JP2004144090A - Valve cooling method and its device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1の発明思想によれば、軸線方向の往復行程運動を行い、好ましくは同時に回転もし、その中を冷媒液が通される少なくとも1つの弁、特に2サイクル大型ディーゼルエンジン用排出弁を冷却する方法に関する。 According to a first inventive concept, the invention provides an axial reciprocating stroke, preferably simultaneously rotating, through which at least one valve through which a refrigerant liquid is passed, in particular a two-cycle exhaust for large diesel engines. A method for cooling a valve.
もう1つの発明思想は、対応する弁箱内において、それ自体の軸線で誘導され、また順流分管及び逆流分管を包含する軸線方向に延びる、冷媒液の供給可能な冷却導管を有する、この種類の弁を冷却するための装置に関する。なお、順流分管は放射状流入口を通じて、逆流分管は放射状流出口を通じて、弁軸線を取り巻くそれぞれ対応する給液チャンバまたは戻り液チャンバと連結することができる。 Another aspect of the invention is a cooling valve of this type, having a cooling conduit capable of supplying a coolant liquid, guided in its own axis in a corresponding valve housing and extending axially, including a downstream branch and a downstream branch. The invention relates to a device for cooling a valve. The downstream branch can be connected to the corresponding supply chamber or return chamber surrounding the valve axis through the radial inlet and the backward branch through the radial outlet.
この種類の装置で公知タイプの場合、弁に間断なく冷媒が供給される。加えて、給液チャンバ及び戻り液チャンバの軸線方向の幅が、弁の往復行程に流入口または流出口の直径を加えた長さに相当することから、往復行程の全体を通して冷媒流動が行われる。給液チャンバ及び戻り液チャンバの幅が大きく、そのため構造体の高さも比較的高くなるので、船舶エンジンの場合では船倉空間が侵略されかねず、したがって好ましくない。この場合構造体の高さを低くすれば、必然的に誘導長も短縮されて、信頼性を損ないかねない。それとは別に、もう1つ非常に大きな欠点が認められる。それは、弁が絶えず冷媒に接触する結果として、弁表面では露点以下の温度になるほど弁が強く冷却されるという事態が起こり得ることである。それが、腐食原因になりかねない酸の発生を誘発する場合がある。 冷媒 In the case of a known type of this type of device, the refrigerant is supplied to the valve without interruption. In addition, since the axial width of the liquid supply chamber and the return liquid chamber corresponds to the length of the reciprocating stroke of the valve plus the diameter of the inlet or the outlet, the refrigerant flows through the entire reciprocating stroke. . In the case of a marine engine, the hold space can be invaded and is therefore not preferred because the widths of the supply and return chambers are large and the height of the structure is also relatively high. In this case, if the height of the structure is reduced, the length of the guide is inevitably reduced, which may impair the reliability. Apart from that, there is another very significant drawback. That is, as a result of the constant contact of the valve with the refrigerant, it is possible for the valve surface to cool more strongly at temperatures below the dew point on the valve surface. It can induce the generation of acids that can cause corrosion.
上記の状況を出発点として、本発明は上記種類の方法を簡単で、コスト的に有利な手段により、弁の過剰冷却が回避されるように改良することを課題とする。 With the above situation as a starting point, the present invention seeks to improve a method of the above kind in such a way that overcooling of the valve is avoided by simple and cost-effective measures.
本発明のもう1つの課題は、本発明による方法の実施に適しているだけでなく、コンパクトな構造様式及び同時に高い信頼性をも保証する、上記の種類の装置を創出することにある。 Another object of the invention is to create a device of the kind described which is not only suitable for carrying out the method according to the invention, but also guarantees a compact design and at the same time high reliability.
方法に関する課題は、本発明によれば、弁の各往復運動毎に冷媒の弁内通過を往復行程の途中で中断させることによって解消される。 According to the present invention, the problem concerning the method is solved by interrupting the passage of the refrigerant through the valve in the middle of the reciprocating stroke for each reciprocating movement of the valve.
装置に関する課題は、本発明によれば、流入口と給液チャンバの連結及び/又は流出口と戻り液チャンバの連結を、弁のなす軸線方向往復行程の途中で中断させることによって解消される。 According to the present invention, the problems with the device are solved by interrupting the connection between the inlet and the supply chamber and / or the connection between the outlet and the return chamber in the axial reciprocating stroke of the valve.
以上の対策により、上に挙げた現状技術の欠点は、簡単でコスト的に有利な方法により完全に回避される。 に よ り With the above measures, the above mentioned disadvantages of the state of the art are completely avoided in a simple and cost-effective way.
上位概念である基本対策に対する有利な実施形態及び合目的的な改良については従属請求項に記載されている。例えば、給液チャンバ及び/又は戻り液チャンバの軸線方向の幅をそれぞれ対応する流入口、流出口の直径に少なくとも接近させることができる。この対策は、一種のすべり弁構造様式を生み出すことになる。この場合弁軸線は軸線方向に移動可能な制御スライダとして機能し、それによって流入口又は流出口の開閉制御作用をすることができる。弁軸線を制御スライダとして使用すれば、有利には、簡単でコスト的に有利な自己制御が可能である。流入口と流出口の間、したがってまた給液チャンバと戻り液チャンバの間の軸線方向距離は、有利には、この場合では弁の行程よりもはるかに短くすることができる。したがって、比較的大きな誘導長さが設定され、それでいて構造体の高さは比較的低く抑えることができる。 Advantageous embodiments and expedient improvements over the basic concept, which is a generic concept, are described in the dependent claims. For example, the axial width of the supply chamber and / or the return chamber can be at least close to the diameter of the corresponding inlet and outlet, respectively. This measure creates a type of sliding valve construction. In this case, the valve axis functions as a control slider which can be moved in the axial direction, whereby the opening or closing of the inlet or outlet can be controlled. If the valve axis is used as a control slider, a simple and cost-effective self-control is advantageously possible. The axial distance between the inlet and the outlet, and thus also between the supply chamber and the return chamber, can advantageously be much shorter in this case than the stroke of the valve. Therefore, a relatively large guiding length is set, but the height of the structure can be kept relatively low.
また別な有利な対策として、給液チャンバと戻り液チャンバの間の軸線方向距離を流入口の直径より小さくすることもできる。この対策により、有利なことに、流入口の閉鎖制御終了時及び開放制御開始時に給液チャンバと排液チャンバの間で短時間間隔の連結が達成される。したがって、冷却導管の冷媒誘導においては、それにより液流の衝撃的終了および衝撃的開始が回避される。 As another advantageous measure, the axial distance between the supply chamber and the return chamber can be smaller than the diameter of the inlet. This measure advantageously achieves a short-time connection between the supply chamber and the drain chamber at the end of the closing control of the inlet and at the beginning of the opening control. Thus, in the refrigerant guidance of the cooling conduit, a shock end and a shock start of the liquid flow are thereby avoided.
上位概念である基本対策に対する、また別な有利な実施形態及び合目的的な改良がその他の従属請求項に記載されているが、その内容は図面を参照して以下に記載する例から知ることができる。 Further advantageous embodiments and expedient improvements to the generic concept of the basic measure are described in the other dependent claims, whose contents can be seen from the examples described below with reference to the drawings. Can be.
以下では図面について説明する。 図 面 The drawings will be described below.
本発明の主要適用領域は、例えば船舶原動機として使用されるような2サイクル大型ディーゼルエンジンの排出弁である。この種類のエンジンの構造および作用態様についてはそれ自体公知であり、したがって本発明の関係ではそれ以上詳しく説明する必要はない。 The main application area of the present invention is, for example, a discharge valve of a large-sized two-cycle diesel engine used as a ship motor. The construction and mode of operation of this type of engine is known per se and therefore does not need to be described in further detail in the context of the present invention.
図1の基礎となるシリンダは、その上部境界がシリンダライナ2の上に配置されたシリンダカバー3によって形成される燃焼室1を有している。この燃焼室には中央廃ガス排出口4があって、それには弁座5と協働作用する排出弁6が付属しているが、これは廃ガス排出口4の開閉制御のために軸線方向で上下運動ができるようになっている。図1の排出弁6は、弁受盤7の密組織面が弁座5の対応する密組織面に接しているときの閉位置で描かれている。
The cylinder that forms the basis of FIG. 1 has a combustion chamber 1 whose upper boundary is formed by a
排出弁6は、弁受盤7から上向きに同軸な関係にある方向に延び、またシリンダカバー3に設置された弁箱9と組み合う軸線8を有している。弁箱9には、廃ガス排出口4に接続する排出路10があり、その中を弁軸線8が通っている。弁軸線8は、排出路10の上部では弁箱9内で軸線方向に移動可能に案内される。そのため、弁箱には排出路10の上部領域に、弁軸線8と組み合わされる筒型案内装置11が備えられ、弁軸線8の上端は弁箱9から突き出ていて、弁6の軸線方向での往復行程運動を行う、弁箱9に設置された操縦装置12と協働作用をする。
The discharge valve 6 has an
弁6の回転運動を実施するために回転装置が装備されている。図示例では、その目的で弁軸線8の排出路10を通る部分に、放射方向に突き出たプロペラ羽根13が取り付けられていて、これが通過流動する廃ガスの作用下で回転運動を発生させる。
回 転 A rotary device is provided to perform the rotary movement of the valve 6. In the example shown, a radially protruding
弁6は、弁6内を通過させることのできる、好ましくは冷却水の形態を取る冷媒液によって冷却される。そのため、図2から最も良く分かるように、軸線8には軸線方向に冷却用中空部が設けられているが、それは筒状の隔壁14によりシリンダ状の中央領域とそれを取り巻くリング状領域とに区分されている。弁受盤7には、中央領域下端とそれを取り巻く領域の下端との間に液流連結部が設けられている。
The valve 6 is cooled by a coolant liquid, preferably in the form of cooling water, which can be passed through the valve 6. Therefore, as can be seen best from FIG. 2, the
隔壁14を形成する管の下端は、図3に見られるように、弁受盤7の領域に設けられた、リングにより冷却用中空部から分離されているチャンバ30に入り込んでいる。弁受盤7には、その外部周辺領域に、つまり弁座近くに環状冷却路31が設けられており、それは一方では、放射状導入管を介して、隔壁14を形成する管の内部空間と連通するチャンバ30と、他方ではまた別な導入管を介して、隔壁14を形成する管の外部にある環状領域と結合している。隔壁14を形成する管の下端はチャンバ30の底部と距離を置いて終端することができる。図示の例では、この管はチャンバ30の底部に設置されており、放射状の流出口32が設けられている。
(3) The lower end of the pipe forming the
この場合、隔壁14内部の中央領域は液流が上部から下部へ通過できる順流分管15として、外側環状領域は液流が下部から上部へ通過できる逆流分管16として機能する。順流分管15の上端領域には、軸線8周辺部から、軸線8と組み合う径方向の流入管路17を通じて入り込めるようになっている。逆流分管16からは、軸線8と組み合う径方向の流出管路18が分岐している。
In this case, the central region inside the
特に好ましいものとして描かれたこの実施形態では、冷媒の弁6への供給又はそこからの排出のための手段は、弁箱9又はその筒型誘導装置11に組み込まれており、その結果、非常にコンパクトな構造様式になっている。その場合筒型誘導装置11には、弁軸線8を環状に取り巻く給液チャンバ19が付いているが、これが、弁箱9と組み合う導入管20を通じて冷媒供給装置に接続できるようになっており、弁6の閉鎖位置に対応する流入管路17の位置でこれと連通するようになっている。流出管路18は、筒型誘導装置11内に設けられた、弁軸線8をリング状に取り巻く戻り液チャンバ21に繋がっている。また、この戻り液チャンバは連結管22を通じて、弁箱9内に設けられた、排出路10を取り巻く冷却チャンバ23と連結しており、この冷却チャンバからは放出管24が分岐している。給液チャンバ19及び戻り液チャンバ21は、筒型誘導装置11の内側放射方向に開放された溝として構成されている。
In this embodiment, which is depicted as particularly preferred, the means for the supply of refrigerant to or from the valve 6 are integrated into the valve box 9 or its tubular guiding
冷媒は、流入矢印から分かるように、導入管20を通じて供給される。冷媒は、流出矢印から分かるように、放出管24を通じて送出される。弁6および弁箱9に充てられた冷却装置は、導入管20および放出管24を介して冷媒循環装置に接続している。
The refrigerant is supplied through the
図1及び図2の基礎となる弁6位置では、冷媒は給液チャンバ19から流入管路17を経由して順流分管15に達する。冷媒は順流分管15の下端から、弁受盤7に設けられた管路系を経由して逆流分管16に入り、そこから冷媒は排出管路18を経由して戻り液チャンバ21に到り、そこから連結管22を通じて冷却チャンバ23に到達し、さらに放出管24を通じて送出される。弁6及び弁箱9を通過する冷媒の循環は上で概説した通りであるが、図2ではそれを液流矢印で明示した。
At the position of the valve 6 which is the basis of FIGS. 1 and 2, the refrigerant reaches the
弁軸線8を環状に取り巻く給液チャンバ19の軸線方向の幅が、公知装置に比べて大きく縮小されており、流入管路17の直径に近似している。図1及び図2の基礎となる実施形態では、給液チャンバ19の軸線方向の幅は流入管路17の直径に一致している。それにより、流入管路17と対応する給液チャンバ19の接合部が完全に、または部分的に一致している場合に限り、冷媒の弁6内における上記通過流動が維持される。この場合給液チャンバは、既述の通り、図1及び図2の基礎となる弁6の閉位置では、流入管路17と連通するように位置設定されている。弁6が流入管路17の直径分だけ下向きに移動すると、給液チャンバ19は流入管路17から切り離され、それによって、弁6を通る冷媒循環が中断される。
軸 The axial width of the
戻り液チャンバ21の軸線方向の幅は、図示例では弁6の行程に流出管路18の直径を加えた長さに相当するので、流出管路は弁の全往復行程を通じて対応する戻り液チャンバ21と連通している。しかし他方では、給液チャンバ19と流入管路17の間の結合は遮断されているので、弁6内での冷媒循環は起こらない。
The axial width of the
上記冷媒循環の中断には、戻り液チャンバ21が弁6の軸線方向往復行程運動における選択領域でしか流出管路18と連通しないように、戻り液チャンバを配置及び構成するという方法も考えられよう。さらにまた両チャンバ、すなわち給液チャンバ19及び戻り液チャンバ21が弁6の軸線方向往復行程運動における選択領域でしか対応する流入管路17又は流出管路18と通過せず、それ以外の場合では閉じるように、両チャンバを配置及び構成するという方法も考えられる。
In order to interrupt the refrigerant circulation, it is conceivable to arrange and configure the return liquid chamber such that the
弁箱9の構造体の高さをできる限り低く抑えるために、給液チャンバ19と戻り液チャンバ21を、両者間の軸線方向距離aが弁6の行程より短くなるところまで相互に接近させる。図1及び図2の基礎であるこの例では、この距離aは流入管路17の直径に僅かなパッキング幅を加えた長さに一致する。給液チャンバ19と戻り液チャンバ21の間の距離が短いこと、および給液チャンバ19及び/又は戻り液チャンバ21の軸線方向の幅が狭いことから、弁箱9の構造体の高さが比較的低くても、図2から分かるように、筒型誘導装置11の誘導領域25の長さは比較的大きく取ることができる。この場合誘導領域25は、この誘導領域25の上部位置に戻り液チャンバ21、さらにその上方に給液チャンバ19およびこれら両チャンバに充てられるパッキング装置を持つ筒型誘導装置11の実際上ほぼ半分以上の長さに及んでいる。
、 In order to keep the height of the structure of the valve box 9 as low as possible, the
給液チャンバ19および戻り液チャンバ21は、チャンバ相互間の、および給液チャンバ19の上部、戻り液チャンバ21の下部の確実なパッキングを保証する、弁軸線8にはめ込まれたパッキンリング26で両側が固定されている。両チャンバの軸線方向距離が短いので、両チャンバ間の領域では両チャンバ共通のパッキンリング26が1つあれば十分である。さらに図2に示すように、誘導領域25が長く、下方のパッキンリング26が排出路10から比較的離れた位置にあるため、このパッキンリングにかかる温度負荷は僅かである。連結管22は、筒型誘導装置11の外側周辺部を取り巻くパッキンリング27により上下方向が固定されている。
The
パッキンリング27によって形成されるパッキング空間への異物の侵入を防止するために、弁軸線8と誘導領域25の間の隙間をオイルシールすることができる。この場合、オイルへの温度負荷も比較的僅かである。弁軸線8周囲の隙間に対するこの種類のオイルシールは、図2の非明示的供給管から推察されるように、パッキング空間の上端領域でも可能である。
隙間 In order to prevent foreign matter from entering the packing space formed by the packing
図4に基づく装置は、基本構造面では図1及び図2の基礎となる装置に一致している。したがって、同部分には同じ符号を使用している。 装置 The device according to FIG. 4 is basically identical in structure to the device according to FIGS. 1 and 2. Therefore, the same reference numerals are used for the same parts.
図4の基礎になる例の場合、図1及び図2に基づく装置とは異なり、給液チャンバ19と戻り液チャンバ21の間の軸線方向距離a′は流入管路17の直径より小さい。それにより、図4から分かるように、弁6の下降運動開始時及び上昇運動終了時には、流入管路17は給液チャンバ19とも戻り液チャンバ21とも連通する状況が生れる。このようにして、弁6内通過冷媒の循環における衝撃的な開閉制御は防止される。
4 differs from the arrangement according to FIGS. 1 and 2 in that the axial distance a ′ between the
両実施形態いずれの場合も給液チャンバ19及び戻り液チャンバ21は環状に形成されているので、流入管路17又は流出管路18は弁の回転位置に関係なく対応チャンバと連通するようになっている。このように、適切な回転装置による弁6の回転運動が弁6内通過冷媒の循環に影響を及ぼすことはない。
In both of the embodiments, the
図示例では、給液チャンバ19及び戻り液チャンバ21は、弁箱9に収容されている筒型誘導装置11内に組み込まれている。しかし、給液チャンバ19及び戻り液チャンバ21は弁箱9の上に配置することも考えられよう。そのためには、例えば、弁箱9と弁操縦装置12の間の位置に、両チャンバを収容するケーシングブロックを設けることができよう。その場合、給液チャンバと戻り液チャンバの軸線方向の幅は、上記例における幅に一致させることが可能であろう。もちろん、このような場合では弁サイドの流入口および流出口もそれに応じてより高い位置に配置しなければならなくなるであろう。
In the illustrated example, the
本発明は、自明の通り、描かれた実施形態に限定されるものではない。 The invention is not, of course, limited to the embodiments illustrated.
6 弁
8 弁軸線
9 弁箱
11 筒型誘導装置
14 隔壁
15 順流分管
16 逆流分管
17 放射状流入口
18 放射状流出口
19 給液チャンバ
21 戻り液チャンバ
25 誘導領域
26 環状パッキンリング
6
Claims (16)
Device according to claim 13, characterized in that the return liquid chamber (21) is adjacent to the guiding area (25).
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