FI78162C - Foerbaettrat kylsystem foer stora dieselmotorer. - Google Patents

Description

781 62

PARANNETTU JÄÄHDYTYSJÄRJESTELMÄ ISOJA DIESELMOOTTOREITA VARTEN - FÖRBÄTTRAT KYLSYSTEM FÖR STORA DIESELMOTORER

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen parannettu jäähdytysjärjestelmä isoja dieselmootto-reita varten.

Isoilla dieselmoottoreilla tarkoitetaan tässä mm. sellaisia moottoreita, jotka soveltuvat esimerkiksi laivojen apu- tai pääkoneiksi tai lämmitysvoimalaitoksiin. Tällaisissa moottoreissa on ns. LT (=Low Temperature)-piiri, joka huolehtii esimerkiksi moottorin ahtoilman sekä voiteluöljyn jäähdyttämisestä. Moottorin eri toimintaolosuhteita varten on LTpiirissä kiertävän jäähdytysveden lämpötilaa voitava säätää, mikä on tunnetun tekniikan mukaisesti aikaansaatu järjestämällä LT-piiriin termostaattiventtiili, joka jakaa jäähdytysveden toisaalta virtauspiiriin, johon kuuluvat ahtoilmajäähdytin sekä voiteluöljyn jäähdytin, ja toisaalta kiertämään jäädyttimen kautta itse jäähdytysveden jäähdyttämiseksi. Tätä varten erillinen termostaattiventtiili on kiinnitetty moottorin runkoon, jolloin on ollut tarpeen asentaa moottorin ulkopuolelle myös erilliset putkistot, joilla venttiili on yhdistetty kyseisiin virtauspiireihin. Seurauksena on ollut varsin monimutkainen ja tilaavievä putkistorakenne, joka lisää moottorin valmistuskustannuksia ja aiheuttaa jäähdytyssysteemissä painehäviöitä.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada parannettu jäähdytysjärjestelmä isojen dieselmoottoreiden LT-piiriä varten, jonka avulla yllä mainitut tunnetuissa järjestelmissä ilmenevät haittapuolet voidaan olennaisesti eliminoida.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja alavaatimuksissa tarkemmin esitetyllä tavalla. Keksinnön mukaan jäähdyttävän väliaineen virtauksen ohjaus- ja säätövälineet on järjestetty moottorin runkoon tehtyyn 2 781 62 kammioon, johon voidaan suoraan yhdistää moottorin sisään rakennettujen kanavien avulla moottorin LT-piiriin kuuluvat edellä mainitut kaksi virtauspiiriä. Tällöin useampi moottorin ulkopuolinen putki voidaan eliminoida, jolloin päästään edellä mainituista tunnetuissa tekniikassa ilmenneistä haittapuolista ja lisäksi moottorin ulkonäkö paranee ja tilantarve pienenee. Keksinnön avulla voidaan myös vähentää moottorin valmistuskustannuksia samalla kun jäähdytysjärjestelmä yksinkertaistuu, sillä mainittu kammio sekä siihen liittyvät kanavat voidaan järjestää moottoriloh-koon suoraan valamalla samalla kun suoritetaan itse moottorilohkon valu. Keksinnön avulla saavutetaan myös edulliset ja yksinkertaiset putkistojärjestelyt riippumatta siitä kumpaan päähän moottoria turboahdin ja siis ahtoilman jäähdytin on sijoitettu.

Jäähdytysainevirtauksen ohjaus- ja säätövälineet käsittävät mainittuun moottorirunkoon tehtyyn kammioon sijoitetun siirrettävän jakoelimen virtauksen ohjaamiseksi mainitusta ensimmäisestä virtauspiiristä tulevasta kanavasta mainittuihin toiseen ja kolmanteen kanavaan. Jakoelin säätää myös näihin kanaviin ohjatun jäähdytysaineen virtausmäärää. Tätä varten jakoelin on voiteluaineen lämpötilasta riippuvaisten termostaattivälineiden ohjaamana järjestetty liikkumaan kammiossa edestakaisin. Tällöin virtauksen ohjaaminen on helposti aikaansaatavissa, mikäli mainitut kanavat on järjestetty avautumaan mainittuun kammioon jakoelimen siirtosuunnassa peräkkäin eri kohtiin moottorin rungossa ja erotettu toisistaan väliseinämillä. Ohjausta ja säätöä voidaan edesauttaa muotoilemalla ja järjestämällä mainitut kanavat moottorin runkoon siten, että ne käsittävät laajennuksen, joka ulottuu ainakin pääasiallisesti jakoelimen ympäri. Jakoelimen sovittaminen ja tiivistäminen mainittuun moottorirunkoon tehtyyn kammioon voidaan edullisesti aikaansaada järjestämällä kammioon holkkimainen kappale, jonka sisään jakoelin asennetaan. Mainittu holkkimainen kappale varustetaan tiivistyspinnoilla ja ohjausaukoilla, jotka järjestetään yhteistoimintaan jakoelimen kanssa 781 62 3 jäähdytysainevirtauksen ohjaamiseksi halutulla tavalla.

Myös jakoelin on edullista varustaa ohjauskanavilla ja tiivistyspinnoilla, jotka on muotoiltu ja järjestetty yhteistoimintaan mainittujen kanavia erottavien väliseinämien ja/tai mainitun holkkimaisen kappaleen kanssa siten, että virtausmäärä mainitun toisen ja mainitun kolmannen kanavan välillä on ohjattavissa portaattomasti ja mieluimmin siten, että sekä manittu toinen että mainittu kolmas kanava on erikseen jakoelimen avulla täysin suljettavissa. Näin saadaan paremmat mahdollisuudet sovittaa jäähdytysjärjestelmä vastaamaan erilaisia toimintaolosuhteita.

Virtausmäärien sovittaminen sylinterilukumäärältään erilaisiin moottoreihin voidaan edullisesti järjestää aikaansaatavaksi muuttamalla mainitun jakoelimen ja mainitun holkkimaisen kappaleen halkaisijaa. Siten mainittu kammio voidaan moottorin sylinterimäärästä riipumatta aina valaa samalla tavalla saman kokoiseksi.

Mainittu kammio järjestetään edullisesti moottorin pituussuuntaisen sivun toiseen päähän tai sen läheisyyteen. Ensimmäiseen virtauspiiriin on järjestetty neljäs ja viides kanava, jotka ulottuvat pääasiassa moottorin rungon pituussuuntaisesti ja jotka on järjestetty ainakin pääosaltaan moottorin rungon sisään jäähdytysaineen johtamiseksi vastaavasti moottorin toiseen päähän, jossa ne edullisesti yhdistetään toisiinsa moottorin rungon ulkopuolisen putkenosan kautta. Näin voidaan suurin osa koko LT-piiriä aikaansaada suoraan valamalla itse moottorirunkoon. Lisäksi kanavien järjestämisellä suoraan moottorirunkoon saavutetaan se etu, että putkisto ahtoilman jäähdyttimelle on helposti ja yksinkertaisesti johdettavissa kummassa päässä moottoria tahansa, mikä helpottaa moottorin suunnittelua ja sijoittamista erilaisiin toimintaympäristöihin.

Kanavien valamista moottorirunkoon voidaan edelleen edesauttaa yhdistämällä mainittu viides, moottorirungon 4 781 62 pituussuuntainen kanava suoraan moottorin rungon sisällä mainitun ensimmäisen kanavan kautta mainittuun kammioon. Mainittuun viidenteen kanavaan voidaan edullisesti yhdistää voiteluöljy j äähdytin.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviollisesti erästä keksinnön mukaista ison dieselmoottorin LT-piiriä, kuvio 2 esittää periaatekuvana LT-piirin sijoittamista dieselmoottoriin, kuvio 3 esittää suurennettuna kuvion 2 kohtaa III, johon kuuluu jäähdytysainevirtausta eri virtauspiireihin ohjaava termostaattiventtiili, kuvio 4 esittää kuvion 3 leikkausta IV-IV, kuviot 5a,5b ja 5c esittävät yksinkertaistettua termostaattiventtiiliä eri toiminta-asennoissa, kuvio 6 esittää dieselmoottorin poikkileikkausta osakuvantona.

Piirustuksessa tarkoittaa viitenumero 1 moottorin runkoa ja viitenumero 2 erästä moottorin jäähdytyspiiriä, ns. LTpiiriä. Viitaten kuvioon 1 LT-piiriin kuuluu ensimmäinen virtauspiiri 2a ja toinen virtauspiiri 2b, joka kulkee keskusjäähdyttimen 3 kautta LT-piirissä 2 kierrätettävän jäähdytysveden jäähdyttämiseksi. Keskusjäähdyttimen 3 jälkeen virtauspiirit 2a ja 2b yhtyvät ja kulkevat pumpun 4 kautta. Edelleen LT-piiriin kuuluu moottorin turboahtimeen (ei näytetty kuvioissa) syötettävän ahtoilman jäähdytin 5 sekä voiteluöl-jynjäähdytin 6. Lisäksi LT-piiriin kuuluu termostaattiventtiili 7, joka jakaa jäähdytysvesivirtauksen piireihin 2a ja 2b jäähdytysveden lämpötilan säätämiseksi LT-piirissä 5 78162 haluttuun arvoon. Käytännössä LT-piiriln kuuluvat välineet ja yksiköt voidaan järjestää moottorin eri kohtiin. Esimerkiksi pumpun 4 käyttövoima voidaan johtaa suoraan moottorin kampiakselista tai pumpun sijainnista riippuen käytetään erillistä käyttömoottoria. Tehontarpeen mukaan voidaan piiriin kytkeä useampikin pumppu.

Kuviossa 2 on esitetty periaatekuvana eräs edullinen keksinnön mukainen tapa järjestää LT-piiri välineineen moottoriin. Venttiili 7 jakaa jäähdytysvesivirtauksen toisaalta keskusjäähdyttimelle, mitä kuviossa 2 on kuvattu nuolella 8, toisaalta suoraan pumpulle, mitä kuviossa 2 on kuvattu nuolella 9. Pumppu syöttää jäähdytysveden nuolen 10 osoittamalla tavalla ahtoilmanjäähdyttimeen 5. Sieltä jäähdytysvesi johdetaan moottorin runkoon 1 tehtyä kanavaa 11 pitkin moottorin toiseen päähän, jossa se johdetaan moottorin ulkopuolisen putken 12 avulla toiseen rungon 1 sisällä kulkevaan kanavaan 13. Voiteluöljynjäähdyttimen 6 jälkeen jäähdytysvesi johdetaan takaisin venttiiliin 7.

Haluttaessa voidaan ahtoilmanjäähdytin 5 sijoittaa yhtä hyvin moottorin toiseen päähän. Tällöin vain putki 12 korvataan jäähdyttimeen yhdistettävillä putkilla. Moottorin runkoon tehtyjen kanavien 11 ja 13 ansiosta venttiilistä 7 ei tässäkään tapauksessa ole tarpeen johtaa mitään ylimääräisiä putkia kulkemaan ulkopuolitse pitkin moottorin runkoa.

Kuvioon 2 on myös piirretty kanava 14, joka kuuluu moottorin ns. HT (=High Temperature)-piiriin, joka huolehtii mm moottorin kansien jäähdyttämisestä. Järjestämällä keksinnön mukaisesti LT-piirin kanavat 11 ja 13 moottorin rungon sisään alekkain kulkemaan samansuuntaisesti mainitun HTpiirin kanavan 14 kanssa saadaan valmistusteknisesti edullinen ja rakenteeltaan kompakti ratkaisu.

Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty tarkemmin LT-piiriin kuuluvan termostaattiventtiilin 7 ja siihen liittyvän kanavajärjeste-lyn rakenne. Kanavasta 13 jäähdytysvesi ohjataan venttiiliin 6 781 62 kanavan 15 kautta, joka laajenee osaksi venttiiliin kuuluvan jakoelimen 16 ympärille. Jakoelin 16 on sovitettu moottorin runkoon 1 tehtyyn kammioon 17 holkkimaisen kappaleen 18 avulla. Kammioon 17 liittyvät myös kanava 19, jonka kautta jäähdytysvesi johdetaan virtauspiiriin 2a eli suoraan pumppuun 4 (vrt. kuviot 1 ja 2), sekä kanava 20, jonka kautta jäähdytysvesi johdetaan puolestaan virtauspiiriin 2b eli keskusjäähdyttimen 3 kautta pumppuun 4 (vrt. kuviot 1 ja 2). Tätä tarkoitusta varten holkkimaisessa kappaleessa 18 on ohjausaukot 21a ja 21b sekä tiivistyspinnat 22a, 22b ja 22c. Edelleen virtauksen ohjaamiseksi kanavasta 15 kanaviin 19 ja 20 jakoelimessä 16 on vastaavasti tiivistys-pinnat 23a, 23b ja 23c, jotka ovat yhteistoiminnassa vastaavasti holkkimaisen kappaleen 18 tiivistyspintojen 22a, 22b ja 22c kanssa, sekä ohjauskanavat 24a, 24b ja 24c, jotka ovat yhteistoiminnassa vastaavasti holkkimaisen kappaleen 18 ohjausaukkojen 21a ja 21b kanssa.

Jakoelimen 16 liikkuminen kammiossa 17 tapahtuu termostaatti-välineiden ohjaamana sinänsä tunnetulla tavalla siten, että venttiiliin 7 tulevan jäähdytysveden perusteella jakoelin on Järjestetty siirtymään asentoon, jossa virtaus jakautuu sopivassa suhteessa kanavasta 15 kanaviin 19 ja 20, niin että jäähdytysveden lämpötila LT-piirissä saadaan kulloinkin haluttuun arvoon. Kuviossa 4 termostaattivälineitä on yksinkertaisuuden vuoksi kuvattu jousivälineillä 25a ja 25b, mutta yhtä hyvin voidaan käyttää mitä tahansa muita tarkoitukseen sopivia välineitä, kuten esim. vahaelementtejä.

Kuvioista 5 käy ilmi venttiilin 7 eri toiminta-asennot ja niiden mukaiset virtausvaihtoehdot. Kuviossa 5a jakoelin 16 ohjaa koko virtauksen kanavasta 15 kanavaan 20 ja näin ollen estää samalla virtauksen kanavaan 19. Tämä vaihtoehto voi käytännössä tulla esiin moottorin kovassa kuormituksessa. Kuviossa 5b virtaus on ohjattu sekä kanavaan 19 että kanavaan 20. Kuviossa 5c puolestaan virtaus tapahtuu kanavasta 15 yksinomaan kanavaan 19, mikä voi tapahtua silloin kun moottorin kuormitus on matala ja mahdollisesti 7 78162 toimintaympäristö on kylmä, jolloin halutaan saada moottori käymään riittävän lämpimänä.

Kuviossa 6 on näytetty moottorin poikkileikkaus osakuvantona, josta käy ilmi eräs edullinen ratkaisu moottorin sisäisten LT-piirin kanavien 11 ja 13 ja HT-piirin kanavan 14 järjestämiseksi moottoriin keksinnön mukaisesti. Koska kanavat on sijoitettu lähelle toisiaan ja ne ulottuvat samansuuntaisesti, ne voidaan edullisesti aikaansaada moottorin runkoon kyseisen moottorilohkon valamisen yhteydessä.

Isojen dieselmoottoreiden LT-piirin ohella keksinnön periaatteita voidaan soveltaa myös muihin väliaineiden virtauspiireihin, joissa on tarve säätää väliaineen lämpötilaa ja jotka siten voivat edellyttää huomattavan monimutkaisia ja tilaavieviä putkistojärjestelyjä. Veden ohella tällaisissa systeemeissä voidaan jäähdytysaineena käyttää esimerkiksi öljyä.

Keksintö ei rajoitu esitettyyn sovellutusmuotoon vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

1. Parannettu jäähdytysjärjestelmä Isoissa dieselmoottoreissa, johon järjestelmään kuuluu jäähdytysaineen ensimmäinen virtauspiiri (2a) tiettyjen moottorissa kierrätettävien väliaineiden kuten esimerkiksi moottorin ahtoilman ja/tai voiteluöljyn jäähdyttämiseksi ja toinen virtauspiiri (2b) jäähdytysaineen johtamiseksi jäähdyttimen (3) kautta ja joka järjestelmä on varustettu ohjaus- ja säätövälineillä jäähdytysaineen ohjaamiseksi mainittuihin virtauspiireihin jäähdytysaineen lämpötilan säätämiseksi halutulla tavalla, tunnettu siitä, että mainittuja ohjaus- ja säätövälineitä varten moottorin runkoon (1), moottorin pituussuuntaisen sivun toiseen päähän tai sen läheisyyteen, on sen kiinteäksi osaksi tehty kammio (17), johon on yhdistetty ensimmäinen kanava (15) jäähdytysaineen johtamiseksi mainitusta ensimmäisestä virtauspiiristä (2a) mainittuun kammioon (17), toinen kanava (19) jäähdytysaineen johtamiseksi takaisin mainittuun ensimmäiseen virtauspiiriin (2a) ja kolmas kanava (20) jäähdytysaineen johtamiseksi mainittuun toiseen virtauspiiriin (2b), että mainitut ohjaus- ja säätövälineet käsittävät mainittuun kammioon sijoitetun siirrettävän jakoelimen (16) virtauksen ohjaamiseksi mainitusta ensimmäisestä kanavasta (15) mainittuihin toiseen (19) ja kolmanteen (20) kanavaan sekä näihin kanaviin ohjatun jäähdytysaineen virtausmäärien säätämiseksi, ja että mainittuun ensimmäiseen virtauspiiriin (2a) kuuluu pääasiassa moottorin rungon pituussuuntaisesti ulottuvat neljäs (11) ja viides (13) kanava, jotka on järjestetty ainakin pääosaltaan moottorin rungon sisään jäähdytys-aineen johtamiseksi vastaavasti moottorin toiseen päähän.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siitä, että jakoelin (16) on voiteluaineen lämpötilasta riippuvaisten termostaattivälineiden (7) ohjaamana järjestetty liikkumaan kammiossa (17) edestakaisin. 9 78162

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainitut kammioon (17) yhdistetyt kanavat (15,19,20) on järjestetty avautumaan mainittuun kammioon (17) jakoelimen (16) siirtosuunnassa peräkkäin eri kohtiin moottorin rungossa ja erotettu toisistaan välisei-nämillä.

4. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siltä, että mainitut kammioon (17) yhdistetyt kanavat (15,19,20) on muotoiltu ja järjestetty moottorin runkoon siten, että ne käsittävät laajennuksen, joka on järjestetty ulottumaan ainakin pääasiallisesti j akoelimen (16) ympäri.

5. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainitussa kammiossa on holkkimainen kappale (18), jonka sisään jakoelin (16) on järjestetty jakoelimen sovittamiseksi mainittuun kammioon (17) moottorirungossa, ja että mainittu holkkimainen kappale (18) on varustettu tiivistyspinnoilla (22a,b,c) ja ohjaus-aukoilla (21a,b,c), jotka on järjestetty yhteistoimintaan jakoelimen (16) kanssa jäähdytysainevirtauksen ohjaamiseksi halutulla tavalla.

6. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siitä, että jakoelin (16) on varustettu ohjauskanavilla (24a,b,c) ja tiivistyspinnoilla (23a,b,c), jotka on muotoiltu ja järjestetty yhteistoimintaan mainittujen kanavia erottavien väliseinämien ja/tai mainitun holkki-maisen kappaleen (18) kanssa siten, että virtausmäärä mainitun toisen (19) ja mainitun kolmannen (20) kanavan välillä on ohjattavissa portaattomasti ja mieluimmin siten, että sekä mainittu toinen (19) että mainittu kolmas (20) kanava on jakoelimen (16) eri asennoissa vuorollaan täysin suljettavissa.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siitä, että virtausmäärien sovittaminen sylinte- 78162 ίο rllukumäärältään erilaisiin moottoreihin on järjestetty aikaansaatavaksi muuttamalla mainitun jakoelimen (16) ja mainitun holkkimaisen kappaleen (18) halkaisijaa.

8. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainitut neljäs (11) ja viides (13) kanava on mainittuun kammioon (17) nähden vastakkaisessa moottorin päässä yhdistetty toisiinsa moottorin rungon (1) ulkopuolisen putkenosan (12) kautta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu viides moottorin rungon pituussuuntainen jäähdytysainekanava (13) on mainitun ensimmäisen kanavan (15) kautta suoraan moottorin rungon (1) sisällä yhdistetty mainittuun kammioon (17).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen jäähdytysjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainittuun viidenteen kanavaan (13) on yhdistetty voiteluöljynjäähdytin (6).