KR100797129B1 - 크로스헤드 슬라이딩 슈 - Google Patents

크로스헤드 슬라이딩 슈 Download PDF

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Abstract

크로스헤드 슬라이딩 슈(3)는 피스톤 로드(12), 구체적으로는 슬라이딩 슈(3)에 지지되어 미끄럼 이동 경로(45)를 따라 이동할 수 있는 크로스헤드(2)를 가진 2행정 디젤 기관(1)의 피스톤 로드를 안내하는 역할을 한다. 슬라이딩 슈(3)의 베어링용 소재는 베어링 판(5)으로서 형성된다. 베어링 판(5)은 캐리어로서 역할을 하는 슬라이딩 슈의 일부분 상에 미리 제작된 부품으로 고정되어 있다. 부품(5)과 캐리어(30) 사이의 적어도 일부분에는 분리되지 않는 형태의 접속부가 형성되어 있다.
크로스헤드, 슬라이딩 슈, 디젤 기관, 피스톤 로드, 베어링 판, 캐리어

Description

크로스헤드 슬라이딩 슈 {CROSS-HEAD SLIDING SHOE}
도 1은 디젤 기관의 부분개략도.
도 2는 4개의 슬라이딩 슈를 가지는 크로스헤드의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 슬라이딩 슈의 부분종단면도.
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 크로스헤드 슬라이딩 슈(cross-head sliding shoe) 및 이러한 종류의 슬라이딩 슈를 가지는 디젤 기관에 관한 것이다.
왕복동 피스톤 장치, 특히 2행정 방식에 따라 동작하고 실린더 공간이 엔진 격실과 분리된 대형 디젤 기관에서, 피스톤 로드는 이들의 종방향 축을 따라 직선으로 안내된다. 피스톤 로드로부터 엔진의 스러스트 로드(thrust rod)로의 동력 전달은 안내 부재에 의해 직선의 미끄럼 이동 경로를 따라 안내되는 크로스헤드를 통해 이루어진다. 크로스헤드의 슬라이딩 슈와 지지 구조 각각에 작용하며 안내하는 힘을 전달할 때에는 표면을 누르는 힘이 크게 발생한다. 소재의 적절한 조합 및 윤활을 통해 미끄럼 운동의 마찰력이 최소로 유지되고 소재의 마모가 크게 방지 된다. 공지된 디젤 기관에서 크로스헤드 슬라이딩 슈는 주철 캐리어와 화이트 메탈을 코팅하여 제조한 베어링 또는 미끄럼 이동면 층으로 이루어지며, 코팅은 캐리어 상에 용융 상태의 미끄럼 이동 표면재를 가함으로써 이루어진다. 베어링 층과 캐리어재 사이의 결합은 코팅이 이루어지는 동안 통제될 필요가 있는 상이한 복수의 파라미터에 의존한다.
그러나 이 방법은 문제를 안고 있어서 정상적으로 제조된 미끄럼 이동면도 가끔 결함을 갖는다. 또한 미끄럼 이동면에 비교적 많은 양의 코팅용 재료가 공급되어야 하기 때문에 주조 공정에 의해 가해질 수 있는 코팅용 재료가 제한되는 단점이 있다. 본 발명의 과제는 미끄럼 이동면재를 더욱 다양하게 선택할 수 있는 크로스헤드 슬라이딩 슈를 제조하는 것이다. 여기서 미끄럼 이동면재와 캐리어 사이에 형성될 수 있는 접속부는 안내하는 힘에 의해 발생되는 전단력을 견딜 수 있어야 한다. 본 발명의 과제는 청구범위 제1항에 기재된 슬라이딩 슈에 의해 달성된다.
크로스헤드 슬라이딩 슈는 슬라이딩 슈에 지지되어 미끄럼 이동 경로를 따라 이동할 수 있는 크로스헤드를 가진 피스톤 로드, 특히 2행정 디젤 기관의 피스톤 로드를 안내하는 역할을 한다. 슬라이딩 슈의 베어링용 소재는 베어링 판으로서 형성되어 있다. 베어링 판은 캐리어로서 역할을 하는 슬라이딩 슈의 일부분 상에 미리 제작된 부품으로서 고정된다. 이 부품과 캐리어 사이의 접속부는 적어도 일부분이 분리되지 않는 형태(form lock)로 형성된다.
종속항인 제2항 내지 제8항은 본 발명에 따른 크로스헤드 슬라이딩 슈의 바람직한 실시예에 관한 것이다. 제9항은 이러한 종류의 슬라이딩 슈를 포함하는 디젤 기관에 관한 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 디젤 기관(1)의 부분단면도이다. 디젤 기관(1)은 단류 소기(uniflow scavenging)의 2행정 방식으로 동작하며, 엔진 격실(200)과 분리된 실린더 공간(100) 내에 복수의 실린더(10)를 포함한다. 실린더(10) 내에서 상하로 이동하는 피스톤(11)에 의해 발생한 동력은 피스톤 로드(12), 크로스헤드(2)의 크로스헤드 스피것(spigot)(20), 스러스트 로드(21) 및 크랭크를 거쳐 최종적으로 엔진의 크랭크 축(201) 상으로 전달된다.
크로스헤드(2)는 직선형 미끄럼 이동 경로 상의 안내 부재, 즉 슬라이딩 슈(3) 및 레일(4)에 의해 안내된다. 슬라이딩 슈(3)의 윤활 및 피스톤(11)의 냉각을 위한 오일(13')은 오일 주입구(13) 및 여기에 접속된 공급관(130)을 통해 크로스헤드(2) 내부로 공급된다.
도 2에 크로스헤드(2)를 더욱 상세하게 나타내었다. 4개의 크로스헤드 슬라이딩 슈(3)가 크로스헤드(2)를 안내하므로 피스톤 로드(12)는 레일(4)의 미끄럼 이동 경로(45) 또는 레일(4)의 방향과 평행한 경로를 따라 각각 직선으로 안내된다. 본 발명에 따르면, 슬라이딩 슈(3)의 베어링용 소재는 베어링 판(5)으로서 형성된다. 베어링 판(5)은 캐리어(30)의 역할을 하는 슬라이딩 슈(3)의 일부분 상에 미 리 제조되어 통합된 부품으로서 장착된다. 베어링 판(5) 및 캐리어(30)는 이들의 접촉 영역에서 상보적이 되도록 형성되어, 베어링 판(5)과 캐리어(30) 사이의 접속부가 분리되지 않는 형태가 되도록 한다. 이러한 분리되지 않는 형태는 특히 캐리어(30)의 측방향으로 개방된 체임버 및 이 체임버 내에 놓이는 베어링 판(5)에 의해 형성된다. 체임버는 미끄럼 이동 경로(45)의 방향으로 2개의 단부 사이에서 연장하는 기다란 바닥면을 가진다. 2개의 단부 각각에는 리브 모양의 체임버 벽(30a)이 배치되는데, 도면에는 상부 체임버 벽(30a)만을 나타내었다. 직각 평행육면체의 형상을 가지며 체임버 벽(30a)보다 다소 돌출한 베어링 판(5)이 체임버 내부에 놓인다. 분리되지 않는 형태는 다른 상보적인 외형 또는 부분적으로 상보적인 외형으로 만들어질 수도 있다.
베어링 판(5)은 캐리어의 소재보다 융점이 높은 소재의 주물로 제조될 수 있다. 예를 들어 그라인딩 및/또는 코팅과 같은 후속의 기계 가공을 통해, 미끄럼 이동면의 마찰 특성이 바람직하게 바뀔 수 있다.
베어링 판(5)은 미끄럼 이동면(54)의 윤활을 위해 윤활유(13') 배급 홈(52) 및 주입 통로(52a)를 포함한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 캐리어(30)와 베어링 판(5) 사이의 각 접촉면(35, 53) 상에는 적어도 일부분에 밀봉 접속부를 형성하는 견고한 매개물이 가해질 수 있으며, 이를 통해 분리되지 않는 형태가 형성된다. 이러한 매개물은 점착성 접합제 또는 납땜 합금으로 이루어진다. 이러한 종류의 매개물은 미세한 이동을 방지할 수 있으며 또한 윤활유(13')가 침투하지 않도록 밀봉을 한다.
캐리어(30)와 베어링 판(5) 사이에는 캐리어(30) 및 베어링 판(5)에 고정된 체결 부재에 의해 추가적인 접속부가 형성될 수 있다. 이들 체결 부재는 구체적으로 나사(51)이며, 이것에 의해 베어링 판(5)이 캐리어(30) 상에 조여질 수 있다. 이러한 종류의 체결 부재(51)는 캐리어(30)가 베어링 판(5)으로부터 들뜨는 것을 방지한다.
베어링 판(5)은 일체로, 즉 단일 소재로 균질하게 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 복수의 소재, 예를 들어 복합 층의 형태로 이질적으로 이루어질 수도 있다. 베어링 판(5)은 인접하여 배열된 복수의 조각으로 이루어질 수도 있으며, 이들 조각은 번갈아 균질하게 또는 이질적으로 형성될 수 있다.
베어링용으로 구비되며 미끄럼 이동면(54)을 갖는 베어링 판(5)의 소재는 예를 들어 연청동(leaded bronze)이다. 미끄럼 이동 경로(45)와 미끄럼 이동면(54) 사이에서 작은 마찰력과 마모를 가져 안내하는 힘이 전달될 수 있도록 사용될 수 있는 다른 소재라면 이 또한 적절하다.
베어링용 소재로는, 비철 금속, 알루미늄, 화이트 메탈, 주철, 그리고 이들 금속의 조합, 예를 들어 알루미늄 기판 상의 주철 형태 등 다양한 선택이 가능하며, 세라믹 소재 및/또는 플라스틱 또한 가능하다.
본 발명에 따른 슬라이딩 슈의 베어링 판(5)은 공지된 화이트 메탈이 코팅된 슬라이딩 슈(3)에 비해 내성이 더욱 강하다. 베어링 판(5)의 기재에 코팅을 하면 화이트 메탈의 경우보다 접속부에 문제가 덜 발생한다. 내성의 증대로 인해, 표면을 누르는 커다란 힘이 베어링 판(5)에 의해 흡수될 수 있고, 따라서 본 발명에 따 른 슬라이딩 슈는 더욱 작아질 수 있다. 슬라이딩 슈가 작아지면 엔진 격실(200) 또한 작아질 수 있다.
본 발명에 따라 크로스헤드로 안내되는 피스톤 로드(12) 및 크로스헤드 슬라이딩 슈(3)는 선박의 추진장치 등 이동 장치용이나 발전소 등 고정 장치용으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 미끄럼 이동 표면재를 더욱 다양하게 선택할 수 있는 크로스헤드 슬라이딩 슈를 제조할 수 있다.

Claims (9)

  1. 미끄럼 이동 경로(45)를 따라 이동할 수 있는 크로스헤드(2)를 가진 피스톤 로드(12)를 안내하는 크로스헤드 슬라이딩 슈(3)로서,
    상기 슬라이딩 슈(3)의 베어링용 소재는 캐리어(30)의 역할을 하는 상기 슬라이딩 슈의 일부분 상에 미리 제작된 부품으로 고정된 베어링 판(5)으로서 형성되어 있고, 상기 베어링 판(5)과 상기 캐리어(30) 사이의 적어도 일부분에 분리되지 않는 형태의 접속부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 슬라이딩 슈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리되지 않는 형태는 상기 캐리어(30)의 측방향으로 개구된 체임버 및 상기 체임버 내부에 놓이는 상기 베어링 판(5)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 슬라이딩 슈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캐리어(30)의 체임버는 상기 미끄럼 이동 경로(45)의 방향으로 2개의 단부 사이에서 뻗은 기다란 바닥면을 가지며, 상기 2개의 단부 각각에는 리브 모양의 체임버 벽(30a)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 슬라이딩 슈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어(30)와 상기 베어링 판(5) 사이의 각 접촉면(35, 53) 상에는 견고한 매개물이 가해져 상기 분리되지 않는 형태가 형성되며, 상기 매개물은 밀봉 접속부를 형성하고 점착성 접합제 또는 납땜으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 슬라이딩 슈.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 및 상기 베어링 판에 고정된 체결 부재에 의해 상기 캐리어(30)와 상기 베어링 판(5) 사이에 추가적인 접속부가 형성되고, 상기 체결 부재는 나사이며 상기 나사에 의해 상기 베어링 판이 상기 캐리어 상에 조여질 수 있는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 슬라이딩 슈.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 판(5)은 미끄럼 이동면(54)의 윤활을 위해 윤활유(13') 배급 홈(52) 및 주입 통로(52a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 슬라이딩 슈.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 판(5)은,
    균질한 하나의 소재, 이질적인 복수의 소재 및 인접하여 배열된 복수의 조각 중 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 슬라이딩 슈.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링용으로 제공되는 미끄럼 이동면(54)을 갖는 상기 베어링 판(5)의 소재는 연청동 또는 작은 마찰력과 작은 마모를 가지고 안내하는 힘이 미끄럼 이동 경로(45)로부터 상기 크로스헤드(2)로 전달될 수 있는 소재인 것을 특징으로 하는 크로스헤드 슬라이딩 슈.
  9. 크로스헤드에 의해 안내되는 피스톤 로드(12) 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 크로스헤드 슬라이딩 슈(3)를 포함하는,
    이동 장치 또는 고정 장치용 디젤 기관(1).
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