WO1983002808A1

WO1983002808A1 - Crosshead for piston engine

Info

Publication number: WO1983002808A1
Application number: PCT/CH1983/000011
Authority: WO
Inventors: Sulzer-Burckhardt Ag Maschinenfabrik
Original assignee: Habegger, Oskar
Priority date: 1982-02-11
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1983-08-18
Also published as: CH647051A5; DE3206152A1; IT8319486A1; IT1161569B; IT8319486A0

Description

Kreuzkopf einer Kolbenmaschine

Die Erfindung betrifft einen Kreuzkopf einer Kolbenmaschine, der mittels Gleitflächen in einer Führung des Maschinenge¬ häuses hin und her bewegbar ist und der einen Zapfen auf¬ weist, an dem eine Pleuelstange angelenkt ist.

Kreuzköpfe dieser Art haben einen Zapfen, an dem einerseits das dem Kolben abgewendete Ende der Kolbenstange befestigt ist und an dem andererseits das gegabelte Ende der Pleuel¬ stange angelenkt ist. An beiden Enden des Zapfens ist ausserdem je ein Gleitschuh aufgesteckt, der zwei parallele Gleitflächen aufweist, die an den Gleitbahnen der Führung des Maschinengehäuses anliegen. Da die auf die Zapfenenden gesteckten Gleitschuhe sich auf den Zapfen etwas drehen können, muss die Kolbenstange oder der Kolben geführt sein, „ um ein Kippen der Kolbenstange und damit des Kolbens um den Kreuzkopfzapfen zu verhindern. Die bekannte Kreuzkopf- konstruktion bringt es mit sich, ass der Abstand der beiden Gleitflächen an jedem Gleitschuh grösser sein muss als der Zapfendurchmesser. Dies bedingt weiter, dass das

OMFI Laufspiel der Gleitschuhe in der Führung des Maschinenge¬ häuses relativ gross bemessen werden muss. Die bekannte Kreuzkopfkonstruktion eignet sich deshalb nicht gut für Kolbenmaschinen, deren Kolben berührungsfrei, jedoch mit geringem Spiel zur Zylinderwand sich im Zylinder bewegen müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreuzkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auf das Anbringen einer besonderen Führung für die Kolbenstange oder den Kolben verzichtet werden kann und trotzdem ein Kippen der Kolbenstange vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kreuzkopf aus einem kastenartigen, parallel zur Füh¬ rung sich erstreckenden, den Lagerzapfen aufnehmenden Körper besteht, an dem die Kolbenstange mit ihrem dem Kolben abgewendeten Ende starr befestigt ist und der die Gleitflächen aufweist. Durch den kastenartigen Körper kann der Zapfen kürzer als bei den bekannten Kreuzköpfen ge¬ macht werden, da er nicht mehr die beiden Gleitschuhe auf¬ nehmen muss, denn die Gleitflächen befinden sich nunmehr am Körper selbst. Zusammen mit der starren Verbindung der Kolbenstange am kastenartigen Körper ergibt sich somit, dass keine Kippbewegung der Kolbenstange mehr auftreten kann. Ausserdem kann wegen des Fehlens der Gleitschuhe der Abstand der Gleitflächen kleiner als bei den bekannten Kreuzköpfen gemacht werden, was zur Folge hat, dass auch das Laufspiel verringert werden kann.

Die Verringerung des Abstandes der Gleitflächen am kasten¬ artigen Körper ermöglicht in weiterer Ausbildung der Er¬ findung, die Führungsschienen im Maschinengehäuse mit diesem zusammen durch dessen herzustellen. Bislang waren diese Führungsschienen besondere Bauteile im Maschinenge¬ häuse, die einzeln bearbeitet werden mussten und die zum Einstellen des erforderlichen Laufspiels am Maschinenge¬ häuse angeschraubt sowie durch besondere Passstifte ge¬ sichert werden rnussten. Diese besonderen Montagearbeiten entfallen also, wenn die Führungsschienen zusammen mit dem Maschinengehäuse gegossen werden.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es dann auch möglich, die Gleitbahnen der Führungsschienen in einem Arbeitsgang durch Fräsen zu bearbeiten, was mit einem üblichen Scheibenfräser geschehen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine zweizylindrige Maschine, wobei in der linken Hälfte der erfin- dungsge ässe Kreuzkopf vorgesehen ist und in der rechten Hälfte die Bearbeitung der Führungs- schienen angedeutet ist, und

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie II - II in Fig. 1.

Gemäss Fig. 1 ist im unteren Teil eines Maschinengehäuses 1 eines Kolbenkompressors eine Kurbelwelle 2 gelagert, die an ihrem in Fig. 1 rechten Ende einen Verbindungsflansch 3 aufweist, an dem ein nicht gezeichneter Antriebsmotor ange¬ schlossen v/erden kann. An der in Fig. 1 linken Kröpfung 4 der Kurbelwelle 2 ist eine Pleuelstange 5 in bekannter

Weise lösbar befestigt, die mit ihrem oberen Ende an einem Zapfen 6 eines Kreuzkopfes angelenkt ist. Der Kreuzkopf besteht aus einem kastenartigen, in vertikaler Richtung sich erstreckenden Körper 7, in dem der Zapfen 6 gelagert ist. Der kastenartige Körper 7 ist im Bereich des Zapfens 6 und oberhalb davon ringsum geschlossen und weist an seinem

OMPI VvTPO in Fig. 1 oberen Ende eine Querwand 8 auf, die ein zentra¬ les Loch enthält. Durch dieses Loch hindurch erstreckt sich das untere Ende einer Kolbenstange 9, die mittels einer Schraubenmutter 10 an der Querwand 8 befestigt ist.

An beiden Enden des kastenartigen Körpers 7 v/eist dieser beiderseits der Kolbenstange 9 bzw. der Pleuelstange 5 je einen in Längsrichtung des Körpers sich erstreckenden Lappen 13 auf, der seitlich gegenüber dem Körper 7 vorsteht und zwischen zwei geraden Führungsschienen 14 des Maschi-

«ebenεn^ nengehäuses 1 ragt. Die einander zugewendeteh7^'F ächen der

Schienen 14 bilden die Gleitbahnen für den Kreuzkopf, der mit den ebenen Gleitflächen der Lappen 13 an den Führungs¬ schienen 14 anliegt. Wie aus Fig. 1 klar ersichtlich, ist der Zapfen 6 nicht länger als die Breite des kastenartigen Körpers 7, der auch den Kopf der Pleuelstange 5 aufnimmt. Im unterhalb des Zapfens 6 befindlichen Abschnitt des Körpers 7 ist dessen Wand auf zwei Seiten unterbrochen, damit im Betrieb des Kompressors die Pleuelstange 5 unbe- hindert ihre Schwenkbewegung ausführen kann. Der durch die Dicke der Lappen 13 bestimmte Abstand a (Fig. 2) der Gleitflächen ist wesentlich kleiner als der Durchmesser des Zapfens 6. Wegen dieses kleinen Abstandes lässt sich das Laufspiel zwischen den Lappen 13 und den Führungs- schienen 14 sehr klein halten. Der aus Fig. 1 ersichtliche Abstand b der Lappen 13, d.h. der Abstand in Längsrichtung des Körpers 7, ist dagegen wesentlich grösser, als bei einem bekannten Kreuzkopf die Länge eines Gleitschuhes.

In Fig. 1 oberhalb des Kreuzkopfes weist das Gehäuse 1 eine von der Kolbenstange 9 durchdrungene Querwand 20 auf, in die eine ringförmige, an sich bekannte Oelabstreif or¬ richtung 21 eingebaut ist, die die Kolbenstange nachgiebig umgibt. Die Kolbenstange 9 trägt an ihrem oberen Ende einen I→abγrr irz - Icolbeή ib, der von einem Zylinder 19 umgeben ist. Am unteren Ende des Zylinders ist eine Labyrinthstopfbüchse 22 für die Kolbenstange 9 vorgesehen, die diese Stange be- rührungslos umgibt.

Durch die beschriebene Kreuzkopfkonstruktion wird durch den Kreuzkopf allein eine gute Führung der Kolbenstange 9 und des Kolbens erreicht, ohne dass zusätzliche Führungs¬ mittel für die Stange 9 vorgesehen werden müssen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, bestehen die Führungsschienen 14 und das Gehäuse 1 aus einem Stück, sie sind also zusam- inen durch Giessen hergestellt. Wegen des geringen Abstandes a lassen sich die Gleitbahnen der Führungsschienen 14 auf einfache Weise in einem Arbeitsgang mit Hilfe eines Schei¬ benfräsers 16 herstellen. Der in

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Fig. 1 links gezeigt ist, von

den Führungsschienen 14 hindurchgeführt, wobei die vier Gleit¬ bahnen für einen Kreuzkopf entstehen. Der Weg des Scheiben¬ fräsers 16 ist in Fig. 1 mit c bezeichnet und der Durch¬ messer des Fräsers mit d, wobei dieser Durchmesser die Tiefe der Nut zwischen den Führungsschienen bestimmt. Die Welle 17 des Fräsers 16 bewegt sich während der Fräsbear¬ beitung durch eine Oeffnung 15 im Gehäuse 1, die ausserdem auch der Montage und der Wartung des Kreuzkopfes dient. Die Oeffnung 15 wird während des Betriebes des Kompressors durch einen nicht gezeichneten Deckel verschlossen, ebenso wie die seitlichen Oeffnungen im Bereich der Kurbelwelle 2.

Bei Labyrinthkoibenkompressoren, bei denen die Kolben mit sehr engem Spiel zur Zylinderwand, aber berührungsfrei im Zylinder geführt sind, ist es vorteilhaft, ausser den bei- den Führungslappen 13 einen weiteren Führungsteil am kastenartigen Körper 7 vorzusehen, der dann in Fig. 2 auf - der Oberseite des Körpers 7 angebracht ist und zwischen zwei den Führungsschienen 14 entsprechenden Schienen. ragt, die ihrerseits an der Rückwand 1' des Gehäuses vorgesehen sind. Durch diese dritte Führung wird sichergestellt, dass der^" Labyrinthkolben genau in seiner zentralen Lage zum Zylinder geführt wird.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, anstelle der vier Lappen 13 zwei über die Länge des kastenartigen Körpers 7 durchlaufende Führungs¬ leisten vorzusehen, von denen mindestens eine im Bereich des Zapfens 6 unterbrochen ist, um das Zusammenbauen des Zapfens 6 und des Körpers 7 zu ermöglichen.

Claims

Pa te n t a n s p rü c h e

1. Kreuzkopf einer Kolben aschine, der mittels Gleitflächen in einer Führung des Maschinengehäuses hin und her be¬ wegbar ist und der einen Zapfen aufv/eist, an dem eine Pleuelstange angelenkt ist, dadurch g e k e nn z e i c h ¬ e t, dass der Kreuzkopf aus einem kastenartigen, parallel zur Führung sich erstreckenden, den Lagerzapfen aufnehmenden Körper besteht, an dem die Kolbenstange mit ihrem dem Kolben abgewendeten Ende starr befestigt ist und der die Gleitflächen aufweist.

2. Kreuzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kastenartige Körper mit mindestens zwei seitlich vorstehenden, sich in Längsrichtung des Körpers er¬ streckenden und die Gleitflächen bildenden Leisten ver- sehen ist.

3. Kreuzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kastenartige Körper an seinen beiden Enden mit seit¬ lich vorstehenden, die Gleitflächen bildenden Lappen versehen ist.

4. Kreuzkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der seitlich vorstehenden Lappen kleiner ist als der Durchmesser des Zapfens.

- 5. Kreuzkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Führung für den Kreuzkopf bildenden Führungs¬ schienen im Maschinengehäuse mit diesem zusammen durch Giessen hergestellt sind.

O PI

>.. IFO 6. Kreuzkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbahnen der Führungsschienen in einem Arbei sgang durch Fräsen bearbeitet sind.