SE464147B

SE464147B - Steam motor arrangement

Info

Publication number: SE464147B
Application number: SE8604253A
Authority: SE
Inventors: M Bernaas
Original assignee: Swed Steam Ab
Priority date: 1986-10-07
Filing date: 1986-10-07
Publication date: 1991-03-11
Also published as: SE8604253D0; SE8604253L; CA1283331C

Abstract

Steam motor which comprises a crankcase stand 1 arranged so as to rest on a base, a steam cylinder 25 supported by the crankcase stand, a cylinder bore 28 in the steam cylinder, a reciprocating piston 45 in the cylinder bore 28, a connecting rod 50 connected by one end to the piston by means of a piston rod 46, steam valves on the cylinder, a crankshaft 56 with cranks 57, 65 bearing a crank pin 63 for the other end of the connecting rod, and in the crankcase a number of main bearings 8 for rotation mounting of the crankshaft. The main bearing parts of the crankcase stand consist of a number of profiled beams, such as I-beams, including two horizontal beams 2 which between them support the main bearings 8 for the crankshaft 56, beams 12 projecting upwards from each of the horizontal beams, forming pillars for supporting a plate with a hole 14 for the cylinder 25, and beams 15 between the upright beams, for bracing the upright beams. The plate is arranged so as to support in its hole 14 the cylinder 25 in the form of a unit which projects with a guide down into the hole 14. <IMAGE>

Description

464 147 helt andra obundna utföranden än tillverkning genom sammansätt- ning av delar av prefabricerat material, såsom profilbalkar och plåtar. De gjutna delarna består i detta fall av en lådformig bottendel i ett enda stycke och ett antal rörformiga gjutstycken samt ett gjutet formstycke, som uppbär cylindrarna. 464 147 completely unbound designs other than manufacturing by means of parts of prefabricated material, such as profile beams and plates. The cast parts in this case consist of a box-shaped bottom part in a single piece and a number of tubular castings and a molded molding which supports the cylinders.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att åstadkomma en ångmotor vid vilken användes rationella lösningar för fram- ställning av motorns stativ och vevmekanism. Avsikten har varit att dels uppnå en rationell tillverkning med utnyttjande av moderna arbetsmaskiner och metoder samt dels att erhålla en låg vikt.The present invention has for its object to provide a steam engine using rational solutions for the production of position of the engine stand and crank mechanism. The intention has been to achieve a rational production using modern work machines and methods as well as obtaining a low weight.

Uppfinningens ändamål uppnås genom att utföra ångmotorn, så att vevhusstativets stativdelar består av ett antal profil- balkar av standardtyp såsom I-balkar, av vilka två balkar utgör sagda liggande stativdelar, och ytterligare, på de förstnämnda balkarna, i vinkel till dessa påsvetsade balkar utgör sagda upprättstående stativdelar, att de ytterligare balkarnas övre ändar är anordnade att uppbära en platta med ett hål för cy- lindern respektive för vardera cylindern ett hål, samt att balkar är anordnade för stagning av de upprättstående balkarna och vardera sträckande sig' mellan två av de upprättstående balkarna, varvid plattan är anordnad att i sitt hål uppbära cylindern i form av en enhet, vilken med en styrning skjuter ned i hålet och med en flänsyta vilar mot plattans översida.The object of the invention is achieved by carrying out the steam engine, so that the frame parts of the crankcase frame consist of a number of profile beams of standard type such as I-beams, of which two beams constitute said horizontal frame parts, and further, on the former the beams, at an angle to these welded beams constitute said upright frame parts, that the upper beams upper ends are arranged to support a plate with a hole for the cylinder and for each cylinder a hole, and that beams are arranged for bracing the upright beams and each extending 'between two of the upright ones the beams, the plate being arranged to support in its hole the cylinder in the form of a unit, which with a guide shoots down into the hole and with a flange surface rests against the top of the plate.

Pa bifogade ritningar visas en utföringsform av uppfin- ningen. Fig. l visar därvid ett tvärsnitt genom en encylindrig ångmotor längs ett cylindercentrun1 enligt snittlinjen I-I i fig. 2; fig. 2 visar ett längdsnitt i vevaxelns lagringscentrum enligt snittlinjen II-II i fig. 1; och fig. 3 visar i detalj ett parti av vevaxeln.An accompanying embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings. ningen. Fig. 1 then shows a cross section through a single-cylinder steam engine along a cylinder center1 according to the section line I-I i Fig. 2; Fig. 2 shows a longitudinal section in the bearing center of the crankshaft along the section line II-II in Fig. 1; and Fig. 3 shows in detail a portion of the crankshaft.

Enligt fig. l bildas ett vevhusstativ 1 till motorn av två nedre I-balkar 2. Dessa vilar mot ett fundament 3 via var- dera en i fundamentet fastsatt platta 4 och de fasthålles vid fundamentet medelst två rader av mutterförsedda pinnskruvar 5.According to Fig. 1, a crankcase frame 1 for the motor is formed by two lower I-beams 2. These rest against a foundation 3 via each a plate 4 fixed to the foundation and they are held on the foundation by means of two rows of nut-mounted stud screws 5.

I fundamentet 3 är nedsänkt ett oljetråg 6.An oil pan 6 is immersed in the foundation 3.

Från I-balkarna 2 utgår mot vevhusstativets centrum plat- tor 7, vilka uppbär motorns ramlager 8 medelst skruvar 9. Från 464 147 I-balkarna 2 reser sig fyra stående I-balkar 12 (jämför fig. 2), som tillsammans uppbär en övre platta 13 med ett hål 14. I- balkarna 12 förbindes dessutom av två tvärgående I-balkar 15, vilka i fig. 1 delvis skymmes av plåtar 16, vilka mittemellan ramlagren 8 och därmed i motorns cylindercentrum sträcker upp- rättstående sig mellan I-balkarna 2 och plattan 13 och avslutas inåt i linje med hålets 14 sidokant.From the I-beams 2, towards the center of the crankcase stand, tor 7, which support the engine frame bearing 8 by means of screws 9. From 464 147 The I-beams 2 rise four standing I-beams 12 (compare Fig. 2), which together support an upper plate 13 with a hole 14. I- the beams 12 are further connected by two transverse I-beams 15, which in Fig. 1 are partially obscured by plates 16, which in between the frame bearings 8 and thus in the cylinder center of the engine standing between the I-beams 2 and the plate 13 and ends inwards in line with the side edge of the hole 14.

De nu beskrivna delarna utgör i huvudsak vevhusstativets l bärande delar. Dessutom förekommer vissa intäckande delar såsom ändhuvar 17 och 18 där det ett motorstativ bildande vev- husstativet 1 avslutas vid ändarna (se fig. 2). Ytterligare intäckande luckor eller fastsvetsade plåtar kan förekomma men visas icke. Ventilstyrnings- likaväl som slidstyrningsmeka- nismer, vilka uppbäres av stativet lämnas här utan någon när- mare beskrivning emedan huvudändamålet är att ange lösningar för bärande och kraftöverförande delar. Sådana mekanismer är för övrigt tidigare kända.The parts now described mainly constitute the crankcase frame l load-bearing parts. In addition, there are some covering parts such as end caps 17 and 18 where it forms a motor frame forming crank. the housing frame 1 ends at the ends (see fig. 2). Further covering gaps or welded plates may occur but is not displayed. Valve control as well as slide control mechanism systems supported by the stand are left here without any more description because the main purpose is to specify solutions for load-bearing and power-transmitting parts. Such mechanisms are otherwise previously known.

Plattan 13 uppbär en cylinder 25 med en avsvarvad nedre änddel 26, vilken är styrd i plattans 13 hål 14. Cylindern 25 övre del 27 ovanför plattan 13 uppvisar överst ett cylinderlopp 28 i ett insatt cylinderfoder 29 för vilket en borrning 30 från cylinderns 25 övre ände är utförd. Borrningen 30 avslutas med en nedre kant 31, vilken efter en övergång följes av en styr- ning 32 med en kant 33. Därefter följer en styrning 34 i cy- linderns nedre del 26, vilken mynnar i vevhusstativet 1.The plate 13 carries a cylinder 25 with a turned-down bottom end part 26, which is guided in the hole 14 of the plate 13. The cylinder 25 upper part 27 above the plate 13 has a cylinder bore at the top 28 in an inserted cylinder liner 29 for which a bore 30 from the upper end of the cylinder 25 is formed. The drilling 30 ends with a lower edge 31, which after a transition is followed by a guide 32 with an edge 33. Then follows a guide 34 in the the lower part 26 of the linder, which opens into the crankcase frame 1.

Cylinderns 25 övre ände är sluten medelst ett cylinder- lock 36, som styr i borrningen 30. Mot kanten 31 vilar ett nedre cylinderlock 37 försett med en packbox 38. Mellan cylin- derlocken 36 och 37 fasthålles cylinderfodret 29. Packboxen är försedd med en återsugningskanal 39 för i densamma kondenserad ånga. För att ytterligare tillförsäkra att ånga ej strömmar ned i vevhuset och kondenserar där är i styrningen 32 mot kanten 33 isatt en mellanbotten 40, med ett inre hålrum 41 från vilket mellanbotten kyles med vatten.The upper end of the cylinder 25 is closed by means of a cylinder lid 36, which guides in the bore 30. Against the edge 31 rests one lower cylinder cover 37 provided with a stuffing box 38. Between the cylinder the caps 36 and 37 are held in the cylinder liner 29. The stuffing box is provided with a suction duct 39 for condensing therein steam. To further ensure that steam does not flow down in the crankcase and condenses there is in the guide 32 towards the edge 33 inserted an intermediate bottom 40, with an inner cavity 41 from which the middle bottom is cooled with water.

Cylindern 25 är försedd med inlopp och utlopp för ånga, vilken tillföres medelst ej visade ventiler, vilka ingår i 464 147 nämnda mekanismer. Av ångfördelningssystemet i cylindern visas en endast fördelningskanaler 44 i snitten.The cylinder 25 is provided with inlets and outlets for steam, which is supplied by means of valves (not shown), which are included in 464 147 said mechanisms. The steam distribution system in the cylinder is shown only distribution channels 44 in the sections.

I cylinderloppet 28 är en kolv 45 anordnad att röra sig.In the cylinder bore 28 a piston 45 is arranged to move.

Den är fäst vid en kolvstång 46, vilken sträcker sig ned genom packboxen 38 och mellanbotten 40 till ett cylindriskt tvär- stycke 48, som kan röra sig fram och åter i styrning. En tapp 49 förenar tvärstycket 48 och kolvstàngen 46 med en vevstake 50. Lagringen för vevstakens fram- och återgående rörelser är därvid lämpligen i form av nållager. Vevstaken 50 fortsätter ned till ett vevstakshuvud 51, vilket medelst ett rullnings- lager 52, är lagrat på en vevtapp 55. Vevtappen tillhör en vevaxeln 56 i vilken även ingår vevslängar 57 och 65 samt en främre ramlagertapp 58 och en bakre ramlagertapp 59 (fig. 2).It is attached to a piston rod 46, which extends down through packing box 38 and intermediate bottom 40 to a cylindrical cross member paragraph 48, which can move back and forth in control. A tap 49 joins the crosspiece 48 and the piston rod 46 to a connecting rod 50. The bearing for the reciprocating movements of the connecting rod is thereby suitably in the form of needle bearings. The connecting rod 50 continues down to a connecting rod head 51, which by means of a rolling bearing 52, is mounted on a crank pin 55. The crank pin belongs to one the crankshaft 56 which also includes crank lengths 57 and 65 and a front frame bearing pin 58 and a rear frame bearing pin 59 (Fig. 2).

Ramlagertapparna 58, 59 är lagrade i ramlagerna 8. För detta förutses rullager 60.The frame bearing pins 58, 59 are mounted in the frame bearings 8. For this roller bearings 60 are provided.

För att vevstakshuvudet 51 med sitt odelade rullnings- lager skall kunna nmnteras på vevtappen 55 måste denna vara delad. Sålunda utgår från vevaxelns ena vevsläng 57, i fig. 3 den högra, en första del 62 av vevtappen 55 motsvarande ungefär dess halva längd. Denna fortsättes med en konisk del 63, som avslutas med en gängad slutdel 64. Den andra vevslängen, den vänstra, här betecknad 65 är även den utförd med en vevtappsdel 66, vilken bildar det återstående partiet av vevtappen 55.In order that the connecting rod head 51 with its integral rolling bearings must be able to be mounted on the crank pin 55, this must be shared. Thus, starting from one crank length 57 of the crankshaft, in Fig. 3 the right, a first portion 62 of the crank pin 55 corresponding approximately its half length. This is continued with a conical part 63, which ends with a threaded end part 64. The second crank length, the left, here denoted 65, it is also made with a crank pin part 66, which forms the remaining portion of the crank pin 55.

Genom tappdelen 66 och den återstående delen av vevslängen 65 sträcker sig ett koniskt hål 67, som avslutas med ett cylind- riskt hål 68 genom vilket den gängade änddelen 64 sträcker sig.Through the pin portion 66 and the remaining portion of the crank length 65 extends a conical hole 67, which terminates with a cylinder risk hole 68 through which the threaded end portion 64 extends.

I hålet 67 hálles den koniska delen 63 fast medelst en mutter 69 på vevslängens 65 yttersida och passande på den gängade ändtappen 64.In the hole 67 the conical part 63 is held by means of a nut 69 on the outside of the crankshaft 65 and fitting on the threaded one end pin 64.

Ramlagertapparna 58 och 59 på vevaxeln är cylindriska och därför kan de rullningslager, som bildar ramlagren träs på från tapparnas ändar utan att någon ytterligare delning av vevaxlen behövs. Skulle dock ångmotorn vara utförd som en flercylindrig sådan måste vevaxeln delas även i de mellanliggande ramlagertap- parna vid vilka lagren ej kan föras på från ändarna. En motsva- rande sammakoppling som den beskrivna kan utföras även vid ram- lagertapparna. 464 147 Av fig. 2 framgår ytterligare att ramlagertappen 59 är försedd med ett svänghjul 72, utanför vilket befinner sig ett drivhjul 73 till en kuggväxel 74 även innefattande ett mindre, drivet hjul 75 på en utgående axel 76. Härigenom kan ångmotorns lämpligen relativt låga varvtal växlas upp till ett högre, som lämpar sig för drift av en fyrpolig växelströmsgenerator, så- ledes 1500 varv/minut vid 50 perioder/sekund. Kuggväxeln 74 är visad som en s.k. tappväxel, vilken uppbäres av den drivande axeln 59 medelst ett lager 77 och som i övrigt endast fordrar ett fast stöd för upptagande av reaktionskrafterna.The frame bearing pins 58 and 59 on the crankshaft are cylindrical and therefore, the rolling bearings which form the frame bearings can be threaded on from the ends of the pins without any further division of the crankshaft needed. However, the steam engine would be designed as a multi-cylinder such, the crankshaft must also be split in the intermediate frame bearing the pairs at which the bearings cannot be applied from the ends. An equivalent interconnection such as that described can also be performed in the bearing pins. 464 147 Fig. 2 further shows that the frame bearing pin 59 is provided with a flywheel 72, outside which is a drive wheel 73 to a gear 74 also comprising a smaller, driven wheel 75 on an output shaft 76. This allows the steam engine suitably relatively low speeds are shifted up to a higher, which suitable for operation of a four-pole alternator, so leads 1500 rpm at 50 periods / second. The gear 74 is shown as a so-called pin gear, which is supported by the driver shaft 59 by means of a bearing 77 and which otherwise only requires a fixed support for the absorption of the reaction forces.

Genom det visade utförandet av vevhusstativet kan detta framställas på ett enkelt sätt, vilket även vid mindre serier ger en rationell tillverkning. Framställningen sker genom svets- ning av i handeln tillgängliga profiler och av på ett enkelt sätt utskurna plåtar. Cylindern kan utföras som en enhet för fastsättning på vevhuset och den bildar samtidigt lagring för kolvstångens slidstycke. Om vevstakens huvud är lagrat med ett sfäriskt lager behöver cylinders uppriktning ej vara alltför noggrann utan den enkla monteringen på en platta buren av de stående balkarna kan användas. Cylinderenheten är dessutom så utförd att kondenserad spillånga kan tillvaratagas, vilket är värdefullt särskilt där svårigheter föreligger att erhålla helt rent vatten för ångbildningen. Dessutom avses användning av en arbetskolv med självsmörjande ytor varigenom någon oljeföro- rening av tillvarataget kondensat ej behöver riskeras.Through the shown design of the crankcase frame, this is possible produced in a simple way, which even in smaller series gives a rational production. The production takes place by welding commercially available profiles and off in a simple put cut plates. The cylinder can be designed as a unit for attachment to the crankcase and it simultaneously forms storage for piston rod wear piece. If the head of the connecting rod is stored with one spherical bearing, the alignment of cylinders need not be excessive carefully without the simple mounting on a plate carried by the standing beams can be used. The cylinder unit is also so performed that condensed waste steam can be recovered, which is valuable especially where there are difficulties to obtain completely clean water for steam formation. In addition, it refers to the use of a work piston with self-lubricating surfaces whereby any oil purification of recovered condensate does not need to be risked.

Genom att välja rullningslager för motorns rörliga delar erhålles små effektförluster och enkel smörjning. Denna förut- sättes ske genom stänksmörjning från oljetråget 6.By selecting roller bearings for the moving parts of the engine small power losses and easy lubrication are obtained. This pre- is done by splash lubrication from the oil pan 6.

Claims

464 147 PATENT REQUIREMENTS

Device for such steam engines, which comprise a crankcase frame (1) arranged to rest against a foundation, at least one steam cylinder (25) supported by the crankcase frame, in the steam cylinder or each steam cylinder a cylinder bore (28), in the cylinder bore (1) a forward and eat movable piston (45), a connecting rod (50) connected to one end of the piston by means of a piston rod (46), preferably guided by a crosspiece (48), on the cylinder a number of valve devices for supplying pressure steam to the cylinder against the piston for its movement and for the removal of expanded steam, a crankshaft (56) with at least one crank length (57, 65) supporting a crank pin (63), for the other end of the connecting rod and for several cylinders corresponding number of crank lengths and crank pins (58, 59) , and in the crankcase a number of frame bearings (8) for rotational bearing of the crankshaft, the crankcase frame (1) comprising two horizontal frame parts (2), which are arranged to support between them the frame bearings (8) for the crankshaft (56) and from each one of dec upright frame parts (12), forming pillars for supporting the cylinder (28) and the cylinders, respectively, are characterized in that said frame parts of the crankcase frame (1) consist of a number of profile beams of standard type such as I-beams, of which two beams (2) constitute said horizontal frame parts, and further, on the first-mentioned beams, at an angle to these welded beams (12), said upright frame parts constitute that the upper ends of the further beams (12) are arranged to support a plate with a hole (14) for the cylinder (25) and for each cylinder a hole, and that beams (15) are arranged for bracing the upright beams and each extending between two of the upright beams, the plate being arranged to support in its hole (14) the cylinder (25) in the form of a unit, which with a 464 147 guide projects nad into the hole and with a flange surface rests against the upper side of the plate.

Device according to claim 1, characterized in that the plate (13), in addition to the supporting, upright beams (12), is joined to the horizontal beams (2) by means of plates (16) extending between the beams, the plane of which is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the crankshaft (56).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cylinder (25) designed as a unit has a stepped diameter-reducing bore whose outer part (30) forms a guide for a cylinder cover ( 36) and whose subsequent part forms said cylinder bore (28) or alternatively a seat for a cylinder liner (29), in which the cylinder bore is arranged, and whose subsequent part ends with a shoulder (31) for an inner cylindrical disc (37) ) in the form of an inner cylinder cover and the final part of which is located next to said guide for mounting in the hole (14) of the plate (13), forms a guide (34) for said crosspiece (48), which is made with an adapter adapted to the cylindrical guide said the outer mantle.

Device according to Claim 3, characterized in that a position (32, 33) for an intermediate bottom (40) is arranged between the inner cylinder cover (37) and the guide (34) for the crosspiece (48), which passes the piston rod (46) and has internal coolant spaces to provide condensation and, where appropriate, to collect vapor flowing through the inner cylinder cover (37) of the piston rod (46) for the piston rod (46).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bearings (50) of the connecting rod (50) on the crankshaft pin (55) are designed as rolling bearings and that the crankshaft for applying these rolling bearings is arranged divisibly in the crank pin ( 52) and the crank pins at several cylinders, wherein a first part (62) of the crank pin merges into an outer conical pin (63) at the end of which a thread (64) is arranged, and that a second part (66) of the crank pin starting from the next The connecting crank length (65) has a conical hole (67), which 464 147 also extends through the crank length and is adapted to receive the conical pin (63), so that the surface of the crank pin for supporting the connecting rod bearing is formed on said two parts. (62, 66) thereof, cohesion of the joint provided by the joint between the pin and the conical surfaces together with an impression of the surfaces by means of a threaded element supporting the latter crank length (65) such as a nut (69) in engagement with the pin thread (64).