FI104514B - Sovitelma kiertovoitelujärjestelmän yhteydessä - Google Patents

Description

104514

Soviteltua kiertovoitelujäijestelmän yhteydessä

Keksinnön kohteena on sovitelma kiertovoitelujäijestelmän yhteydessä, joka kiertovoitelujärjestelmä käsittää voiteluöljysäiliön, paineputkiston öljyn 5 johtamiseksi voitelukohteille, paluuputkiston öljyn johtamiseksi voitelukohteilta takaisin öljysäiliöön ja välineet öljyn pumppaamiseksi paineputkistoon ja halutun voitelutilanteen ylläpitämiseksi, jolloin välineet öljyn pumppaamiseksi paineputkistoon käsittävät kiertovoitelupumpun ja imuyhteen, jonka kautta voiteluöljy on sovitettu virtaamaan ulos voiteluöljysäiliöstä, ja voiteluöljysäiliöstä johtavaan imu-10 yhteeseen, kiertovoitelupumpun imupuolelle sovitetun alipainesäiliön.

Kiertovoitelujärjestelmiä käytetään nykyään laajalti erilaisten koneiden voiteluun etenkin silloin, kun voiteluainetta tarvitaan voitelukohteen jäähdytykseen. Esimerkkinä kiertovoitelun käyttökohteista voidaan mainita paperikoneiden kuivatussylintereiden laakereiden voitelu tai kaasuturpiinien voitelu, joissa mo-15 lemmissa laakereille tulee ulkopuolista lämpökuormaa.

Kiertovoitelua käytetään myös silloin, kun itse voitelukohde synnyttää huomattavaa häviötehoa. Esimerkkinä tällaisista sovellutuksista voidaan mainita vaihteistot.

Kiertovoitelua käytetään edelleen silloin, kun voiteluaine voi likaantua 20 voitelukohteella ja kun halutaan, että voiteluaine voidaan puhdistuksen jälkeen käyttää uudestaan.

Kiertovoitelujärjestelmä käsittää yleensä sähkömoottorikäyttöisen pumpun, joka panee öljyn liikkeeseen. Pumpun tuotto valitaan yleensä 10-20 % yli tarvittavan virtauksen, jolloin ohivirtauspaineensäädölle jää riittävästi toiminta-25 marginaalia, öljy sovitetaan kulkemaan vaihdettavien suodinten läpi. Suotimet on sovitettu usein kahteen ryhmään, jolloin toinen ryhmä voidaan erottaa venttiileillä ja vaihtaa suotimet koneikkoa pysäyttämättä. Öljyn lisälämmitykseen käytetään usein sähkö- tai höyrykäyttöistä lämmitintä. öljyn jäähdyttämiseen käytetään vesi-tai ilmajäähdytteistä lämmönvaihdinta. Jäähdytystehoa säädetään lähtevän öljyn 30 lämpötilasäätimellä. Lämpötilasäätäjän asetusarvo on tyypillisesti usein noin 55 °C. Paineensäätö toimii usein ohivirtausventtiilillä takaisin öljysäiliöön. Pai-neensäätäjän asetusarvot ovat järjestelmästä riippuen tyypillisesti välillä 5-20 bar.

öljy johdetaan voitelukohteille, esimerkiksi paperikoneen eri osille 35 useimmiten ruostumattomasta materiaalista valmistettujen painerunkoputkien avulla, öljy virtaa em. putkissa laminaarisena virtauksena, jolloin paineenpudotus .104514 2 on vähäinen. Runkoputkilta öljy jaetaan useille virtausmittaustauluille, joilta öljy jaetaan nousuputkiin useille voitelukohteille. Voitelukohteilta öljy ohjataan paluu-putkien ja gravitaation avulla paluupuolen kokoojaputkiin. öljy kulkee gravitaation avulla kokoojaputkia pitkin kiertovoitelukoneikon säiliöön. Paluupuolen putket ei-5 vät ole koskaan täynnä öljyä. Putkien kaltevuus on noin 2 - 3 % viettäen koneikon säiliöön päin. Ennen säiliötä paluuöljy ohjataan kulkemaan karkeasuotimen läpi. Säiliöön palamisen jälkeen pumppu imee öljyn jälleen kiertoon. Säiliö on mitoitettu yleensä niin, että öljy viipyy tietyn pituisen, öljyn viskositeetista riippuvan ajan säiliössä.

10 Kiertovoiteluöljysäiliöllä on järjestelmässä useita tehtäviä öljyn kun touttamiseksi ennen uudelleen kierrätystä. Säiliön tarkoituksena on ensinnäkin antaa mahdollisuus öljyssä oleville ilmakuplille nousta pintaan. Ilmakuplat voivat edesauttaa pumppua kavitoimaan sekä olla huonontamassa voitelukalvoa voite-lukohteella. Tarkoituksena on myös mahdollistaa isojen likapartikkeleiden, joiden 15 tiheys on huomattavasti isompi kuin öljyn tiheys, laskeutuminen säiliön pohjalle. Pienessä määrin öljyssä olevat vesipisarat pääsevät säiliössä myös laskeutumaan alas. Veden tiheys on niin lähellä öljyn tiheyttä, että laskeutumisnopeus on pieni. Säiliö kondensoi paluuputkissa tulevaa kosteaa ilmaa säiliön seinämille ja valuttaa veden seinämiä pitkin keräten säilön pohjalle. Säiliö myös jäähdyttää öl-20 jyä seinämien kautta. Säiliö toimii myös tilana, jonne putkisto tyhjennetään järjestelmän pysähtyessä ja säiliö toimii öljyvarastona putkivuototiianteessa, jolloin voideltava kone voidaan ajaa alas hallitusti. Säiliön tarkoituksena on edelleen varmistaa, että pumpun imussa on aina öljyä, ettei mukaan imetä ilmaa. Säiliössä elävät myös bakteerit kosteuden ja sopivan lämpötilan ansiosta.

25 Säiliön yhteydessä ovat myös termostaattiohjatut öljyn lämmittimet, jo ko sähkö- tai höyrylämmittimet. Niiden avulla lämmitetään öljysäiliössä oleva iso öljymäärä 4-8 tunnin sisällä tyypillisesti noin 55 °C:en lämpötilaan, ennen järjestelmän käynnistämistä, koska käytetyt ruuvipumput eivät voi pumpata kylmää korkean viskositeetin omaavaa öljyä täydellä teholla ilman kavitaation vaaraa.

30 Nykyiset kiertovoiteluöljysäiliöt ovat perusratkaisultaan olleet saman- laisia jo kymmenien vuosien ajan. Säiliö on perusratkaisultaan suorakulmio, jonka tilavuus voi vaihdella tyypillisesti muutamasta sadasta litrasta aina 30 m3:iin saakka. Säiliöiden kokovaatimus juontuu sen toimintaperiaatteeseen, jossa öljyn kunnossapitämiseksi sen on annettava seisoa säiliössä n. 30 min, jotta siihen sitou-35 tuneet epäpuhtaudet ehtisivät irrottautua ennen kuin öljy joutuu uudelleen kier- .104514 3 toon. Säiliönhän tulee öljyn varastoitumisen lisäksi myös jäähdyttää sekä pystyä erottamaan öljystä ilmaa, vettä ja muita epäpuhtauksia kuten edellä on todettu.

Suuresta koostaan johtuen aiemmin käytetyt säiliöt ovat usein vaikeasti sijoitettavia käyttökohteensa yhteyteen. Lisäksi suureen öljymäärään sisäl-5 tyy suuri investointitarve sekä varsinkin nykypäivänä suuren tilavuuden tuoma palokuorma muine ympäristöriskeineen. Käytännön mittaukset ovat lisäksi osoittaneet, että säiliön suuresta koosta huolimatta vain pieni osa säiliön tilavuudesta ottaa osaa tehokkaaseen öljykiertoon. Mitattaessa virtauskenttien toimintaa mas-sattomien partikkeleiden liikeratoja laskemalla, havaitaan sama ilmiö myös nu-10 meerisesti. Tyypillisessä väliseinin varustetussa perinteisessä säiliössä toiminta-prosentiksi muodostuu vain 35 - 44 %, mikä kertoo suhteutettuna todellisen läpi-virtausajan teoreettiseen verrattuna. Käytännössä esimerkiksi 8 m3:n säiliö, jossa ajetaan öljyvirtausta 350 l/min, omaa teoreettisen läpimenoajan 22 min 52 sek, jolloin öljymäärä olisi kertaalleen vaihtunut. Todellisuudessa säiliöön tulevalla 15 lämpimällä öljyllä on taipumus kuitenkin muodostaa säiliöön sisäisiä öljyn viskositeetin eroista johtuvia sisäisiä virtauskanavia, jotka seinämöivät säiliön sisällön nyt seisovaan öljymassaan sekä tämän läpi muodostuvaan läpivirtauskanavaan. Todellisuudessa nyt teoreettinen läpimenoaika 22 min 52 sek onkin luokkaa 8 -10 min, mikä on ehdottomasti liian alhainen. Aiemmin tunnettujen säiliöiden vir-20 tauskenttä on kanavoitumisen lisäksi erittäin pyörteinen, mikä hankaloittaa epä-puhtauspartikkeleiden erottumista. Kanavoituminen on seurausta ko. säiliössä esiintyvistä suurista virtausnopeuksista.

öljyn kunnossapidon tehostamiseksi on öljytilavuutta edelleen myös alipaineistettu, ts. on ollut yleisesti tunnettua saada öljystä erottumaan vettä ali-25 paineistuksen avulla, jolloin öljyssä oleva vesi höyrystyy ja voidaan näin poistaa. Saatavilla olevien kaupallisten alipaineistimien tehot ovat kuitenkin alueella 0 - 20 l/min, jolloin tällainen laite voidaan liittää ainoastaan säiliön sivukiertoon. Nykyisten kiertovoitelujärjestelmien tilavuusvirrat ovat tyypillisesti useita satoja litro-ja/min, jolloin sivukiertoon asennettavan höyrystimen teho jää puutteelliseksi.

30 Keksintö liittyy öljyn kunnossapitoon ja erityisesti öljyn kunnossapitoon " alipaineistuksen avulla. Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sovitelma, jon ka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat pystytään eliminoimaan, ts. saamaan aikaan mahdollisimman tehokas veden poistuminen voiteluöljystä. Tähän on päästy keksinnön mukaisen sovitelman avulla, joka on tunnettu siitä, että 35 alipainesäiliö on öljyyn sitoutuneen veden höyrystymisen mahdollistava säiliö ja 104514 4 että alipainesäiliö on kiertovoitelupumpun kavitoimisen estämiseksi sijoitettu olennaisesti korkeammalle kuin voiteluöljysäiliö.

Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että keksinnön avulla saadaan aikaan erittäin tehokas öljyn kunnossapito, jolloin öljyyn sitoutunut vesi saadaan 5 yksinkertaisella tavalla erottumaan tehokkaasti öljystä. Keksinnön etuna on edelleen sen toteuttamisen yksinkertaisuus, jolloin keksinnön käyttöönotto ja käyttö muodostuvat edulliseksi. Keksinnön etuna on edelleen se, että keksintöä pystytään soveltamaan erilaisten jo käytössä olevien voiteluöljysäiliöiden yhteydessä, jolloin vanhojen voitelujärjestelmien öljyn kunnossapitoa voidaan tehostaa ilman 10 olennaisia investointikustannuksia.

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheisessa piirustuksessa kuvatun edullisen sovellutusesimerkin avulla, jolloin kuvio 1 esittää periaatteellisena kuvantona paperikoneen yhteydessä olevaa kiertovoitelujärjestelmää, ja 15 kuvio 2 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön mukaista sovi- telmaa.

Kuviossa 1 on esitetty yleisesti paperikoneen yhteydessä oleva kierto-voitelujärjestelmä. Viitenumeron 1 avulla on esitetty yleisesti öljysäiliö ja viitenumeron 2 avulla yleisesti koneikko-osa, johon kuuluvat pumput suodattimet ja muut 20 vastaavat laitteet. Viitenumeron 3 avulla on esitetty paineputkisto, jonka avulla voiteluaineena toimiva öljy johdetaan voitelukohteille 4, jotka tässä tapauksessa ovat paperikoneen kuivatussylintereitä. Viitenumeron 5 avulla kuvioon 1 on merkitty paluuputkisto, jonka avulla öljy johdetaan voitelukohteilta takaisin öljysäiliöön 1. Kuvion 1 mukaisen järjestelmän rakenne ja toiminta on alan ammattimiehelle 25 täysin tavanomaista tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei esitetä tässä yhteydessä tarkemmin. Öljysäiliön 1 tehtäviä on kuvattu aiemmin.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen sovitelman mukainen ratkaisu. Kuviossa 2 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1. Kuvion 2 mukaisen ratkaisun tarkoituksena on tehostaa öljyn kunnos-30 sapitoa alipaineistamalla öljytilavuutta kuten edellä on esitetty. Alipaineistus ei si-nänsä ole uutta öljyn kunnossapidossa, mutta kuvion 2 esittämällä tavalla alipai-neistusta ei aiemmin ole toteutettu.

Kuten edellä on esitetty aiemmin on ollut tunnettua saada öljystä erottumaan vettä alipaineistuksen avulla, jolloin öljyssä oleva vesi höyrystyy ja voi-35 daan näin poistaa. Saatavilla olevien kaupallisten alipaineistimien tehot ovat kuitenkin niin pieniä, että niitä on voitu liittää ainoastaan voiteluöljysäiliön sivukier- 104514 s toon. Nykyisten kiertovoitelujärjestelmien tilavuusvirrat ovat niin suuria, että sivu-kiertoon asennettavan höyrystimen teho jää puutteelliseksi. Alipaineen suuruus eli absoluuttisen paineen pienuus tehostaa aina veden höyrystymistä öljystä. Mikäli tämä voidaan toteuttaa alipaineistamalla koko käytössä olevaa virtaustilavuutta, 5 päästään vedenpoistossa tehokkaimpaan ratkaisuun. Kuvion 2 mukaisessa sovi-telmassa alipaine on maksimoitu ja alipaineistus saattaa koko virtaavan öljymää-rän alipaineistamisen ja samalla höyrystämisen kohteeksi.

Kuviossa 2 on viitenumeron 19 avulla merkitty alipainesäiliö ja viitenumeron 20 avulla kiertovoiteluöljypumppu. Alipainesäiliö 19 on liitetty kiertovoi-10 teluöljypumpun 20 imupuolelle imuyhteeseen 12 liitettyyn putkeen olennaisesti korkeammalle kuin voiteluöljysäiliö 1. Alipainesäiliöön 19 muodostetaan alipaine, jolla öljy imetään säiliöstä 10 alipainesäiliöön 19. Alipaine voidaan muodostaa millä tahansa sinänsä tunnetulla tavalla. Alipaine voidaan muodostaa esimerkiksi alipainepumpun avulla. Alipainepumpun tulee kehittää vähintään 0,8 bar alipaine 15 öljyyn sitoutuneen veden höyrystämiseksi. Alipainepumppuna on käytetty esimerkiksi kiertosiipipumppuja painealueella 0,1 - 105 Pa Muita tyypillisiä ratkaisuja ovat kiertomäntäpumppu, nesterengaspumppu sekä ns. vierintäpumppu. Erilaiset alipainepumput ja yleensä alipaineen kehittämiseen tarkoitetut ratkaisut ovat alan ammattimiehelle sinänsä tunnettua tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei esitetä tar-20 kemmin tässä yhteydessä.

Keksinnön mukaisessa sovitelmassa öljyyn sitoutuneen veden höyrystyminen tapahtuu alipainesäiliössä 19. Alipainesäiliöön liittyy myös välineet 21 höyrystetyn veden poistamiseksi alipainesäiliöstä 19. Alipaineistettu öljy virtaa alipainesäiliön 19 läpi imevää kiertovoiteluöljypumppua 20 kohti ja edelleen pumpun 25 läpi kohti voitelukohteita. öljyn virtaus voitelukohteille tapahtuu kiertovoiteluöljy-pumpun 20 avulla paineputkistoa 3 pitkin, öljy palaa voitelukohteilta takaisin voi-teluöljysäiliöön 1 paluuputkistoa 5 pitkin, öljyn kuntouttaminen ennen uutta kiertoa tapahtuu kuvion 2 mukaisen sovitelman, ts. voiteluainesäiliön 1 ja alipainesäiliön 19 avulla kuten edellä on todettu.

30 Aiipaineistuksen sijoittaminen oleellisesti voiteluöljysäiliötä korkeam- '· malle antaa mahdollisuuden käyttää optimaalista maksimaalipainetta häiritse mättä pumpun imukykyä. Korkeusero alipainesäiliön 19 ja pumpun 20 imuyhteen välillä on toiminnan kannalta oleellinen. Mikäli korkeuseroa ei olisi, pumpun imu-kyky ei riittäisi höyrystystä varten muodostettua alipainetta vastaan, jolloin pump-35 pu kavitoisi. Kuvion 2 mukaisella järjestelyllä voidaan järjestää maksimaalinen ali- 6 104514 paine ja pumppu säilyttää imukykynsä sen imulinjassa 22 olevan öljyn korkeuseron ansiosta.

Edellä esitettyjä sovellutuksia ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täy-5 sin vapaasti. Näin ollen on selvää, että keksinnön mukaisen sovitelman tai sen yksityiskohtien ei välttämättä tarvitse olla juuri sellaisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan muunlaisetkin ratkaisut ovat mahdollisia. Kuten edellä on todettu alipaine-säiliön alipaine voidaan kehittää millä tahansa sinänsä tunnetulla tavalla jne. Voiteluöljysäiliö voi myös olla rakenteeltaan millainen tahansa, sillä keksintöä voi-1 o daan soveltaa erilaisten voiteluöljysäiliöiden yhteydessä.

Claims (1)

1. 7 104514 Patenttivaatimus Sovitelma kiertovoitelujärjestelmän yhteydessä, joka kiertovoitelujär-jestelmä käsittää voiteluöljysäiliön, paineputkiston (3) öljyn johtamiseksi voitelu-5 kohteille (4), paluuputkiston (5) öljyn johtamiseksi voitelukohteilta takaisin öljysäiliöön ja välineet öljyn pumppaamiseksi paineputkistoon ja halutun voitelutilanteen ylläpitämiseksi, jolloin välineet öljyn pumppaamiseksi paineputkistoon (3) käsittävät kiertovoitelupumpun (20) ja imuyhteen (12), jonka kautta voiteluöljy on sovitettu virtaamaan ulos voiteluöljysäiliöstä, ja voiteluöljysäiliöstä (10) johtavaan imu-10 yhteeseen (12), kiertovoitelupumpun (20) imupuolelle sovitetun alipainesäiliön, tunnettu siitä, että alipainesäiliö (19) on öljyyn sitoutuneen veden höyrystymisen mahdollistava säiliö ja että alipainesäiliö (19) on kiertovoitelupumpun (20) kavitoimisen estämiseksi sijoitettu olennaisesti korkeammalle kuin voiteluöljysäiliö (10). «· * " · I e 104514 Arrangemang i samband med ett cirkulationssmörjsystem, vilket cirkulationssmörjsystem omfattar en smörjoljebehällare, ett tryckrörsystem (3) för att leda olja tili smörjställena (4), ett returrörsystem (5) för att äterföra olja frän 5 smörjställena tili oljebehällaren och organ för att pumpa olja tili tryckrörsyste-met och upprätthälla önskat smörjtillständ, varvid organen för att pumpa olja tili tryckrörsystemet (3) omfattar en cirkulationssmörjpump (20) och ett sugag-gregat (12), via vilket smörjoljan är anordnad att strömma ut ur smörjoljebe-hallaren, och en vakuumbehallare anordnad i det frän smörjoljebehällaren (10) 10 ledande sugaggregatet (12), pä sugsidan av cirkulationssmörjpumpen (20), kännetecknat av att vakuumbehallaren (19) är en behällare som möj-liggör förangning av med oljan förbundet vatten och att vakuumbehallaren (19) är placerad väsentligen högre upp än smörjoljebehällaren (10) för att förhindra kavitation av cirkulationssmörjpumpen (20).