denen mehrere Kreuzköpfe 3 des Kurbeltriebes gleitend geführt und an deren Endteilen eine Kurbelwelle 4 in Hauptlagern 41 drehbar gelagert sind. Jeder mit einer Kolbenstange fest verbundene Kreuzkopf 3 weist zwei seitliche Ansätze auf, die einen mittleren Ausschnitt zur Aufnahme eines Pleuelstangenkopfes 52 begrenzen. In fluchtenden Querbohrungen der beiden Ansätze ist jeweils ein hoher Lagerzapfen 31 fixiert, auf dessen mittlerem Teil der Pleuelstangenkopf 52 über ein Gleitlager 32 gelagert ist. Jede Pleuelstange ist in einem Lager 51 auf der Kurbelwelle 4 drehbar gelagert. In einem mittleren Abschnitt des Hubweges des Kreuzkopfzapfens 31 ist im Kurbelgehäuse 1 senkrecht zur Längsachse der Kreuzkopfführungen 101 ein durchgehender zentraler Schmierkanal 6 gebildet, der die Zwischenwände der Kreuzkopfführungen 101 durchsetzt und an eine außerhalb des Kurbelgehäuses 1 angeordnete Schmiermittelquelle 7, z. B. über eine Druckpumpe 7 und einen Filter 8, angeschlossen ist. In der zu einem Sammelbehälter führenden Auslaßseite ist ein Regler 9 zum Steuern des Schmieröldurchflusses, z. B. mit einem Überströmventil, vorgesehen.As can be seen from FIG. 1, a plurality of
Der Querschnitt des zentralen Schmierkanals 6 ist im Verhältnis zum jeweiligen Hohlraum 311 im Kreuzkopfzapfen 31 so ausgebildet, daß sich in jeder Hublage des Kreuzkopfes 3 die Durchflußflächen überschneiden, wobei für den Durchmesser D des zentralen Schmierkanales 6 im Vergleich zum Durchmesser d des jeweiligen Hohlraumes 311 der Kreuzkopfzapfen 31 und der Länge L des Hubes des Kreuzkopfes 3 das Verhältnis
und gleichzeitig eines der Verhältnisse
gilt.The cross section of the
and at the same time one of the relationships
applies.
Senkrecht zur Achse des zentralen Schmierkanals 6 sind in den Kreuzkopfführungen 101 Zuleitungs-Schmierkanäle 61 zu den Hauptlagern 41 der Kurbelwelle 4, in den Pleuelstangen 5 Schmierkanäle 62 zu den Pleuellagern 51 und in den Kreuzkopfzapfen 31 Schmierkanäle 63 zu den Pleuelstangenlagern 32 ausgebildet. Die Ein- und Ausmündungen der Abschnitte des zentralen Schmierkanals 6 in den Kreuzkopfführungen 101 sind z. B. durch halbgeschlossene halbrunde Nuten 102 erweitert, die in Fig. 2 dargestellt sind.Perpendicular to the axis of the
Im Betrieb wird Drucköl von der Quelle 7 über das Filter 8 in den zentralen Schmierkanal 6 und von hier aus über die entsprechenden senkrechten Schmierkanäle 61, 62, 63 zu den einzelnen Schmierstellen des Kurbeltriebes geleitet. Der Durchflußregler 9 ist so eingestellt, daß eine ständige und ununterbrochene Schmiermittelzufuhr sowohl an sämtliche exponierten Kopplungsstellen der Pleuelstange 5 mit dem Kreuzkopf 3 als auch an die Hauptlager 41 der Kurbelwelle 4 und an die Pleuelstangenlager 51 gewährleistet ist.In operation, pressure oil is passed from the source 7 via the filter 8 into the
Die aufgezeichnete Ausführung ist nicht die einzige mögliche Lösung gemäß der Erfindung. So kann sich bei günstig gewähltem Verhältnis der Größen d, D, L und somit bei Sicherung einer genügenden Überdeckung des zentralen Schmierkanales 6 und des Hohlraumes 311 der Kreuzkopfzapfen 31 in jeder Lagenphase des Kreuzkopfes 3 die Bildung einer halbverschlossenen halbrunden Nut 103 erübrigen. Ferner kann der zentrale Schmierkanal 6 auch einen länglichen Querschnitt aufweisen, um ausreichende Überlappungen auch bei größeren Hublängen der Kolben sicherzustellen. Ferner können in den Lagerzapfen 31 statt des axial durchgehenden Hohlraumes 311 auch mehrere Axialbohrungen ausgebildet sein, die mit den Schmierkanälen 62 und 63 kommunizieren. Zweckmäßig können die Lagerzapfen 31 auch - wie dargestellt - geringfügig kürzer als die Querbohrungen in den Kreuzköpfen 3 der Kolben sein, wodurch sich endseitige Ein- und Auslaufkammern für das Schmieröl in bzw. aus den Hohlräumen 311 ergeben. Schließlich kann der Regler 9 mit seinem Überströmventil durch einen anderen Armaturentyp oder durch eine austauschbare bzw. einstellbare Drossel ersetzt werden.The recorded execution is not the only possible solution according to the invention. Thus, with a favorably chosen ratio of the sizes d, D, L and thus ensuring a sufficient overlap of the
Der Schmierkreislauf gemäß der Erfindung kann bei sämtlichen Kurbeltrieben verwendet werden, bei denen eine ständige und ununterbrochene Zuführung des Druckschmierstoffes an alle Schmierstellen gesichert sein muß.The lubrication circuit according to the invention can be used in all crank drives in which a constant and uninterrupted supply of the pressure lubricant to all lubrication points must be ensured.
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet,
daß im Kurbelgehäuse (1) in einem mittleren Abschnitt des Hubweges des Kreuzkopfzapfens (31) ein senkrecht zur Längsachse der Kreuzkopfführung (101) verlaufender durchgehender Schmierkanal (6) gebildet ist, von dem in der Kreuzkopfführung (101) des Kurbelgehäuses (1) verlaufende Schmierkanäle (61) für die Hauptlager (41) der Kurbelwelle (4), in der Pleuelstange (5) verlaufende Schmierkanäle (62) für die Pleuelstangenlager (51) und im Lagerzapfen (31) verlaufende Schmierkanäle (63) für die Zapfenlager (32) abzweigen, und daß in dem Lagerzapfen (31) des Kreuzkopfes (3) mindestens ein axial durchgehender Hohlraum (311) ausgebildet ist, der während der Hubbewegung des Kreuzkopfes (3) ständig mit dem zentralen Schmierkanal (6) kommuniziert und einen Durchlaufkanal für das Schmiermittel bildet.Lubrication circuit of machines with a crank mechanism, in particular of plunger and piston pumps, in which at least one cross head (3) provided with a bearing pin (31) and a connecting rod is slidably mounted in a cross head guide (101) in the crankcase and the connecting rod on a in the crankcase (1 ) is supported by means of main bearings (41) mounted crankshaft (4),
characterized,
that in the crankcase (1) in a central portion of the stroke of the cross pin (31) a perpendicular to the longitudinal axis of the cross head guide (101) is formed a continuous lubrication channel (6), of which in the cross head guide (101) of the crankcase (1) extending lubrication channels (61) for the main bearings (41) of the crankshaft (4), in the connecting rod (5) extending lubrication channels (62) for the connecting rod bearings (51) and in the bearing journal (31) extending lubrication channels (63) for the journal bearings (32) , and that in the bearing journal (31) of the crosshead (3) at least one axially continuous cavity (311) is formed, which during the lifting movement of the crosshead (3) constantly communicates with the central lubrication channel (6) and forms a flow channel for the lubricant.
dadurch gekennzeichnet,
daß der zentrale Schmierkanal (6) so gestaltet ist, daß für seinen Durchmesser (D) im Vergleich zum Durchmesser (d) des Hohlraumes (311) des Kreuzkopfzapfens (31) und der Hublänge (L) des Kreuzzapfens (3) das Verhältnis
und gleichzeitig eines der Verhältnisse
gilt.Lubrication circuit according to claim 1,
characterized,
that the central lubrication channel (6) is designed so that for its diameter (D) compared to the diameter (d) of the cavity (311) of the cross-head pin (31) and the stroke length (L) of the cross-pin (3) the ratio
and at the same time one of the relationships
applies.
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Übergangsstellen des zentralen Schmierkanals (6) in die Hohlräume (311) der Kreuzkopfzapfen (31) in den Kreuzkopfführungen (101) halbgeschlossene halbrunde Nuten (102) gebildet sind.Lubrication circuit according to claim 1 or 2,
characterized,
that semi-closed semicircular grooves (102) are formed in the crosshead guides (101) at the transition points of the central lubrication channel (6) into the cavities (311) of the crosshead pins (31).
dadurch gekennzeichnet,
daß der zentrale Schmierkanal (6) am Austritt aus dem Kurbelgehäuse (1) mit einem Durchflußregler (9) des Schmiermittels versehen ist.Lubrication circuit according to claims 1 to 3,
characterized,
that the central lubrication channel (6) at the outlet from the crankcase (1) is provided with a flow regulator (9) of the lubricant.
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- 1993-04-29 DE DE59303814T patent/DE59303814D1/en not_active Expired - Fee Related
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