БОЛЬШОЙ КРЕЙЦКОПФНЫЙ ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
LARGE CROSS-HEAD DIESEL ENGINE

Описание
Настоящее изобретение относится к большому крейцкопфному дизельному двигателю в соответствии с вводной частью независимого пункта 1 формулы изобретения.
Дизельный двигатель большой мощности крейцкопфной конструкции, такой как используемый предпочтительно в судостроении или в стационарных системах, например, для производства электрической энергии, включает в себя три больших вмещающих сегмента, которые образуют остов двигателя. Так называемая станина, отделенная опорной плитой, установлена на основании, которое в дополнение к гнезду подшипника с подшипником коленчатого вала для размещения коленчатого вала имеет поперечные опорные элементы. Станины, известные из предшествующего уровня техники, включают в себя множество противоположно размещенных опорных элементов в соответствии с числом цилиндров большого дизельного двигателя, который, каждый, имеет поверхность скольжения, проходящую перпендикулярно для направления двух примыкающих крейцкопфов, которые присоединены к коленчатому валу посредством штока. В связи с этим две противоположно расположенные поверхности скольжения, которые проходят перпендикулярно, дополнительно поддерживаются центральной стенкой. Отдельные опорные элементы, как правило, присоединены друг к другу посредством общей крышки. Далее, цилиндрическая секция, часто также называемая рубашкой цилиндра, размещена над станиной возле крышки и предназначена для размещения множества гильз цилиндра. В этой связи основание, станина и цилиндрическая секция соединены друг с другом соединительными тягами, которые, как правило, проходят внутри опорного элемента в области станины, в которую соединительные тяги ввинчены или привинчены к основанию под значительным натяжением.
Из DE 3512347 C1 известна станина, имеющая опору для направляющих для скольжения крейцкопфа поршневых машин, в которых опора выполнена с двойными стенками. На опорных листах на основании установлена станина, на которой размещена рубашка цилиндра для размещения гильз цилиндра, с опорными листами, образующими, вместе с наклонно проходящими внешними стенками и перпендикулярными поверхностями скольжения, две станины, которые являются трапецеидальными в сечении и которые присоединены друг к другу общей крышкой. Трапецеидальные станины заполнены между внешними стенками и поверхностями скольжения посредством поперечных опорных стенок таким образом, что получается опорный элемент в двустенном выполнении в качестве опоры. Основание включает в себя гнездо подшипника с нижним остовом подшипника и верхний остов подшипника с крышкой подшипника, в котором коленчатый вал поддерживается посредством остова подшипника в гнезде подшипника основания. Рубашка цилиндра, станина и плита основания двигателя удерживаются вместе соединительными тягами, которые зафиксированы с натяжением под коленчатым валом возле или в гнезде подшипника.
В EP 0774061 описан опорный элемент с двойной стенкой с треугольным сечением, в котором направляются две соответствующие соединительные тяги.
Для таких известных больших крейцкопфных дизельных двигателей опорные элементы двухстенного конструктивного исполнения станины поддерживаются на опорных элементах подобно двухстенному конструктивному исполнению на основании. Это означает, что как станина, так и основание выполнены двустенными посредством поперечных опорных стенок.
В связи с этим, однако, из предшествующего уровня техники также известны большие дизельные двигатели, в которых основание выполнено посредством поперечных опорных стенок, которые выполнены в одностенном конструктивном выполнении. Заявитель уже предлагал такое улучшенное решение в EP 1382829 В1 несколько лет тому назад.
Структура большого крейцкопфного дизельного двигателя, известная из этого предшествующего уровня техники, имеет несколько серьезных недостатков в связи с этим. Опорные элементы зафиксированы в станине сварными швами. Когда опорные элементы выполнены в конструкции двухстенного выполнения посредством двух противоположно размещенных стенок, сварные швы между двумя стенками, которые образуют двустенный опорный элемент в станине, не могут быть приварены, так что возникают соответствующие проблемы прочности и/или устойчивости. Выравнивание вдоль одной линии основания относительно станины является сложным, поскольку стенки опорного элемента основания должны размещаться заподлицо относительно опорных стенок опорного элемента в станине.
В связи с этим опорные элементы проходят по существу на протяжении всей высоты станины, что влечет не только упомянутые проблемы в сварке в закрытых опорных элементах двустенного исполнения, поскольку внутренность опорных элементов не доступна и они, следовательно, не могут быть приварены.
Кроме того, на двустенные опорные элементы, которые по существу проходят по всей высоте станины между опорной плитой над основанием и крышкой под цилиндрической секцией, затрачивается большое количество материала.
Это означает, что известные опорные элементы не только усложнены для сборки в станине, и могут приводить к проблемам безопасности в отношении сварных швов. Также, известные решения являются дорогостоящими из-за высоких материальных затрат и составляют значительный вклад в общий вес станины.
Таким образом, исходя из предшествующего уровня техники целью данного изобретения является создание улучшенного большого крейцкопфного дизельного двигателя, в котором известные недостатки исполнения станины устраняются. В частности, должна быть предложена станина, которая может быть изготовлена с меньшей затратой материала и, таким образом, имеет гораздо меньший вес, чем известные станины. Кроме того, станина, предлагаемая данным изобретением, должна быть проще в сборке, с одновременным избежанием известных проблем со сварными швами, которые неизбежно возникают с известными станинами, которые проходят как закрытый элемент по всей протяженности высоты станины между опорной плитой и крышкой.
Удовлетворяя этим задачам, цели данного изобретения характеризуются признаками независимого пункта 1 формулы изобретения.
Зависимые пункты формулы изобретения относятся, в частности, к предпочтительным вариантам осуществления данного изобретения.
Таким образом, в соответствии с данным изобретением предложен большой крейцкопфный дизельный двигатель, имеющий основание для размещения коленчатого вала, а также станину, которая включает в себя две внешние стенки и которая установлена на основании. На станине размещена цилиндрическая секция для размещения цилиндров, при этом основание со станиной и цилиндрической секцией соединены друг с другом посредством соединительной тяги, которая проходит вдоль поперечной опорной стенки в области станины. На поперечной опорной стенке образована поверхность скольжения поперечной высоты для поддержания крейцкопфа, который размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения на всем протяжении длины хода между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой. В соответствии с настоящим изобретением у поперечной опорной стенки секционно предусмотрен опорный элемент таким образом, что поперечная протяженность опорного элемента меньше поперечной высоты поверхности скольжения.
Поскольку опорный элемент предусмотрен только секционно у опорной стенки, настоящим изобретением впервые предложена станина для большого крейцкопфного дизельного двигателя, которая может быть изготовлена с меньшими затратами материала и, таким образом, имеет гораздо меньший вес, чем известные станины и гораздо более эффективна по стоимости в изготовлении.
Поскольку опорный элемент предусмотрен только секционно у опорной стенки, а опорный элемент, проходящий между опорным листом и крышкой, не использован как известный в предшествующем уровне техники, станина в соответствии с данным изобретением является проще для сборки, при этом одновременно избегаются известные проблемы со сварными швами, которые неизбежно возникают с известными станинами, которые проходят как закрытый корпус по всей протяженности всей высоты станины между опорной плитой и крышкой.
В соответствии с данным изобретением опорный элемент предусмотрен именно у опорной стенки наиболее секционно. Тем самым внутренность опорного элемента также обычно может быть доступна, используя подходящий сварочный аппарат для двустенного опорного элемента, так что опорный элемент может быть приварен и, таким образом, быть надежно присоединен к опорной стенке.
Кроме того, можно исследовать сварные швы после сварки, используя подходящие диагностические приборы, например используя ультразвуковые приборы, притом более надежно для возможных повреждений у внутренних сварных швов, так что может быть гарантирована ранее неизвестная очень высокая степень качества и надежности в отношении сварных швов опорного элемента.
В связи с этим данное изобретение основано на осознании того, что сила, которую крейцкопф оказывает на направляющие для скольжения при его движении вдоль поперечного направления, во-первых, более менее явно асимметрична относительно горизонтального направления и, во-вторых, значительно изменяется вдоль поперечного направления и имеет максимум как около верхней мертвой точки крейцкопфа, так и над нижней мертвой точкой крейцкопфа.
Для ясности, здесь следует кратко упомянуть, что, когда делается ссылка в рамках этой заявки для конкретных пространственных направлений в большом дизельном двигателе, продольное направление обычно означает направление, в котором размещен коленчатый вал большого дизельного двигателя. Поперечным направлением является направление, которое перпендикулярно к нему и которое расположено параллельно продольной оси гильзы цилиндра. Таким образом, поперечное направление является перпендикулярным направлением, в котором, как правило, проходит высота большого дизельного двигателя в смонтированном состоянии. В связи с этим горизонтальное направление одновременно устанавливает перпендикуляр к продольному направлению и к поперечному направлению, т.е. обычно это представляет собой горизонтальное направление двигателя в смонтированном состоянии.
В связи с этим вышеописанное направление силы, которую крейцкопф оказывает на поверхность скольжения опорной стенки, в основном, хорошо известно. Однако, как будет подробнее описано ниже со ссылкой на Фиг.5 и Фиг.7, оно имеет контур характеристики, который несколько напоминает контур рыбы, при этом контур направления силы не симметричен относительно горизонтального направления. Это вызвано тем, что на такте сжатия поршня большого дизельного двигателя в камере сгорания приложено только компрессионное давление, тогда как в такте расширения поршня в камере сгорания дополнительно действует дополнительное компрессионное давление, вызываемое сгоранием топлива, таким образом, горизонтальный компонент, получаемый на траектории скольжения при этом является большим в такте расширения, чем в такте сгорания.
Таким образом, асимметричное расположение контура направления силы является характеристикой для направления вращения, в котором работает двигатель. Если, например, двигатель, рассматриваемый сзади, т.е. с направлением луча зрения к приводной стороне двигателя, который обычно представляет собой винтовую сторону судна, вращается влево, тогда можно упоминать о двигателе, вращающемся против часовой стрелки. В случае вращения двигателя против часовой стрелки большая сила действует в правостороннем горизонтальном направлении, также видимом сзади. В случае двигателя, вращающегося по часовой стрелке, большая сила действует соответственно в левостороннем горизонтальном направлении.
Или, иначе говоря, поскольку сторона для выхлопного газа большого дизельного двигателя, видимого сзади, как правило, находится справа, и поскольку устройство для подачи топлива и т.д., т.е. сторона насоса, находится слева, в случае двигателя, вращающегося по часовой стрелке, большая сила действует со стороны насоса и в случае двигателя, вращающегося по часовой стрелке, большая сила действует со стороны для выхлопного газа.
Ниже, посредством настоящего изобретения, вопреки всем общепринятым мнениям, показано, что опорные стенки не должны быть укреплены опорным элементом по всей высоте станины, но, что по существу предпочтительно достаточно, если опорные стенки упрочнены посредством опорного элемента в соответствии с данным изобретением в области максимума действия горизонтальной силы крейцкопфа на поверхности скольжения.
В связи с этим может быть целесообразно в некоторых случаях увеличение толщины опорной стенки по всей высоте по причинам устойчивости. В связи с этим геометрия необходимого упрочнения зависит в индивидуальном случае от различных факторов, в частности, например, от размера конструкции двигателя, от мощности двигателя и от других факторов. Как установлено в связи с этим, во всех случаях упрочнение опорных стенок не является необходимым.
Испытания большого дизельного двигателя с расточкой цилиндра 350 мм, например, показали, что для возможности использовать преимущественно опорный элемент настоящего изобретения упрочнение известной опорной стенки, которая поддерживается опорным элементом по всей высоте станины, достаточно только от исходной толщины 40 мм до толщины 60 мм.
Обнаружено, что для двигателей, которые, например, имеют низкую мощность или, которые, неким образом уже имеют достаточную толщину, также может быть использован опорный элемент в соответствии с данным изобретением без упрочнения опорной стенки.
Это может быть целесообразно в конкретных случаях, когда нагрузка, обусловленная компонентом горизонтальной силы, превышает заданную величину у верхней мертвой точки крейцкопфа, также, например, соответственно для увеличения толщины крышки, которая отделяет станину от цилиндрической секции. Обычно при этом также можно использовать упрочненный опорный лист для дополнительного упрочнения анкеровки в области плиты основания.
Поперечный геометрический центр опорного элемента предпочтительно составляет 75% от длины хода крейцкопфа от нижней мертвой точкой, таким образом, обеспечено, что максимум действия горизонтальной силы крейцкопфа эффективно компенсируется опорным элементом. В связи с этим поперечный геометрический центр опорного элемента составляет особо предпочтительно максимум 50%, конкретно максимум 30%, от длины хода от нижней мертвой точки.
В отношении размера опорного элемента, его поперечная протяженность составляет максимум 75% от поперечной высоты поверхности скольжения.
В связи с этим поперечная протяженность опорного элемента предпочтительно составляет 40%-75% от поперечной высоты поверхности скольжения. В особых случаях поперечная протяженность опорного элемента может составлять от 5% до 40%, в частности менее 30%, от поперечной высоты поверхности скольжения.
Как уже подробно объяснено выше, в рабочем состоянии крейцкопф оказывает асимметрично проходящую горизонтальную поперечную силу на поперечную опорную стенку относительно оси цилиндра гильзы цилиндра, таким образом, опорный элемент особенно предпочтительно размещают в области максимума поперечной силы у опорной стенки.
В связи с этим сечение самого опорного элемента может, в принципе, иметь любую известную форму сечения проходящего по всей высоте, по сути, известного опорного элемента, а также любую другую форму, которая является подходящей для компенсации горизонтальных сил, действующих на опорную стенку подходящим образом.
Предпочтительно, опорный элемент, как в проходящих по всей высоте опорных элементах, известных из предшествующего уровня техники, выполнен с двойными стенками с треугольным сечением. В другом варианте осуществления опорный элемент выполнен, например, с двойными стенками с прямоугольным сечением. Конечно, опорный элемент также может быть выполнен с одной стенкой в виде компактного опорного элемента.
В зависимости от требования устойчивости большого дизельного двигателя, как целого, или в зависимости от того, какой конкретный вариант осуществления выбирается, через опорный элемент направлена одна соединительная тяга. В других случаях, через опорный элемент может быть направлено множество соединительных тяг, предпочтительно конкретно две соединительные тяги.
В связи с этим опорный элемент настоящего изобретения может, например, быть предусмотрен у опорных стенок только на одной стороне большого дизельного двигателя или соответствующий опорный элемент может быть предусмотрен, например, у двух горизонтально противоположно размещенных опорных стенок, которые направляют один и тот же крейцкопф. В конкретных случаях, в которых асимметрия горизонтально действующих сил не является явно выраженной, также возможно, например, что опорный элемент расположен вдоль коленчатого вала в каждом случае альтернативно слева и справа, тем самым может быть достигнута более высокая симметрия передачи силы по всей длине двигателя.
Конечно, также возможно, что, по меньшей мере, два или более опорных элементов, по возможности взаимно разнесенные, расположены у одной и той же боковой стенки, тем самым, в частности, может быть увеличена устойчивость опорных стенок.
Понятно без пояснений, что опорный элемент, имеющий, по сути, известный опорный элемент, который проходит от опорного листа основания до крышки станины, так же как и поперечный опорный элемент, может предпочтительно также быть скомбинирован в большом крейцкопфном дизельном двигателе настоящего изобретения. Таким образом, возможно, например, что по существу известный, проходящий по всей длине опорный элемент располагают у одной стороны коленчатого вала, на которой большие силы действуют на направляющие для скольжения, обусловленные асимметрией распределения горизонтальной силы, тогда как на другой стороне коленчатого вала, где горизонтальные силы сравнительно меньше из-за того, что в рабочем состоянии двигатель вращается в соответствующем направлении, предусматривают опорный элемент согласно изобретению, поскольку этого уже достаточно, чтобы эффективно компенсировать действующие горизонтально поперечные силы.
Ниже данное изобретение будет объяснено более подробно со ссылкой на чертеж. В схематическом чертеже показаны:
Фиг.1 - вид большого крейцкопфного дизельного двигателя с основанием, станиной и цилиндрической секцией;
Фиг.2 - сечение I-I в соответствии с Фиг.1 известного большого крейцкопфного дизельного двигателя с двустенным опорным элементом;
Фиг.3 - сечение II-II в соответствии с Фиг.1 известного большого крейцкопфного дизельного двигателя с двустенным опорным элементом;
Фиг.4 - сечение II-II в соответствии с Фиг.1 другого известного большого крейцкопфного дизельного двигателя с треугольным двустенным опорным элементом;
Фиг.5 - направление действия горизонтальной силы на направляющих скольжения в зависимости от поперечной высоты;
Фиг.6 - первый вариант осуществления большого крейцкопфного дизельного двигателя в соответствии с данным изобретением с опорным элементом, расположенным с одной стороны;
Фиг.7a - направление действия горизонтальной силы на направляющих скольжения в варианте осуществления в соответствии с Фиг.6;
Фиг.7b - разрез вдоль линии III-III в соответствии с Фиг.7а первого варианта осуществления опорного элемента;
Фиг.7c - разрез вдоль линии III-III в соответствии с Фиг.7а второго варианта осуществления опорного элемента;
Фиг.7d - разрез вдоль линии III-III в соответствии с Фиг.7а третьего варианта осуществления опорного элемента;
Фиг.8 - второй вариант осуществления большого крейцкопфного дизельного двигателя в соответствии с данным изобретением с опорным элементом, расположенным у двойных стенок;
Фиг.9 - третий вариант осуществления большого крейцкопфного дизельного двигателя в соответствии с данным изобретением с проходящим по всей длине опорным элементом.
Ниже, в соответствии с данным изобретением большой крейцкопфный дизельный двигатель, который будет обозначен ссылочной позицией 1 как целое, спроектирован, в частности, как большой двухтактный дизельный двигатель 1 с продольной продувкой такой как широко используемый, например, в кораблестроении.
Фиг.1 изображает схематично в сечении вид большого крейцкопфного дизельного двигателя 1 в соответствии с данным изобретением с основанием 2, станиной 5 и цилиндрической секцией 6. Внешнее исполнение, изображенное на Фиг.1, в этом отношении по существу идентично внешнему виду известного большого дизельного двигателя 1'.
Цилиндрическая секция 6 служит по существу известным образом для вмещения цилиндров, не показано. Станина 5, которая изготовлена, например, сваркой стальных листов друг другу, имеет опорный лист 12, а также две внешние стенки 4 и образует вместе с поверхностью 9 скольжения протяженную перпендикулярную, в соответствии с данным чертежом, т.е. поперечно, две рамы, которые являются трапецеидальными в сечении и которые присоединены друг к другу посредством общей крышки 13. Две расположенные друг против друга поверхности 9 скольжения, которые проходят перпендикулярно, поддерживаются центральной стенкой 14, которая расположена между двумя трапецеидальными рамами. Станина 5 расположена над опорным листом 12 на основании 2, которое включает в себя гнездо подшипника с остовом подшипника для поддерживания коленчатого вала 3. Коленчатый вал 3 с осью К присоединен по существу известным образом к крейцкопфу 10 посредством штока 15, не показанного на Фиг.1.
Для лучшего понимания данного изобретения различные варианты осуществления стоек, известных из предшествующего уровня техники, показаны схематично на Фиг.2-Фиг.4. В связи с этим для улучшения отличия предшествующего уровня техники от настоящего изобретения ссылочные позиции признаков на Фиг.2-Фиг.4 снабжены штрихом, в то время как признаки на остальных чертежах, которые представляют варианты осуществления в соответствии с данным изобретением, имеют ссылочные позиции, которые не имеют штрих. В связи с этим признаки вариантов осуществления в соответствии с данным изобретением и соответствующие признаки известных вариантов осуществления, каждые, обозначены одинаковыми ссылочными позициями, которые, как упоминалось, отличаются только использованием или неиспользованием штриха.
Фиг.2 изображает разрез в соответствии с Фиг.1 вдоль линии I-I известного варианта осуществления большого крейцкопфного дизельного двигателя 1' в соответствии с данным изобретением, включающим в себя станину 5', которая расположена на основании 2', а также цилиндрическую секцию 6', которая размещена на станине 5'. Крышка 13 расположена между станиной 5' и цилиндрической секцией 6' и опорный лист 12' расположен между станиной 5' и основанием 2'. Цилиндрическая секция 6' является подходящей известным образом для вмещения одного или более цилиндров, не показано. Внутреннее пространство цилиндра образует камеру сгорания большого крейцкопфного дизельного двигателя 1' в известном смысле вместе с крышкой цилиндра, не показана, и поршень, также не показан, который связан посредством штока 16' поршня с крейцкопфом 10' и размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в цилиндре. Станина 5' включает в себя опорный элемент 11', на котором поддерживаются поперечные опорные стенки 8'. Опорные стенки 8' поддерживают поверхность 9' скольжения для направления крейцкопфа 10, который связан посредством штока 15' c коленчатым валом 3', и посредством штока 16' поршня с поршнем, не показан, большого крейцкопфного дизельного двигателя 1'.
Для предшествующего уровня техники в связи с тем характерно, что опорный элемент 11' проходит по существу по всей общей высоте HT' станины 5' между опорным листом 12' и крышкой 13'.
Основание 2' включает в себя гнездо подшипника и поперечный опорный элемент, который здесь выполнен посредством только одной стенки, для вмещения и поддерживания коленчатого вала 3; однако она также может быть выполнена в двустенном исполнении в другом известном примере. Цилиндрическая секция 6', станина 5' и основание 2' присоединены друг к другу посредством соединительной тяги 7'. В связи с этим, соединительная тяга 7' проходит в область станины 5' вдоль опорных стенок 8' внутри опорного элемента 11' и зафиксирована в гнезде подшипника основания 2' в резьбовом отверстии в области между осью К' коленчатого вала 3' и станиной 5', которая находится над осью К' коленчатого вала 3' в соответствии с чертежом.
В варианте осуществления, изображенном на Фиг.2, стенки опорного элемента 11' проходят V-образно в направлении цилиндрической секции 6', т.е. взаимное расстояние между стенками опорного элемента 11' все более увеличивается в направлении к цилиндрической секции 6'.
В особо предпочтительном варианте осуществления, показанном на Фиг.2, продольная ось Z' соединительной тяги 7' проходит центрально между поперечными стенками опорного элемента 11', с опорным элементом одностенного исполнения основания 2', на которой поддерживается опорный элемент 11' в основании 2', расположенном заподлицо с продольной осью Z' соединительной тяги 7'. Соединительная тяга 7' зафиксирована в гнезде подшипника в резьбовом отверстии, в частности, чтобы избежать деформаций остов подшипников, в области между осью К' коленчатого вала 3' и станиной 5', т.е. в соответствии с чертежом над осью K' коленчатого вала 3'. Поскольку одностенный опорный элемент в основании 2' расположен заподлицо с продольной осью Z' соединительной тяги 7' и, таким образом, симметрично относительно стенок опорного элемента 11', обеспечивается особенно высокая устойчивость без основания 2', имеющего слишком высокую жесткость.
В связи с этим варианты осуществления также абсолютно известные в предыдущем уровне техники, в которых соединительные тяги 7' зафиксированы под осью К' коленчатого вала 3', и также могут быть использованы в зависимости от профиля нагрузки.
Фиг.3 изображает дополнительный разрез известной станины 5' в соответствии с Фиг.1 по линии II-II. Показаны два соответствующих опорных элемента 11', которые противоположно расположены в станине 5' и которые поддерживаются относительно друг друга центральной стенкой 14' между поверхностями 9' скольжения. Крейцкопф 10' направляется между двумя относительно противоположно расположенными поверхностями 9' скольжения двух относительно примыкающих опорных элементов 11', которые по существу проходят по всей высоте H' станины 5' между опорной пластиной 12' и крышкой 13'. Между стенками в каждом опорном элементе 11' проходит конкретно одна соединительная тяга 7'.
Фиг.4 окончательно изображает дополнительный пример известной станины 5' в сечении II-II в соответствии с Фиг.1, которая по существу отличается от примера в соответствии с Фиг.3, в котором опорный элемент 11', который здесь также обычно проходит по существу по всей высоте HT' станины 5' между опорной пластиной 12' и крышкой 13, выполнен треугольной формы с центральной стенкой 14', проходящей через опорный элемент 11', тем самым, придавая ему дополнительную устойчивость. Кроме того, опорный элемент 11', тем самым, разделен на два частичных корпуса, в которых проходит соответствующая соединительная тяга 7'. Это означает, что в отличие от примера, согласно Фиг.3, в треугольном примере, согласно Фиг.4, две соединительные тяги 7' соединены с каждым опорным элементом 11'.
На Фиг.5 и Фиг.7а направление действия горизонтальной силы, т.е. горизонтальной поперечной силы QK на поверхностях 9 скольжения опорных стенок 8, схематично показано для большого крейцкопфного дизельного двигателя 1 в соответствии с данным изобретением как функция поперечной высоты H и в зависимости от угла поворота коленчатого вала KW. Соответствующее направление силы в основном по существу идентично направлению согласно Фиг.5 в большом дизельном двигателе 1', известном из предшествующего уровня техники.
Как уже изначально указывалось, направление горизонтальной поперечной силы QK, которую крейцкопф 10 оказывает на поверхность 9 скольжения при его движении вдоль поперечного направления по всей длине хода HS между верхней мертвой точкой OTP и нижней мертвой точкой UTP является, сначала, более или менее явно асимметричной относительно горизонтального направления в зависимости от угла поворота коленчатого вала KW и, с другой стороны, изменяется значительно вдоль поперечного направления, т.е. вдоль высоты H, с поперечной силой QK, имеющей максимум как вблизи верхней мертвой точки OTP крейцкопфа 10, так и выше нижней мертвой точки UTP. Два нижних максимума кривой QK, которые размещены в окрестности нижней мертвой точкой UTP, отмеченные посредством М1 и М2, которые явно демонстрируют асимметрию кривой QK. Относительно центральной оси А максимум М1 поперечной силы QK, конкретно гораздо более выражен, т.е. соответствует гораздо большей поперечной силе QK, чем соответствующий максимум М2.
Это вызвано тем, что на такте сжатия поршня большого дизельного двигателя 1 только компрессионное давление приложено в камере сгорания, тогда как в такте расширения поршня в камере сгорания дополнительно действует дополнительное компрессионное давление, вызываемое сгоранием топлива, таким образом, горизонтальный компонент силы QK, получаемый на направляющих 9 скольжения также является большим в такте расширения, чем в такте сгорания.
Это означает, что максимум М1 возникает в такте расширения поршня, т.е. при перемещении поршня от его верхней мертвой точки в направлении к нижней мертвой точке, тогда как максимум М2 возникает на такте сгорания поршня.
Поскольку поперечная сила QK по существу определяется не только давлением, действующим в цилиндре, но также угловым положением штока 15 относительно продольной оси А, возникает характерная форма, схематично показанная на Фиг.5 и Фиг.7 для полного цикла двигателя, которая напоминает контур рыбы.
Горизонтальное направление асимметричного расположения контура QK направления силы, т.е. имеется ли максимум М1 или М2 справа или слева в соответствии с чертежом, в связи с этим является характеристикой для направления вращения в двигателе 1. Если, например, двигатель 1, видимый сзади, т.е. с направлением луча зрения к приводной стороне двигателя 1, который обычно представляет собой винтовую сторону судна, вращается влево, тогда можно упоминать о двигателе 1, вращающемся против часовой стрелки. В случае вращения двигателя 1 против часовой стрелки, большая сила QK действует в правостороннем горизонтальном направлении, также видимом сзади. В случае двигателя 1, вращающегося по часовой стрелке, большая сила QK действует соответственно в левостороннем горизонтальном направлении.
Или, иначе говоря, поскольку сторона для выхлопного газа большого дизельного двигателя 1, видимого сзади или со стороны привода, как правило, находится справа, и поскольку устройство для подачи топлива и т.д., т.е. сторона насоса, находится слева, в случае двигателя 1, вращающегося по часовой стрелке, большая сила действует со стороны насоса и в случае двигателя 1, вращающегося против часовой стрелки, большая сила действует со стороны для выхлопного газа.
На Фиг.6 в соответствии с данным изобретением схематично изображен первый вариант осуществления большого крейцкопфного дизельного двигателя 1 с опорным элементом 11, расположенным с одной стороны.
В связи с этим Фиг.6 изображает, аналогично Фиг.2, разрез по линии I-I большого крейцкопфного дизельного двигателя согласно Фиг.1 в соответствии с данным изобретением. Большой крейцкопфный дизельный двигатель 1 в соответствии с Фиг.6 включает в себя станину 5, которая размещена на основании 2, а также цилиндрическую секцию 6, которая расположена на станине 5. Крышка 13 размещена между станиной 5 и цилиндрической секцией 6 и опорный лист 12 расположен между станиной 5 и основанием 2. Цилиндрическая секция 6 предназначена известным образом для вмещения одного или более цилиндров, не показана. Внутреннее пространство цилиндра образует камеру сгорания большого крейцкопфного дизельного двигателя 1, в известном смысле, вместе с крышкой цилиндра, не показана, и поршень, также не показан, который присоединен посредством штока 16 поршня к крейцкопфу 10 и размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в цилиндре. Согласно данному изобретению опорный элемент 11 размещен секционно у опорной стенки 8 слева на чертеже, возле которого обеспечена поверхность 9 скольжения для крейцкопфа 10 так, что поперечная протяженность h опорного элемента 11 является меньше, чем поперечная высота HT поверхности 9 скольжения или станины 5.
Ни опорный элемент 11', известный из предшествующего уровня техники, ни опорный элемент 11 в соответствии с данным изобретением не предусматривается у опорной стенки 8 справа в соответствии с чертежом, поскольку в примере согласно Фиг.6 наибольшие поперечные силы QK действуют на опорную стенку 8 слева в соответствии с чертежом. Таким образом, опорный элемент 11 в соответствии с данным изобретением, предусматривается для увеличения устойчивости у левосторонней опорной стенки 8, тогда как дополнительная опора 11, 11' может быть полностью опущена у правосторонней опорной стенки 8, поскольку в рабочем состоянии здесь действуют по существу гораздо меньшие силы QK.
В связи с этим опорный элемент 11 расположен возле опорной стенки 8 так, что геометрический центр GM опорного элемента 11, который лежит приблизительно на половине поперечной протяженности h опорного элемента 11, находится приблизительно в области максимума М1 поперечной силы QK, действующей на опорную стенку 8. Это повторно показано на Фиг.7а.
Как уже упоминалось, опорная стенка 8 поддерживает поверхность 9 скольжения для направления крейцкопфа 10, который соединен посредством штока 15 с коленчатым валом 3 и посредством штока 16 поршня к поршню, не показан, большого крейцкопфного дизельного двигателя 1'.
В связи с этим для данного изобретения характерно, что опорный элемент 11, в отличие от опорного элемента 11', известного из предшествующего уровня техники, не проходит по всей общей высоте HT станины 5 между опорным листом 12 и крышкой 13, а лишь только по поперечной протяженности h, которая меньше, чем поперечная высота HAT поверхности 9 скольжения или станины 5.
В связи с этим плита 2 основания включает в себя гнездо подшипника и поперечный опорный элемент, который здесь только показан с одной стенкой, для вмещения и поддержания коленчатого вала 3. В другом варианте осуществления в соответствии с данным изобретением поперечный опорный элемент в основании 2 может, однако, также, например, быть в двухстенном исполнении. Как по существу известно, цилиндрическая секция 6, станина 5 и основание 2 соединены друг с другом соединительной тягой с натяжением. В связи с этим, соединительная тяга 7 проходит в область станины 5 вдоль опорной стенки 8 и в опорной стенке 8 в соответствии с чертежом внутри двустенного опорного элемента 11. Тяга 7' зафиксирована по существу известным способом в резьбовом отверстии основания 2 в области между осью К коленчатого вала 3 и станиной 5, которая находится выше оси К коленчатого вала 3 в соответствии с чертежом.
В особо предпочтительном варианте осуществления, показанном на Фиг.6, продольная ось Z соединительной тяги 7 проходит центрально между поперечными стенками опорного элемента 11, с опорным элементом одностенного исполнения основания 2, на которой поддерживается опорный элемент 8 в основании 2, при этом размещен заподлицо с продольной осью Z соединительной тяги 7. Соединительная тяга 7' зафиксирована в гнезде подшипника в резьбовом отверстии, в частности, для избежания деформаций остовов подшипников в области между осью К коленчатого вала 3 и станиной 5, т.е. в соответствии с чертежом над осью К коленчатого вала 3. Поскольку одностенный опорный элемент в основании 2 размещен заподлицо с продольной осью Z соединительной тяги 7, обеспечивается особо высокая устойчивость без основания 2, имеющего слишком высокую прочность.
В связи с этим для другого варианта осуществления в соответствии с данным изобретением, любыми средствами можно, зафиксировать соединительную тягу 7 под осью К коленчатого вала 3. Такие варианты осуществления настоящего изобретения также могут быть предпочтительно использованы в зависимости от профиля нагрузки.
Фиг.7b изображает разрез по линии III-III в соответствии с Фиг.7а первого варианта осуществления опорного элемента 11 в соответствии с настоящим изобретением.
Как может быть видно из Фиг.7b, опорный элемент 11, в котором направляются две соединительные тяги и центральная стенка 14 проходит вверх до и в опорный элемент 11, тем самым дополнительно увеличивается устойчивость станины 5.
Подразумевается, что другие треугольные опорные элементы 11 также всеми средствами могут быть предпочтительно использованы. Например, те, в которых центральная стенка 14 не проходит вверх до и во внутренность опорного элемента 11 и/или в котором, в каждом случае, только одна соединительная тяга 7 соединена с каждым треугольным элементом 11.
Фиг.7c и Фиг.7d в каждом случае изображает разрез по линии III-III в соответствии с Фиг.7а второго и третьего конкретного варианта осуществления опорного элемента 11 в соответствии с настоящим изобретением.
В связи с этим опорный элемент 11, аналогично опорному элементу на Фиг.7b, выполнен как полое тело, но с прямоугольным сечением. Например, здесь также возможно, что выбрано прямоугольное сечение и, например, только одна соединительная тяга 7 направлена через опорный элемент 11.
Фиг.7d изображает конкретный вариант осуществления опорного элемента 11 в соответствии с данным изобретением, который не спроектирован как полое тело, но скорее как компактное тело, через которое, по меньшей мере, направляется одна соединительная тяга.
На Фиг.8 схематично изображен второй вариант осуществления большого крейцкопфного дизельного двигателя в соответствии с данным изобретением с опорным элементом 11, расположенным у двойных стенок. В частности, этот вариант осуществления преимущественно может быть использован, когда поперечные силы QK, зацепляющие у опорных стенок 8 являются настолько большими у обеих сторон станины 5, что опорный элемент 11 предусмотрен для стабилизации станины на обеих сторонах, предпочтительно в области максимумов М1, М2 поперечных сил QK.
На Фиг.9 показан третий вариант осуществления большого крейцкопфного дизельного двигателя 1 в соответствии с данным изобретением, которое является очень важным для практики, в котором проходящий по всей длине поперечный опорный элемент 110 размещен на стороне станины 5, здесь слева в соответствии с чертежом, по существу такой как известный из предшествующего уровня техники. В связи с этим в соответствии с настоящим изобретением опорный элемент 11 обеспечен у противоположно размещенных опорных стенок 8.
В частности, этот очень конкретный вариант осуществления используется, крайне предпочтительно, когда поперечные силы QK на одной стороне станины, в примере на Фиг.9, с левой стороны в соответствии с чертежом, могут быть настолько большими, что опора через опорный элемент 11 согласно изобретению является не достаточной. Однако, поскольку поперечные силы QK оказываются намного меньшими на противоположно расположенной стороне, согласно изобретению достаточно только здесь расположить опорный элемент 11 поперечной протяженности h секционно.
Специалист поймет, что данное изобретение не ограничено конкретно рассмотренными вариантами осуществления и, предпочтительно, также данным изобретением охватываются соответствующие дополнительные усовершенствования. Конечно, изобретение, в частности, связано со всеми подходящими комбинациями описанных конкретных вариантов осуществления.