CH620276A5 - Connection between a piston rod and a cross head pin for a piston machine, in particular for a cross head diesel engine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen einer Kolbenstange und einem Kreuzkopfzapfen für eine Kolbenmaschine, insbesondere für einen Kreuzkopf-Dieselmotor, wobei die Kolbenstange einen mit ihr fest verbundenen Kolbenstangenzapfen aufweist. The invention relates to a connection between a piston rod and a cross-head pin for a piston machine, in particular for a cross-head diesel engine, the piston rod having a piston rod pin that is firmly connected to it.
Die Verbindung zwischen der Kolbenstange und dem Kreuzkopfzapfen ist ein hochbeanspruchter Teil eines Kreuz-kopf-Dieselmotors und muss strengen Anforderungen genügen. Einerseits muss sie genügend Festigkeit besitzen, um die Gas-und Massenkräfte von der Kolbenstange auf den Kreuzkopfzap- , fen zu übertragen, andererseits ist es für gewisse Anwendungen wie für RoRo-Schiffe, d.h. solche mit durchgehender Ladeebene, oder stationäre Anlagen zwingend, das System Kolben-Kolbenstange kurz zu gestalten, damit die Höhe des Maschinenraumes niedrig gehalten werden kann. The connection between the piston rod and the cross-head pin is a highly stressed part of a cross-head diesel engine and must meet strict requirements. On the one hand, it must have sufficient strength to transmit the gas and inertia forces from the piston rod to the cross-head pin, on the other hand, it is suitable for certain applications such as for RoRo ships, i.e. for those with a continuous loading level, or for stationary systems, to make the piston-piston rod system short so that the height of the machine room can be kept low.
Häufig wird die genannte Verbindung mittels eines als Verlängerung der Kolbenstange ausgebildeten Kolbenstangenzapfens bewerkstelligt, welcher durch eine in Querrichtung des Kreuzkopfzapfens verlaufende Bohrung hindurchdringt. Die Befestigung des Kreuzkopfzapfens auf dem Kolbenstangenzap- , fen wird dann mit einer am freien Ende des letzteren aufgeschraubten Schraubenmutter gewährleistet. Eine solche Verbindung ist z.B. in der CH-PS 540 442 dargestellt. The connection mentioned is often accomplished by means of a piston rod pin designed as an extension of the piston rod, which pin penetrates through a bore running in the transverse direction of the cross-head pin. The fastening of the cross-head pin on the piston rod pin is then ensured with a screw nut screwed onto the free end of the latter. Such a connection is e.g. shown in CH-PS 540 442.
Diese Verbindung besitzt den wesentlichen Nachteil, dass die Gesamtlänge des Systems Kolben-Kolbenstange länger ist, als bei manchen Anwendungen geduldet werden kann, da mit dieser insbesondere die für einen Ausbau erforderlichen Höhe des Maschinenraumes unzulässig hoch wird. This connection has the major disadvantage that the total length of the piston-piston rod system is longer than can be tolerated in some applications, since this in particular makes the height of the machine room that is necessary for an expansion impermissibly high.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei günstigen Festigkeitseigenschaften eine niedrigere Ausbauhöhe ermöglicht. The object of the invention is to provide a connection of the type mentioned, which enables a lower installation height with favorable strength properties.
Eine Verbindung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich i dadurch aus, dass ein durch den Kreuzkopfzapfen hindurch dringender, von der Kolbenstange demontierbarer Verbindungsbolzen mit der Kolbenstange eine Schraubenverbindung bildet, von deren Länge sich zumindest 50% auf der Kurbelwellenseite der Wurzelebene des Kolbenstangenzapfens befindet. A connection for solving this problem is characterized in that a connecting bolt which penetrates through the crosshead pin and can be removed from the piston rod forms a screw connection with the piston rod, the length of which is at least 50% on the crankshaft side of the root plane of the piston rod pin.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die tragenden Gewindegänge der Schraubenverbindung zum gröss-ten Teil in einen Bereich gelegt werden, der ausserhalb des durch die Gaskräfte verursachten Haupt-Kraftflusses liegt. Damit wird die Beanspruchung der Schraubenverbindung durch 1 den wechselnden Gaskraftfluss erheblich reduziert, so dass bei gleich grossen Gaskräften die Verbindung kleiner dimensioniert werden kann. Mit einer solchen Verbindung kann die Ausbauhöhe ebenfalls reduziert werden. The main advantage of the invention is that the load-bearing threads of the screw connection are for the most part placed in an area that lies outside the main force flow caused by the gas forces. This considerably reduces the stress on the screw connection due to the changing gas force flow, so that the connection can be made smaller with the same gas forces. With such a connection, the installation height can also be reduced.
Vorzugsweise ist der Kolbenstangenzapfen als Verlängerung der Kolbenstange ausgebildet und koaxial mit der Schraubenverbindung geführt. Damit wird eine Zentrierung der Schraubenverbindung gewährleistet und diese vom Standpunkt der Wechselfestigkeit besser geschützt. The piston rod journal is preferably designed as an extension of the piston rod and is guided coaxially with the screw connection. This ensures that the screw connection is centered and better protected from the point of view of the fatigue strength.
Es sind zwei Varianten der Schraubenverbindung möglich, und zwar eine, bei welcher sie durch ein Aussengewinde des Verbindungsbolzens und ein Innengewinde der Kolbenstange, und eine zweite, bei welcher sie durch ein Aussengewinde der Kolbenstange und ein Innengewinde des Verbindungsbolzens gebildet ist. Two variants of the screw connection are possible, one in which it is formed by an external thread of the connecting bolt and an internal thread in the piston rod, and a second in which it is formed by an external thread in the piston rod and an internal thread in the connecting bolt.
Die Kolbenstange kann unmittelbar mit dem Kreuzkopfzapfen in Berührung stehen. Wenn die Ausbauhöhe jedoch noch mehr reduziert werden soll, kann ein Zwischenstück zwischen der Kolbenstange und dem Kreuzkopfzapfen vorgesehen sein, wobei dann die Kolbenstange mit dem Zwischenstück in Berührung steht. The piston rod can be in direct contact with the cross-head pin. If, however, the installation height is to be reduced even more, an intermediate piece can be provided between the piston rod and the cross-head pin, the piston rod then being in contact with the intermediate piece.
Der Verbindungsbolzen kann an seinem kurbelwellenseitigen Ende eine weitere Schraubenverbindung aufweisen. Der Gewindedurchmesser derselben ist vorzugsweise um 20 bis 40% grösser als der Gewindedurchmesser der erstgenannten Schraubenverbindung. Damit wird eine annähernd konstante Wechselfestigkeit des Verbindungsbolzens bezweckt. Die auf dieses Ende des Verbindungsbolzens aufgeschraubte Schraubenmutter liegt dann auf der kurbelwellenseitigen Endfläche des Kreuz-i kopfzapfens auf. Der Verbindungsbolzen kann ferner eine Kopfschraube sein, deren Kopf auf der kurbelwellenseitigen Endfläche des Kreuzkopfes aufliegt. The connecting bolt can have a further screw connection at its end on the crankshaft side. The thread diameter of the same is preferably 20 to 40% larger than the thread diameter of the first-mentioned screw connection. The purpose of this is an approximately constant alternating strength of the connecting bolt. The screw nut screwed onto this end of the connecting bolt then lies on the end face of the cross-head pin on the crankshaft side. The connecting bolt can also be a cap screw, the head of which rests on the end face of the crosshead on the crankshaft side.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Kreuzkopf eines Dieselmotors mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Aussengewinde eines Verbindungsbolzens in ein Innengewinde der Kolbenstange eingeschraubt ist ; 1 shows a section through the crosshead of a diesel engine with a first embodiment of the invention, in which an external thread of a connecting bolt is screwed into an internal thread of the piston rod;
Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Schnitt mit einer zweiten I Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Aussengewinde der Kolbenstange in ein Innengewinde des Verbindungsbolzens eingeschraubt ist ; FIG. 2 shows a section similar to FIG. 1 with a second embodiment of the invention, in which an external thread of the piston rod is screwed into an internal thread of the connecting bolt;
Fig. 3 einen der Fig. 1 ähnlichen Schnitt mit einer dritten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Zwischenstück , zwischen der Kolbenstange und dem Kreuzkopfzapfen angeordnet ist. Fig. 3 is a section similar to FIG. 1 with a third embodiment of the invention, in which an intermediate piece is arranged between the piston rod and the cross-head pin.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same parts are provided with the same reference symbols.
3 3rd
620 276 620 276
Die Kreuzköpfe nach den Figuren 1,2,3 enthalten je einen mit der Kolbenstange 1 fest verbundenen Kreuzkopfzapfen 2. Dieser ist im Lagergehäuse 3 und in den Gleitschuhen 4 verdrehbar gelagert, welche in Führungen 5 des Motorgehäuses (nicht gezeigt) verschiebbar angeordnet sind. Das Lagergehäuse 3 ist mit der Pleuelstange 6 fest verbunden und überträgt auf diese die durch die Kolbenstange 1 auf den Kreuzkopfzapfen 2 übertragenen Gas- und Massenkräfte. Die Kolbenstange 1 weist einen als Verlängerung derselben ausgebildeten Kolbenstangenzapfen 11 auf, welcher über die Wurzelebene 7 in die Kolbenstange 1 übergeht. The cross heads according to FIGS. 1, 2, 3 each contain a cross head pin 2, which is fixedly connected to the piston rod 1. This is rotatably mounted in the bearing housing 3 and in the slide shoes 4, which are arranged displaceably in guides 5 of the motor housing (not shown). The bearing housing 3 is fixedly connected to the connecting rod 6 and transmits to it the gas and mass forces transmitted through the piston rod 1 to the cross-head pin 2. The piston rod 1 has a piston rod pin 11 which is designed as an extension of the same and which merges into the piston rod 1 via the root plane 7.
Der Verbindung der Kolbenstange 1 mit dem Kreuzkopfzapfen 2 dient der Verbindungsbolzen 8, welcher sich durch eine in Querrichtung des Kreuzkopfzapfens 2 verlaufende Bohrung 9 hindurch erstreckt und mit der Kolbenstange 1 eine Schraubenverbindung 10 bildet. In allen drei Figuren liegt die Schraubenverbindung 10 zum grössten Teil auf der Kurbelwel-lenseite der Wurzelebene 7. The connection of the piston rod 1 to the cross-head pin 2 is provided by the connecting bolt 8, which extends through a bore 9 running in the transverse direction of the cross-head pin 2 and forms a screw connection 10 with the piston rod 1. In all three figures, the screw connection 10 is largely on the crankshaft side of the root plane 7.
In der Fig. 1 ragt der Kolbenstangenzapfen 11 in die Bohrung 9 des Kreuzkopfzapfens 2 hinein und ist in dieser zentral geführt. Das Aussengewinde des Verbindungsbolzens 8 ist in ein mit dem Kolbenstangenzapfen 11 koaxial verlaufendes Innengewinde der Kolbenstange 1 eingeschraubt. Die Kolbenstange 1 steht mit dem Kreuzkopfzapfen 2 in unmittelbarer Berührung. In Fig. 1 the piston rod pin 11 projects into the bore 9 of the cross head pin 2 and is guided centrally in this. The external thread of the connecting bolt 8 is screwed into an internal thread of the piston rod 1 which runs coaxially with the piston rod journal 11. The piston rod 1 is in direct contact with the cross-head pin 2.
Der Verbindungsbolzen 8 weist an seinem kurbelwellenseitigen Ende eine weitere Schraubenverbindung 12 auf, welche aus einem Aussengewinde 13 des Verbindungsbolzens 8 und einer auf dieses aufgeschraubten Schraubenmutter 14 besteht. The connecting bolt 8 has at its crankshaft end another screw connection 12 which consists of an external thread 13 of the connecting bolt 8 and a screw nut 14 screwed onto it.
Diese liegt auf der kurbelwellenseitigen Endfläche des Kreuzkopfzapfens 2 auf. Der Gewindedurchmesser der Schraubenverbindung 12 ist vorzugsweise um 20 bis 40% grösser als derjenige der Schraubenverbindung 10, so dass eine annähernd s konstante Wechselfestigkeit des Verbindungsbolzens 8 erzielt wird. This lies on the crankshaft end surface of the crosshead pin 2. The thread diameter of the screw connection 12 is preferably 20 to 40% larger than that of the screw connection 10, so that an approximately constant alternating strength of the connecting bolt 8 is achieved.
In der Fig. 2 ist der Kolbenstangenzapfen 11 mit einem ein Aussengewinde aufweisenden Zapfen 15 versehen, welcher in ein Innengewinde des Verbindungsbolzens 8 eingeschraubt ist. m Die Kolbenstange 1 steht mit dem Kreuzkopfzapfen 2 auch hier in unmittelbarer Berührung. Die Ausbauhöhe ist bei dieser Ausführungsform grösser als bei derjenigen nach der Fig. 1, jedoch befindet sich die Schraubenverbindung 10 ganz auf der Kurbelwellenseite der Wurzelebene 7. 2, the piston rod pin 11 is provided with a pin 15 having an external thread, which is screwed into an internal thread of the connecting bolt 8. m The piston rod 1 is also in direct contact with the cross-head pin 2 here. The expansion height in this embodiment is greater than that in FIG. 1, but the screw connection 10 is located entirely on the crankshaft side of the root plane 7.
i* i *
In der Fig. 3 ist zwischen der Kolbenstange 1 und dem Kreuzkopfzapfen 2 ein Zwischenstück 16 angeordnet, welches mit dem Kreuzkopfzapfen 2 demontierbar verbunden, beispielsweise verschraubt ist und eine mit der Bohrung 9 des letzteren koaxiale Bohrung 17 zur zentrierten Führung des Kolbenstangenzapfens 11 aufweist. Die Kolbenstange 1 steht mit der oberen Fläche des Zwischenstückes 16 in Berührung. Mit dieser Ausführungsform kann im Notfall eine zusätzliche, der Höhe des Zwischenstücks 16 entsprechende Verkürzung der Ausbau-höhe erzielt werden. In Fig. 3, an intermediate piece 16 is arranged between the piston rod 1 and the cross-head pin 2, which is detachably connected to the cross-head pin 2, for example screwed, and has a bore 17 coaxial with the bore 9 of the latter for centering the piston rod pin 11. The piston rod 1 is in contact with the upper surface of the intermediate piece 16. With this embodiment, an additional, corresponding to the height of the intermediate piece 16, the expansion height can be achieved in an emergency.
Bei allen drei Ausführungsformen der Erfindung kann der Verbindungsbolzen 8 eine Kopfschraube sein (nicht gezeigt), deren Kopf auf der kurbelwellenseitigen Endfläche des Kreuzkopfzapfens 2 aufliegt. In all three embodiments of the invention, the connecting bolt 8 can be a cap screw (not shown), the head of which rests on the crankshaft-side end face of the cross-head pin 2.
C C.
2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings
Claims (8)
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