[发明专利]大型十字头式柴油发动机及其机座和振动补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型十字头式柴油发动机以及用于该大型十字头式柴油发动机的机座和振动补偿器。

背景技术

十字头构造的大型柴油发动机，作为优选地用于造船或者静止装置，例如用于发电，包括形成发动机框架的三个大型壳体区段。所谓的机座被主夹板分开而被布置在基板上，基板具有位于轴承座旁边的横向支撑元件，轴承座具有用于曲轴轴颈的主曲轴轴承。现有技术中已有的机座包括与大型柴油发动机的气缸数目一致的多个相对布置的支撑本体，大型柴油发动机的每个气缸具有以垂直方式延伸的用于引导通过挺杆连接到曲轴的两个相邻十字头的滑动表面。在这方面，具有相对设置并以垂直方式延伸的滑动表面的两个相应的支撑本体还由中间壁支撑。单个支撑本体通常通过共同的金属护板彼此连接。气缸部，常常也称为气缸套，随后布置于基座上方并且适于接收多个气缸衬套。在这方面，基板、机座和气缸部通过在位于支撑本体中的基座区域内延伸的拉杆而彼此连接，通常在实质的预负载下拉杆螺旋进入基板或位于基板上。

在这方面，已知着重解决涉及稳定性和磨损的不同问题的不同类型的基座，并且为此提出了对应的优化解决方案。

从DE3512347C1已知了一种用于往复发动机的十字头滑动轨道的具有支撑件的机座，其中支撑件设计为具有双重壁。其上布置有用于接收气缸衬套的气缸套的基座设置在位于基板上的金属主夹板上，金属主夹板与倾斜延伸的外壁以及垂直的滑动表面一起形成两个框架，两个框架呈梯形截面并且通过共同的金属护板彼此连接。梯形框架由外壁和滑动表面之间的横向支撑壁填充，因此具有双重壁的支撑本体提供了支撑。基板包括具有上轴承壳和下轴承壳的轴承座，上轴承壳和下轴承壳具有轴承盖，在轴承盖中曲轴被枢轴支撑于基板的轴承座中。发动机的气缸套、机座和基板通过由预负载固定在位于轴承座处或轴承座中的曲轴之下的拉杆而保持在一起。

EP 0774061揭示了一种具有三角形横截面的双重壁支撑本体，其中两个相应的拉杆被引导。

在这样的已知大型十字头式柴油发动机中，具有双重壁的机座的支撑本体被支撑元件支撑，同样基板也具有双重壁。这表示机座和基板均通过横向支撑壁形成有双重壁。

在这方面，然而在现有技术中还已知通过横向支撑壁形成基板并且为单层壁设计的大型柴油发动机。申请人在多年前就已经在EP1382829B1中提出了改进的技术方案，其还能够由根据CH700755的实施方式获得显著改进。

在这方面，两个相对布置的支撑本体彼此抵接固定并在机座中其本身通过焊缝由前面已经提到的中间壁固定在基座中。

实质上已知的是由振动所代表的实质问题，特别是在这种发动机所安装的环境中，在如此巨大的发动机的工作中所产生的振动经常达到每个气缸10,000KW的功率，或者更高。在这方面，目前已知的用于船舶的发动机通常具有多达12个或甚至14个气缸，这在船体内会引发振动，如果没有提供合适的对策，振动十分强烈，会使得船体遭到巨大损坏，或者甚至被破坏。

长久以来就已知提供振动补偿器用于减轻或补偿前述的有害振动，振动补偿器的目的在于至少部分地补偿在工作中发生的有害振动。如同本领域技术人员已经充分意识到的那样，这些有害振动主要由发动机的不平衡的、摆动或者旋转质量产生，振动的二阶扭矩通常具有最大的负面影响。例如在船舶中，二阶扭矩以特别的形式存在，一种在船体上具有波腹和波节的竖直作用的驻波，其在波腹中引起实质的机械负载，而这是绝对需要防止的或至少需要被最小化的。

长久以来已知为了此目的在发动机中提供振动补偿器，特别是在用于船舶的大型十字头两冲程柴油发动机中。这些振动补偿器通常包括位于至少一个端部处的两个相对旋转的补偿器块，在特定情况下，甚至同时在机座的两个端部处，即在发动机动力输出的发动机的任一输出侧，即例如，船舶推进器的轴连接之处。然而，可选择地或另外地，振动补偿器还可设置在发动机的与动力输出端部相对的端部，即所谓的发动机自由端。

在这方面，已知的振动补偿器容纳在补偿壳体中，补偿壳体例如通过螺旋或焊接附装于机座外面的发动机的动力输出端和/或自由端。在这方面，补偿质量通常是较厚的、非常重的似半圆形圆盘，其取决于发动机的尺寸以及有害振动的强度能够具有例如接近1000Kg的质量。在这方面，它们布置为一个位于另一个的上方，并且相对于发动机的纵轴对称，以两倍于发动机的速度按照相反的方向旋转并且相对于发动机的曲柄角进程具有合适的相位，精确选择旋转的补偿器块和发动机的曲柄角进程之间的相位，使得上文提到的有害振动的二阶扭矩被补偿或者至少被充分地最小化。