KR20100071014A - 대형 크로스-헤드 디젤 엔진 - Google Patents

대형 크로스-헤드 디젤 엔진 Download PDF

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KR20100071014A
KR20100071014A KR1020090126383A KR20090126383A KR20100071014A KR 20100071014 A KR20100071014 A KR 20100071014A KR 1020090126383 A KR1020090126383 A KR 1020090126383A KR 20090126383 A KR20090126383 A KR 20090126383A KR 20100071014 A KR20100071014 A KR 20100071014A
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실반 카이저
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베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 대형 크로스헤드 디젤 엔진(1)에 관한 것으로서, 엔진 축(31)을 따라 연장되는 크랭크 샤프트(3)의 수용을 위한 기저 플레이트(2), 기저 플레이트(2) 상에 배치되며, 2개의 외벽(4)을 가지는 스탠드(5), 및 실린더의 수용을 위해 스탠드(5) 상에 배치된 실린더부(6)를 포함한다. 기저 플레이트(2), 스탠드(5) 및 실린더부(6)는 크로스헤드(10)의 슬라이딩 슈(9)의 지지를 위한 슬라이딩 면(8)을 따라 스탠드(5) 내에 연장되는 타이 로드(7)에 의해 서로 연결된다. 본 발명에 다르면, 타이 로드(7)는 지지 로드(7)로서 스탠드(5)의 영역 내에 형성되고, 이 영역에서 슬라이딩 슈(9)는 슬라이딩 면(8)에 의해 지지된다.
크로스 헤드, 디젤 엔진, 타이 로드

Description

대형 크로스-헤드 디젤 엔진{LARGE CROSS-HEAD DIESEL ENGINE}
본 발명은 독립청구항 제1항의 전제부에 따른 대형 크로스-헤드 디젤 엔진에 관한 것이다.
선박 건조(ship building) 또는 예를 들어 전력 생산용 고정식 설비(stationary facilities) 등에, 바람직하게 사용될 수 있는 이러한 크로스 헤드형 구조의 대형 디젤 엔진은 엔진의 프레임을 형성하는 3개의 대형 하우징부를 포함한다. 소위 스탠드(stand)가 베이스 플레이트에 의해 분리된 기저 플레이트(ground plate) 상에 배치되고, 상기 기저 플레이트는 크랭크 샤프트를 수용하기 위한 크랭크 샤프트 주 베어링을 갖는 베어링 새들(bearing saddle)에 외에도, 횡방향 지지 부재를 포함한다. 스탠드는 대형 디젤 엔진의 실린더의 개수에 따른 복수의 지지체를 포함하고, 각각의 지지체는 푸시 로드를 통해 크랭크 샤프트에 연결되는 2개의 인접한 크로스 헤드(cross-heads)의 안내를 위해 2개의 수직 슬라이딩 주행면을 포함한다. 이와 관련하여, 2개의 대향 배치된 수직 슬라이딩 주행면 각각은 중앙 벽에 의해 추가로 지지된다.
일반적으로, 각각의 지지체는 공통의 커버 플레이트에 의해 서로 연결된다. 또한, 복수의 실린더 라이너의 수용을 위해 사용될 수 있는, 보통 실린더 슬리브(cylinder sleeve)라고도 불리는 실린더부가 스탠드 상부의 커버 플레이트에 배치된다. 기저 플레이트, 스탠드 및 실린더부는 타이 로드에 의해 서로 연결되며, 상기 타이 로드는 일반적으로 스탠드의 영역에서의 지지체 내부에서 연장되는데, 즉 상기 타이 로드는 상당한 프리-텐션(pre-tension)을 받으며 베이스 플레이트 또는 그 내부에 나사 결합된다.
피스톤 엔진의 크로스 헤드 슬라이딩 면을 위한 이중벽 구조의 지지부를 구비한 스탠드가 DE 3 512 347 C1에 공지되어 있다. 상기 스탠드는 베이스 플레이트의 기저 플레이트 상에 배치되고, 상기 기저 플레이트, 비스듬히 연장된 외벽 및 수직 슬라이딩 면이 공통 커버 플레이트에 의해 서로 연결되는 사다리꼴형 단면의 2개의 프레임을 형성하며, 상기 스탠드 상에, 실린더 슬리브가 실린더 라이너의 수용을 위해 설치된다. 사다리꼴형 프레임이 상기 외벽과 상기 슬라이딩 면 사이의 횡방향 지지벽에 의해 채워져, 지지체로서의 이중벽 구조의 지지체가 형성된다. 기저 플레이트는, 베어링 리드(bearing lid)를 포함하는 상부 베어링 자켓 및 하부 베어링 자켓(lower and upper bearing jacket)을 갖는, 베어링 새들(bearing saddle)을 포함하고, 상기 베어링 자켓에서 크랭크 샤프트는 기저 플레이트의 베어링 새들에 의해 지지된다. 엔진의 실린더 슬리브, 스탠드 및 기저 플레이트는, 크랭크 샤프트의 아래에서 프리-텐션을 받으며 베어링 새들 또는 그 내부에 고정된 타이 로드에 의해 서로 지지된다.
이와 관련된 개념이 EP 0 774 061 B1에 공지되어 있다. 여기서는, 타이 로 드가 안내되고, 직사각형 단면 대신에 삼각형 단면을 가지면서, 2중 벽 구조로 이루어진 지지체를 사용한다.
상기 공지된 대형 크로스-헤드 디젤 엔진에 있어서, 이중벽 구조로 형성된 스탠드의 지지체는 이중벽 구조로 형성된 기저 플레이트의 지지 부재로도 지지된다. 즉, 스탠드와 기저 플레이트는 횡방향 지지벽에 의해 이중벽 구조로 형성된다.
그런데, 종래 기술로부터 공지된 대형 크로스-헤드 디젤 엔진의 상기 구조는 다수의 중대한 단점을 가지고 있다. 지지 부재는 용접 시임(weld seam)에 의해 기저 플레이트에 고정된다. 지지 부재 및 지지체가 대향하여 배치된 2개의 벽에 의해 2중 벽으로 형성될 때, 2중 벽, 즉 단면 방향으로 밀폐된 지지 부재 및/또는 밀폐형 지지체로 2중 벽을 형성하는 상기 두 벽 사이의 용접 시임은 백-웰딩(back-welding)될 수 없기 때문에, 원하는 특성을 얻는 것에 있어 문제점이 발생된다.
또한, 타이 로드가 새들 하단부, 즉 크랭크 샤프트 밑에 고정되므로, 타이 로드는, 소위 타이 로드 파이프로 불리는 베어링 새들의 구멍을 통하여 베어링 새들의 하부 영역 내부까지 안내되어야 한다. 타이 로드가 상당한 프리-텐션을 받으며 베어링 새들 아래에 고정되어야 하기 때문에, 이것은 베어링 새들의 상당한 신장 및 베어링 자켓의 변형을 야기한다. 따라서 공지된 기저 플레이트는 비교적 딱딱하고, 구조적 관점에서만 볼 때 비교적 복합하다.
따라서, EP 1 382 829에서는, 단일 벽 구조로 이루어진 기저 플레이트, 및 스탠드가 가지는 상술한 문제점을 해결하기 위한 2중 벽 구조의 스탠드를 포함하는 대형 크로스-헤드 디젤 엔진을 제시하였다. 이와 관련하여, 기저 플레이트, 스탠드 및 실린더부는 타이 로드에 의해 서로 연결되고, 상기 타이 로드는 2중 벽 구조의 지지체 내에서 스탠드의 영역 내부로 연장되며, 기저 플레이트의 베어링 새들에 고정되어 있다.
전반적인 스탠드의 안정성 및 구조, 특히 기저 플레이트와 나머지 스탠드 구조 사이의 상호 작용에 대하여, EP 1 382 829에 따른 해결 수단은 그 당시 공지된 종래기술에 비해 상당한 개선을 야기하였다.
그러나, EP 1 382 829로부터 공지된 스탠드에서, 타이 로드는 기저 플레이트 상에서 밀폐형 지지체 내부에 안내된다. 이러한 지지체는 스탠드의 필요한 안정성을 보장할 수 있겠지만, 이들은 용접하기 어렵고, 특히 지지체 내부에서 시임부(seam)는 백-웰딩(back-welding)될 수 없다. 이와 관련하여 또 다른 단점으로는, 지지체의 용접 후, 지지체 내부의 용접 시임부를 직접 관찰 및 검사를 할 수 없다는 것이다. 따라서, 품질 보장을 위해, 용접 시임부는 복잡한 기술적 방법, 예컨대 외부로부터 초음파 등을 사용하여 검사되지만, 이는 시간을 매우 소비하고, 고가이며, 특히 복잡하거나 매우 미세한 손상으로, 대체로 충분히 신뢰적이지만은 않다.
이러한 문제점은 오래 전부터 알려져 왔기 때문에, 종방향으로 밀폐관을 형성하지 않아서 백-웰딩가능한 단일 벽 구조의 지지체에 대해 이미 논의가 이루어져 왔다. 그러나, 이러한 발상은, 아주 간단한 연구 및/또는 계산 결과만으로 그러한 단일 벽 구조의 지지체는 현대의 대형 디젤 엔진의 상당히 큰 기계적 부하를 제대 로 견딜 수 없다는 것을 알 수 있기 때문에, EP 08 155 174에 따른 발명과 같은 예외적인 경우를 제외하고는, 적어도 작동 모드시 상당히 큰 기계적 부하를 받을 수 있는 현대의 최신 대형 디젤 엔진에 대해서는 무시되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술을 기반으로 한 개량된 대형 크로스-헤드 디젤 엔진을 제공하는 것으로, 이 대형 크로스-헤드 디젤 엔진은 공지된 스탠드의 2중 벽 구조의 지지 부재의 단점을 해결하고, 특히 스탠드의 영역에서 더욱 단순한 구조로 되어 있으며, 작동 모드 시 상당히 큰 부하의 영향 하에서 크로스-헤드의 지지를 확실히 보장하는 동시에, 발생되는 슬라이딩 슈(sliding shoes)의 정적 및 동적 힘을 신뢰성 있게 편향시킬 수 있다.
본 발명의 상기 목적을 만족시키는 주 해결 수단은 독립청구항 제1항의 특징부에 의해 정해지는 것을 특징으로 한다.
종속청구항은 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 대형 크로스-헤드 디젤 엔진에 관한 것으로, 이 대형 크로스-헤드 디젤 엔진은 모터 축을 따라 연장되는 크랭크 샤프트를 수용하기 위한 기저 플레이트, 2개의 외벽을 가지며, 상기 기저 플레이트 상에 배치되는 스탠드, 및 상기 스탠드 상에 배치된 실린더를 수용하기 위한 실린더부를 포함한다. 상기 기저 플레이트, 상기 스탠드 및 상기 실린더부는 크로스-헤드의 슬라이딩 슈의 지지를 위한 슬라이딩 면을 따라 스탠드 내에 연장되는 타이 로드(tie rod)에 의해 서로 연결된다. 본 발명에 따르면, 상기 타이 로드는 지지 로드로서 스탠드 영역 내에 형성되며, 이 스탠드 영역에서 슬라이딩 슈는 슬라이딩 면에 의해 지지된다.
따라서, 본 발명은 슬라이딩 슈의 힘을 스탠드와 독립적인 타이 로드에 효과적으로 직접 편향시키는 크로스-헤드를 위한 지지물을 제공한다. 이와 관련하여, 타이 로드는 바람직하게 서로 나사 체결된 복수의 부품으로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 나중에 더 자세히 설명될 부분, 특히 도 4 및 도 4b에 따르면, 벽 구조로 된 구조물에 대해, 4개의 타이 로드가 사용될 수 있다. 또한, 이 타이 로드는 슬라이딩 슈를 통한 크로스-헤드의 선형 가이드(linear guide)로서 사용된다. 이와 관련하여, 슬라이딩 슈는 각각의 타이 로드를 종방향 가이드로서 사용한다. 종래 기술로부터 공지된 타이 로드는 굽힘 강성을 거의 갖고 있지 않기 때문에, 본 발명의 타이 로드는 바람직하게 복수의 맞물림 나사체결 부품으로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 특히 슬라이딩 면을 포함한 중간부는 슬라이딩 슈의 힘을 흡수하도록 형성된다.
본 발명에 따른 세 부분으로 된 타이 로드에 대하여, 길이가 짧은 부분의 타이 로드의 상부와 하부가 각각 나사 체결된다. 그러면, 타이 로드를 밀어 넣어 조이는 공지된 방식에 의해 대형 디젤 엔진의 구조부의 신장이 발생한다. 이에 따라, 특수하게 형성된 타이 로드의 중간부도 자연히 신장된다.
앞서 언급한 바와 같이, 타이 로드는 스탠드의 영역에서 슬라이딩 슈의 지지를 위한 슬라이딩 면을 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 타이 로드는 그에 상응하게 충분히 보강되어, 슬라이딩 슈의 힘을 흡수한다.
실시함에 있어 특히 관련된 실시예에 있어서, 타이 로드는 다수의 부분, 특히 세 부분으로 형성된다. 물론, 본 발명의 타이 로드는 하나의 부분으로 설계될 수도 있어서, 이러한 타이 로드는 이에 대응되게 중간 영역에서 보강된다.
본 발명에 따른 타이 로드는 횡방향 힘을 흡수하기 위해 횡방향 지지 부재를 포함할 수 있으며, 내장 상태에 있을 때, 상기 지지 부재는 스탠드의 영역 안으로 연장된다. 다른 실시예에서의 타이 로드는 횡방향 힘을 흡수하기 위해 삼각형 단면을 가지며, 내장 상태에 있을 때, 타이 로드의 상기 단면은 스탠드의 영역에서 횡방향으로 연장된다.
본 발명에 따른 대형 크로스-헤드 디젤 엔진의 특정 실시예에서는, 기저 플레이트의 지지 부재가 단일 벽 구조로 형성된다. 물론, 매우 특정한 용도에 대해서, 기저 플레이트는 복수의 벽 구조로 된 지지 부재를 구비할 수도 있다.
바람직하게는, 슬라이딩 슈 쌍마다 복수의 타이 로드, 특히 4개의 타이 로드가 제공된다.
이와 관련하여, 실제로는, 보강을 이유로, 대향하여 배치된 2개의 타이 로드 사이에 중앙 벽이 제공될 수 있다.
공지된 방식으로, 기저 플레이트는 크랭크 샤프트의 저널링을 위해 1개 이상의 베어링 새들을 포함하고, 타이 로드는, 타이 로드가 크랭크 샤프트 베어링으로부터 되도록 멀리 신장되면서 발생하는 매우 큰 장력을 견디기 위해, 크랭크 샤프트의 축과 스탠드 사이의 영역에 있는 베어링 새들 또는 그 내에 고정된다.
특히, 타이 로드는 베어링 새들의 나사 구멍 내에 고정될 수 있지만, 타이 로드는 베어링 새들의 상기 구멍을 통해 연장되어, 나사 연결부에 의해 베어링 새들 아래에 고정될 수도 있다.
매우 바람직하게는, 타이 로드는, 종래의 대형 디젤 엔진에 대해 종래 기술로부터 공지된 바와 같이, 컷 아웃으로부터 분리가능한 유지 부재에 의해 크랭크 샤프트의 종축과 스탠드 사이의 영역에 있는 베어링 새들의 컷 아웃에 고정될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조로 하여, 본 발명을 더 자세히 설명하기로 한다.
이하에서 참조번호 1로 그 전체가 지시되는 본 발명에 관계되는 대형 크로스-헤드 디젤 엔진은, 예컨대 선박용으로 일반적으로 사용되는, 특히 종방향으로 소기되는 대형 2행정 디젤 엔진(1)으로 설계된다.
우선, 도 1은 기저 플레이트(2'), 스탠드(stand)(5') 및 실린더부(6')를 포함하는 종래 기술로부터 공지된 대형 크로스-헤드 디젤 엔진(1')의 구조의 개략적인 단면도를 나타내고 있는데, 본 발명의 더 나은 이해를 위해 이에 대해 이하에서 간단히 설명한다.
도 2는 절취선(I-I)을 따라 절취된 도 1의 공지된 대형 크로스-헤드 디젤 엔진의 단면도를 나타내여, 도 3은 절취선(Ⅱ-Ⅱ)을 따라 절취된 도 1의 대형 크로스-헤드 디젤 엔진의 단면도를 나타낸다.
이와 관련하여, 종래 기술과 본 발명을 구별하기 위해, 모두 종래 기술을 나타내는 도 1, 도 2 및 도 3의 참조번호는 첨자를 갖는 반면, 본 발명을 나타내는 나머지 도면의 참조번호는 첨자를 갖지 않는다.
실린더부(6')는 실린더(도시되지 않음)를 수용하는 역할을 한다. 스탠드(5')는, 예컨대 판금 부품들을 함께 용접함으로써 형성되고, 베이스 플레이트(21') 및 2개의 외벽(4')을 가지며, 도면에서 수직으로 연장된 슬라이딩 면(8'), 및 사다리꼴 형상의 단면을 가지며, 공통의 커버 플레이트에 의해 서로 연결되는, 2개의 프레임을 형성한다. 대향 배치되면서 수직 연장되는 2개의 슬라이딩 면(8')은 2개의 사다리꼴 프레임 사이에 배치되는 중앙 벽(52')에 의하여 지지된다. 스탠드(5')는 베이스 플레이트(21')가 기저 플레이트(2') 상에 위치하도록 배치되고, 상기 기저 플레이트는 크랭크 샤프트(3')의 저널링(journaling)을 위한 베어링 자켓(bearing jacket)(33')을 포함한 베어링 새들(bearing saddle)(32')을 포함한다. 엔진 축(31')과 일치하는 크랭크 샤프트 축(31')을 갖는 크랭크 샤프트(3')는 공지된 방식으로 도 1에 도시되지 않은 푸시 로드(push rod)에 의해 크로스 헤드(10')에 연결된다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 절취선(I-I) 및 절취선(Ⅱ-Ⅱ)을 따라 절취된 도 1에 따른 종래 기술로부터 공지된 대형 디젤 엔진의 단면도를 나타낸다.
도 2에 도시되어 있는 도 1의 절취선(I-I)을 따라 절취된 종래 기술로부터 공지된 대형 크로스-헤드 디젤 엔진(1')의 단면도는 기저 플레이트(2') 상에 배치되는 스탠드(5'), 및 상기 스탠드(5') 상에 위치되는 실린더부(6')를 나타낸다. 커버 플레이트는 스탠드(5')와 실린더부(6') 사이에 배치되고, 베이스 플레이트(21')는 스탠드(5')와 기저 플레이트(2') 사이에 배치된다. 실린더부(6')는 공 지된 방식으로 도시되지 않은 하나 이상의 실린더를 수용하는데 적합하다. 공지된 방식으로, 실린더의 내부 공간은 도시되지 않은 실린더 덮개 및 마찬가지로 도시되지 않은 피스톤을 포함하고, 대형 크로스-헤드 디젤 엔진(1')의 연소실을 형성하며, 상기 피스톤은 피스톤 로드(12')에 의해 크로스 헤드(10')에 연결되고, 실린더 내에서 왕복 운동할 수 있도록 배치된다. 스탠드(5')는 횡방향 지지벽(51')에 의해 2중 벽으로 이루어진 지지체(13')를 포함한다. 지지벽(51')은 크로스 헤드(10')를 안내하기 위한 슬라이딩 면(8')를 지지하고, 상기 크로스-헤드(10')는 푸시 로드(11')에 의해 크랭크 샤프트(3')에 연결되며, 피스톤 로드(12')를 통하여 대형 크로스-헤드 디젤 엔진(1')의 피스톤(도시하지 않음)에 연결된다.
크랭크 샤프트(3')의 수용 및 저널링을 위한 기저 플레이트(2')는 베어링 새들(32') 및 횡방향 지지 부재(34')를 포함하며, 이 횡방향 지지 부재는 본 예에서는 단일벽으로 형성되지만, 공지된 바와 같이, 실제로는 2중 벽 구조로 형성될 수 있다. 실린더부(6'), 스탠드(5') 및 베이스 플레이트(2')는 장력을 받으면서 타이 로드(7')에 의해 서로 연결되어 있다. 이와 관련하여, 타이 로드(11')는 스탠드(5') 영역 내에서 2중 벽 구조의 지지체(13')의 횡방향 지지벽(51') 사이로 연장되고, 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트(3')의 축(31')과 크랭크 샤프트(3')의 축(31')의 위쪽에 위치한 스탠드(5') 사이의 영역에 있는 기저 플레이트(2')의 베어링 새들(32')의 나사 구멍(22') 내에 고정된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 지지체(13')의 횡방향 지지벽(51')은 실린더부(6')의 방향으로 V자 형상으로 연장되는데, 다시 말해, 지지체(13')의 지지 벽(51')의 상호 간격은 실린더부(6')를 향하는 방향으로 점점 증가한다. 크로스-헤드(10')가 슬라이딩 면(8')을 통해 지지벽(51'), 즉 지지체(13')로 전달되는 수직 항력(normal force)은, 공지된 방식으로 피스톤의 왕복 운동의 상사점에 근처에서 최대이다. 지지체(13')의 V자 형상의 구조를 통해, 지지체(6')는 도면에서 스탠드(5')의 상부 영역에서 비교적 폭이 넓으므로, 크로스 헤드(10')의 수직 항력을 특히 잘 흡수할 수 있고, 상기 수직 항력을 스탠드 내부로 전달할 수 있다.
타이 로드(7')는 지지체(13')의 횡방향 지지벽(51') 사이에서 그 종축(Z')과 동일 중심에 배치되고, 베이스 플레이트(2') 내에서 지지체(13')가 지지되는 기저 플레이트(2')의 단일 벽 구조의 지지 부재(34')는, 타이 로드(7')의 종축(Z')과 정렬되어 배치된다. 타이 로드(7')는, 특히 베어링 자켓의 변형을 방지하기 위하여, 크랭크 샤프트(3')의 축(31')과 스탠드(5')사이의 영역, 즉 도면에 따르면, 베어링 새들에서 크랭크 샤프트(3')의 축(31') 위쪽의 나사 구멍 내에 고정된다. 단일 벽 구조의 지지 부재(34')가 타이 로드(7')의 종축(Z')과 정렬되어, 지지체(13')의 지지벽(51')에 대해 대칭적으로 기저 플레이트(2')에 배치되기 때문에, 기저 플레이트(2')가 과도한 강성을 갖지 않아도, 매우 높은 안정성이 얻어진다.
도 3은 종래 기술로부터 공지된 도 2의 대형 크로스-헤드 디젤 엔진에 대해 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 다른 단면도이다. 슬라이딩 면(8') 사이의 중앙벽(52')에 의하여 서로 지지되며, 스탠드(5')에서의 각각 대향하여 배치되는 2개의 지지체(13')가 도시되어 있다. 크로스 헤드(10')는 각각 대향하여 배치된 2개의 슬라이딩 면(8') 사이에 2개의 각각 인접하는 지지체(6)에 의해 안내된다. 각각의 지지체(13')에서, 하나의 타이 로드(7')가 지지벽(51') 사이에 연장된다.
이와 관련하여, 도 2 및 도 3의 대형 크로스-헤드 디젤 엔진의 기저 플레이트는 상기 디젤 엔진의 조립시 베이스 플레이트에 아무런 문제 없이 백-웰딩될 수 있는 단일 벽 구조의 횡방향 지지 부재를 포함하므로, 2중 벽 구조의 지지 부재를 포함하는 종래 기술로부터 공지된 기저 플레이트의 일면 용접의 전형적인 문제가 해결된다. 바람직하게는, 타이 로드는 길이가 짧은 타이 로드(short tie rods)로 형성될 수 있으며, 베어링 새들의 상부 영역, 즉 크랭크 샤프트의 축과 스탠드의 베이스 플레이트 사이에 있는 나사 구멍 내에 고정된다. 이에 따라, 베어링 새들 내에 상당히 큰 프리-텐션을 받으며 고정된 타이 로드에 의해 베어링 새들의 신장 및 베어링 자켓의 변형이 상당히 방지될 수 있다. 특히, 도 2 및 도 3의 대형 크로스-헤드 디젤 엔진의 기저 플레이트의 강성은 길이가 짧은 타이 로드와 단일 벽 구조의 지지 부재에 의해 최적화된다. 타이 로드는 기저 플레이트 내에 상당히 큰 프리-텐션을 받으며 고정되어야하기 때문에, 스탠드의 하부 영역, 및 베이스 플레이트에서와 베어링 새들 영역에서, 피할 수 없는 굽힘 모멘트와 이로부터 발생되는 재료의 허용할 수 없는 물리적 신장을 예상해야만 할 때, 통상적으로 스탠드에서 2중 벽 구조로 이루어진 지지체와 기저 플레이트에서 단일 벽 구조로 이루어진 지지 부재와의 결합은 고려되지 않는다. EP 1 382 829에서 최초로 제시한 것과 같은 유형의 타이 로드의 영역에서 기저 플레이트의 구성을 통해, 이러한 구성에서 예상되는 굽힘 모멘트 및 베이스 플레이트 영역에서의 프레팅(fretting)에 관해 우려했던 부분은 충분히 방지될 수 있었다. 특히, 베이스 플레이트의 구조가 상당히 단순화 되었다.
그러나, 이미 언급된 바와 같이, 도 2 및 도 3에 도시된 공지의 해결 수단은, 2중 벽 구조로 된 지지체 및/또는 스탠드는 그 구조가 매우 복잡하고, 특히 2중 벽 구조의 지지체의 부품들의 용접과 관련하여 그 제조가 어렵다는 분명한 단점을 갖는다.
이러한 결함은 우선 본 발명에 의해 완전히 제거된다.
도 4 및 도 4a는 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진(1)의 제1 실시예를 개략적으로 나타내고 있다. 더 나은 이해를 위해, 도 4a는 단지 도 4의 사시도를 나타내고 있을 뿐이며, 이 외에는 도 4와 동일하다.
도 4 및/또는 도 4a의 본 발명에 따른 대형 크로스-헤드 디젤 엔진(1)은 공지된 방식으로 엔진 축(31)을 따라 연장된 크랭크 샤프트(3)의 수용을 위한 기저 플레이트, 상기 기저 플레이트(2) 상에 배치되며, 2개의 외벽(4)을 갖는 스탠드(5)를 포함한다. 스탠드(5) 상에는 실린더의 수용을 위한 실린더부(6)의 하부를 볼 수 있으며, 기저 플레이트(2), 스탠드(5) 및 실린더부(6)는 타이 로드(7)에 의해 서로 연결된다. 타이 로드(7)는, 명확성을 이유로 도 4에서는 도시되지 않은 크로스-헤드의 슬라이딩 슈(9)의 지지를 위한 슬라이딩 면(8)을 따라 스탠드(5) 내에 연장된다. 본 발명에 따르면, 타이 로드(7)는 지지 로드(7)로서 슬라이딩 슈(9)가 슬라이딩 면(8)에 의해 지지되는 스탠드(5)의 영역 내에 형성된다.
명확히 볼 수 있듯이, 타이 로드(7)는 슬라이딩 슈 힘을 흡수하기 위해 스탠드(5)의 영역 내부에서 보강되며, 다수의 부분, 본 예에서는 세 부분으로 이루어진 다.
도 4b에서 명확히 볼 수 있듯이, 타이 로드(7)는 스탠드(5)의 영역에서 횡방향 힘을 흡수하기 위해 횡방향 지지 부재(71)를 포함한다.
본 도면에 도시된 특히 바람직한 실시예에서는, 슬라이딩 슈 쌍마다 4개의 타이 로드(7)가 제공되고, 대향하여 배치된 2개의 보강용 타이 로드(7) 사이에 중앙 벽(52)이 제공되어, 작동 모드시 횡방향 힘을 수용한다.
도 4 및/또는 도 4a에서 볼 수 있듯이, 기저 플레이트(2)는 크랭크 샤프트(3)의 저널링을 위해 베어링 새들(32)을 포함하고, 타이 로드(7)는, 타이 로드(7)의 횡방향 힘으로부터 크랭크 샤프트 베어링을 완화시키기 위해, 크랭크 샤프트(3)의 축(31)과 스탠드(5) 사이의 영역에 있는 상기 베어링 새들(32) 내에 고정된다.
마지막으로, 도 4c는 베어링 새들(32) 및/또는 횡방향 지지 부재(71)에서의 스탠드(5)의 상부에 세 부분으로 된 타이 로드(7)를 고정시킨 상태를 좀 더 정확히 구체적으로 나타내고 있다.
이와 관련하여, 상기 타이 로드(7)는 컷-아웃부(cut out)(23)로부터 분리가능한 고정 부재(24)에 의해 크랭크 샤프트(3)의 종축(31)과 스탠드(5) 사이의 영역에 있는 베어링 새들(32)의 컷-아웃(23)에 고정된다.
이에 따라, 본 도면에서 타이 로드(7)의 하부 나사 연결부(72)는 베어링 새들(32)에 간단히 설치될 수 있으며, 타이 로드(7)의 중앙부(73)에 나사 체결될 수 있다.
본 도면의 상단부에 대해, 타이 로드(7)의 중앙부(73)는 세 부분으로 된 타이 로드(7)의 상부 나사 연결부(74)에 나사 체결된 다음, 이 상부 나사 연결부(74)는 도시되지 않은 대형 디젤 엔진(1)의 실린더의 실린더 리드에 공지된 방식으로 나사 체결된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 특히 본 발명은 설명된 특정예의 적절한 모든 조합을 포함할 수 있다.
도 1은 기저 플레이트, 스탠드 및 실린더부를 포함한 공지된 대형 크로스-헤드 디젤 엔진의 단면도이다.
도 2는 도 1의 절취선 I-I을 따라 절취한 단면도로서, 2중 벽 구조의 지지체 및 단일 벽 구조로 형성된 지지 부재를 나타낸다.
도 3은 도 1의 절취선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 절취한 단면도로서, 2개의 인접한 크로스-헤드 사이의 각각 2중 벽 구조로 된 2개의 지지체를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진의 일 실시예의 단면도이다.
도 4a는 도 4에 따른 대형 디젤 엔진의 사시도이다.
도 4b는 도 4에 따른 절취선 I-I을 따라 절취한 단면도이다.
도 4c는 도 4에 따른 세 부분으로 된 타이 로드의 고정 상태를 상세히 나타내는 상세도이다.

Claims (13)

  1. 엔진 축(31)을 따라 연장되는 크랭크 샤프트(3)의 수용을 위한 기저 플레이트(2),
    상기 기저 플레이트(2) 상에 배치되며, 2개의 외벽(4)을 가지는 스탠드(5), 및
    실린더의 수용을 위해 상기 스탠드(5) 상에 배치된 실린더부(6)
    를 포함하고,
    상기 기저 플레이트(2), 상기 스탠드(5) 및 상기 실린더부(6)가 크로스헤드(crosshead)(10)의 슬라이딩 슈(sliding shoe)(9)의 지지를 위한 슬라이딩 면(8)을 따라 상기 스탠드(5) 내에서 연장되는 타이 로드(tie rod)(7)에 의해 서로 연결되며,
    상기 타이 로드(7)는 지지 로드(7)로서, 상기 슬라이딩 슈(9)가 상기 슬라이딩 면(8)에 의해 지지되는 상기 스탠드(5)의 영역에 형성되는,
    대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스탠드(5)의 영역에서, 상기 타이 로드(7)는 상기 슬라이딩 슈(9)의 지지를 위한 상기 슬라이딩 면(8)을 포함하는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스탠드(5)의 영역에서, 상기 타이 로드(7)는 상기 슬라이딩 슈의 힘을 흡수하기 위해 보강된, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 로드(7)는 다수의 부분, 특히 세 부분으로 형성된, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 로드(7)는 횡방향 힘을 흡수하기 위해 상기 스탠드(5)의 영역 내에 횡방향 지지 부재(71)를 포함한, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 로드(7)는 상기 횡방향 힘을 흡수하기 위해 상기 스탠드(5)의 영역 내에 삼각형 단면을 가지는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기저 플레이트(2)의 지지 부재(20)가 단일 벽으로 형성되는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 슬라이딩 슈 쌍마다 복수의 타이 로드(7), 특히 4개의 타이 로드(7)가 제공되는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    대향하여 배치된 2개의 타이 로드(7) 사이에 보강을 위한 중앙 벽(52)이 제공되는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기저 플레이트(2)는 상기 크랭크 샤프트(3)의 저널링(journaling)을 위해 1개 이상의 베어링 새들(bearing saddle)(32)을 포함하며, 상기 타이 로드(7)는 상기 크랭크 샤프트(3)의 상기 축(31)과 상기 스탠드(5) 사이의 영역에 있는 상기 베어링 새들 또는 그 내에 고정되는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 로드(7)는 상기 베어링 새들의 나사 구멍 내에 고정되는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 로드(7)는 상기 베어링 새들(32)의 구멍을 통해 연장되어, 나사 연결로 고정되는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 로드(7)는 컷 아웃부(cut out)(23)로부터 분리가능한 고정 부재(holding element)(24)에 의해 상기 크랭크 샤프트(3)의 종축(31)과 상기 스탠드(5) 사이의 영역에 있는 상기 베어링 새들(32)의 상기 컷 아웃(23) 내에 고정되는, 대형 크로스헤드 디젤 엔진.
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