DK174278B1 - Stor krydshovedstempelmotor - Google Patents

Description

DK 174278 B1 i i

Opfindelsen angår en stor krydshovedstempelmo-tor, navnlig en totakts skibsfremdrivningsmotor, med en bundramme, hvor hovedlejerne for krumtapakslen er monteret, mindst ét cylinderparti og et mellem bundrammen 5 og cylinderpartiet beliggende stativ, der bærer i stativets højderetning forløbende styreplaner for hver cylinders krydshoved, samt med stagbolte, der sammenspænder cylinderpartiet, stativ og bundramme og i stativet forløber på ydersiden af de hosliggende styreplaner.

10 Det på bundrammen monterede stativ omslutter plejIstang og krydshoved med den nødvendige plads til disses bevægelser, og det er sædvanligvis forsynet med tværgående afstivning, der bærer styreplaner for krydshovedets glidesko. Stativet er monteret ovenpå bundram-15 men og bærer på sin top et cylinderparti med cylinderforinger og -dæksler. De i cylinderforingerne lejrede stempler er gennem stempelstangen, krydshovedet og plej Istangen forbundet med krumtapakslen. Forbrændingstrykket i cylindrenes forbrændingskamre overføres fra 20 stemplerne til krumtapakslen og bevirker, at der i den struktur, der forbinder cylinderdækslet med hovedlejerne, fremkommer trækkræfter, der modsvarer trykkræfterne på stemplet. For at hindre disse trækkræfter i at åbne de horisontale samlinger mellem bundramme, stativ og 25 cylinderparti, spænder de til hver cylinder hørende stagbolte cylinderpartiet ned mod bundrammen med en kraft, der er større end den største trækkraft.

Stagboltene strækker sig sædvanligvis fra overkanten af cylinderpartiet ned til en fastgørelse i 30 bundrammen, normalt ved dennes underside. I motorens længderetning er stagboltene beliggende ved adskillelserne mellem cylindrene samt ved enderne af motoren. I de kendte krydshovedmotorer forløber stagboltene parallelt med den tilhørende cylinders langsgående center-35 plan, og ved hver cylinderadskillelse er stagboltene i motorens tværretning anbragt parvis i en indbyrdes afstand, som giver plads for hovedlejerne og cylindrene.

DK 174278 B1 2

Fra tysk fremlæggelsesskrift nr. l 258 185 kendes en v-motor, hvor stagboltene hørende til hver cylinder danner en stor vinkel med den tilhørende cylinders langsgående centerplan for at skabe et så stort 5 frirum over hovedlejerne, at krumtapakslen kan demonteres og udtages gennem åbninger i stativets endevæg uden at stagboltene løsnes og uden adskillelse af stativet fra bundrammen. Stagboltene krydser ind over motorens langsgående centerplan, hvilket er helt utilladeligt i 10 en krydshovedmotor, hvor krydshovedet skal kunne bevæges uhindret op og ned over stativets højde. Cylinderpartiet har stor bredde i tværretningen, og der ses ikke at være nogen egentlig strukturel sammenhæng mellem placeringen af stagboltenes øvre ender og udformningen 15 af cylinderpartiet. Som følge af stagboltenes store hældningsvinkel er der i cylinderparti og bundramme udformet særlige skråflader, som boltehovederne er spændt ind mod. Sådanne skråflader er omkostningskrævende at fremstille i store motorer, hvor bundrammens dimensio-20 ner og masse er så stor, at den vanskeligt kan bearbejdes .

Opfindelsen har til formål at forbedre overførslen af trækkræfterne fra cylinderdækslet til stagboltene for derved at mindske spændingsniveauet i cylin-25 derpartiet og/eller mindske dettes ydre dimensioner og masse.

Med henblik herpå er den indledningsvis nævnte store krydshovedmotor ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at stagboltenes længdeakse danner en vinkel (β) 30 med den tilhørende cylinders langsgående centerplan (11), hvilken vinkel (β) er på mindst 0,5° og højst 6°, fortrinsvis højst 5°.

Skråtstillingen af stagboltene inden for vinkelintervallet gør det muligt at udfore cylinderpartiet 35 med smallere bredde. Udviklingen af store krydshoved-motorer går i retning af højere cylindertryk for at DK 174278 B1 i 3 opnå bedre brændselsøkonomi og højere ydelse pr. cylinder. De høje cylindertryk medfører, at hovedlejernes diameter er bestemmende for den nødvendige afstand mellem hvert par af stagbolte. Stagboltenes stilling i 5 forhold til centerplanet gør det muligt at udforme motoren med store hovedlejer uden samtidig at anvende et unødigt bredt cylinderparti.

I forhold til en kendt motorudformning med parallelle stagbolte, kan motoren ifølge opfindelsen have 10 et smallere cylinderparti, hvilket dels mindsker vægten af og reducerer fremstillingsomkostningerne for cylinderpartiet, dels giver en fordelagtig forøgelse af cylinderpartiets egensvingningsfrekvens overfor tværsvingninger. Med opfindelsen bliver overførslen af de 15 ved forbrændingen frembragte lodrette trækkræfter gennem cylinderpartiet og stagboltene til bundrammen mere direkte og overførselsvejen bliver kortere, navnlig i cylinderpartiet, vinklingen af stagboltene medfører således en væsentlig reduktion af spændingerne i cylin-20 derpartiet. Den lavere spændingsbelastning af cylinderpartiets struktur kan efter ønske enten anvendes til at forøge motorens pålidelighed eller til at mindske materialemængden i cylinderpartiet og dermed omkostningerne ved dettes fremstilling. De fordelagtige virknin-25 ger af opfindelsen kan også kombineres til både at øge motorens pålidelighed og sænke dens fremstillingsomkostninger. Den lavere vægt og reducerede topbredde af motoren er navnlig fordelagtig, når motoren anvendes som fremdrivningsmotor i et skib, idet motoren her læg-30 ger beslag på såvel plads som opdrift, der kan anvendes til andre formål.

Da cylinderpartiets bredde er bestemmende for topbredden af stativet, opnås med opfindelsen den yderligere fordel, at også stativets vægt og dimension i 35 tværretningen kan mindskes.

Det foretrækkes, at vinklen mellem stagboltenes længdeakse og motorens centerplan højst andrager 5°, DK 174278 B1 4

Idet denne forholdsvis lille vinkel tillader, at de på cylinderpartiet og/eller bundrammen udformede anlægsflader for stagboltehovederne forløber vinkelret på cylinderens centerplan. Dette giver den bearbejdnings-5 mæssige fordel, at anlægsfladerne kan forarbejdes ved hjælp af de sædvanlige skærende værktøjer, der anvendes til finbearbejdning af de øvrige overflader, der forløber vinkelret på centerplanet, såsom den på cylinderpartiet opadvendende anlægsflade for cylinderdækslet.

1 o En kileformet skive kan anbringes mellem stag- boltehovedet og anlægsfladen herfor for at kompensere for stagboltehovedets vinkling i forhold til anlægsfladen. Hvis den ovennævnte vinkel er mindre end ca. 6°, er friktionskraften mellem boltehovedet og anlægsfladen 15 større end boltekraftens komposant i anlægsfladens plan, hvilket hindrer sideværts udskridning af boltehovedet. Ved at begrænse den ovennævnte vinkel til 5° opnås passende sikkerhed for, at unormalt store vibrationer kan føre til sideværts udskridning af stagbolten i 20 forhold til stagboltehullet.

Det foretrækkes, at alle stagboltene danner hovedsageligt den samme vinkel med centerplanet, idet dette forenkler fremstillingen af motoren, men det er muligt, at lade et eller flere sammenhørende par af 25 stagbolte stå i en større vinkel end de resterende stagbolte for på udvalgte steder at give plads for særligt store motorelementer i området omkring krumtapakslen. Eksempelvis kan det agterste stagboltepar stå i en større vinkel for at give plads til motorens trykleje.

30 Et eksempel på en udførelsesform for opfindelsen beskrives herefter nærmere med henvisning til den skematiske tegning, der viser et langs en cylinders længdeakse beliggende tværsnit igennem en motor ifølge opfindelsen.

35 For overskueligheds skyld ses på tegningen kun hovedelementerne i den stationære struktur af en gene- 5 DK 174278 B1 relt med l betegnet stor totakts krydshovedmotor. Motoren har en blindramme 2 med hovedlejer 3 for krumtapakslen. Et A-formet stativ 4 er monteret ovenpå bundrammen, og et cylinderparti 5 er monteret 5 på toppen af A-stativet. Cylinderpartiet 5 kan bestå af en i motorens længderetning gennemgående enhed eller, som vist, af separate enheder for hver motorcylinder. De separate enheder er boltet sammen ved lodretstående flangestykker 6.

10 A-stativet er mellem hver cylinder forsynet med en tværgående afstivning 7, der bærer styreplaner 8 for krydshovedet. Hver cylinder har en ikke-vist cylinderforing, der er indsat i et centralt hul 9 i cylinderpartiet og et ligeledes ikke-vist cylinderdæksel, 15 der er spændt ned mod toppen af cylinderforingen ved hjælp af bolte, der er skruet ned i gevindhuller i oversiden af cylinderpartiet 5. Et i hver cylinderforing indsat stempel er gennem en stempelstang, krydshovedet og plejIstangen forbundet med motorens krumtapak-20 sel, der er lejret i hovedlejerne 3. I løbet af stemplets arbejdsslag påvirker forbrændingstrykket i forbrænding s kammer et stemplet med en nedadrettet kraft og cylinderforingen med en opadrettet kraft, som gennem tilspændingsboltene overføres til cylinderpartiet 5.

25 Kraften på stemplet overføres gennem plejlstangen til krumtapakslen, og den lodrette komposant af kraften i plej Istangen påvirker gennem krumtapakslen og hovedlejerne 3 bundrammen 2 med en nedadrettet kraft, som sammen med cylinderdækslets opadrettede træk i cylin-30 derpartiet 5 søger at trække cylinderpartiet bort fra bundrammen. For at modvirke dette er cylinderpartiet 5, A-stativet 4 og bundrammen 2 spændt sammen ved hjælp af stagbolte 10, der foroven ligger an mod en opadvendende flade på cylinderpartiet og forneden er 35 fikseret i bundrammen 2.

Stagboltene forløber således skråt, at de danner en vinkel β med motorens langsgående centerplan 11.

DK 174278 B1 6

Dermed vokser afstanden mellem stagboltene i nedover-gående retning, hvilket tillader at det A-formede stativ og cylinderpartiet udformes med mindre bredde end i en motor med lodrette stagbolte. På tegningen er med 5 stiplet linie antydet den bredde, som A-stativet og cylinderpartiet ville have, hvis stagboltene var lodrette. Det ses, at de skråt forløbende stagbolte gør det muligt at reducere cylinderpartiets halvbredde med distancen a. Den mindre dimension af A-stativet 4 og 10 cylinderpartiet 5 giver en væsentlig reduktion af motorens vægt. Derudover opnås den væsentlige fordel, at stagboltenes øvre ende er fastspændt mod cylinderpartiet i kortere afstand fra motorens centerplan, der i den viste udførelsesform er sammenfaldende med cylinderens 15 centerplan 11, hvilket giver en mere direkte overførsel af trækkræfterne fra cylinderdækslet til stagboltene. Derved er det muligt at reducere materialemængden i cylinderpartiet 5 udover den reduktion, der er opnået som følge af cylinderpartiets mindre bredde.

20 Hver stagbolt bærer foroven et boltehoved 12 med en nedadvendende flade bestemt til anlæg mod en modsvarende opadvendende anlægsflade på cylinderpartiet 5. Hvis vinklen mellem de to anlægsflader er mindre end 5-6“, er det muligt at optage vinkelforskellen i en ki-25 leformet skive anbragt mellem de to flader, uden at boltehovedet 12 med tilhørende skive har tendens til at skride ud i cylinderens tværretning. Det er naturligvis også muligt, at udforme anlægsfladen på cylinderpartiet på en sådan måde, at den står vinkelret på 30 stagboltens længdeakse, og i dette tilfælde kan den kileformede skive undværes.

Den nedre ende af stagboltene er fikseret i bundrammen 2, eksempelvis ved hjælp af et boltehoved 13, der ligger an mod en nedadvendende anlægsflade på 35 bundrammen 2. De sammenhørende anlægsflader ved stagboltens nedre ende kan udformes på samme måde, som anlægsfladerne ved dens øvre ende.

7 DK 174278 B1

Motoren kan eksempelvis være en totakts skibs-fremdrivningsmotor eller en stationær motor anvendt som drivmotor i et kraftproducerende anlæg.

Λ

Claims (2)

1. 7 DK 174278 B1 j 5
2. 1. Stor krydshovedstempelmotor (1), navnlig en totakts skibsfremdrivningsmotor, med en bundramme (2), hvor hovedlejerne (3) for krumtapakslen er monteret, 10 mindst ét cylinderparti (5) og et mellem bundrammen og cylinderpartiet beliggende stativ (4), der bærer i stativets højderetning forløbende styreplaner (8) for hver cylinders krydshoved, samt med stagbolte (10), der sammenspænder cylinderpartiet, stativ og bundramme og i 15 stativet forløber på ydersiden af de hosliggende styreplaner, kendetegnet ved, at stagboltenes (10) længdeakse danner en vinkel (β) med den tilhørende cylinders langsgående centerplan (11), hvilken vinkel (β) er på mindst 0,5° og højst 6°, fortrinsvis 20 højst 5°.