JP3583972B2 - Crosshead engine with two rows of cylinders - Google Patents

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JP3583972B2
JP3583972B2 JP2000092608A JP2000092608A JP3583972B2 JP 3583972 B2 JP3583972 B2 JP 3583972B2 JP 2000092608 A JP2000092608 A JP 2000092608A JP 2000092608 A JP2000092608 A JP 2000092608A JP 3583972 B2 JP3583972 B2 JP 3583972B2
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guide surface
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cylinders
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に平行な長手方向軸線と、ピストンロッドによりクロスヘッドに接続されたピストンとを有する2列のシリンダを備え、該クロスヘッドが、エンジン横断方向位置において、案内のために、外方に面する(外側に向いた)案内面及び内方に面する(内側に向いた)案内面を保持する、クロスヘッドエンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】
かかるエンジンは、エンジン・フレーム・ボックス内にて固定状態に締結された平行な案内面対の色々な配置を記載する、デンマーク国特許第169826号から公知であり、シリンダ対のクロスヘッド上の外方に面する案内面及び内方に面する案内面が、クロスヘッドの各々の外側及び内側の双方における案内面によって案内される。デンマーク国特許公告第1476/92L号には、2列の垂直シリンダを有する同様のクロスヘッドエンジンが記載されており、このエンジンのクロスヘッドは、クロスヘッドの外側に面する案内面及び内側における案内面に沿って摺動する外方に面する案内面及び内方に面する案内面を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
現在の型式のクロスヘッドエンジンは、典型的に極めて大型のディーゼル型の2行程エンジンであり、エンジン高さが4乃至15m、長さが数m、幅が2乃至7mのものは珍しくない。
【0004】
かかるエンジンについて必要とされる大きい空間は、エンジンの外寸法が小さいことが望ましい。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的に鑑みて、本発明は、2列の隣接するシリンダの内、1対のシリンダにおける、内方に面する(内側に向いた)案内面が、互いに当接することを特徴とするものである。
【0006】
驚くべきことに、クロスヘッドが互いに支持するようにし、これにより、内側案内面が完全に省略され、また、横断方向でのシリンダの距離を短くすることが可能であることが分かった。このことは、対応する出力の従来技術のエンジンよりも実質的に小さいエンジン幅とすることを可能にする。更に、関連した強化材を有する案内面の半分が省略されるため、エンジン・フレーム・ボックスの製造が実質的に簡略なものとなる。
【0007】
内方に面する案内面は、エンジンの長手方向中央面に配置されて、対称に構成されたエンジンを提供することができる。しかしながら、好ましくは、内方に面する案内面の位置は、横断方向において、エンジン長手方向の垂直中央面の一側部及び反対側部に対して交互にずらしてある。このため、内方に面する案内面はクロスヘッドピンの端部付近に配置される。また、エンジン横断方向において、クロスヘッドピンの一端にて、内方に面する一方の案内面は、一方のクロスヘッドピンに最も近く、クロスヘッドの他端にて、内方に面する他方の案内面は、他方のクロスヘッドピンに最も近い。
【0008】
1つの実施の形態において、シリンダ対の一方のクロスヘッドは、鋼製の内方に面する案内面を有する一方、他方のクロスヘッドは、スズ・アルミニウム、青銅・アルミニウム又はPTFEのようなホワイト・メタル又は別の適当な軸受材料にて、金属マトリックス内に形成された、内方に面する案内面を有している点で、エンジンの製造は更に簡単となる。一方のクロスヘッドにより支持された鋼表面は、他方のクロスヘッドにより支持された、ホワイト・メタル表面に対して支持され且つ該ホワイト・メタル表面に沿って摺動する。
【0009】
エンジン高さ方向での内方に面する案内面の伸長距離を極めて短くし、案内面がクロスヘッドの各位置にて相互に当接した状態のままにすることができるが、内方に面する案内面の長さを、クランク軸が1回転する間にシリンダ対のクロスヘッド内にてセンターライン間で生じるエンジン高さ方向における高さの最大差の少なくとも2倍であるようにする。エンジン面のこの比較的長い距離は、他のクロスヘッド対と関係した案内面とクロスヘッドのセンターラインの高さが常に等しいことを保証する。このことは、クロスヘッドが傾動して、これと同時に、傾斜したクロスヘッドにおける案内面の上方端縁又は下方端縁と他方のクロスヘッドの案内面との間にて強く線状に接触することを防止する。
【0010】
シリンダ対の2本の連接ロッドがそれぞれのクランクピン上にて軸支されるように、シリンダをエンジンの長手方向にずらすことが可能でるが、シリンダ対の連接ロッドにとって、エンジンの長さを短くする点で、連結クランクピン上に軸支されることがより適している。
【0011】
1つの実施の形態において、シリンダ対のクロスヘッドは、クランクピンがその頂部位置にあるとき、同一の高さにある。シリンダの長手方向軸線が、エンジンの長手方向中央面に対して横断方向にずらしてあるため(該中央面は、クランク軸の長手方向軸線を含む)、シリンダ対内の複数のピストンは、クランクピンがその頂部位置にあるとき、その上死点になく、一方のシリンダのピストンは、その上死点を通過して、他方のピストンが未だその上死点に向かう途中にある間にその下降動作を開始する。このため、対の2つのシリンダは、点火時期に関してずらされており、また、点火時期の間、点火力(点火によって生じた力)を分散させることになる。その効果は、クランクピン及び主軸受の面積は、単一のシリンダのみから力を吸収するクランクピン及び主軸受の場合の2倍の面積を有する必要はないようにすることである。このことは、また、クランクアームの寸法にも当て嵌まることである。エンジンの総出力に基づいて判断するならば、この実施の形態は、軸受面積がより小さく且つアームの寸法が小さく、従って、エンジンの長さがより短い、より小型のクランク軸とすることを可能にする。
【0012】
横断方向に作用して、内方に面する案内面によってクロスヘッド間にて伝達された力は、エンジン・フレーム・ボックス内に据え付けられた案内面まで更に外方に伝達される。この据え付けられた案内面は、双方のクロスヘッドに起因する力を吸収し、このため、シリンダ対の内方に面する案内面が、エンジン・フレーム・ボックス内にて移動しないように取り付けられた案内面に沿って摺動する、外方に面する案内面よりも実質的に小さい面積を有するように、エンジンが設計されることが好ましい。
【0013】
エンジンの極めてコンパクトな設計において、外方に面する案内面の各々は、関係した案内面とその内側に配置された支えボルトとの間にて部分的に配置されている。上述したように、外方に面する案内面は、比較的大きく、また、高さ方向への空間は制限されているため、支えボルトと案内面との間を伸長することにより、案内面のより大きい面積に対する空間が得られることは好都合である。同時の更なる有利な点は、支えボルトが案内シューの内側にて自立すること、及び各シリンダ対について、シリンダ部分、エンジンフレーム箱及びベット・プレートを共に締め付けるために4本の支えボルトのみを使用すればよいことである。
【0014】
本発明により提供される1対のシリンダ間にて横断方向での離間距離が短いことは、エンジンの設計を更に簡略化するために利用することができる。ここで、シリンダ対は連結シリンダフレームを有し、このため、加圧された掃気及び給気が供給される連結チャンバを有する。
【0015】
本発明によるエンジンは、所定の総出力及び所定の最大の外側寸法とするために、従来型式の単一列のクロスヘッドエンジンよりもより小さいボア寸法を有するより多くのシリンダを備える設計とすることができるから、据え付け型とすることのできる発電プラントの発電機を駆動するのに特に適している。このことはエンジンが同一の総出力に対してより高速の回転速度(rpm)を得ることを可能にするが、発電機の設計及び作動にとって有利なことである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明は、極めて概略図的な図面を参照して、以下により詳細に説明する。
図1には、二列A、B(図3)に配置され、相互に平行な長手方向軸線3を有するシリンダ2を備えたクロスヘッドエンジン1が図示されている。シリンダの各々は、カバースタッドによりシリンダフレーム7の頂部板6に締結されたシリンダライナー4と、例えば、カム軸により機械的に作動され又は液圧的に駆動され且つ電子的に作動されるアクチュエータ装置10により制御される排気弁9を有するシリンダカバー8とを備えている。排気弁の各々からの排気通路11は排気ガスを連結排気受け部12内に通し、排気受け部から最も離れて配置されたシリンダ列からの排気通路は、最も近い列中のシリンダから排気通路の間を伸長する。排気ガスは、ターボ過給機を駆動して、掃気受け部13に対し加圧された掃気及び給気を供給する。当然に、エンジンの両側部に排気受け部のような他の排気装置の機構を使用することも可能である。
【0017】
シリンダの各々は、ピストンロッド15を介してクロスヘッド16に接続されたピストン14を更に備え、連接ロッド17は、また、このクロスヘッド16に接続されている。シリンダ列A、Bは、連接ロッドの下端の幅に相当するエンジン(図2)の長手方向への短い相互の離間距離Lにて互いに並べて配置されており、これにより、各列からの1つのシリンダから成るシリンダ対が連結クランクピン18を備え、この連結クランクピン18の上にて、連接ロッドが並んで取り付けられるようにすることを可能にする。これと代替的に、シリンダは、何ら長手方向に分離せずに配置し、一方の連接ロッドは、他方の連接ロッドの下端周辺を把持するフォーク状の下端を備える設計としてもよい。しかしながら、その結果、エンジンが2つの異なる型式の連接ロッドを備えるという不利益が生じる。クランク軸のジャーナル19は、ベット・プレート20の主軸受に軸支されている。
【0018】
シリンダフレーム7は、シリンダ対に共通であり、掃気受け部からの空気が供給される状態を保つ。ピストンがシリンダライナーの下端にて列の掃気ポート21を露出させたとき、空気はシリンダ2内に流入することができる。クロスヘッドエンジンは、例えば、60乃至400rpmの範囲の比較的低速度の2行程ユニフロー掃気エンジンである。シリンダボアは、例えば、25乃至100cmの範囲とすることができる。
【0019】
シリンダ・フレームは、エンジン・フレーム・ボックス21´の頂部に配置されて、支えボルト22によってベット・プレート20の上にエンジン・フレームと共に取り付けられている。図2から最も明確に理解し得るように、フレーム箱21´は、各対のシリンダの間にて横断方向強化材すなわち、壁23により仕切られている。垂直の案内面24はこの壁に取り付けられて、垂直ストラッツ25によりその外方に面する後部にて強化されている。関係したストラッツを有する案内面は、エンジンフレーム箱の高さの全体に沿って伸長している。
【0020】
図2には、ピストンロッド15上における底部フランジに対するクロスヘッドの取り付け面26が図示されている。図示した実施の形態において、取り付け面26は、クロスヘッドピン27の上に配置され、該クロスヘッドピンは、連接ロッドの上端28にてクロスヘッド軸受内に配置されている。これと代替的に、ピストンロッド上に軸受部分を有し、連接ロッド上にピンを有するクロスヘッドを形成することも可能である。
【0021】
クロスヘッドピン27は、その両端にクロスヘッドシュー29を有し、該クロスヘッドシュー29は、エンジン横断方向に位置にそれぞれ内方に面する案内面30及び外方に面する案内面31を支持している。外方に面する案内面31は、案内面24の上に位置して、クロスヘッドエンジンにとって全く従来通りの方法にて該案内面に沿って摺動することができる。案内面31は、案内面と支えボルトとの間にて関係した空間32内に伸長する。
【0022】
内方に面する案内面30は、互いに当接して、エンジンの回転中、クロスヘッドがエンジンの高さ方向に相互に変位されたとき、互いに沿って摺動することができる。クロスヘッド間の高さの差は、図1に図示したクランク軸の角度位置にあるときに最大である。案内面30、31は、垂直な長手方向面内に配置され、該垂直な長手方向面は、内方に面する案内面の場合、線33で示すように、エンジンの長手方向中央面であることが好ましい。
【0023】
図3には、エンジンの外形と共に描いた2つのシリンダ列A、Bが図示されている。該シリンダ2は、例えば、ボア50cmとすることができ、エンジンは、例えば、16のシリンダにより、グリッドに対する動力を発生させることのできる発電機装置34に対し約26,000kWの出力を供給することができる。寸法の比較のため、点線は、同等の出力を有する、シリンダボアが70cmの8シリンダクロスヘッドエンジンの外形を示す。
【0024】
簡略化のため、図4に図示した別の実施の形態の以下の説明は、同一型式の細部について、上述したものと同一の参照番号を使用する。クロスヘッドシュー29は、非対称に設計されており、このため、案内面30は、エンジンの長手方向中心面から横断方向距離sを有し、クロスヘッドピンの両端にて中央面の両側部に対してずらしてある。このように、クロスヘッドピンの一端及び他端における案内面30の中心と、連接ロッドの上端28におけるクロスヘッド軸受の中心との間の距離c1、c2は、それぞれ、所望通りに対応させることができる。案内面30は、クロスヘッド軸受がクロスヘッドピン上に非対称に配置された場合でさえ、例えば、距離c1、c2が等しくなるように配置することができる。その結果、クロスヘッドピンの両端にて案内面に内方横断方向への力が均一に分配されることになる。
【0025】
図5の概略図には、エンジンサイクル間におけるの横断方向案内力間の相対的な大きさが示されている。概略図の左側にある、−180°CAは、クランク軸がクランクピン18がその最下方位置となる角度位置にあることを示し、また、クランクピンがその頂部位置に回転される位置である、約0°の角度範囲にて、ピストン14は、圧縮行程を行う。実線で描いた曲線は、A列シリンダと関係したクロスヘッドに作用する横断方向力を示し、プラスの値は、外方に向けた力を示す。一方、破線の曲線bはB列シリンダと関係したクロスヘッド上に作用する対応する力を示し、マイナスの値は、外方に向けた力を示す。一点鎖点の曲線cは、エンジンフレーム箱に作用する発生力、すなわち、案内面24により吸収される力を示す。圧縮行程中、A列内のクロスヘッドに作用する力は比較的小さいが、B列のクロスヘッドに作用する力は比較的大きいことが分かる。膨張行程の間は、これと逆の状態となる。発生する力は、クロスヘッドがクランク軸から大きく離れて該力が大きなトルク・アームで作用する、上死点付近(−60°乃至+60°)の領域内にて比較的小さく、クロスヘッドがクランク軸により接近するためにエンジン・フレーム・ボックスへの該力が比較的大きい場合には僅かなトルク・アームで作用する、有利な方向にあることが分かる。
【0026】
概略図から曲線aは、小さいマイナスの値のみを示し、曲線bは、小さいプラスの値のみを示し、このことは、内方に面する案内面30を介して一方のクロスヘッドから他方のクロスヘッドに伝達される力は比較的小さいことを意味する。このように、内方に面する案内面30は、外方に面する案内面31よりも実質的に小さい面積を有することができる。
【0027】
内方に面する案内面は、上述した以外の形態にて設計することができる。一方の面は、例えば、上述したように平坦面とし、他方のクロスヘッドの面は、平坦面の上を転がるローラにより構成することができる。これらの面は、クロスヘッドピン上におけるクロスヘッド軸受の偏心状の位置に起因する力の差を補償し得るようにクロスヘッドピンの両端にて異なる面積を有するようにすることが更に可能である。関係した案内シューを有するクロスヘッドピンの質量を調節し、質量重心がクロスヘッド軸受の中心と一致するようにすることが更に可能である。支えボルトは、案内面の外側、又は支えボルト管内のような、図示した以外の位置とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるクロスヘッドエンジンの断面図である。
【図2】図1の線II−IIに沿った横断面図である。
【図3】図1のエンジンのシリンダの概略図的な平面図である。
【図4】本発明の別の実施の形態の図2に対応する断面図である。
【図5】エンジンサイクル中の計算した案内力を示す線図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 シリンダ
3 平行な長手方向軸線 4 シリンダライナー
5 カバースタッド 6 シリンダフレームの頂部板
7 シリンダフレーム 8 シリンダカバー
9 排気弁 10 アクチュエータ装置
11 排気通路 12 連結排気受け部
13 掃気受け具 14 ピストン
15 ピストンロッド 16 クロスヘッド
17 連接ロッド 18 連結クランクピン
19 ジャーナル 20 ベット・プレート
21´エンジンフレーム箱 22 支えボルト
23 横断方向強化材/壁 24 垂直案内面
25 垂直ストラッツ 26 取り付け面
27 クロスヘッドピン 28 連接ロッドの上端
29 クロスヘッドシュー 30 内方に面する案内面
31 外方に面する案内面 32 空間
33 線33
、C 案内面の中心とクロスヘッド軸受の中心との間の距離
A、B シリンダ列
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention comprises two rows of cylinders having mutually parallel longitudinal axes and a piston connected to the crosshead by a piston rod, the crosshead being in an engine transverse position for external guidance. The invention relates to a crosshead engine that has an inward facing (outward facing) guide surface and an inward facing (inward facing) guide surface.
[0002]
[Prior art]
Such an engine is known from Danish Patent No. 169,826, which describes various arrangements of parallel guideway pairs fastened in a fixed manner in an engine frame box, and has an outer cylinder on a crosshead of a pair of cylinders. An inwardly facing guide surface and an inwardly facing guide surface are guided by guide surfaces both outside and inside each of the crossheads. Danish Patent Publication No. 1476 / 92L describes a similar crosshead engine having two rows of vertical cylinders, the crosshead of which has a guide surface facing the outside of the crosshead and a guideway on the inside. It has an outwardly facing guide surface that slides along the surface and an inwardly facing guide surface.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Current types of crosshead engines are typically very large diesel-type two-stroke engines, with engine heights of 4 to 15 meters, lengths of several meters, and widths of 2 to 7 meters, which are not uncommon.
[0004]
The large space required for such an engine desirably has a small external dimension of the engine.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In view of this object, the present invention is characterized in that inwardly facing (inwardly facing) guide surfaces of a pair of cylinders in two rows of adjacent cylinders abut each other. is there.
[0006]
Surprisingly, it has been found that it is possible to have the crossheads support each other, whereby the inner guide surface can be omitted completely and the distance of the cylinder in the transverse direction can be reduced. This allows for a substantially smaller engine width than the corresponding power prior art engine. Furthermore, the manufacture of the engine frame box is substantially simplified since half of the guide surface with the associated reinforcement is omitted.
[0007]
The inwardly facing guide surface can be arranged in the longitudinal center plane of the engine to provide a symmetrically configured engine. Preferably, however, the position of the inwardly facing guide surface is alternately offset in the transverse direction with respect to one side and the opposite side of the vertical longitudinal midplane of the engine. For this reason, the guide surface facing inward is arranged near the end of the crosshead pin. In the engine transverse direction, one guide surface facing inward at one end of the crosshead pin is closest to one crosshead pin, and the other guide surface facing inward at the other end of the crosshead. Is closest to the other crosshead pin.
[0008]
In one embodiment, one crosshead of the pair of cylinders has an inward facing guide surface made of steel, while the other crosshead has a white aluminum, such as tin aluminum, bronze aluminum or PTFE. The manufacture of the engine is further simplified in that it has an inward facing guide surface formed in a metal matrix of metal or another suitable bearing material. The steel surface supported by one crosshead is supported against and slides along the white metal surface, supported by the other crosshead.
[0009]
The extension distance of the inwardly facing guide surface in the engine height direction can be made extremely short, and the guide surfaces can remain in contact with each other at each position of the crosshead. The length of the guide surface is at least twice the maximum height difference in the engine height direction between the center lines in the crosshead of the cylinder pair during one revolution of the crankshaft. This relatively long distance of the engine surface ensures that the height of the guideline associated with the other crosshead pair and the centerline of the crosshead are always equal. This means that the crosshead tilts and at the same time makes a strong linear contact between the upper or lower edge of the guide surface of the inclined crosshead and the guide surface of the other crosshead. To prevent
[0010]
The cylinder can be displaced in the longitudinal direction of the engine such that the two connecting rods of the cylinder pair are pivotally supported on their respective crankpins, but for the connecting rods of the cylinder pair the engine length is reduced. Therefore, it is more suitable to be supported on the connecting crank pin.
[0011]
In one embodiment, the crosshead of the cylinder pair is at the same height when the crankpin is in its top position. Because the longitudinal axes of the cylinders are transversely offset with respect to the longitudinal center plane of the engine (which includes the longitudinal axis of the crankshaft), the plurality of pistons in a cylinder pair have When at its top position, it is not at its top dead center, and the piston of one cylinder passes its top dead center and performs its descending motion while the other piston is still on its way to its top dead center. Start. Thus, the two cylinders of the pair are staggered with respect to the ignition timing and will distribute the ignition power (the force generated by the ignition) during the ignition timing. The effect is that the area of the crankpin and main bearing need not have twice the area of a crankpin and main bearing that absorbs force from only a single cylinder. This also applies to the dimensions of the crank arm. If judged on the basis of the total power of the engine, this embodiment allows a smaller crankshaft with a smaller bearing area and a smaller arm size, and thus a shorter engine length. To
[0012]
Acting transversely, the forces transmitted between the crossheads by the inwardly facing guide surfaces are further transmitted outward to the guide surfaces mounted in the engine frame box. This installed guide surface absorbs the forces due to both crossheads, so that the inward facing guide surfaces of the cylinder pair were mounted so as not to move in the engine frame box. Preferably, the engine is designed to have a substantially smaller area than the outwardly facing guide surface that slides along the guide surface.
[0013]
In a very compact design of the engine, each of the outwardly facing guide surfaces is partially located between the associated guide surface and a support bolt located inside it. As described above, the guide surface facing outward is relatively large, and the space in the height direction is limited, so that the guide surface extends by extending between the support bolt and the guide surface. It is advantageous to have space for a larger area. A further advantage at the same time is that the support bolts are self-supporting inside the guide shoe, and for each cylinder pair only four support bolts are used to tighten together the cylinder part, engine frame box and bed plate. It is good to use.
[0014]
The short transverse distance between a pair of cylinders provided by the present invention can be used to further simplify engine design. Here, the cylinder pair has a connecting cylinder frame and thus a connecting chamber to which pressurized scavenging and supply air is supplied.
[0015]
Engines according to the present invention may be designed with more cylinders with smaller bore sizes than conventional single row crosshead engines for a given total power and a given maximum outer dimension. As such, it is particularly suitable for driving generators in power plants that can be stationary. This allows the engine to obtain a higher rotational speed (rpm) for the same total power, but is advantageous for generator design and operation.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention is explained in more detail below with reference to the highly schematic drawings.
FIG. 1 shows a crosshead engine 1 with cylinders 2 arranged in two rows A, B (FIG. 3) and having mutually parallel longitudinal axes 3. Each of the cylinders has a cylinder liner 4 fastened to a top plate 6 of a cylinder frame 7 by cover studs and an actuator device which is mechanically actuated, for example by a camshaft or hydraulically driven and electronically actuated And a cylinder cover 8 having an exhaust valve 9 controlled by 10. Exhaust passages 11 from each of the exhaust valves pass exhaust gases into the coupled exhaust receivers 12 and exhaust passages from the cylinder row furthest away from the exhaust receivers allow the exhaust passages from the cylinders in the closest row to the exhaust path. Stretch between. The exhaust gas drives the turbocharger and supplies pressurized scavenging air and air supply to the scavenging air receiving unit 13. Naturally, it is also possible to use other exhaust device mechanisms such as exhaust receivers on both sides of the engine.
[0017]
Each of the cylinders further comprises a piston 14 connected to a crosshead 16 via a piston rod 15, and a connecting rod 17 is also connected to the crosshead 16. Cylinder rows A, B are arranged side by side at a short mutual distance L in the longitudinal direction of the engine (FIG. 2) corresponding to the width of the lower end of the connecting rod, whereby one of each row is provided. A cylinder pair comprising cylinders is provided with a connecting crankpin 18 on which connecting rods can be mounted side by side. Alternatively, the cylinders may be arranged without any longitudinal separation and one connecting rod may have a fork-shaped lower end gripping around the lower end of the other connecting rod. However, this has the disadvantage that the engine has two different types of connecting rods. The journal 19 of the crankshaft is supported by the main bearing of the bed plate 20.
[0018]
The cylinder frame 7 is common to the pair of cylinders, and keeps a state in which air is supplied from the scavenging air receiving unit. When the piston exposes the row of scavenging ports 21 at the lower end of the cylinder liner, air can flow into the cylinder 2. The crosshead engine is, for example, a relatively low speed two-stroke uniflow scavenging engine in the range of 60 to 400 rpm. The cylinder bore can range, for example, from 25 to 100 cm.
[0019]
The cylinder frame is located on top of the engine frame box 21 'and is mounted with the engine frame on the bed plate 20 by support bolts 22. As can be seen most clearly from FIG. 2, the frame box 21 'is separated by a transverse reinforcement or wall 23 between each pair of cylinders. A vertical guide surface 24 is mounted on this wall and reinforced at its outward facing rear by vertical struts 25. The guide surface with the associated struts extends along the entire height of the engine frame box.
[0020]
FIG. 2 shows the crosshead mounting surface 26 for the bottom flange on the piston rod 15. In the illustrated embodiment, the mounting surface 26 is located on a crosshead pin 27, which is located in the crosshead bearing at the upper end 28 of the connecting rod. Alternatively, it is possible to form a crosshead with a bearing part on the piston rod and a pin on the connecting rod.
[0021]
The crosshead pin 27 has a crosshead shoe 29 at both ends thereof, and the crosshead shoe 29 supports an inwardly facing guide surface 30 and an outwardly facing guide surface 31 at positions transverse to the engine, respectively. ing. The outwardly facing guide surface 31 is located above the guide surface 24 and can slide along the guide surface in a manner that is entirely conventional for a crosshead engine. The guide surface 31 extends into a space 32 associated between the guide surface and the support bolt.
[0022]
The inwardly facing guide surfaces 30 abut each other and can slide along with each other during rotation of the engine when the crossheads are displaced from each other in the height direction of the engine. The height difference between the crossheads is greatest when in the angular position of the crankshaft shown in FIG. The guide surfaces 30, 31 are arranged in a vertical longitudinal plane, which in the case of an inwardly facing guide surface is, as indicated by the line 33, the longitudinal central plane of the engine. Is preferred.
[0023]
FIG. 3 shows two cylinder rows A and B drawn together with the outer shape of the engine. The cylinder 2 may have, for example, a 50 cm bore, and the engine may provide approximately 26,000 kW of power to a generator unit 34 capable of generating power for the grid, for example, with 16 cylinders. Can be. For dimensional comparison, the dashed line shows the outline of an eight-cylinder crosshead engine with equivalent power and a 70 cm cylinder bore.
[0024]
For simplicity, the following description of the alternative embodiment illustrated in FIG. 4 uses the same reference numerals as described above for details of the same type. The crosshead shoe 29 is designed to be asymmetric, so that the guide surface 30 has a transverse distance s from the longitudinal center plane of the engine and at both ends of the crosshead pin to both sides of the center plane. It has been shifted. Thus, the distances c1 and c2 between the center of the guide surface 30 at one end and the other end of the crosshead pin and the center of the crosshead bearing at the upper end 28 of the connecting rod, respectively, can correspond as desired. . The guide surface 30 can be arranged, for example, such that the distances c1, c2 are equal, even when the crosshead bearings are arranged asymmetrically on the crosshead pins. As a result, the inward transverse force is uniformly distributed to the guide surfaces at both ends of the crosshead pin.
[0025]
The schematic diagram of FIG. 5 shows the relative magnitude between the transverse guidance forces between engine cycles. On the left side of the schematic, -180 ° CA indicates that the crankshaft is at an angular position where the crankpin 18 is at its lowermost position, and is where the crankpin is rotated to its top position. In an angle range of about 0 °, the piston 14 performs a compression stroke. The solid curve represents the transverse force acting on the crosshead associated with the row A cylinder, with positive values indicating outward force. On the other hand, the dashed curve b shows the corresponding force acting on the crosshead associated with the row B cylinder, and negative values indicate outward force. A dashed curve c indicates the generated force acting on the engine frame box, that is, the force absorbed by the guide surface 24. It can be seen that during the compression stroke, the forces acting on the crossheads in row A are relatively small, while the forces acting on the crossheads in row B are relatively large. During the expansion stroke, the situation is reversed. The force generated is relatively small in the region near top dead center (−60 ° to + 60 °) where the crosshead is far away from the crankshaft and the force acts on the large torque arm, and the crosshead is It can be seen that it is in an advantageous direction, acting with a small torque arm if the force on the engine frame box is relatively large to get closer to the shaft.
[0026]
From the schematic diagram, curve a shows only small negative values and curve b shows only small positive values, which means that from one crosshead to the other crosshead via the inwardly facing guide surface 30. This means that the force transmitted to the head is relatively small. In this way, the inwardly facing guide surface 30 can have a substantially smaller area than the outwardly facing guide surface 31.
[0027]
The guide surface facing inward can be designed in forms other than those described above. For example, one surface may be a flat surface as described above, and the other crosshead surface may be configured by a roller rolling on the flat surface. It is further possible that these surfaces have different areas at both ends of the crosshead pin so as to compensate for the difference in forces due to the eccentric position of the crosshead bearing on the crosshead pin. It is further possible to adjust the mass of the crosshead pin with the associated guide shoe so that the center of mass coincides with the center of the crosshead bearing. The support bolt may be at a position other than that shown, such as outside the guide surface or within the support bolt tube.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a crosshead engine according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is a schematic plan view of a cylinder of the engine of FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a calculated guiding force during an engine cycle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Cylinder 3 Parallel longitudinal axis 4 Cylinder liner 5 Cover stud 6 Top plate of cylinder frame 7 Cylinder frame 8 Cylinder cover 9 Exhaust valve 10 Actuator device 11 Exhaust passage 12 Connected exhaust receiving portion 13 Scavenging receiving device 14 Piston 15 piston Rod 16 Crosshead 17 Connecting rod 18 Connecting crankpin 19 Journal 20 Bet plate 21 ′ Engine frame box 22 Support bolt 23 Transverse reinforcement / wall 24 Vertical guide surface 25 Vertical struts 26 Mounting surface 27 Crosshead pin 28 Upper end of connecting rod 29 Crosshead shoe 30 Inwardly facing guide surface 31 Outwardly facing guide surface 32 Space 33 Line 33
Distance A, B cylinder row between the centers of the crosshead bearing of C 1, C 2 guide surface

Claims (11)

相互に平行な長手方向軸線(3)と、ピストンロッドによりクロスヘッド(16)に接続されたピストン(14)とを有する2列のシリンダを備え、該クロスヘッド(16)が、エンジン横断方向位置において、案内のために、外方に面する案内面及び内方に面する案内面を保持する、クロスヘッドエンジン(1)において、前記2列(A、B)の隣接するシリンダ(2)のシリンダ対における、前記内方に面する案内面(30)が、互いに当接することを特徴とする、クロスヘッドエンジン。It comprises two rows of cylinders having a mutually parallel longitudinal axis (3) and a piston (14) connected to a crosshead (16) by a piston rod, said crosshead (16) being located in a transverse engine position. In the crosshead engine (1), which holds an outwardly facing guide surface and an inwardly facing guide surface for guidance, the two rows (A, B) of adjacent cylinders (2) A crosshead engine, characterized in that the inwardly facing guide surfaces (30) of the cylinder pair abut each other. 請求項1によるクロスヘッドエンジンにおいて、前記内方に面する案内面(30)が、エンジンの長手方向中心面(33)上に配置されることを特徴とする、クロスヘッドエンジン。A crosshead engine according to claim 1, characterized in that the inwardly facing guide surface (30) is arranged on a longitudinal center plane (33) of the engine. 請求項1によるクロスヘッドエンジンにおいて、前記内方に面する案内面(30)が、クロスヘッドピン(27)の両端部付近に配置され、エンジン横断方向において、クロスヘッドピンの一端にて、内方に面する一方の案内面(30)が、一方のクロスヘッドピンに最も近く、クロスヘッドピンの他端にて、該内方に面する他方の案内面(30)が他方のクロスヘッドピンに最も近いことを特徴とする、クロスヘッドエンジン。2. The crosshead engine according to claim 1, wherein the inwardly facing guide surface (30) is located near both ends of the crosshead pin (27) and inwardly at one end of the crosshead pin in a transverse direction of the engine. One facing guide surface (30) is closest to one crosshead pin, and at the other end of the crosshead pin, the other inward facing guide surface (30) is closest to the other crosshead pin. Features a crosshead engine. 請求項1乃至3の何れか1つによるクロスヘッドエンジンにおいて、前記シリンダ対のうちの、一方のクロスヘッドが、鋼製の内方に面する案内面(30)を有し、他方のクロスヘッドが、ホワイト・メタルのような軸受材料製の内方に面する案内面(30)を有することを特徴とする、クロスヘッドエンジン。4. A crosshead engine according to claim 1, wherein one of the pair of cylinders has a steel inward facing guide surface (30) and the other crosshead. A crosshead engine having an inwardly facing guide surface (30) made of a bearing material such as white metal. 請求項1乃至4の何れか1つによるクロスヘッドエンジンにおいて、内方に面する案内面(30)の長さが、クランク軸が1回転する間、エンジンの高さ方向に、シリンダ対のクロスヘッド(16)内の中心線間の高さの最大差の少なくとも2倍であることを特徴とする、クロスヘッドエンジン。A crosshead engine according to any one of the preceding claims, wherein the length of the inward facing guide surface (30) is such that the length of the inwardly facing guide surface (30) in the height direction of the engine during one revolution of the crankshaft is such that the crossing of the pair of cylinders occurs. A crosshead engine characterized in that it is at least twice the maximum height difference between centerlines in the head (16). 請求項1乃至5の何れか1つによるクロスヘッドエンジンにおいて、シリンダ対の連接ロッド(17)が連結クランクピン(18)上に軸支されることを特徴とする、クロスヘッドエンジン。A crosshead engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting rod (17) of the cylinder pair is pivotally supported on a connecting crankpin (18). 請求項1乃至6の何れか1つによるクロスヘッドエンジンにおいて、シリンダ対のクロスヘッド(16)が、クランクピン(18)がその最上方位置にあるとき、同一の高さに配置されることを特徴とする、クロスヘッドエンジン。7. A crosshead engine according to claim 1, wherein the crossheads (16) of the cylinder pairs are arranged at the same height when the crankpin (18) is at its uppermost position. Features a crosshead engine. 請求項1乃至7の何れか1つによるクロスヘッドエンジンにおいて、前記シリンダ対の内方に面する案内面(30)が、エンジン・フレーム・ボックス(21´)内にて移動しないように取り付けられた案内面(24)に沿って摺動する外方に面する案内面(31)よりも実質的に小さい面積を有することを特徴とする、クロスヘッドエンジン。A crosshead engine according to any one of the preceding claims, wherein the inwardly facing guide surface (30) of the pair of cylinders is mounted so as not to move in the engine frame box (21 '). A crosshead engine having an area substantially less than an outwardly facing guide surface (31) sliding along a reduced guide surface (24). 請求項8によるクロスヘッドエンジンにおいて、外方に面する案内面(31)の各々が、関係した案内面(24)とその内側に配置された支えボルト(22)との間に一部分、配置されることを特徴とする、クロスヘッドエンジン。9. A crosshead engine according to claim 8, wherein each of the outwardly facing guide surfaces (31) is partly arranged between the associated guide surface (24) and a support bolt (22) arranged inside it. A crosshead engine, characterized in that: 請求項1乃至9の何れか1つによるクロスヘッドエンジンにおいて、シリンダ対が、連結シリンダフレーム(7)を有することを特徴とする、クロスヘッドエンジン。A crosshead engine according to any one of the preceding claims, wherein the cylinder pairs have a connecting cylinder frame (7). 請求項1乃至10の何れか1つによるクロスヘッドエンジン(1)において、発電機(34)と駆動接続状態にあることを特徴とする、クロスヘッドエンジン。A crosshead engine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it is in driving connection with a generator (34).
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