KR101400172B1

KR101400172B1 - 대형 디젤 크로스 헤드 엔진

Info

Publication number: KR101400172B1
Application number: KR1020070018191A
Authority: KR
Inventors: 실반 카이저; 사무엘 소니치센
Original assignee: 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2014-05-26
Also published as: JP2007224916A; KR20070088372A; CN101025113B; EP1826387A2; JP2011256874A; CN101025113A

Abstract

본 발명은 크랭크샤프트(3)의 수용을 위한 베이스 플레이트(2), 2개의 외벽(4)을 포함하고 상기 베이스 플레이트(2) 상에 배치되고, 횡방향 지지벽(7)에 의하여 이중벽 구조를 이루는 하나 이상의 지지체를 포함하는 스탠드(5)를 가지고 있는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1)에 관한 것이다. 상기 스탠드(5)는 2개의 인접하는 크로스 헤드(9)를 위한 슬라이딩 면(8)뿐만 아니라, 실린더의 수용을 위하여 상기 스탠드(5) 상에 배치되는 실린더부(10)를 포함하고, 상기 베이스 플레이트(2), 상기 스탠드(5) 및 상기 실린더부(10)는 하나 이상의 타이 로드(11)에 의하여 서로 연결되고, 상기 타이 로드(11)는 이중벽 구조의 지지체(6) 내부에서 상기 스탠드(5)의 영역에서 연장된다. 횡방향 지지 부재(12)가 상기 베이스 플레이트(2)에 제공되고, 단일벽 구조를 이루며, 상기 베이스 플레이트(2)는 크랭크샤프트(3)의 저널링을 위한 하나 이상의 베어링 시트(13)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 타이 로드(11)는 컷-아웃(cut-out)(14)으로부터 분리가능한 리테이닝 부재(15)에 의하여 상기 크랭크샤프트(3)의 종축(K)과 스탠드(5) 사이 영역에서 상기 베어링 시트(13)의 상기 컷-아웃(14)에 고정된다.

엔진, 크로스 헤드, 타이 로드, 컷 아웃, 스탠드, 베어링 시트, 실린더

Description

대형 디젤 크로스 헤드 엔진{A LARGE DIESEL CROSS-HEAD ENGINE}

도 1은 베이스 플레이트, 스탠드, 및 실린더부를 갖는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 단면도이다.

도 2는 이중 벽 지지체 및 단일벽 지지부재를 갖는 공지된 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도이다.

도 3은 2개의 인접하는 크로스 헤드 사이에 각각 2개의 이중벽 지지체를 갖는 본 발명에 따른 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 타이 로드 고정 상태를 도시한다.

도 4a는 비대칭으로 배치된 타이 로드를 도시한다.

도 5는 확장된 금속 사이드 플레이트를 갖는 베이스 플레이트를 도시한다.

본 발명은 독립항 제1항의 전제부에 따른 대형 디젤 크로스 헤드 엔진에 관한 것이다.

이와 같은 크로스 헤드 타입의 대형 디젤 엔진은 바람직하게는 선박 건 조(ship building) 또는 고정 설비(stationary plants)에서, 예를 들면 전기 에너지의 생성을 위하여 사용되고, 엔진의 프레임을 형성하는 3개의 대형 하우징부를 포함한다. 소위 스탠드(stand)가, 크랭크샤프트를 수용하는 크랭크샤프트 메인 베어링을 갖는 베어링 시트(bearing seat)에 부가하여, 횡방향 지지 부재를 가지고 있는 베이스 플레이트(base plate)상에 배치되고, 금속 플로워 플레이트(floor plate)에 의하여 분리된다. 대형 디젤 엔진의 실린더의 개수에 따라, 스탠드는 복수의 대향하여 배치되는 지지체를 포함하며, 상기 지지체 각각은 2개의 인접하는 크로스 헤드(cross-heads)의 안내를 위하여 수직으로 연장되는 슬라이딩 면을 가지고 있고, 상기 크로스 헤드는 커넥팅 로드에 의하여 크랭크샤프트에 연결된다. 각각의 경우에, 2개의 대향하여 배치되는 수직으로 연장되는 슬라이딩 면은 중앙 벽에 의하여 추가로 지지된다. 각각의 지지체는 공통의 금속 커버 플레이트에 의하여 일반적으로 서로 연결된다. 흔히 실린더 재킷(cylinder jacket)으로도 불리는, 실린더부는 스탠드 상부에서 금속 커버 플레이트 상에 위치되고, 복수의 실린더 라이너(liners)를 수용할 수 있다. 베이스 플레이트, 스탠드 및 실린더부는 타이 로드에 의하여 서로 연결되고, 상기 타이 로드는 일반적으로 지지체 내부에서 스탠드의 영역에서 연장되고, 상기 타이 로드는 실질적인 사전-응력(pre-stress)하에서 베이스 플레이트 내부 또는 베이스 플레이트 상에 나사 결합된다.

왕복 피스톤 장치의 크로스 헤드 슬라이드 웨이(slide-ways)용 서포트(support)를 갖는 스탠드가 독일 특허 DE 3 512 347 C1에 공지되어 있고, 상기 특허에서 상기 서포트는 이중벽 구조로 이루어져 있다. 스탠드 상에 실린더 재킷 이 실린더 라이너를 수용하기 위하여 놓여지고, 상기 스탠드는 베이스 플레이트의 판금 플로워 플레이트 상에 배치되고, 비스듬히 배치되는 외벽과 수직 슬라이드 웨이와 함께 판금 금속 플레이트는 공통 금속 커버 플레이트에 의하여 서로 연결되는 사다리꼴 단면의 2개의 프레임을 형성한다. 사다리꼴 프레임은 외벽과 슬라이드 웨이 사이의 횡방향 지지벽에 의하여 채워져, 결과적으로 이중벽 구조의 지지체가 서포트로서 형성된다. 베이스 플레이트는 베어링 캡을 갖는 상부 베어링 셸(shell) 및 하부 베어링 셸을 갖는 베어링 시트를 포함하고, 크랭크샤프트는 베이스 플레이트의 베어링 시트에서 베어링 셸 내에 장착된다. 엔진의 실린더 재킷, 스탠드 및 베이스 플레이트는 타이 로드에 의하여 함께 지지되고, 타이 로드는 크랭크샤프트의 아래에서 베어링 시트 상에 또는 베어링 시트 내에 고정된다.

이와 같이 공지된 대형 디젤 크로스 헤드 엔진에서, 이중벽 구조의 스탠드의 지지체는, 마찬가지로 이중벽 구조인 베이스 플레이트의 지지 부재에 지지된다. 즉, 스탠드는 물론 베이스 플레이트도 횡방향 지지벽을 갖는 이중벽 구조로 되어 있다.

종래 기술에서 공지된 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 이러한 구조는 다수의 중대한 단점을 가지고 있다. 지지 부재는 용접된 조인트에 의하여 베이스 플레이트에 고정된다. 지지 부재가 2개의 대향하여 배치되는 벽과 함께 이중벽 구조를 이루면, 베이스 플레이트에 이중벽 지지 부재를 형성하는 2개의 벽 사이에 용접된 접합부(welded seams)가 카운터-용접될 수 없어, 그에 따른 문제점이 베이스 플레이트의 강도 및/또는 안정성에 대하여 발생된다. 베이스 플레이트의 지지 부재의 벽이 스탠드의 지지체의 지지벽과 정렬되어야만 하기 때문에, 스탠드에 대한 베이스 플레이트의 정렬이 어렵다. 또한, 타이 로드는 시트의 하단부, 즉 크랭크샤프트 아래에 고정되므로, 타이 로드는 소위 타이 로드 파이프로 불리는 베어링 시트의 구멍을 통하여 베어링 시트의 하부 영역 내부까지 안내되어야 한다. 타이 로드가 실질적인 사전 응력하에서 베어링 시트 아래에 고정되어야만 하기 때문에, 이것은 베어링 시트의 실질적인 변형 및 베어링 셸의 변형을 야기한다. 따라서 공지된 베이스 플레이트는 비교적 딱딱하고 비교적 구조가 복합하고 및/또는 비용이 많이 소요된다.

이러한 문제는 유럽 특허 EP 1 382 829에 개시된 어셈블리로 실질적으로 해결된다. 유럽 특허 EP 1 382 829에 개시된 대형 디젤 크로스 헤드 엔진은, 단일벽 구조로 이루어진 횡방향 지지 부재를 포함하는 베이스 플레이트를 구비한다. 즉, 이중벽 구조의 스탠드가 처음에 단일벽 구조의 베이스 플레이트 상에 배치된다. 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 베이스 플레이트, 스탠드 및 실린더부는 타이 로드에 의하여 서로 연결되고, 상기 타이 로드는 이중벽 구조의 지지체 내에서 스탠드의 영역 내부로 연장되고 단일벽 구조의 지지 부재와 함께 베이스 플레이트의 베어링 시트에 고정되어 있다.

유럽 특허 1 382 829에 따른면 본 발명 이전에는, 스탠드가 이중벽 구조의 지지체로서 제조되면, 안정성 때문에 베이스 플레이트의 이중벽 구조의 실시예가 절대적으로 필수적인 것으로 고려되었다. 타이 로드가 상당한 사전-응력하에서 베이스 플레이트에 고정되어야만 하기 때문에, 스탠드의 이중벽 지지체와 베이스 플 레이트의 단일벽 지지 부재의 조합은, 스탠드의 하부 영역 및 금속 베이스 플레이트에서는 물론, 베어링 시트의 영역에서도, 허용불가능한 기계적인 응력을 받는 것으로 추정되었다. 또한, 단일벽 베이스 플레이트와 이중벽 스탠드의 조합에서 예상될 수 있는 소위 "프레팅(fretting)"의 문제가 현재까지 미해결로 남아있다. 당업자 사이에서 "프레팅"은 특정 종류의 마찰 부식으로 이해되며, 이러한 프레팅은 스탠드와 베이스 플레이트 사이의 접촉면에서 발생될 수 있다. 상기한 이유 때문에, 이중벽 지지체와 단일벽 베이스 플레이트의 조합이 비현실적으로 것으로 생각되었다. 그러나, 스탠드와 베이스 플레이트가 타이 로드의 영역에서 적당하게 구성되면, 상기한 문제점들은 제한된 힘 흐름에 의하여 방지될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

유럽 특허 1 382 829에 따른 타이 로드는 전체 베어링 시트를 관통하는 구멍을 통하여 안내된 후 베어링 시트 아래에서, 예를 들면 타이 로드 너트에 의하여 나사 결합되는 것이 아니라, 타이 로드가 베어링 시트의 나사산이 형성된 구멍에 고정되며, 상기 구멍은 크랭크샤프트의 축 위쪽, 즉 크랭크 샤프트의 중심축과 스탠드의 사이에 제공된다는 것이 특히 중요하다. 이로 인해, 그 때까지 피할 수 없었던 베어링 셸의 변형을 야기하는, 베어링 시트에서 염려되었던 상당한 변형이 처음으로 효과적으로 방지되었다. 즉, 타이 로드가 크랭크샤프트의 축 위쪽에서 베이스 플레이트에 고정되면, 타이 로드가 받게되는 상당한 인장 응력이 더 이상 변형의 형태로 크랭크샤프트에 전달되지 않는다.

단일벽 베이스 플레이트의 다른 장점은 베이스 플레이트가 매우 유연하게, 즉 크랭크샤프트의 운동에 매우 덜 딱딱하게 반응한다는 것이다. 그 때문에 크랭크샤프트의 베어링 및 크랭크샤프트 자체에 대한 변형이 명백하게 감소되고 엔진의 가동 특성이 함께 명백하게 개선된다.

이러한 개선에도 불구하고, 타이 로드를 베이스 플레이트에 고정시키는 방식은 다수의 단점을 가지고 있다. 타이 로드는 베이스 플레이트의 나사산이 형성된 구멍에 나사 결합 때문에 베이스 플레이트에 비교적 경직되게 연결된다. 대형 디젤 엔진의 작동 상태에서 다수의 상이한 응력 때문에, 특히 굽힘 하중 때문에, 기계적인 응력에 의하여 타이 로드에 발생되는 진동 및 다른 응력, 타이 로드에 손상이, 특히 나사산이 형성된 구멍의 근처에 발생될 수 있어, 위험한 균열이 타이 로드에 발생될 수 있고, 예를 들면, 최악의 경우에 상당한 압축-응력하에서 타이 로드를 파손에 이르게 할 수 있다. 이러한 위험은, 예를 들면 타이 로드가 약간 불규칙하게 압축 응력을 받아, 예를 들면, 2개의 인접하는 타이 로드가 상이한 압축 응력을 받을 때 특히 크다.

또한, 상당한 노력으로만 복구할 수 있고, 최악의 경우에 전혀 복구할 수 없는, 나사산이 형성된 구멍에서의 나사산의 손상은, 예를 들면, 내부 또는 외부 나사 결합 동안, 또는 작동 상태에서 기계적인 부하 때문에도 발생될 수 있어, 베이스 플레이트의 대응하는 부품이 교환되어야한 하는데, 이것은 상당히 곤란하고, 시간을 소모하고 비용이 소요된다.

다른 관점에서, 특히 나사산이 형성된 구멍은 극도로 정밀하게 주의하여 금속 베이스 플레이트 내에 형성되어야 하기 때문에, 나사산이 형성된 구멍의 형성은 매우 곤란하고 비용이 소요되는 과정이다.

따라서 본 발명의 목적은 베이스 플레이트에 타이 로드를 고정하는 방식을 개선하여, 종래 기술의 상기에서 설명된 문제점을 방지할 수 있는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진을 제공하는데 있다.

상기한 문제점을 해결하는 본 발명은 독립항 제1항의 특징을 가지고 있다.

종속항은 본 발명의 바람직한 특정 실시예에 관한 것이다.

따라서 본 발명은 크랭크샤프트를 수용하는 베이스 플레이트, 및

2개의 외벽을 포함하고, 상기 베이스 플레이트 상에 위치되고, 횡방향 지지벽에 의하여 이중벽 구조를 이루는 하나 이상의 지지체를 포함하는 스탠드

를 구비하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진에 관한 것이다.

상기 스탠드는 2개의 인접하는 크로스 헤드(cross-heads)를 위한 슬라이딩 면뿐만 아니라, 실린더를 수용하기 위하여 상기 스탠드 상에 배치되는 실린더부를 포함하고,

상기 베이스 플레이트, 스탠드 및 실린더부는 상기 이중벽 구조의 지지체 내부에서 상기 스탠드의 영역에 연장되는 하나 이상의 타이 로드(tie rod)에 의하여 서로 연결된다.

횡방향 지지 부재가 상기 베이스 플레이트에 제공되고, 단일벽 구조를 이루고,

상기 베이스 플레이트는 상기 크랭크샤프트의 저널링(journaling)을 위한 하 나 이상의 베어링 시트를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 타이 로드는 컷-아웃(cut-out)으로부터 분리가능한 리테이닝 부재(retaining element)에 의하여 상기 크랭크샤프트의 종축(K)과 상기 스탠드 사이 영역에서 상기 베어링 시트의 컷-아웃에 고정된다.

상기 스탠드는 금속 베이스 플레이트, 금속 커버 플레이트 및 2개의 대향하여 배치되는 슬라이딩 면(sliding surfaces) 사이에 배치되는 중앙 벽을 포함할 수 있다.

타이 로드가 컷-아웃으로부터 분리가능한 리테이닝 부재에 의하여 크랭크샤프트의 종축과 스탠드 사이의 영역에서 베어링 시트의 컷-아웃에 고정되기 때문에, 타이 로드는 나사산이 형성된 구멍에서 베어링 시트에 더 이상 경직되게 연결되지 않는다. 타이 로드는 그 베어링 측단부에 나사 연결되며, 즉 나사 연결 없이 베어링 시트의 구멍을 통하여 안내된 후, 예를 들면 컷-아웃에 분리가능하게 제공되는 타이 로드 너트에 의하여 컷-아웃에 고정된다. 타이 로드의 이러한 타입의 연결은, 조립된 상태에서 타이 로드가 받게 되는 거대한 인장 응력하에서도 타이 로드와 베어링 시트 사이에 높은 유연성을 보장하여, 작동 중에 불가피하게 발생되는 진동, 굽힘 하중 등과 같은 타이 로드의 기계적인 부하가 유연하게 다른 곳으로 돌려지며, 따라서 타이 로드, 또는 나사 연결부, 및/또는 시스템 타이 로드/나사산이 형성된 구멍만에 의하여 흡수되지 않는다.

예를 들면, 타이 로드가 제조 결함을 나타내거나 또는 타이 로드의 설치가 충분한 주의를 기울이지 않고 실시되어 2개의 타이 로드가 상이한 압축 응력을 갖 도록 설치되어서, 타이 로드의 파괴나 또는 균열이 발생되어도, 예를 들면, 타이 로드의 파손된 부분으로부터 어렵게 분리되어야만 하는 타이 로드용 나사산이 형성된 구멍, 또는 심지어 다시 복구되어야만 하는 구멍이 없으므로, 결함이 있거나 또는 파괴된 타이 로드는 매우 간단하게 교환될 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 타이 로드의 설치 및 분해는 매우 간단하며 그 때문에 비용을 절약하고, 특히 결함 있는 타이 로드의 경우에 선박 전체의 작동 안정성을 증가시킨다.

본 발명에 따른 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 바람직한 실시예에서, 지지벽 상에 각각 2개의 인접하는 크로스 헤드를 위한 슬라이드 웨이가 위치되는, 지지체의 횡방향 지지벽은 실린더부를 향하는 방향으로 V자 형상으로 스탠드 내부로 연장되고, 즉 횡방향 지지벽은 간격을 증가시키면서 실린더부의 방향으로 상방으로 연장된다. 중앙 벽이 2개의 대향하여 배치되는 슬라이드 웨이 사이에 지지체를 위하여 추가로 제공될 수 있다.

따라서 본 출원의 상세한 설명에서, "횡방향(transverse)" 방위는 일반적으로 대형 디젤 엔진의 축이 연장되는 방향에 수직하게 위치되는 방위로 이해되어야 한다.

크로스 헤드가 슬라이드 웨이에 전달하고 지지체의 지지벽에 의하여 전달되는 수직력은, 크로스 헤드에 연결된 피스톤의 운동의 상사점에 근처에서 최대이고, 상기 피스톤은 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 실린더 내에 공지된 방식으로 왕복운동가능하게 배치되는 것이 공지되어 있기 때문에, 상기 수직력은, 특히 스탠드의 상부 영역에서, 지지체의 V자 형상의 구조에 의하여 특히 잘 흡수되고 분산될 수 있다. 또한 지지체의 횡방향 지지벽은 설계 필요조건에 따라 특히 서로 평행하게 배치될 수도 있음은 물론이다.

바람직하게는 타이 로드는, 그러나 반드시 그러한 것은 아니지만, 지지체의 횡방향 지지벽 사이에 동일 중심으로 스탠드의 영역으로 연장되고, 바람직하게는 베이스 플레이트의 단일벽 지지 부재는 타이 로드의 종축과 정렬되어 배치된다.

베이스 플레이트는 크랭크샤프트의 장착을 위하여 하나 이상의 베어링 시트를 가지고 있고, 타이 로드는 바람직하게는 타이 로드 너트에 의하여 베어링 시트 내에 또는 베어링 시트의 컷-아웃에 고정된다. 이미 설명된 바와 같이, 타이 로드는 상당한 예비-응력하에서 베이스 플레이트 내에 또는 베이스 플레이트 상에 고정되어야 하기 때문에, 특히 크랭크샤프트가 공지된 방식으로 장착되는 베어링 셸에서, 타이 로드에 의한 당김 하중(pulling loads)에 기인한 변형은, 크랭크샤프트의 축과 스탠드 사이 영역에서 타이 로드의 고정에 의하여, 대부분 방지된다.

타이 로드가 지지체의 횡방향 지지벽 사이에 동일 중심으로 스탠드의 영역에 연장되고, 단일벽 지지 부재가 타이 로드의 종축과 정렬되어 베이스 플레이트에 위치되면, 타이 로드가 크랭크샤프트의 축과 스탠드 사이의 영역에 고정되는 것이 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다. 타이 로드는 횡방향 지지벽 사이에 반드시 동일 중심으로 연장될 필요는 없으며, 또한 단일벽 지지 부재도 모든 경우에 타이 로드의 종축과 정렬되어 위치되지는 않는다.

실제로, 다른 실시예에서, 타이 로드는 지지체의 횡방향 지지벽 사이에 비대 칭으로 연장될 수도 있고, 바람직하게는 상기 타이 로드는 실린더 축에 미리 설정된 각도를 가지고 상기 크랭크샤프트의 종축에 수직하게 연장되고, 바람직하게는 상기 각도는 상기 지지체의 상기 횡방향 지지벽 사이에서 0° 내지 5°, 특히 1° 내지 3°이다. 타이 로드의 경사의 적당한 선택을 통하여, 타이 로드가 고정되는 컷-아웃과 크랭크샤프트 사이의 간격의 증가가 베이스 플레이트 또는 횡방향 지지 부재의 영역에서 얻어질 수 있어, 크랭크샤프트를 향하는 방향으로 더 많은 재료가 사용될 수 있어, 베이스 플레이트 또는 타이 로드를 횡방향 지지 부재에 연결하는데 매우 높은 강도가 얻어질 수 있다.

타이 로드는 소위 분리 아이(disengagement eye)에 의하여 설치하는 동안 미리 설정된 경사각을 가지고 횡방향 지지벽 사이에, 바람직하게 유도되어, 지지 앵커(supporting anchor)의 문제 없는 설치가 가능하다.

바람직한 실시예에서, 바람직하게 정확하게 2개의 타이 로드가 2개의 인접하는 크로스 헤드 사이에 연장되고, 또한, 특히 안정성의 이유 때문에, 하나 이상의 타이 로드가 2개의 인접하는 크로스 헤드 사이에 연장되는 것도 가능하다.

다른 실시예에서, 베이스 플레이트에 제공된 금속 사이드 플레이트는 크랭크샤프트의 저널링의 유연성을 증가시키도록 확장된 금속 사이드 플레이트로 구성될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명에서 보다 상세하게 설명된다.

본 발명에 따른 대형 디젤 크로스 헤드 엔진은, 이하에서 참조 번호 1로 전체적으로 지시되고, 특히, 예를 들면, 선박의 건조에 광범위하게 사용되는 길이 방향의 플러싱(flushing)을 갖는 대형 2행정 디젤 엔진(1)으로 지시된다.

부연 설명으로, 종래 기술에서 공지된 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 구조가 도 2를 참조하여 본 발명과의 차이점 및 명확성을 위하여 간단히 설명된다. 종래 기술을 본 발명과 구별하기 위하여, 종래 기술에 공지된 엔진에 관련된 특징들은 대시를 부여하고, 본 발명에 따른 특징들은 대시 없이 참조번호로 지시된다.

도 1은 종래 기술에서 이미 공지되었지만, 본 발명에 따른 엔진(1)에 의하여도 주로 실현되는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1, 1')의 일반적인 구조의 개략적인 단면도를 도시한다. 본 발명에 따른 엔진(1)은 종래 기술에서 공지된 엔진(1')과 상이한데, 특히 베어링 시트(bearing seat)(13, 13')에 타이 로드(tie rod)를 고정시키는 점에 있어서 상이하다.

대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1, 1')은 공지된 방식으로 베이스 플레이트(base plate)(2, 2'), 스탠드(stand)(5, 5') 및 실린더부(10, 10')를 포함한다. 실린더부(10, 10')는 공지된 방식으로 도시되지 않은 실린더를 수용하는데 사용된다. 스탠드(5, 5')는, 예를 들면 2개의 강판을 함께 용접함으로써 생성되고, 금속 베이스 플레이트(18, 18')는 물론 2개의 외벽(4, 4')을 가지고 있고, 도면에서 수직으로 연장되는 슬라이드-웨이(slide-ways)(8, 8')와 함께, 사다리꼴 단면을 가지고 공통의 금속 커버 플레이트(16, 16')에 의하여 서로 연결되는 2개의 프레임을 형성한다. 2개의 대향하는 수직으로 연장되는 슬라이드-웨이(8, 8')는 2개의 사다 리꼴 프레임 사이에 배치되는 중앙의 벽(17, 17')에 의하여 지지된다. 스탠드(5, 5')는 금속 바닥 플레이트(18, 18')와 함께 베이스 플레이트(2, 2') 상에 배치되고, 상기 베이스 플레이트는 크랭크샤프트(3, 3')의 저널링을 위하여 베어링 셸(131, 131')을 갖는 베어링 시트 또는 크래들(cradle)(13, 13')을 포함한다. 축(K, K')을 갖는 크랭크샤프트(3, 3')는 공지된 방식으로 도 1에 도시되지 않은 커넥팅 로드를 통하여 크로스 헤드(9, 9')에 연결된다.

도 2는, 타이 로드(11')가 크랭크샤프트(3')와 스탠드(5') 사이 영역의 구멍에 고정되는, 종래 기술에서 공지된 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1')의 일 실시예의 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도를 도시한다. 도 2의 실시예는 베이스 플레이트(2')상에 배치되는 스탠드(5'), 및 상기 스탠드(5') 상에 위치되는 실린더부(10')를 포함한다. 금속 커버 플레이트(16')는 스탠드(5')와 실린더부(10') 사이에 배치되고, 금속 베이스 플레이트(18')는 스탠드(10')와 베이스 플레이트(2') 사이에 배치된다. 실린더부(10')는 공지된 방식으로 도시되지 않은 하나 이상의 실린더를 수용하는데 적당하다. 실린더의 내부 공간은, 공지된 방식으로 도시되지 않은 실린더 커버 및 마찬가지로 도시되지 않고, 피스톤 로드(19')에 의하여 크로스 헤드(9')에 연결되고 실린더의 왕복 운동을 위하여 위치되는 피스톤과 함께, 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1')의 연소실을 형성한다. 스탠드(5')는 횡방향 지지벽(7')에 의하여 이중벽을 형성하는 지지체(6')를 포함한다. 지지벽(7')은 크로스 헤드(9')를 안내하는 슬라이드-웨이(8')를 지지하고, 상기 크로스 헤드(9')는 커넥팅 로드(181')에 의하여 크랭크샤프트(3')에 연결되고 피스톤 로드(19')를 통하여 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1')의 피스톤(도시하지 않음)에 연결된다.

베이스 플레이트(2')는 베어링 시트(13') 및 크랭크샤프트(3')의 수용 및 저널링을 위하여 단일벽으로 형성되는 횡방향 지지부재(12')를 포함한다. 실린더부(10'), 스탠드(5') 및 베이스 플레이트(2')는 긴장 상태하에서 타이 로드(11')에 의하여 서로 연결된다. 타이 로드(11')는 이중벽 형성 지지체(6') 내부의 횡방향 지지벽(7') 사이에서 스탠드(5')의 영역에서 연장되고, 크랭크샤프트(5')의 축(K')과 도시된 바와 같이 나사산이 형성된 구멍(14')에서 크랭크샤프트(3')의 축(K')의 위쪽에 위치한 스탠드(5') 사이의 영역에서 베이스 플레이트(2')의 베어링 시트(13')에 고정된다.

따라서, 본 발명에 따른 대향 디젤 크로스 헤드 엔진(1)과 도 2에 도시된 공지된 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1')의 근본적인 차이는, 타이 로드(11)가 본 발명에 따른 엔진(1)에서는 베어링 시트의 나사산이 형성된 구멍에 고정되지 않으며, 오히려, 뒤에서 도 4에서 더욱 정밀하게 도시되는 바와 같이, 타이 로드(11)는 컷-아웃(cut-out)(14)으로부터 분리가능한 리테이닝 부재(15)에 의하여, 바람직하게는 타이 로드 너트(15)에 의하여, 크랭크샤프트의 축(K)과 스탠드(5) 사이의 국부 영역에서 베어링 시트(13)의 컷-아웃(14)에 고정된다.

도 2에 도시된 공지된 실시예에서, 지지체(6')의 횡방향 지지벽(7')은 실린더부(10')의 방향으로 V자 형상으로 연장되고, 즉 지지체(6')의 지지벽(7')의 상호 간격은 실린더부(10')를 향하는 방향으로 점점 증가된다. 크로스 헤드(9')가 슬라이드 웨이(8)를 통하여 지지벽(7'), 즉 지지체(6')로 전달되는 수직력은, 공지된 방식으로 피스톤의 왕복 운동의 상사점에 근처에서 최대이다. 지지체(6')의 V자 형상의 구조를 통하여, 지지체(6')는 도면에서 스탠드(5')의 상부 영역에서 상대적으로 폭이 넓으며, 따라서 크로스 헤드(9') 특히 웰(well)의 수직력을 흡수할 수 있고 상기 수직력을 스탠드(5') 내부로 전달할 수 있다.

도 2에 도시된 공지된 실시예에서, 타이 로드(11')는 지지체(6')의 횡방향 지지벽(7') 사이에서 그 종축(Z')과 동일 중심으로 연장되고, 지지체(6')가 지지되는 베이스 플레이트(2')의 단일벽 지지체(12')는, 타이 로드(11')의 종축(Z')과 정렬되어 배치된다. 타이 로드(11')는 크랭크샤프트(3')와 스탠드(5')의 축(K') 사이 영역, 즉, 도면에 따르면, 특히 베어링 셸(131')의 변형을 방지하기 위하여, 나사산이 형성된 구멍(14')의 베어링 시트(13')에서, 크랭크샤프트(3')의 축(K') 위쪽에 고정된다. 베이스 플레이트(2')가 지나치게 딱딱하지 않으면서 ,단일벽 지지 부재(12')가 타이 로드(12')의 종축(Z')과 정렬된, 즉 지지체(6')의 지지벽(7')에 대하여 대칭인 베이스 플레이트(2')에 배치되기 때문에, 특히 높은 안정성이 얻어진다.

상기 특징이 타이 로드(1, 1')를 베어링 시트(13, 13')에 고정하는 타입과 방식에 주로 영향을 미치지 않기 때문에, 상기의 두 개의 단락에서 이루어진 설명도 유사한 방식으로 본 발명에 따른 엔진(1)에 완전하게 적용된다.

즉, 본 발명에 따른 엔진(1)의 바람직한 실시예는, 도 2에 도시된 공지된 엔진(1')의 예와 동일한 방식으로 기본적으로 구성되지만, 본 발명에 따른 엔진(1)에서는, 타이 로드(11)가 베어링 시트(13)의 나사 구멍에 고정되는 것이 아니라, 오 히려 타이 로드(11)는 리테이너(retainer)(15)에 의하여, 바람직하게는 타이 로드 너트(15)에 의하여, 컷 아웃(14)의 크랭크샤프트(3)와 스탠드(5)의 축(K) 사이의 영역에서, 베어링 시트(13)에 고정되는데, 상기 리테이너(15)는 도 4에 매우 상세하게 도시된 바와 같이, 컷-아웃(4)으로부터 분리가능하다는 점에 있어서 중요한 차이점이 있다.

마지막으로, 도 3은 본 발명에 따른 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1)의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 다른 단면도이다. 2개의, 각각 대향하여 배치되는, 스탠드(5)의 지지체(6)가 도시되고, 슬라이드 웨이(8) 사이에 중앙벽(17)에 의하여 서로 지지된다. 크로스 헤드(9)는, 각각 2개의 대향하여 배치되는 슬라이드 웨이(8) 사이에서 2개의 각각 인접하는 지지체(6)에 의하여 안내된다. 정확하게 하나의 타이 로드(11)는 지지벽(7) 사이에, 각각 지지체(6)에 연장된다.

도 4에서, 본 발명에 따른 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1)의 개략적인 컷-아웃이 베어링 시트(13)의 영역에 도시된다. 종축(K)을 갖는 크랭크샤프트(3)가 원래 공지된 방식으로 베어링 시트(13)에 지지되고 베어링 커버(132)에 고정된다. 본 발명에 따르면, 타이 로드(11)는 종축(K)과 스탠드(5) 사이의 영역에서 베어링 시트(13)에 고정되고, 즉 도시된 바에 따르면, 컷-아웃(14)으로부터 분리가능한 리테이너(15)에 의하여 컷-아웃(14)에, 종축(K) 위쪽에 고정된다. 도 4에 도시된 실시예에서, 타이 로드(11)는 조립된 상태에서, 리테이너(15)에 확실하게 나사 결합될 수 있는 컷-아웃(14)의 영역에 나사산(thread)(111)을 가지며, 여기에서 리테이너는 타이 로드 너트(15)이다. 타이 로드(11)는 종래 기술에서 공지된 바와 같이 베어링 시트(13)에 직접 나사 결합되지 않으며, 도 4에서 구멍(도시하지 않음)을 통하고 베어링 시트를 통하여, 컷-아웃(14) 내부까지 간단히 안내되어, 타이 로드(11)는 고정을 위하여 타이 로드 너트(15)에 나사 결합될 수 있다.

도 4a에, 비대칭으로 배치되는 타이 로드(11)의 다른 실시예가 도시된다. 본 실시예에서, 타이 로드(11)는 지지체(6)의 횡방향 지지벽(7) 사이에서 비대칭으로 연장되고, 매우 바람직하게는 실린더 축(Z)에 미리 설정된 각도(α)를 가지고 크랭크샤프트(3)의 종축(K)에 수직하게 연장된다. 본 실시예에서, 바람직하게는 각도(α)는 지지체의 횡방향 지지벽 사이에서 0° 내지 5°, 특히 1° 내지 3°의 값을 가지고 있다. 타이 로드(11)의 경사의 상기한 적당한 선택을 통하여, 타이 로드(11)가 베어링 시트(13)와 크랭크샤프트(3)에 고정되는 컷-아웃(14) 사이의 간격(B)의 증가가 베이스 플레이트(2) 또는 횡방향 지지 부재(12)의 영역에서 얻어질 수 있어, 크랭크샤프트(3)를 향하는 방향으로 재료 이득(material gain)이 얻어져, 베이스 플레이트(2) 또는 타이 로드(11)를 횡방향 지지 부재(12)에 부착하는데 매우 높은 강도가 얻어질 수 있다.

바람직하게는 타이 로드(11)는, 이미 설명된 바와 같이, 소위 분리 아이(disengagement eye)에 의하여 설치 동안 미리 설정된 경사(α)에서 횡방향 지지벽(7) 사이에, 바람직하게 유도되어, 지지 앵커(supporting anchor)(11)의 문제 없는 설치가 가능하다.

도 5에서, 베이스 플레이트의 특정 실시예가 도시되는데, 여기에서 베이스 플레이트(2)는 지지 부재(12)의 영역에서 연장된 금속 사이드 플레이트(side plate)(22)를 갖는 베어링 시트(13)를 포함한다.

도 1에 도시되지 않은, 타이 로드(11)는 도 4에 도시된 바와 같은 타이 로드 너트(15)에 의하여 컷-아웃(14)의 베어링 시트(13)에 고정될 수 있고, 즉, 조립된 상태에서, 타이 로드(11)는 도시된 바에 따르면 대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1)의 스탠드(5)의 내부 상방으로 연장된다.

도 5에 도시된 실시예에서, 베어링 시트(13)는, 종축(K)을 갖는 크랭크샤프트(3)(도 5에 도시하지 않음)에서, 제한된 영역에서만 완전한 재질 두께의 베어링 시트(13)로서 형성된다. 도 1과 다른 것은, 베어링 시트(13)보다 더 두꺼운 금속 사이드 플레이트(22)가 실제의 베어링 시트(13)를 도시된 바에 따르면 우측 및 좌측에서 인접하고, 2개의 금속 사이드 플레이트(22)는 도시된 바에 따르면 서로 이격되어 있고 우측 및 좌측에서 용접되는 2개의 금속 사이드 플레이트이고, 확장된 금속 사이드 플레이트(22)가 도 5의 실시예에 제공되고, 여기에서 실제의 베어링 시트(13)가 매설된다. 즉, 베어링 시트(13)는 금속 사이드 플레이트(22)보다 명백히 더 두꺼운 재질 두께를 가지고 있고, 즉 베어링 시트(13)는 동일한 방향에 대하여 금속 사이드 플레이트(22)보다 크랭크샤프트(3)의 종축(K)의 방향으로 명백하게 더 두껍게 제조되고 라인(1300)을 따라서 금속 사이드 플레이트(22)에 용접된다.

도 5에 따른 확장된 금속 사이드 플레이트(22)의 이용에 의해, 임의의 경우에 이미 양호한 베어링 다이내믹스(dynamics)가 단일벽 횡방향 지지 부재(12) 때문에 더욱 개선되고, 즉 크랭크샤프트(3)의 베어링이 작동 상태에서 부하에 대하여 매우 유연하게 장착되어, 명백하게 개선된 가동 특성이 얻어질 수 있다.

본 발명에 따른 크로스 헤드 디젤 엔진의 상기에서 설명된 실시예는 예시적인 것으로만 이해해야 되고, 본 발명은 특히, 상기에서 설명된 실시예를 포함할 뿐만 아니라, 상기에서 설명된 실시예의 모든 적당한 조합도 포함한다.

요약하면, 본 발명에 따른 베어링 시트에 타이 로드의 고정에 더하여, 본 발명의 크로스 헤드 디젤 엔진의 베이스 플레이트는, 엔진의 조립시 문제 없이 카운터-용접(counter-welded)될 수 있는 단일벽 횡방향 지지 부재를 가지고 있어, 종래 기술에서 공지된 이중벽 지지 부재를 갖는 베이스 플레이트에 대하여 발생된 것과 같은 베이스 플레이트의 강도 및/또는 안정성에 대한 문제가 방지된다는 것이 다시 강조되어야 한다. 타이 로드는 짧은 타이 로드로 이루어지고 시트의 상부 영역, 즉 타이 로드 너트를 갖는 컷-아웃에서, 크랭크샤프트의 축과 스탠드의 금속 베이스 플레이트 사이에 고정된다. 그 때문에 베어링 시트의 변형뿐만 아니라, 상당한 사전-응력(pre-stress)하에서 베어링 시트에 고정된 타이 로드에 의한 베어링 셸의 변형이 가능한 한 방지된다. 크랭크샤프트의 저널링의 유연성과 다이내믹스는 짧은 타이 로드 및 단일벽 지지 부재뿐만 아니라, 특히 확장된 금속 사이드 플레이트의 사용에 의하여 특히 최적화된다. 타이 로드가 상당한 사전-응력하에서 베이스 플레이트에 고정되어야 하기 때문에, 스탠드의 이중벽 지지체와 베이스 플레이트의 단일벽 지지 부재의 조합은 본래 이전에 고려되지 않았고, 그래서 스탠드의 하부 영역 및 금속 베이스 플레이트뿐만 아니라, 베어링 시트의 영역에서도, 불가피한 굽힘 하중 및 재료에서 결과적으로 받아들이기 어려운 기계적인 변형이 예상된다. 베어링 시트의 컷-아웃에서 타이 로드에 의하여 고정됨과 아울러 타이 로드의 영역 에서 스탠드 및 베이스 플레이트의 적당한 구조에 의하여, 지금까지 염려되었던 굽힘 하중의 문제뿐만 아니라, 이러한 구조에서 당연히 예상되었던 문제도 방지될 수 있다. 특히, 본 발명에 다른 대형 디젤 크로스 헤드 엔진의 금속 베이스 플레이트는 명확하게 매우 단순한 방식으로 구성된다.

본 발명에 따르면, 타이 로드의 설치 및 분해가 매우 간단하며 그 때문에 비용을 절약하고, 특히 결함 있는 타이 로드의 경우에 선박 전체의 작동 안정성을 증가시킬 수 있다.

Claims

대형 디젤 크로스 헤드 엔진(1)에 있어서,

크랭크샤프트(3)를 수용하기 위한 베이스 플레이트(base plate)(2), 및

2개의 외벽(4)을 포함하고, 상기 베이스 플레이트(2)에 배치되고, 횡방향 지지벽(7)에 의하여 이중벽 구조를 이루고 있는 하나 이상의 지지체(6)를 포함하는 스탠드(stand)(5)

를 포함하고,

상기 스탠드(5)는 2개의 인접하는 크로스 헤드(cross-heads)(9)를 위한 슬라이딩 면뿐만 아니라, 실린더를 수용하기 위하여 상기 스탠드(5) 상에 배치되는 실린더부(10)를 가지고 있고,

상기 베이스 플레이트(2), 스탠드(5) 및 실린더부(10)는 상기 이중벽 구조의 지지체(6) 내부에서 상기 스탠드(5)의 영역에서 연장되는 하나 이상의 타이 로드(tie rod)(11)에 의하여 서로 연결되고,

횡방향 지지 부재(12)가 상기 베이스 플레이트(2)에 제공되고, 단일벽 구조를 이루고,

상기 베이스 플레이트(2)는 상기 크랭크샤프트(3)의 저널링(journaling)을 위한 하나 이상의 베어링 시트(bearing seat)(13)를 가지고 있고,

상기 타이 로드(11)는 컷-아웃(cut-out)(14)으로부터 분리가능한 리테이닝 부재(retaining element)(15)에 의하여 상기 크랭크샤프트(3)의 종축(K)과 상기 스 탠드(5) 사이 영역에서 상기 베어링 시트(13)의 상기 컷-아웃(14)에 고정되는

것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항에 있어서,

상기 하나 이상의 지지체(6)의 상기 횡방향 지지벽(7)은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 하나 이상의 지지체(6)의 상기 횡방향 지지벽(7)은 간격이 증가되는 V자 형상으로 상기 실린더부(10)의 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 타이 로드(11)는 상기 지지체(6)의 상기 횡방향 지지벽(7) 사이에서 동일 중심으로 연장되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 타이 로드(11)는 상기 지지체(6)의 상기 횡방향 지지벽(7) 사이에서 비대칭으로 연장되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 타이 로드(11)는 실린더 축(Z)에 미리 설정된 각도(α)를 가지고 상기 크랭크샤프트(3)의 종축(K)에 수직하게 연장되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지지 부재(12)는 상기 타이 로드(11)의 종축(Z)과 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

정확하게 2개의 타이 로드(11)는 2개의 인접하는 크로스 헤드(9) 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

금속 사이드 플레이트(side plate)(22)가 상기 베이스 플레이트(2) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 스탠드(5)는 금속 베이스 플레이트(18), 금속 커버 플레이트(16) 및 대향하여 배치된 2개의 슬라이딩 면(8) 사이에 배치되는 중앙 벽(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 크로스 헤드 엔진.