平衡装置和活塞发动的制造方法
【专利摘要】用于活塞发动机的平衡装置包括：可旋转的平衡块(1)；传动带轮(3)，该传动带轮可以被布置成与该发动机的曲轴以力传递的方式相连；有齿带(2)，该有齿带用于将传动带轮(3)的旋转运动传递给平衡块(1)；以及带张紧机构(6)。平衡块(1)设置有可以与有齿带(2)啮合的有齿周面。
【专利说明】平衡装置和活塞发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于活塞发动机的平衡装置。本发明还涉及一种根据其他独立权利要求的前序部分的活塞发动机。
【背景技术】
[0002]因为由于活塞发动机的循环过程和构造，发动机的运转操作会引发产生周期力，该周期力可以被分为惯性力和气体力。气体力是由燃烧所产生的，惯性力是由发动机部件的旋转和往复运动而所产生的。不平衡力产生振动，因此大部分活塞发动机设置有不同的平衡装置。对平衡装置的需求主要取决于发动机的气缸结构。一些力可以通过附接至曲轴的简单的配重装置来进行平衡，但是一些力和转矩需要通过由曲轴驱动的独立的平衡杆或平衡块来获得平衡。问题是平衡装置通常会增加系统的复杂性，并且对力和转矩的平衡需求取决于其应用。例如，就发电厂发动机而言，如果可以减少系统的成本和复杂性的话，更高的振动量可以被容许。另一方面，就游轮而言，乘客的舒适感非常重要，因此针对力的平衡设定了更高的要求。因而需要一种可以适应现有发动机的简单的平衡装置，用于提供额外的舒适感。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种改进的用于活塞发动机的平衡装置。权利要求1的特征部分提供了根据本发明的装置的特征特性。本发明的另一目的在于，提供一种改进的活塞发动机，该活塞发动机的特点通过其他独立权利要求的特征部分来提供。
[0004]根据本发明的平衡装置包括:可旋转的平衡块；传动带轮，该传动带轮可以被布置成与发动机的曲轴以力传递的方式相连；有齿带，该有齿带用于将传动带轮的旋转运动传递给平衡块；以及带张紧机构。平衡块设置有可以与有齿带啮合的有齿周面。
[0005]根据本发明的活塞发动机包括:驱动齿轮，该驱动齿轮附接至该发动机的曲轴的自由端；齿轮，该齿轮设置在轴的第一端部处并且由驱动齿轮来驱动；传动带轮，该传动带轮布置在轴的第二端部处；可旋转的平衡块；有齿带，该有齿带用于将传动带轮的旋转运动传递给平衡块；以及带张紧机构。平衡块设置有与有齿带啮合的有齿周面。
[0006]根据本发明的平衡装置是简单且重量轻的，并且甚至仅需小的改装就能被组装到许多现有发动机上。平衡装置的维修需求是最小的。由于带被用于驱动平衡块，所以因质量不平衡而产生的交替的力和转矩不像齿轮传动情况那样被直接传递到驱动齿轮。力和转矩被带抑制，因此减少了该传动齿轮的磨损。平衡装置的部件可以被容易地接触以进行维修。由于平衡块直接由有齿带驱动，因此该装置是非常紧凑的。
[0007]该平衡装置可以设置有用于监测平衡块的转速和/或平衡块的轴承温度的机构，以确保该平衡装置正常工作。
[0008]根据本发明的一个实施方式，该平衡装置设置有自支撑式框架，平衡块和传动带轮的轴可以附接在该框架上。该自支撑式框架使得该平衡装置能够具有模块化的结构，并且易于将该平衡装置安装到现有发动机上。
[0009]本发明其他有益的实施方式在从属权利要求中公开。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1示出了根据本发明的与发动机的曲轴相连的平衡装置。
[0011]图2示出了图1的平衡装置的放大视图。
[0012]图3示出了该平衡装置的分解图。
[0013]图4示出了该装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0014]现在参照对应的附图来更具体地描述本发明的实施方式。
[0015]应用本发明的发动机是中速大型内燃机，例如船舶的主发动机或辅助发动机，或者是用于发电的发电厂中使用的发动机。本发明尤其适用于那些在需要有效减振的应用中所使用的发动机。发动机的平衡系统可以包括若干个不同的平衡装置。例如，飞轮可以是非对称的，曲轴减振器可以设置有附加的重量。该平衡系统还可以设置有与曲轴相比朝向相反方向旋转的不平衡块。因此，根据本发明的平衡装置可以在发动机的标准平衡系统不够用的应用情况下用于提供附加的平衡。一个具体的应用是游轮的发动机，这是因为其对于舒适度要求非常高。图1示出了活塞发动机17的平衡系统的一个示例。位于曲轴18端部处的飞轮19设置有孔20，这使得飞轮19不对称。该曲轴18还设置有齿轮21，该齿轮驱动朝向相反方向旋转的平衡齿轮22。根据本发明的平衡装置位于发动机17的自由端。
[0016]图2示出了图1中的平衡装置的放大视图。在图3和图4中可以看到更多细节。该平衡装置包括可旋转的平衡块I。该平衡块I是布置在发动机17的自由端处的非对称式飞轮。在这些附图的实施方式中，平衡块I在该平衡块I的一侧设置有用于减少质量的孔la，并且在该平衡块I的相对侧设置有附加重量lb。所需的不平衡取决于发动机和该平衡系统其他部件的性能。该平衡块通过带2进行旋转。带2为有齿带，其设置有用于使平衡块I相对于发动机17的曲轴18保持正确角度位置的齿2a。市售工业正时带可用于驱动平衡块I。带2与平衡块I的外周面直接接触。因此，平衡块I的外周面Id设置有与有齿带2的齿2a相啮合的齿lc。由于平衡块I由带2直接驱动，因此该装置是紧凑的。
[0017]为了驱动带2，该装置设置有布置在轴9的第一端部处的齿轮4。该齿轮4通过与发动机17的曲轴18相连的驱动齿轮5进行旋转。转矩借助摩擦环8a从齿轮4传递到轴
9。轴9的第二端部设置有传动带轮3。与从齿轮4传递到轴9的方式一样，转矩经由类似的摩擦环8b从轴9传递到传动带轮3。轴9由多个自润滑式球轴承IlaUlb支承，这些轴承设置有一体式密封件。这有助于增加该平衡装置的维修周期。平衡块I由轴15上的类似的轴承14支承。平衡块I不直接安装在轴承14上，而是在轴承14和平衡块I之间存在安装套筒16。该安装套筒16提高了该平衡装置的可维护性，这是因为该平衡块I可以易于移除，从而可以较容易地更换轴承14。此外，通过更换平衡块I来调节系统也更加容易。平衡块I的轴15附接至平衡装置的框架10。平衡装置的齿轮比被选择为使得平衡块I的转速与发动机的转速相等。然而，由于存在齿轮4、5，旋转方向相反。带2被张紧机构6张紧。张紧机构6包括将带2推动成抵靠平衡块I和传动带轮3的辊子6a。张紧机构6可以手动调节或自动调节。
[0018]平衡装置包括框架10，平衡装置的其他部件可以附接至该框架。框架10是自支撑板，其使得该平衡装置能够具有模块化的结构。因此，该装置能够易于组装。平衡块I的轴15设置有法兰15a，该法兰用于将轴15附接至框架10。传动带轮3的轴9与轴承IlaUlb一起布置在壳体23中，该壳体设置有用于将壳体23附接至框架10的法兰23a。框架10被套环1a环绕，该套环覆盖平衡装置的旋转部件并防止发动机操作人员受伤。套环1a设置有用于通风的一或多个开口 10b。盖板7与平衡装置的框架10方向相反地附接至套环10a。而且，盖板7设置有用于通风的一或多个开口 7a。一种适于盖板7的材料例如是金属片。
[0019]为了监测该平衡装置的状态和工作，该装置设置有热电偶13或其他用于监测平衡块I的轴承14的温度的机构。该平衡装置还设置有速度传感器12，用于监测平衡块I的速度，并且使得可以对发动机转速和平衡块I的转速进行比较，以便确保有齿带2正常工作。
[0020]根据本发明的平衡装置简单并且重量轻，并且甚至可以仅通过较小的改动就被组装在许多现有的发动机上。平衡装置的维修需求是最低的。由于用于驱动平衡块I的弹性带2，交替的转矩和振动不被传递到驱动齿轮上，并且齿轮的磨损可忽略不计。当需要对该平衡装置进行维护时，可以容易地接触到带2和轴承，并进行更换。
[0021]本领域技术人员将会理解，本发明不局限于上述实施方式，而可以在附带的权利要求的范围内进行改变。
【权利要求】
1.一种用于活塞发动机(17)的平衡装置，该平衡装置包括:可旋转的平衡块(I) ?’传动带轮(3)，该传动带轮(3)能被布置成与所述发动机(17)的曲轴(18)以力传递的方式相连；有齿带(2)，该有齿带用于将所述传动带轮(3)的旋转运动传递给所述平衡块(I);以及带张紧机构￠)，所述平衡块(I)设置有能与所述有齿带(2)啮合的有齿周面(Id)，其特征在于，所述平衡装置设置有自支撑式框架(10)，所述平衡块(I)和所述传动带轮(3)的轴(9)能被附接到该自支撑式框架。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置设置有用于监测所述平衡块(I)的转速的机构(12)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置设置有用于监测所述平衡块(I)的轴承(14)的温度的机构(13)。
4.一种活塞发动机(17)，该活塞发动机包括:驱动齿轮(5)，该驱动齿轮附接至所述发动机(17)的曲轴(18)的自由端；齿轮(4)，该齿轮布置在轴(9)的第一端部处并且由所述驱动齿轮(5)来驱动；传动带轮(3)，该传动带轮布置在所述轴(9)的第二端部处；可旋转的平衡块(I);有齿带(2)，该有齿带用于将所述传动带轮(3)的旋转运动传递给所述平衡块(I);以及带张紧机构￠)，所述平衡块(I)设置有与所述有齿带(2)啮合的有齿周面(Id)，其特征在于，所述平衡块(I)和所述传动带轮(3)的所述轴(9)被附接到自支撑式框架(10)。
5.根据权利要求4所述的发动机(17)，其特征在于，所述轴(9)由自润滑式球轴承(Ila7Ilb)支承。
6.根据权利要求4或5所述的发动机(17)，其特征在于，所述平衡块(I)由自润滑式球轴承(14)支承。
7.根据权利要求6所述的发动机(17)，其特征在于，所述发动机(17)设置有用于监测所述平衡块(I)的所述轴承(14)的温度的机构(13)。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的发动机(17)，其特征在于，所述发动机(17)设置有用于监测所述平衡块(I)的转速的机构(12)。
【文档编号】F02F7/00GK104204489SQ201380018219
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2012年4月20日
【发明者】L·甘比尼, S·盖蒂 申请人:瓦锡兰芬兰有限公司