KR20060086328A

KR20060086328A - 크로스헤드 엔진

Info

Publication number: KR20060086328A
Application number: KR1020060008534A
Authority: KR
Inventors: 옌스 라트만
Original assignee: 맨 비 앤드 더블유 디젤 에이/에스
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2006-07-31
Also published as: KR101264815B1; DE102005003552A1; CN1824932A; JP4704921B2; CN1824932B; JP2006207583A; DE102005003552B4

Abstract

본 발명은 피스톤 로드(piston rod)(2)에 의해 크로스헤드 태핏(crosshead tappet)(4)과 결합되는 적어도 하나의 피스톤(piston)(1)을 구비하는 크로스헤드 엔진(crosshead engine)에 관한 것으로, 상기 피스톤은 크로스헤드 태핏(4) 및 피스톤 로드(2)에 구비되는 채널 시스템(channel system)을 통해 냉각제(coolant)를 공급 받을 수 있고, 이때 상기 피스톤 로드(2)는 관통 리세스(through-recess)(12)를 구비하고, 상기 관통 리세스(12)와 일직선상에 놓여있는 크로스헤드 태핏(4)의 반경 보어(radial bore)(14)에서 돌출하는 센터링 라이너(centering liner)(16)가 상기 관통 리세스(12)의 하단부 영역(under end area)에 결합되고, 그 상부에 있는 영역은, 상기 하단부에 고정되고 외부 직경(outer diameter)이 관통 리세스(12)에 상응하는 직경(diameter)보다 작은 삽입관(inserting pipe)(13)에 의해, 각각 하나의 크로스헤드 태핏쪽 플로우 채널(flow channel)과 통하고 냉각제에 상응하는 내부 및 외부 플로우 채널(10, 11)로 나뉜다. 본 발명은 상기 피스톤 로드(2)의 관통 리세스(12)가 적어도 상단부 영역 아래에서 연속적인 관통 보어(through-bore)로 형성되고, 여기에 자리잡은 삽입관(13)의 하단부 영역이, 외부 직경이 상기 삽입관의 외부 직경보다 크고 관통 보어의 직경에 상응하는 센터링 라이너(16)에 결합됨으로써, 제조가 간단하고 높은 생산성을 가질 수 있다.

피스톤 로드(piston rod), 크로스헤드 태핏(crosshead tappet), 크로스헤드 엔진(crosshead engine), 채널 시스템(channel system), 냉각제(coolant), 관통 리세스(through-recess), 센터링 라이너(centering liner)

Description

크로스헤드 엔진{CROSSHEAD ENGINE}

도 1은 2행정 대형 디젤 엔진(two stroke large-scale diesel engine)을 수직으로 절단한 도면이다.

도 2는 피스톤 로드(piston rod) 전면(前面)에 슬롯(slot)이 있는 첫 번째 실시예를 보여주는 도면이다.

도 3은 피스톤 로드의 직각 보어 시스템(bore system)을 포함하는 두 번째 실시예를 보여주는 도면이다.

도 4는 외부에 그루브(groove)가 있는 센터링 라이너(centering liner)를 포함하는 세 번째 실시예를 보여주는 도면이다.

도 5는 도 4의 센터링 라이너를 보여주는 도면이다.

도 6은 서두에 기술된 종래 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명은 피스톤 로드(piston rod)에 의해 크로스헤드 태핏(crosshead tappet)과 결합되는 적어도 하나의 피스톤(piston)을 포함하는 크로스헤드 엔진(crosshead engine), 특히 2행정 대형 디젤 엔진(two stroke large-scale diesel engine)에 관한 것으로, 피스톤은 크로스헤드 태핏과 피스톤 로드에 구비되는 채널 시스템(channel system)을 통해 냉각제(coolant)를 공급받을 수 있고, 이때 피스톤 로드는 관통 리세스(12)(through-recess)를 구비하며, 관통 리세스(12)와 일직선 상에 놓여있는 크로스헤드 태핏의 반경 보어(radial bore)에서 돌출하는 센터링 라이너(centering liner)가 관통 리세스(12)의 하단부 영역에 결합되고, 그 상부에 있는 영역은, 그 하단부에 고정되고 외부 직경(outer diameter)이 관통 리세스(12)에 상응하는 직경보다 작은 삽입관(inserting pipe)에 의해, 각각 하나의 크로스헤드 태핏 쪽의 플로우 채널(flow channel)과 통하고 냉각제에 상응하는 내부 및 외부 플로우 채널로 나뉜다.

이런 종류의 종래 장치는 도 6의 단면도에 잘 나타나 있다. 여기에서 피스톤 로드의 관통 보어는 피스톤 로드의 하부 플랜지(flange) 영역에서 테이퍼(taper)되는 스텝 보어(stepped hole)로 형성되고, 내부 및 외부 플로우 채널을 서로 경계 지어주는 삽입관은 위쪽에서부터 결합되고, 그리고 직경이 동일한 센터링 라이너는 아래쪽에서부터 스텝 보어의 좁아지는 하부 영역에 겹합된다. 스텝 보어를 만들기 위해서는 직경이 서로 다른 드릴(drill)들과 함께 사이드(side)가 서로 마주보는 두 개의 보어가 필요하다. 이 점 때문에 스텝 보어의 형성이 어려워진다. 또한 외부 플로우 채널의 하단부에서 시작되어 이어지는 보어들이 피스톤 로드의 플랜지 높이를 넘어서 비교적 멀리 피스톤 로드의 하부 영역에까지 이르게 되는 단점도 있다. 그 결과, 경험을 통해 드러났듯이 구동시 응력 분포(distribution of stress)가 불리하게 되고, 이 때문에 종래 장치의 수명이 단축되 거나 장치의 규격이 대단히 커질 수 밖에 없다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제점에서 출발하여, 상술한 종류의 장치를 간단하고 저렴한 비용으로 생산되도록 개선함으로써 제조를 용이하게 하고 구동 상황을 바람직하게 하는 데 있다.

본 발명의 목적은 피스톤 로드의 관통 리세스(12)가 적어도 그 상단부 영역 아래에서 연속적인 관통 보어로 형성되고, 여기에 장착된 삽입관의 하단부 영역이, 외부 직경이 삽입관의 외부 직경보다 크고 관통 보어의 직경에 상응하는 센터링 라이너에 고정됨으로써 달성된다.

이러한 방안들을 통해 서두에 묘사된 단점들은 확실히 제거된다. 연속적인 관통 보어를 뚫는 것은 동일한 작업 단계로써 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 천공 과정의 끝에 전체 길이에 걸쳐 직경이 동일함으로써 칩(chip)의 적절한 하향 반출이 보장되므로, 표면 손상의 위험 없이 드릴을 뒤쪽으로 잡아당기거나 보어로부터 앞쪽으로 밀어낼 수 있다. 내부 및 외부 플로우 채널을 형성하기 위해 구비되는 삽입관의 하단부가 센터링 라이너 내에 고정되기 때문에, 외부 플로우 채널이 센터링 라이너의 영역 내부로까지 내려간다. 이 때문에 상응하는 크로스헤드 태핏 쪽의 플로우 채널과의 연결은 피스톤 로드 하부 플랜지에 전혀 들어맞지 않거나 거의 들어맞지 않게 된다. 그 결과 구동시 바람직한 응력 분포가 이루어지고, 이 때문에 생산력이 상승하고 그에 따라 규격도 비교적 쉽게 정할 수 있게 된다.

상기 방안들의 바람직한 형태 및 적절한 개선 형태들은 종속항들에 제시되어 있다.

센터링 라이너는 삽입관의 하단부 영역과 맞물리는 칼라(collar)를 가지는 것이 바람직하다. 이런 방법을 통해 삽입관의 하단부가 닿을 수 있는 센터링 라이너 쪽의 쇼울더(shoulder)가 형성된다. 쇼울더의 폭을 삽입관 벽 두께에 상응하게 하여, 삽입관의 내부 케이스(inner case)를 센터링 라이너의 내부 케이스에 연속해서 연결시키는 것이 바람직하다. 이 때문에 바람직한 흐름(flow) 상황을 보장할 수 있다.

또 다른 바람직한 방안에서는 크로스헤드 태핏의 반경 보어가 센터링 라이너를 지지하는 쇼울더를 구비할 수 있다. 이것은 센터링 라이너의 신뢰할만한 안착(seat) 및 양호한 지지(hold)를 보장해준다. 쇼울더의 폭은 센터링 라이너의 벽 두께에 상응하는 것이 바람직하다. 이런 방법을 통해, 센터링 라이너의 내부 케이스가 그 아래 위치하는 크로스헤드 태핏쪽 반경 보어 영역의 벽에 연속적으로 연결된다. 이 때문에 위에서와 마찬가지로 바람직한 흐름 상황을 기대할 수 있다.

본 발명의 첫 번째 바람직한 실시형태에 따르면, 피스톤 로드의 외부 플로우 채널과 이 외부 플로우 채널에 상응하는 크로스헤드 태핏쪽 플로우 채널 사이의 연결통로(connecting path)는 피스톤 로드의 플랜지 영역에 제공되는 전면(前面) 쪽의 슬롯(slot)을 적어도 하나 포함할 수 있고, 슬롯은 반경 방향으로는 관통 보어의 직경을 넘어서고 축 방향으로는 센터링 라이너의 상단부를 넘어선다. 주로 서로 반대로 마주보는 두 개의 슬롯을 구비할 수 있다. 이 슬롯들은 피스톤 로드의 축에 대해 횡으로 연장되는 축(axis)을 갖고 배치되는 디스크(disk) 형태의 공구를 이용한 간단한 절삭(milling) 및 톱질(sawing)을 통해 만들어낼 수 있다. 이러한 절단면의 반경 외부 형태는 커브(curve) 형태이다. 이 때문에 구동시 응력 분포가 특히 바람직하게 된다.

또 다른 바람직한 실시형태에서는 앞에서 언급된 연결통로가 피스톤 로드의 플랜지 영역에 구비되는 적어도 하나의 직각 보어 시스템(bore system)을 포함할 수 있다. 이 경우에는 특히 간단한 제조가 가능하게 된다.

상기 방안들의 특히 선호되는 바람직한 또 다른 개선된 실시형태에서는, 센터링 라이너가 축 방향으로 연장되는 외부 그루브(groove)를 적어도 하나 구비할 수 있고, 그루브를 통해 삽입관의 외부에서 반경 방향으로 연장되는 플로우 채널은 크로스헤드 태핏쪽에 제공되는 플로우 채널과 통한다. 센터링 라이너의 외부 그루브는 여기에서 삽입관 외부에 제공되는 피스톤 로드의 플로우 채널로부터 크로스헤드 태핏에 상응하는 플로우 채널로 이어지는 연결을 형성하는 것이 바람직하다. 이 때문에 피스톤 로드가 상기 연결 때문에 어떤 형태로든 약해지는 일이 없음이 확인되었다. 따라서 이 개선된 실시형태에서는 구동시 부하(loading) 상황이 특히 바람직하게 된다.

상기 방안들의 기타 바람직한 형태 및 적절히 개선된 실시형태들은 나머지 종속항들에 제시되어 있고, 도면에 따른 하기의 실시예에 대한 설명을 통해 좀 더 자세히 알 수 있다.

예컨대 선박 구동 등에 사용될 수 있는 2행정 대형 디젤 엔진의 기본 구조 및 작용 방법은 이미 잘 알려져 있다. 이런 종류의 엔진들은 도 1에서 도시된 바와 같이 보통 크로스헤드 엔진으로 형성된다. 이 경우 모든 피스톤(1)은 피스톤 로드(2)에 의해 크로스헤드(crosshead)(3)와 결합된다. 크로스 헤드(3)는 실제로 슬라이드(slide)를 형성하고, 슬라이드는 피스톤 축에 평행한 엔진 프레임(engine frame)의 가이드 장치(guide device)에서 상하 이동 가능하게 유도된다. 크로스 헤드(3)는 피스톤 로드(2)의 축에 대해 횡으로 배열되는 크로스헤드 태핏(4)을 포함하고, 크로스헤드 태핏에 피스톤 로드(2)가 고정되고 커넥팅 로드(connecting rod)(5)가 장착되며, 커넥팅 로드는 크로스 헤드(3)를 엔진 프레임 하부 영역에 배치되는 크랭크 축(crankshaft)(6)에 연결해 준다.

피스톤 로드(2)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 하단부에 플랜지(7)를 구비하고, 플랜지의 하부 전면은 크로스헤드 태핏(4)의 상응하는 지지면(supporting surface)에 닿는다. 플랜지(7)는 피스톤 로드(2)를 크로스헤드 태핏(4)에 고정시킬 수 있는 나사들을 꽂아 넣기 위한 구멍들을 갖는다.

본 2행정 대형 디젤 엔진의 피스톤(1)은 도 1에서 나타낸 냉각 채널(cooling channel)(8)들을 구비하는데, 냉각 채널들을 통해 냉각제(coolant)가 기름 또는 물 등의 형태로 유도될 수 있다. 이러한 냉각제는 크로스헤드 태핏(4) 및 피스톤 로드(2)에 구비되는 채널 시스템을 통해 드나들게 되는데, 채널 시스템은 크로스헤드 태핏(4) 영역에서 종래 형태의 외부 공급 및/또는 방출관(9) 자체에 연결된다.

피스톤 로드(2)는 기타 도면들에서 알 수 있듯이, 반대로 관류 가능한 플로우 채널(10, 11)을 형성하기 위해 축 방향의 관통 보어(12)를 구비하고, 관통 보어 의 내실(inner chamber)은, 외부 직경이 관통 보어(12)의 보어 직경보다 작은 삽입되는 관(이하 삽입관 13)을 경계로, 삽입관(13) 내부에 위치하며 플로우 채널(10)을 형성하는 내부 실린더실(cylinder chamber) 및 삽입관(13) 외부에 위치하며 플로우 채널(11)을 형성하는 환형실(ring chamber)로 나뉘어진다. 내부 플로우 채널(10) 및 외부 플로우 채널(11)은 각각 상응하는 크로스헤드 태핏쪽 플로우 패스(flow path)와 통한다. 내부 플로우 채널(10)은 관통 보어(12)와 동축인 크로스헤드 태핏(4)의 중앙 반경 보어(14)에 연결된다. 반경 보어(14)는 외부 플로우 채널(11)과 연결되는 플로우 패스를 형성하는 보어(15)들에 의해 플랜지 연결된다.

상부 고정 플랜지에 의해 피스톤 로드(2)에 고정되는 삽입관(13)은 그 아래쪽에서 반경 지지 수단(supporting means)에 의해 반경 방향으로 고정되는 것이 바람직하다. 이를 위해 삽입관(13)은 세로 리브(longitudinal rib) 또는 별 형태의 링(star-shaped ring) 또는 관통 보어를 갖는 링을 구비할 수 있고, 이런 링들은 미끄러지면서 관통 보어의 벽에 닿는다. 이렇게 미끄러지면서 설치되면 열 팽창(thermal expansion)이 일어날 수 있다. 삽입관의 길이는 기껏해야 피스톤 로드(2)의 길이와 플랜지(7)를 합친 것과 같거나, 주로 그보다는 약간 작다. 이 때문에 삽입관은 설치된 상태에서는 피스톤 로드(2)로부터 돌출하지 않는다는 점이 확인되었다. 이것 때문에 피스톤 로드를 예비 조립 부품으로 취급하는 것이 보다 수월해진다. 이러한 방안은 특히 본 발명에서 다루는 종류의 대형 엔진들에서 유리하다.

피스톤 로드(2)는 크로스헤드 태핏(4)과 마주보도록 설계됨으로써, 구동시 발생하는 동력이 크로스헤드 태핏(4)의 중앙을 정확히 통과한다. 이를 위해 사용되는 센터링 라이너(16)의 한쪽은 크로스헤드 태핏(4)의 중앙 반경 보어(14)에 결합되고, 다른 쪽은 피스톤 로드(2)의 관통 보어(12)에 결합된다. 센터링 라이너(16)의 적어도 한쪽이 수축 연결(shrink connection)과 같은 죔쇠 끼어 맞춤(interference fit)식으로 고정되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 다루는 종류의 대형 엔진들의 경우, 센터링 라이너(16)는 크로스헤드 태핏(4) 내로 수축되는 것이 바람직하다. 그러나 센터링 라이너(16)는 피스톤 로드(2)의 관통 보어(12) 내로 수축될 수도 있다. 이것은 주로 비교적 작은 엔진들의 경우에 해당된다.

센터링 라이너(16)의 외부 직경은 적어도 상단부 영역 아래에서 주로 전체 길이에 걸쳐 연속되는 관통 보어(12)의 직경에 상응한다. 관통 보어(12)는 이에 따라 직경이 위에서 아래까지 일정한 연속적인 관통 보어로 형성된다. 다만 피스톤 로드의 상단부 영역에서만 삽입관(13)의 상부 홀딩 플랜지(holding flange)에 맞게 작은 접시형 구멍(countersink)이 구비될 수 있다. 크로스헤드 태핏(4)의 중앙 반경 보어(14)는 센터링 라이너(16)에 상응하는 스텝(step)을 구비하는데, 스텝에서 반경 쇼울더(shoulder)(17)가 형성된다. 반경 보어(14)에 단단히 삽입되는 센터링 라이너(16)의 경우, 센터링 라이너의 적합한 지지면이 쇼울더(17)에 닿을 수 있다. 도 2 및 도 3의 토대가 되는 실시예들의 경우, 이러한 지지면은 센터링 라이너(16)의 하부 전면이다. 스텝(17)의 반경 폭은 여기에서 센터링 라이너(16)의 벽 두께에 상응한다. 따라서 센터링 라이너(16)의 내부 직경은 크로스헤드 태핏(4)의 중앙 반경 보어(14) 직경에 상응하므로, 에지(edge)의 존재로 인한 흐름 (flow)의 방해를 방지할 수 있다.

삽입관(13)은 그 상단부 및 하단부 영역에서 고정된다. 상단부는 위에서 암시 하였듯이 피스톤 로드(2)의 홀딩 플랜지에 의해 고정될 수 있다. 삽입관(13)의 하단부는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 센터링 라이너(16)에 고정된다. 관통 보어(12)의 직경에 상응하는 센터링 라이너(16)의 외부 직경은 삽입관(13)의 외부 직경보다 크므로, 삽입관은 센터링 라이너(16)에 들어 맞을 수 있다. 센터링 라이너(16)는 위쪽을 가리키는 칼라(collar)(18)를 갖고, 칼라는 맞물리는 삽입관(13)의 하단부를 수용한다. 칼라(18)는 센터링 라이너(16)를 상응하게 구멍을 뚫음으로써 만들어진다. 구멍 뚫기를 수월하게 하기 위해 칼라(18) 밑에 언더컷(undercut)(19)이 구비된다. 칼라(18) 밑에서 반경 쇼울더(20)가 형성된다. 쇼울더(20)의 반경 폭은 삽입관(13)의 벽 두께에 상응한다. 삽입관(13)의 내부 직경은 따라서 센터링 라이너(16)의 내부 직경에 상응할 수 있고, 센터링 라이너의 내부 직경은 스텝(17) 아래쪽에서 크로스헤드 태핏(4)의 중앙 반경 보어(14)와 일치한다.

삽입관(13)은 이미 언급했듯이, 온도 변화에 의한 길이 변화를 보완하기 위해서는 축 방향으로 소정의 운동(motion) 자유도(degree of freedom)가 필요하다. 크로스헤드 태핏쪽 반경 보어(14) 또는 관통 보어(12) 내로 수축되는 센터링 라이너(16)처럼 크로스헤드쪽 또는 피스톤 로드쪽에 고정되는 실린더 라이너(16)를 포함하는 실시형태들의 경우, 삽입관(13)은 센터링 라이너(16)에 대해 축 방향으로 운동 자유도를 갖는다. 따라서 삽입관(13)은 슬라이딩 시트(sliding seat)와 함께 칼라(18)에 결합되고, 스텝(20)에 상응하는 폭을 갖는다. 삽입관(13)의 하단부가 스텝(20)에 닿는 전면과 함께 센터링 라이너(16)의 칼라(18)에 예컨대 수축되는 것처럼 고정되는 것도 물론 생각해볼 수 있다. 이런 경우에 필수 운동 자유도가 축 방향으로 실현될 수 있는데, 이것은 센터링 라이너(16)가 피스톤 로드(2) 및 크로스헤드 태핏(4)에 대해 축 방향으로 밀어 움직일 수 있고, 크로스헤드 태핏(4)의 반경 보어(14)의 스텝(17)과 축 간격을 가짐으로써 가능하다.

삽입관(13) 내부에서 연장되는 내부 플로우 채널(10)은 내부 플로우 채널에 대해 동축인 센터링 라이너(16)의 보어를 통해, 이것에 대해 동축인 크로스헤드 태핏(4)의 반경 보어(14)와 통한다. 삽입관(13)의 외부면 및 관통 보어(12)의 벽 사이에서 외부 플로우 채널(11)을 형성하는 환형실의 하부 경계는 센터링 라이너(16)의 상부 전면에 의해 이루어진다. 상응하는 크로스헤드 태핏쪽 보어(15)들과의 연결을 위해, 피스톤 로드(2)의 하단부 영역에 적절한 연결통로가 제공된다.

지금까지의 도면 설명은 도 2 내지 도 4에 따른 본 발명의 실시예 3개 전부에 적용된다. 상술한 실시예들의 차이점들을 보다 상세히 후술한다.

도 2의 토대가 되는 실시예의 경우 피스톤 로드(2)는 피스톤 로드쪽 플로우 채널(11) 및 상응하는 크로스헤드 태핏쪽 플로우 채널 사이에 상술한 연결통로를 보어(15) 형태로 형성하기 위해 플랜지(7) 하부 영역에, 크로스헤드 태핏쪽 접촉면(locating face)에 닿는 플랜지(7) 하부 전면에서부터 삽입되는 적어도 하나의 슬롯(21)을 구비한다. 슬롯은 반경 방향으로는 관통 보어로부터 시작하여 플랜지(7)에 맞물리고, 축 방향으로는 센터링 라이너(16)가 관통 보어(12)에 맞물리는 깊이 를 약간 넘어선다. 슬롯(21)의 축 방향 깊이는 어느 경우에든 플랜지(7)의 높이보다 작다. 도시된 예에서는 서로 반대로 마주보는 두 개의 슬롯(21)이 구비된다. 이 슬롯들은 피스톤 로드의 축에 대해 횡으로 연장되는 축을 갖고 배치되는 디스크 형태의 절삭 및/또는 톱질 공구를 이용하여 만들 수 있다. 슬롯(21)이 관통 보어(13)의 원주(circumference) 상에 분포하는 것과 보어(15)가 반경 보어(13)에 대해 동심인 기준 원(reference circle) 상에 자리잡는 것은 동일하므로, 흐름 연결(flow connection)이 형성된다.

도 3에 도시된 실시예의 경우 피스톤 로드쪽 외부 플로우 채널(11) 및 크로스헤드 태핏쪽 보어(15) 사이의 연결통로는 적어도 하나의 보어 시스템을, 여기에서는 서로 반대로 마주보는 두 개의 직각 보어 시스템(22)을 포함한다. 이때 수평적인 보어 분기(bore branch)는 각각 마개(plug)에 의해 외부를 향해 꽉 잠길 수 있다. 여기에서도 축 방향의 깊이는 플랜지(7)의 높이보다 작다.

특히 선호되는 실시형태를 나타내는 도 4에 도시된 실시예에서는, 센터링 라이너(16)의 외부 원주 영역에 구비되는 그루브(23)들에 의해, 외부 플로우 채널(11)을 형성하는 환형실이, 상응하는 크로스헤드 태핏 쪽의 보어(15)와 연결된다. 여기에서 센터링 라이너(16)는 도 5에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 중간 웨브(intermediate web)(24)에 의해 경계지어지는 다수의 원주쪽 그루브(23)를 구비하는 것이 바람직하다. 중간 웨브의 반경 외부면은 센터링 라이너(16)의 표면 영역(surface area)을 형성하고, 이것을 통해 센터링 라이너는 관통 보어(12) 및/또는 반경 보어(14)에 상응하는 벽에 닿는다. 웨브(24)는 따라서 센터링 라이너(16)를 확실히 신뢰할만하게 고정시킨다.

여기에서 센터링 라이너는 도 5에 도시된 바와 같이 그루브(23) 및 웨브(24)를 포함하는 영역 아래에 반경 방향의 외부 스텝(step)을 구비하므로, 반경 보어(14) 영역에 구비되는 쇼울더 상에 설치 가능한 상술한 지지면(25) 및 이 지지면을 통해 아래로 돌출하는 띠(band)(26)가 형성되는데, 이 띠는 크로스헤드 태핏(4)의 중앙 반경 보어(14)에 맞물린다. 이 때문에 반경 가이드 장치(radial guide device)를 얻게 되고, 따라서 웨브(24)의 부하가 경감한다. 크로스헤드 태핏쪽 보어(15)는 여기에서 센터링 라이너(16)쪽으로 기울어지는 경사 보어(inclined bore)로 형성되고, 경사 보어는 각각 적어도 하나의 상응하는 그루브(23)와 통한다. 보어(15)에 이어지는 피스톤 로드(2)의 플랜지(7) 리세스는 여기에서 꼭 필요하지는 않다.

본 발명에 의해 구동시 바람직한 응력 분포가 이루어지므로, 장치의 수명이 연장되며 장치의 규격을 쉽게 정할 수 있는 효과가 있다.

Claims

피스톤 로드(piston rod)(2)에 의해 크로스헤드 태핏(crosshead tappet)(4)과 연결되는 1개 이상의 피스톤(piston)(1)을 포함하는 크로스헤드 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진(two stroke large-scale diesel engine)에 있어서,

상기 피스톤은 상기 크로스헤드 태핏(4) 및 상기 피스톤 로드(2)에 구비되는 채널 시스템(channel system)을 통해 냉각제(coolant)를 공급받을 수 있고, 상기 피스톤 로드(2)는 관통 리세스(through-recess)(12)를 구비하고, 상기 관통 리세스(12)와 일직선상에 놓여있는 상기 크로스헤드 태핏(4)의 반경 보어(radial bore)(14)에서 돌출하는 센터링 라이너(centering liner)(16)가 상기 관통 리세스(12)의 하단부 영역(under end area)에 결합되고, 그 상부에 있는 영역은 상기 하단부 영역에 고정되고, 상기 관통 리세스(12)에 상응하는 직경(diameter)보다 작은 외부 직경(outer diameter)을 갖는 삽입관(inserting pipe)(13)에 의해, 각각 하나의 상기 크로스헤드 태핏(4) 쪽의 플로우 채널(flow channel)과 통하고 상기 냉각제에 상응하는 내부 및 외부 플로우 채널(10, 11)로 나뉘어지며,

상기 피스톤 로드(2)의 상기 관통 리세스(12)는 적어도 그 상단부 영역 아래에서 연속적인 관통 보어(through-bore)로서 형성되고,

여기에 자리잡은 상기 삽입관(13)의 하단부 영역이, 상기 삽입관의 상기 외부 직경보다 크며 상기 관통 보어의 직경에 상응하는 외부 직경을 갖는 상기 센터링 라이너(16)에 결합되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제1항에 있어서,

상기 센터링 라이너(16)가 상기 삽입관(13)의 하단부 영역과 맞물리는 칼라(collar)(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제2항에 있어서,

상기 센터링 라이너(16)는 상기 칼라(18) 아래쪽에 반경 방향으로 상기 삽입관(13)의 하단부를 수용하는 제1 쇼울더(shoulder)(20)를 구비하고,

상기 제1 쇼울더의 반경 폭(radial width)은 상기 삽입관(13)의 벽 두께에 상응하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제1 쇼울더(20)에서 시작되는 언더컷(undercut)(19)이 상기 칼라 아래에 구비되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 센터링 라이너(16)의 내부 직경이 상기 삽입관(13)의 내부 직경에 상응하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 크로스헤드 태핏(4)의 반경 보어(14)는 상기 센터링 라이너(16)를 지지하는 제2 쇼울더(17)를 갖는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제6항에 있어서,

상기 제2 쇼울더(17)의 반경 폭은 상기 센터링 라이너(16)의 벽 두께에 상응하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 크로스헤드 태핏(4)의 상기 반경 보어(14)의 직경은 상기 제2 쇼울더(17) 아래에서 상기 센터링 라이너(16) 및 상기 삽입관(13)의 내부 직경에 상응하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 삽입관(13)의 외부에서 반경 방향으로 연장되는 상기 플로우 채널(11)은, 상기 피스톤 로드(2) 하단부에 구비되는 플랜지(7)에 상응하고 축 방향의 연장부(axial extension)가 상기 플랜지(7)의 높이보다 작은 1개 이상의 연결통로(connecting path)를 통해 상응하는 상기 크로스헤드 태핏(4) 쪽의 플로우 채널과 통하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제9항에 있어서,

상기 연결통로는 상기 플랜지(7) 영역에 구비되는 1개 이상의 전면(前面) 쪽의 슬롯(slot)(21)을 포함하고,

상기 슬롯은 반경 방향으로는 관통 보어(12)의 직경을 넘어 연장되고 축 방향으로는 센터링 라이너(16)의 상단부를 넘어 연장되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제10항에 있어서,

서로 반대로 마주 보는 두 개의 슬롯(21)이 상기 연결통로에 구비되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제9항에 있어서,

상기 연결통로는 상기 플랜지(7) 영역에 구비되는 1개 이상의 직각 보어 시스템(bore system)(22), 특히 서로 반대로 마주보는 두 개의 상기 보어 시스템(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제9항에 있어서,

상기 센터링 라이너(16)는 축 방향으로 연장되는 1개 이상의 외부 그루브(groove)(23)를 구비하고,

상기 그루브를 통해 상기 피스톤 로드(2)의 상기 외부 플로우 채널(11)이 상응하는 크로스헤드 태핏 쪽의 플로우 채널과 통하는 것을 특징으로 하는 크로스헤 드 엔진.
제13항에 있어서,

상기 센터링 라이너(16)는 원주(circumference) 상에 다수의 상기 그루브(23), 특히 서로 반대로 마주보는 두 개의 그루브(23)를 갖는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제13항 또는 제14항에 있어서,

상기 센터링 라이너(16)는 상기 그루브(23)를 구비하는 상기 원주 영역 하단부에, 상기 반경 보어(14)의 제2 쇼울더(17)에 장착되는 지지면(supporting surface)(25) 및 상기 지지면을 통해 아래로 돌출되는 띠(band)(26)를 갖는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 삽입관(13)은 축 방향으로 운동(motion) 자유도(degree of freedom)를 갖는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 삽입관(13)은 보어 벽(bore wall)에 대해 축 방향으로 이동 가능한 반경 지지 수단(supporting means)에 의해 상기 관통 보어(12) 내에 안정적으로 고정 되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제17항에 있어서,

상기 센터링 라이너(16)는 상기 크로스헤드 태핏(4)에 상응하는 상기 반경 보어(14)에 죔쇠 끼워맞춤(interference fit)식으로 설치되고, 상기 삽입관(13)은 축 방향으로 움직일 수 있게 상기 센터링 라이너(16)에 결합되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 삽입관(13)의 하단부가 상기 피스톤 로드(2)의 상기 플랜지(7) 하부 전면을 넘어 돌출하지 않는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 엔진.