KR100243934B1 - 크로스헤드형 2 행정 내연기관 - Google Patents

크로스헤드형 2 행정 내연기관 Download PDF

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Abstract

크로스헤드형 2행정 내연기관(1)은 크랭크 샤프트에대한 주베어링(8)들을 지니는 받침대(7), 상기 받침대상에 장착되고 크로스헤드에 대하여 안내 평면(13)들을 지지하는 횡방향 보강재(9)들을 지니는 A - 형 프레임 박스(2) 및 스테이 볼트(16)들에 의해 상기 받침대와 고정된 실린더 영역(3)을 포함한다. A - 프레임의 횡방향 보강은 안내 및 보강과 일치하는 중공 프로파일(15)을 형성하는 판벽과 함께 용접된 수직연장 보강(14)에의해 후방측상에서 지지되는 2개의 대향 안내 평면(13)들을 한측상에서 지지하는 단층 판벽(9)으로 구성된다. 스테이 볼트(16)가 주베어링(8)위의 수준에 배치된 영역의 받침대에 고정된 스테이 볼트 하단부(17)까지 각각의 중공 프로파일을 통하여 하향으로 연장한다. 보강(14)은 A - 프레임의 바닥까지 완전 하향 연장한다. A - 프레임의 횡방향 보강은 외부 용접 시임들에의해 모든 요소들이 조립될수 있는 수개의 요소들로 구성되며, 상기 보강은 큰 횡방향 강도를 더 지니며, 기관의 종방향으로 최소의 공간을 취한다.

Description

크로스헤드형 2 행정 내연기관
본 발명은, 크랭크 샤프트에 대한 주 베어링들을 지니는 받침대, 상기 받침대상에 장착되고, 크로스헤드에 대하여 안내 평면들을 지지하는 횡방향 보강재를 지니는 A - 형 프레임 박스 및 상기 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강과 안내 평면들의 후방측을 연결하는 보강 및 안내 평면들에 의해 형성된 중공 프로파일들의 내측에서 그들의 길이부 위로 연장하는 스테이 볼트들에 의해 상기 받침대와 고정된 실린더 영역을 포함하는 크로스헤드형 2 행정 내연기관에 관한 것이다.
그러한 기관은 덴마크왕국 특허 제 147 383 호에 개시되어 있는바, A - 형 프레임 박스의 각각의 횡방향 보강재들은 프레임 내측에 중공 공간이 존재하는 2개의 평행한 판벽들에의해 상호 연결되는 외측 및 내측 상향 연장 플랜지로 이루어진 2개의 사자리꼴 프레임으로 구성된다. 각각의 프레임상의 안내 평면들은 연관된 판벽에 예각으로 연장하는 평면 판부재 형태의 보강으로 후방측상에 제공된다. 가이드 평면의 보강이 판벽에 용접되는 위치에 정렬되게 배치된 내측 수직 연장 판부재에의해 2개의 판벽들이 더 보강된다. 인접 안내 평면들 및 2개의 횡방향 벽들과 일치하여, 내측 판부재는 높이 방향으로 A - 형 프레임 박스의 상부 영역 위로 연장하는 중공 프로파일을 형성한다. 단하나의 스테이 볼트가 각각의 중공 프로파일을 통하여 하향으로 연장한다. 횡방향 보강의 2개의 판벽들 사이의 내측 보강에대한 용접은 복잡하고 비용이 많이들며, 더우기, 횡방향 보강은 기관의 종방향으로 상당히 큰 공간을 차지하는바, 그것은 큰 전체 길이를 지니는 기관을 제공한다. 만일 기관이 선박의 추진 기관으로서 사용될 경우, 기관의 비교적 큰 설치 길이는 기관실이 길고 공간을 차지하게 하며, 그것은 선창(cargo hold)들에 대하여 사용될수도 있다.
A - 형 프레임 박스를 지닌 공지된 2행정 크로스헤드 기관에 있어서, 스테이 볼트들의 하단부들은 기관의 받침대의 바닥에 고정된다. 스테이 볼트들의 이러한 고정은, 지금까지 기관 프레임 박스가 기관의 작동중 스테이 볼트들을 통하여 전달된 큰 힘들을 흡수하는것을 보장하는데 필요하여, 실린더 영역, A - 형 프레임 박스와 받침대 사이에서 분리 수평표면들의 개방을 저지한다.
또한 A - 형 프레임 박스를 지닌 2행정 크로스헤드 기관이 공지되어 있는 바, 프레임 박스의 횡방향 보강재들은 각각 스테이 볼트를 수용하고, A - 형 프레임 박스와 받침대의 전체 높이를 따라 실질적으로 연장하는 원통형 튜브들에 의해 차단되고 한 평면내에 배치된 판벽으로 설계된다. 안내 평면들과 스테이 볼트 튜브들은 서로 보강하지않는 2개의 분리된 요소들로 설계된다. 횡방향 보강의 가요성의 약 90 퍼센트가 스테이 볼트 튜브에서 고유 (inherent) 하여, 보강의 횡방향 강도를 실질적으로 감소시키기때문에, 프레임 박스의 횡방향 보강의 상기 설계는 부적당하다. 더우기, 큰 크기때문에 스테이 볼트 튜브들은 생산비용이 비싸다.
또한 프레임 박스가 사변형 영역을 지니는 소형 2행정 크로스헤드 기관이 공지되어 있다. 횡벽들, 안내평면들, 프레임 박스 및 스테이 볼트들에의해 상기 기관에 수용될 힘들은 A - 형 프레임 박스를 지닌 대형 2행정 기관에서 발생하는 힘들보다 실질적으로 더 작다. 여기서, 수평연장 보강재들에의해 단층벽 형태의 횡방향 보강과 연결된 원형 분절형 수직 활주표면들에의해 크로스헤드가 제어된다. 스테이 볼트들은 받침대의 상부측의 나사가공된 구멍들내로 나사 고정되는 비교적 적은 이중 로드들이다.
본 발명의 목적은 A - 형 프레임 박스를 지닌 대형 크로스헤드 기관의 상기 단점들을 감소시키나 또는 개선하는 것이며, 특히 콤팩트하고 간단히 설계된 A - 형 프레임 박스를 제공하는 것인바, 프레임 박스의 각각의 요소들은 프레임 박스에 높은 강도를 제공하도록 상호작용하여, A - 형 프레임 박스가 연결된 요소들에 대하여 기관의 작동중 전달될 하중을 감소시킨다.
이러한 목적으로, 본 발명의 일면에 따라, 도입부에서 언급된 내연기관은, 안내 평면 보강이 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강의 바닥으로 하향 연장하며, 스테이 볼트들의 하단부들이 주 베어링들 위의 수준에 배치된 영역의 받침대에 고정될 수 있는 것을 특징으로한다.
스테이 볼트로부터 발생하는 응력들을 흡수하는 A - 형 프레임 박스의 능력은 프레임 박스의 바닥으로 하향 연장하는 안내 평면 보강에의해 개선되며, 또한 폐쇄된 중공 프로파일로 인하여, 스테이 볼트들 주변 영역에서 A - 형 프레임 박스의 비틀림 강성을 증가시킨다. 받침대 바로 위 영역의 A - 형 프레임 박스의 적절히 큰 압축 및 비틀림 강성은, 큰 스테이 볼트력들에도 불구하고, 받침대의 상단부에 스테이 볼트들을 고정시키는 것을 가능하게 하는바, 그 이유는, A - 형 프레임 박스의 큰 국부강성이 프레임 박스에 큰 하중을 가하는 것을 허여하여, 받침대가 프레임 박스의 비교적 큰 영역위에 고정하는 스테이 볼트로부터 반동력을 분배시킬 필요가 더이상 없기 때문이다. 따라서, 스테이 볼트 힘들에의해 받침대가 실질적으로 응력을 받지 않는 장점을 지니는것이 가능하며, 특히, 스테이 볼트들이 조여질때 받침대의 주 베어링들에 대한 보어들이 변형되지않는 장점을 지닌다.
스테이 볼트 주변 영역의 A - 형 프레임 박스의 하부 영역 및 받침대상의 국부 하중은 연관된 보강을 지닌 크로스헤드 평면들이 핀벽들과 함께 2개의 중공 프로파일들을 형성하는, 벽의 측상에서 A - 형 프레임 박스 내측에 배치된 적어도 하나의 판벽이 크로스헤드 평면을 지니는, 단층 판벽들로 제조되는 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강 및 상기 각각의 2개의 중공 프로파일 내측에서 연장하는 스테이 볼트에 의해 더 적절히 감소될수 있다. 판벽의 한측상의 2개의 스테이 볼트들의 쌍을 이룬 코스는 각각의 스테이 볼트의 힘들을 절반으로 감소시킬수 있으며, 동시에, 각각의 횡방향 내측 보강의 크로스헤드의 한측에는, 압축력들 및 모멘트들을 수용하기 위한 2개의 중공 프로파일들이 존재한다.
본 발명에 따른 A - 형 프레임 박스는 이전에 공지된 A - 형 프레임 박스들 보다 실질적으로 더 간단히 제조될수 있으며, 기관의 종방향으로 최소의 공간을 차지하고, 동시에, 횡방향 보강재는 높은 횡방향 강성을 지닌다.
본 발명의 다른면에 따라, 도입부에서 언급된 A - 형 프레임 박스를 지니는 크로스헤드 기관은, A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강이, 연관된 보강을 지니는 2개의 크로스헤드 평면들이 핀벽과 함께 2개의 중공 프로파일을 형성하는 벽의 한측상에서 A - 형 프레임 박스 내측에 배치된 적어도 한개의 판벽은 크로스헤드 평면을 지니는 단층 판벽들로서 제조되며, 상기 각각의 2개의 중공 프로파일들 내측에서 스테이 볼트들이 연장하는 것을 특징으로 한다. 전술된 바와같이, 이러한 설계는 부분적으로 스테이 볼트 힘들이 스테이 볼트들의 2배수 이상으로 분포되게하며, 부분적으로 중공 프로파일들의 2배수가 횡방향 보강재들의 압축 및 비틀림 강성을 개선시키고, 부분적으로 횡방향 보강재들은 기관의 종방향으로 공간을 거의 발생시키지 않으며, 그러한 공간을 거의 차지하지 않게 한다.
전술된 바와같이, 받침대상의 스테이 볼트들의 부하는 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강의 바닥으로 하향 연장하는 안내 평면 보강에의해, 그리고 주베어링들 위의 수준에 배치된 영역의 받침대에 고정될수 있는 스테이 볼트들의 하단부들에의해 적절히 감소될수 있다. 이러한 설계는 스테이 볼트들 주변 영역에서 큰 국부 응력을 견디도록 A - 형 프레임 박스의 기능을 더 개선시킨다.
상기 A - 형 프레임 박스는 안내 평면들의 보강의 일체형 부품으로서 스테이 볼트 튜브들을 합체시킴으로써 더 단순화된다.
스테이 볼트들 주변 영역의 A - 형 프레임 박스의 높은 국부 강도는 연관된 보강이 A - 형 프레임 박스의 연관된 보강재상에서 각각 바닥 플랜지 및/또는 상부 플랜지에 견고하게 연결된 각각의 안내 평면의 하단부 및/또는 상단부에의해 적절히 증가될수 있다.
본 발명의 실시예가 개략적 도면들을 참조로 더 상세히 후술될 것이다.
제 1 도는 기관의 횡단면도.
제 2 도 및 제 3 도는 각각 제 1 도의 선 II - II 및 III - III을 따라 취한 기관의 확대 단면도 및 부분단면도.
제 4 도는 제 1 도의 기관의 기관 프레임 박스의 종단면도.
제1도는 기관 프레임 박스(2)가 A - 형 횡단면을 지니는 대형 2행정과급 내연기관(1)을 제시한다. 도시된 실시예에서, A - 형 프레임 박스는 또한 중간 바닥(4)과 기관의 실린더 라이너(6)들을 지니는 상부판(5)사이에 배치된 실린더 영역(3)을 포함한다. 그러나, 중간 바닥(4)을 구성하는, A - 형 프레임 박스의 상판위에 장착될수 있으며, 수직 외측벽들을 지닐수 있는, 하나 또는 그 이상의 분리 유닛으로서 실린더 영역(3)들을 설계하는것 또한 가능하다. 크랭크샤프트에 대한 주 베어링(8)들이 장착되는, 기관의 받침대(7)의 상부에 A - 형 프레임 박스가 장착된다.
제 3 도에 최상으로 도시된 바와같이, 받침대의 상부측에서 A - 형 프레임 박스가 상응하는 플랜지부(12)들과 함께 볼트 결합되는, 중각 바닥(4)으로부터 2개의 수평 배치된 플란지부(11)들까지 높이 방향으로 연장하며 프레임 박스의 종방향 연장 외측벽(10)들을 상호 연결시키는 관통 판벽(9)에의해 각각의 실린더 사이에 A - 형 프레임 박스가 보강된다. 판벽(9)들이 관통함에 따라, 그것들은 A - 형 프레임 박스에 높은 횡방향 강성을 제공한다.
크로스헤드상에 작용하는 횡방향 힘들을 수용하기 위한 수직 안내 평면(13)들이 예를들면 용접에의해 판벽(9)상에 장착된다. 내측 판벽(9)들의 한측상에, 2개의 안내평면(13)들이 횡방향으로 상호 대향배치된다. 각각의 안내 평면의 후방측은 판벽(9)과 안내평면을 연결하는 수직연장 보강(14)에 의해 지지된다. 제시된 바와같이, 보강(14)은 판벽과 예각을 형성하는 평면 판부재로 이루어질수 있지만, 수평 4분원 또는 4분 타원 영역을 지니는 보강을 사용하는것 또한 가능한바, 그것은 보강이 실질적으로 판벽(9)상으로 직각으로 연장하는것을 의미한다. 안내평면(13), 보강(14) 및 판벽(9)은 높은 비틀림 강성의 중공 프로파일을 형성한다.
중공 프로파일(15)들 내측의, A - 형 프레임 박스의 바닥과 중간 바닥(4) 사이에서 연장하는 스테이 볼트(16)들에의해, 실린더 영역(3)과 받침대(7)는 함께 클램프되는바, 중공 프로파일들은 기관이 작동될때 스테이보트들에 의해 프레임 박스에 전달된 큰 가변 압축력들을 견디기위해 필요한 압축 강성을 A - 형 프레임 박스에 제공하는 스테이 볼트 튜브들로서 작용한다. 스테이 볼트들을 각각의 중공 프로파일 내측에 정렬시킴으로써, 각각의 실린더들의 점화력들이 4개의 스테이 볼트들 위로 분배되는바, 그것은 각각의 내측 판벽에 단지 2개의 스테이 볼트들이 사용되는 실시예에 비교하여, 각각의 스테이 볼트의 예인장력(pretensioning force)을 감소시킨다. 단층 판벽으로서 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강의 설계 및 안내평면 보강 및 스테이 볼트 튜브들의 단일 유닛으로 합체는 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강이 기관의 종방향으로 불필요한 공간을 차지하지 않도록하며, 외부 용접 시임들에 의해 조립될수 있는 단지 몇개의 요소들만 존재하므로 횡방향 보강재들의 제조가 간단한 방식으로 실행되는것을 보장한다.
스테이 볼트들의 하단부들은 받침대의 상부측에서 나사 가공된 구멍들내에 적절히 고정된다. 이것은 스테이 볼트들에의한 받침대의 비틀림 응력들이 A - 형 프레임 박스에 직접 전달되는 장점을 수반하여, 주베어링들을 지닌 하부 받침대 영역이 상기 응력에의해 영향받지 않도록 한다. 나사가공된 구멍들에 대한 변형으로서, 각각의 스테이 볼트 아래 영역의 받침대는 스테이 볼트가 통과하는 상향연장 클리어런스 구멍과 연결되는 오목부로 설계될수 있다. 그 경우, 스테이 볼트의 하단부(17)는 오목부에 삽입된 볼트에의해 고정될수 있다. 스테이 볼트들이 받침대(7)의 상단부에 고정될 경우 플랜지부(11)로 완전히 하향 연장하는 보강(14)에의해 받침대 바로위 영역의 적절히 큰 강성이 A - 형 프레임 박스에 제공될 수 있다. 보강(14)은 플랜지부(11) 상으로 용접되거나 또는 플랜지부와 볼트 연결되어, 상기 2가지 요소들이 견고하게 상호 연결될 수 있다. 유사하게, 상단부에서 보강(14)은 중각 바닥(4) 또는 A - 형 프레임 박스의 상부 플랜지에 견고하게 연결될 수 있다.
실린더 영역(3)이 A - 형 프레임 박스의 바닥보다 실질적으로 덜 넓기때문에, 스테이 볼트력에 관하여 필요한 압축 강성은 중간바닥(4)으로부터 상부판(5)까지 높이 방향으로 연장하는 횡벽(18)에의해 적절히 제공될 수 있다. 실린더 영역(3)의 압축 강성은 또한 실린더 영역의 스테이 볼트 튜브들로 스테이 볼트들을 포위함으로 달성될수 있다.
만일 스테이 볼트들이 받침대(7)의 바닥에 종래의 방식으로 고정될 경우, 본 발명에 따라, A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강의 간단한 설계의 장점을 지니며, 보강(14)이 A - 형 프레임 박스의 바닥으로 완전히 하향 연장하지 않을 경우 조차, 받침대의 상부측에 스테이 볼트들을 고정시키는 것이 적절하다.

Claims (6)

  1. 크랭크 샤프트에 대한 주 베어링(8)들을 지니는 받침대(7), 상기 받침대상에 장착되고 크로스헤드에 대하여 안내 평면(13)들을 지지하는 횡방향 보강재(9)들을 지니는 A - 형 프레임 박스(2), 및 상기 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강과 안내 평면들의 후방측을 연결하는 보강(14) 및 안내 평면들에 의해 형성된 중공 프로파일(15)들의 내측에서 그들의 길이부 위로 연장하는 스테이 볼트(16) 들에의해 상기 받침대와 고정된 실린더 영역(3)을 포함하며, 상기 안내표면 보강(14)은 A - 형 프레임 박스(2)의 횡방향 보강(9)의 바닥으로 하향 연장하고, 상기 스테이 볼트(2)들의 하단부(17)들은 주 베어링(8)들 위의 수준에 배치된 영역의 받침대(7)에 고정가능한 것을 특징으로하는 크로스헤드형 2행정 내연기관(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강은 연관된 보강(14)을 지니는 2개의 크로스헤드 평면들이 판벽(9)과 함께 2개의 중공 프로파일(15)들을 형성하는, 벽의 한측상에서 A - 형 프레임 박스 내측에 배치된 적어도 한개의 판벽이 크로스헤드 평면(13)을 지니는 단측 판벽(9 : single - layer plate wall)들로서 제조되며, 상기 각각의 2개의 중공 프로파일들 내측에서 스테이 볼트(16)들이 연장하는 것을 특징으로하는 2행정 내연기관.
  3. 크랭크 샤프트에 대한 주 베어링(8)들을 지니는 받침대(7), 상기 받침대상에 장착되고 크로스헤드에 대하여 안내 평면(13)들을 지지하는 횡방향 보강재(9)들을 지니는 A - 형 프레임 박스(2), 및 상기 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강과 안내 평면들의 후방측을 연결하는 보강(14) 및 안내 평면들에 의해 형성된 중공 프로파일(15)들의 내측에서 그들의 길이부 위로 연장하는 스테이 볼트(16) 들에의해 상기 받침대와 고정된 실린더 영역(3)을 포함하며, 상기 A - 형 프레임 박스의 횡방향 보강은 연관된 보강(14)을 지니는 2개의 크로스헤드 평면들이 판벽(9)과 함께 2개의 중공 프로파일(15)들을 형성하는, 벽의 한측상에서 A - 형 프레임 박스 내측에 배치된 적어도 한개의 판벽이 크로스헤드 평면(13)을 지니는 단층 판벽(9 : single - layer plate wall)들로서 제조되며, 상기 각각의 2개의 중공 프로파일들 내측에서 스테이 볼트(16)들이 연장하는 것을 특징으로하는 크로스헤드형 2행정 내연기관.
  4. 제3항에 있어서, 상기 안내평면 보강(14)은 A 형 프레임 박스의 횡방향 보강(9)의 바닥으로 하향 연장하고, 상기 스테이 볼트들의 하단부(17)들은 주베어링(8)들 위의 수준에 배치된 영역의 받침대(7)에 고정가능한 것을 특징으로 하는 2행정 내연기관.
  5. 제1, 2 또는 4항중 어느 한 항에 있어서, 연관된 보강을 지니는 각각의 안내평면(13)의 하단부는 A - 형 프레임 박스의 연관된 횡방향 보강상의 바닥 플랜지(11)에 견고하게 연결되는 것을 특징으로하는 2행정 내연기관.
  6. 제5항에 있어서, 연관된 보강을 지니는 각각의 안내 평면(13)의 상단부는 A - 형 프레임 박스의 연관된 횡방향 보강상의 상부 플랜지(4)에 견고하게 연결되는 것을 특징으로하는 2행정 내연기관.
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