KR20150030149A - Cylinder liner arrangement for a reciprocating piston internal combustion engine as well as cooling method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 왕복 내연기관, 특히 길이방향으로 소기되는 2행정 대형 디젤 기관을 위한 실린더 라이너 장치 (arrangement), 및 독립 청구항 1 및 9 의 전제부에 따른 실린더 라이너 장치를 냉각시키는 냉각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cylinder liner arrangement for a reciprocating internal combustion engine, in particular a two-stroke large diesel engine, which is to be slaved in the longitudinal direction, and a cooling method for cooling a cylinder liner apparatus according to the preamble of
대형 디젤 기관은 선박을 위한 구동 집합체 (drive aggregates) 로서 또는 고정식 작동 동안에 예컨대 전기 에너지의 생성을 위한 대형 발전기의 구동을 위해 종종 이용된다. 이와 관련하여, 모터는 일반적으로, 작동 안전성 및 유효성에 대하여 노력과 비용이 많이 요구되는 연속 작동 모드로 상당한 시간 동안 작동된다. 이러한 이유, 특히 유지보수 사이의 긴 간격 때문에, 조작자에게 있어 적은 마모 및 연료 재료와 작동 재료의 경제적인 핸들링이 기계의 작동에 대한 중요한 기준이다. 특히, 그러한 대형 보어 느린 러닝 (running) 디젤 기관의 실린더 라이너에서의 피스톤 러닝 거동이 보수유지 사이의 간격의 길이에 있어, 유효성에 있어, 그리고 또한 윤활유 소비를 통해, 직접 작동 비용에 대하여 그리고 이런 식으로 경제적인 효율에 대하여 결정적인 인자이다. 이런 식으로, 대형 디젤 기관의 피스톤 러닝 거동의 복잡한 문제가 훨씬 더 중요해지고 있다.Large diesel engines are often used as drive aggregates for ships or for driving large generators for the production of electrical energy, for example, during stationary operation. In this regard, the motors generally operate for a considerable amount of time in a continuous mode of operation in which effort and cost are required for operational safety and effectiveness. For this reason, especially due to the long interval between maintenance, low wear on operators and economical handling of fuel materials and working materials are important criteria for machine operation. In particular, the piston running behavior in cylinder liners of such a large bore slow running diesel engine is of great importance, both in terms of effectiveness and in lubricating oil consumption, in terms of the direct operating cost, Which is a decisive factor for economic efficiency. In this way, the complicated problem of piston running behavior of large diesel engines is becoming even more important.
이와 관련하여, 작동 상태에서 실린더 라이너의 상부 영역에서 실린더 라이너가 받는 부하 (이는 피스톤이 작동 상태에서 실린더 커버 근방의 상사점 위치를 통과하는 곳을 의미한다) 가 잘 알려진 바와 같이 특히 크다. 공기 연료 혼합물이 피스톤의 상사점 위치 근방에서 (이는 실린더 라이너, 실린더 커버 및 피스톤에 의해 둘러싸이는 연소 공간의 용적이 대략 최소인 때를 의미한다) 점화된다. 이로써, 특히 피스톤의 이동으로 인해 그리고 항상 변하는 연소 공간의 동적 용적으로 인해 더 강한 동적 변화를 또한 거치는 실린더 라이너에서 높은 온도와 압력이 작용한다.In this connection, it is particularly well known that the load received by the cylinder liner in the upper region of the cylinder liner in the operating state (which means that the piston passes through the top dead center position in the vicinity of the cylinder cover in the operating state) is well known. Fuel mixture is ignited near the top dead center position of the piston (which means when the volume of the combustion space surrounded by the cylinder liner, the cylinder cover and the piston is approximately minimum). This results in high temperatures and pressures in the cylinder liner, which also undergo a stronger dynamic change, particularly due to the movement of the piston and due to the dynamic volume of the constantly changing combustion space.
이런 이유 때문에, 실린더 커버 근방의 실린더 라이너의 상단부에 예컨대 냉각 링을 제공하는 것이 오랫동안 알려져 왔고, 상기 냉각 링은 상승하는 열적 부하의 적어도 일부가 냉각 링을 통해 실린더 라이너로부터 멀어지게 안내될 수 있도록 냉각수를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 예컨대 US 937,200 에서 이미 보여진 것처럼 간단한 냉각 링이 제공된다.For this reason it has long been known to provide, for example, a cooling ring at the upper end of the cylinder liner near the cylinder lid, and the cooling ring is so designed that at least a portion of the ascending thermal load can be guided away from the cylinder liner through the cooling ring . Also, a simple cooling ring is provided, as is already shown for example in US 937,200.
실린더 내에 발생하는 열의 거의 대부분이 실린더 라이너의 상부 영역에 존재하고 따라서 자연적으로 실린더 커버에도 또한 존재한다는 사실 때문에, 실린더 라이너의 상부 영역의 온도가 종래 기술에서 알려진 실린더 라이너 장치를 위한 실린더 라이너의 하부 영역에 비해 훨씬 더 높다. 종래 기술에서 알려진 실린더 라이너를 고려하면, 이는 실린더 라이너의 실린더 벽에 실린더 축선을 따라 심각한 온도 구배가 존재한다는 것을 의미한다. 다른 말로 표현하면, 실린더 라이너의 벽의 상부 영역, 특히 실린더 커버에 인접한 영역에서의 온도가 희망 평균 온도 값에 비해 너무 높거나, 또는 실린더 라이너의 하부 영역에서의 온도가 그에 비해 너무 낮다.Due to the fact that most of the heat generated in the cylinder is present in the upper region of the cylinder liner and therefore also naturally in the cylinder cover, the temperature of the upper region of the cylinder liner is lower than the temperature of the lower region of the cylinder liner Is much higher than. Considering the cylinder liner known in the prior art, this means that there is a severe temperature gradient along the cylinder axis in the cylinder wall of the cylinder liner. In other words, the temperature in the upper region of the wall of the cylinder liner, particularly in the region adjacent to the cylinder cover, is too high compared to the desired mean temperature value, or the temperature in the lower region of the cylinder liner is too low.
이것은 동시에 본 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 매우 다른 부정적인 결과를 여럿 가지고 있다. 실린더 라이너 벽의 다른 영역에서 매우 다른 온도로 인해, 자연적으로 대응하는 내부 기계적 왜곡을 초래된다. 예를 들어, 실린더 라이너는 추가 조치를 취하지 않은 하부 영역에서보다 실린더 커버 근방의 상부 영역에서 더 강하게 반경방향으로 팽창한다. 이는 왕복 피스톤 내연기관의 작동 상태에서 실린더 라이너의 하부 영역에서보다 상부 영역에서 내부 직경이 더 커지는 위험이 존재한다는 것을 의미한다. 이는 피스톤의 피스톤 러닝 거동에 관한 알려진 단점을 가질 뿐만 아니라, 따라서 결과적으로 또한 피스톤과 라이너 러닝 표면 사이의 증가된 마찰을 갖고, 또한 반경 방향으로 그리고 실린더 축선을 따른 축선 방향에 대해 실린더 라이너의 재료에서 대응하는 내부 텐션을 생성한다. 또한, 큰 온도 구배는 당연히 관련 기계 부품을 고려하여 실린더 라이너에서의 가속된 그리고/또는 더 강하고 불균일한 부식 프로세스로 이어진다. 더욱이, 유해 산의 형성과 또한 예컨대 콜드 부식 (cold corrosion) 이 촉진되고/되거나 불리한 방식으로 영향을 받을 수 있다. 이와 관련하여, 상기한 유해한 결과의 목록은 단지 예인 것으로 이해되어야 하고 결코 결정적인 것은 아니다. 이와 관련하여, 본 기술분야의 통상의 기술자는 여러 다른 부정적인 결과를 잘 알고 있다.This also has many other negative consequences that are well known to those of ordinary skill in the art. Due to the very different temperatures in different regions of the cylinder liner wall, naturally corresponding internal mechanical distortions are caused. For example, the cylinder liner expands radially more strongly in the upper region in the vicinity of the cylinder cover than in the lower region where no further action is taken. This means that there is a risk that the inner diameter becomes larger in the upper region than in the lower region of the cylinder liner in the operating state of the reciprocating piston internal combustion engine. This not only has a known disadvantage with respect to the piston running behavior of the piston but also results in an increased friction between the piston and the liner running surface and also in the radial direction and in the axial direction along the cylinder axis in the material of the cylinder liner And generates a corresponding internal tension. Also, a large temperature gradient will naturally lead to accelerated and / or stronger and non-uniform corrosion processes in the cylinder liner, taking into account the relevant mechanical components. Moreover, the formation of harmful acids and also for example cold corrosion can be promoted and / or affected in an adverse manner. In this regard, the list of such harmful consequences should be understood to be merely exemplary and is not conclusive in any way. In this regard, one of ordinary skill in the art is aware of various other negative consequences.
이에 더하여, 종래 기술에 알려진 해법은, 실시형태에 따라, 동일한 냉각 매체, 예를 들어 냉각수가 실린더 라이너 및 실린더 커버를 위해 사용되고 실린더 라이너 및 실린더 커버를 위해 조합된 냉각 회로가 종종 제공되어서, 특히 공통 냉각 회를 통해 실린더 라이너와 실린더 커버 사이에 큰 열 교환이 일어난다는 문제점을 또한 나타낸다. 실제로, 이것은 실린더 라이너로부터의 중요한 추가 열 영향이 실린더 커버에서 일어난다는 것을 종종 의미한다. 그리고, 이는, 실린더 커버의 냉각수가 강하게 가열되어서 특히 실린더 커버에서 냉각제에서의 증기 버블의 형성을 야기할 수 있고 그리고/또는 실린더 라이너 내에 이미 형성되어 있는 증기 버블이 냉각 커버까지 그리고 냉각 커버 안으로 냉각 시스템을 통해 상승하여서, 실린더 커버에서의 냉각이 저하되고, 최악의 경우 본 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 것처럼 실린더 커버 자체의 손상 및/또는 실린더 커버에 제공된 분사 노즐, 출구 밸브, 유압 밸브 및 설비 등과 같은 부품의 손상으로 이어지거나 또는 상기 부품의 수명을 극적으로 감소시키고/감소시키거나 모터의 성능에 부정적인 영향을 미친다.In addition, solutions known in the prior art are often provided with cooling circuits in which the same cooling medium, for example cooling water, is used for the cylinder liners and the cylinder covers and combined for the cylinder liners and the cylinder covers, A large heat exchange occurs between the cylinder liner and the cylinder cover through the cooling chamber. In practice, this often means that significant additional thermal effects from the cylinder liner occur in the cylinder cover. This is because the cooling water of the cylinder cover is strongly heated and can cause the formation of vapor bubbles in the coolant, especially in the cylinder cover, and / or the vapor bubbles already formed in the cylinder liner can reach the cooling cover and into the cooling cover The cooling in the cylinder cover is lowered and, at worst, damage to the cylinder cover itself and / or damage to the cylinder cover, such as the injection nozzle, the outlet valve, the hydraulic valve, and the equipment provided in the cylinder cover, as well known to those skilled in the art Or the like, or dramatically reduce / reduce the life of the part or adversely affect the performance of the motor.
따라서, 종래 기술에 공지된 실린더 라이너 장치의 경우 예를 들어, 실린더 라이너 자체, 또는 실린더 라이너의 적어도 러닝 표면, 피스톤 링, 피스톤, 실린더 커버, 및 그에 제공된 구성요소 (분사 노즐, 출구 밸브, 유압 밸브 및 설비 등) 와 같은 관련 구성요소의 몹시 감소된 수명이 예상될 뿐만 아니라, 연료 소비의 증가로 이어져서 결국 더 높은 비용 및 작동 효율의 악화로 이어지는 모터 작동에서의 전력 손실을 또한 고려하여야 한다.Thus, in the case of a cylinder liner apparatus known in the prior art, for example, the cylinder liner itself, or at least the running surface of the cylinder liner, the piston ring, the piston, the cylinder cover and the components provided thereto (the injection nozzle, And equipment, etc.), as well as the power loss in motor operation leading to an increase in fuel consumption resulting in higher costs and deterioration of operating efficiency.
이러한 이유로, 본 발명의 목적은, 종래 기술의 알려진 문제점들이 회피되도록 향상된 실린더 라이너 장치, 및/또는 왕복 피스톤 내연기관, 특히 길이방향으로 소기되는 느린 러닝 2행정 대형 디젤 기관의 실린더 라이너의 장치를 위한 향상된 냉각 방법을 제공하는 것이다. 특히, 성장하는 통계적 그리고 동역학적 열팽창을 향상된 방식으로 제어할 수 있어서, 연소 기관의 증가된 작동 안전성을 보장할 수 있고, 유지보수 사이의 간격의 길이를 증가시킬 수 있고, 실린더 라이너 및 다른 구성요소의 수명을 크게 증가시킬 수 있고, 따라서 최종적으로 모터의 작동 비용을 크게 줄일 수 있다.For this reason, it is an object of the present invention to provide an improved cylinder liner apparatus and / or a reciprocating piston internal combustion engine, in particular for the apparatus of a cylinder liner of a slow running two stroke large diesel engine, Thereby providing an improved cooling method. In particular, it is possible to control the growing statistical and kinetic thermal expansion in an improved manner, thus ensuring increased operational safety of the combustion engine, increasing the length of the interval between the maintenance and the cylinder liner and other components The life of the motor can be greatly increased, and finally, the operating cost of the motor can be greatly reduced.
이러한 목적을 충족시키는 본 발명의 주제는, 독립 청구항 1 및 9 의 특징부를 특징으로 한다.The subject matter of the present invention which meets this objective is characterized by the features of
종속 청구항들은 본 발명의 특히 유리한 실시형태들에 관한 것이다.The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the present invention.
따라서, 본 발명은, 왕복 내연기관, 특히 길이방향으로 소기되는 대형 2행정 디젤 기관을 위한 실린더 라이너 장치에 관한 것으로서, 본 장치는 내부에 피스톤이 설치될 수 있는 실린더 라이너를 포함하고, 상기 피스톤은, 피스톤의 상측이, 실린더 라이너의 러닝 표면 및 실린더 라이너에 배치된 실린더 커버와 함께, 연소 공간을 한정하도록, 작동 및 설치된 상태에서, 실린더 라이너의 실린더 축선을 따라 상사점 위치와 하사점 위치 사이에서 전후로 (to and fro) 이동가능하게 배치된다. 실린더 라이너는 라이너 냉각 유체에 의해 실린더 라이너를 냉각시키기 위한 라이너 냉각 시스템을 포함하고, 실린더 커버는 커버 냉각 유체에 의해 실린더 커버를 냉각시키기 위한 커버 냉각 시스템을 포함한다. 본 발명에 따르면, 라이너 냉각 시스템은 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환 (flow exchange) 이 제어 또는 조절될 수 있도록 커버 냉각 시스템으로부터 디커플링된다 (decoupled). 대안적으로는, 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환이 방지된다.Accordingly, the present invention relates to a cylinder liner apparatus for a reciprocating internal combustion engine, particularly a large two-stroke diesel engine, which is wasted in the longitudinal direction, the apparatus comprising a cylinder liner in which a piston can be installed, , The upper side of the piston is moved between the top dead center position and the bottom dead center position along the cylinder axis of the cylinder liner in the state of operation and installation so as to define the combustion space together with the cylinder cover disposed on the running surface of the cylinder liner and the cylinder liner And is movably disposed to and fro. The cylinder liner includes a liner cooling system for cooling the cylinder liner by the liner cooling fluid, and the cylinder cover includes a cover cooling system for cooling the cylinder cover by the cover cooling fluid. According to the present invention, the liner cooling system is decoupled from the cover cooling system such that a flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid can be controlled or adjusted. Alternatively, flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid is prevented.
자신의 개별 냉각 시스템이 실린더 커버 및 실린더 라이너에 각각 제공되고, 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환이 제어 또는 조절될 수 있거나 또는 방지되도록 라이너 냉각 시스템이 커버 냉각 시스템으로부터 디커플링되는 것이 본 발명에 있어서 필수적이다. 즉, 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환은 제어 또는 조절 장치에 의해, 예컨대 라이너 냉각 시스템과 커버 냉각 시스템 사이의 하나 이상의 밸브의 장치에 의해 제어 또는 조절된다. 제어 또는 조절의 대안으로서, 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환은, 예컨대 라이너 냉각 시스템과 커버 냉각 시스템 사이의 분리 장치로서, 유동 교환을 위한 유체 연결이 생성될 수 없게 하는 상기 분리 장치에 의해 방지될 수 있다.It is contemplated that the liner cooling system may be decoupled from the cover cooling system such that its own individual cooling system is provided for the cylinder cover and the cylinder liner, respectively, and that the flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid can be controlled or controlled, . That is, the flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid is controlled or regulated by a control or regulating device, for example by an arrangement of one or more valves between the liner cooling system and the cover cooling system. As an alternative to control or regulation, the flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid may be, for example, a separation device between the liner cooling system and the cover cooling system in which the fluid connection for flow exchange can not be created .
본 발명에 따르면, 실린더 커버와 실린더 라이너에 자신의 개별적인 각각의 냉각 시스템이 제공된다는 사실로인해, 그리고 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이에 유동 교환이 방지되는 경우에, 종래 기술에 알려진 해법에 대조적으로, 냉각 시스템과 라이너 냉각 시스템의 냉각 매체들 사이의 완전 혼합 (through mixing) 이 초래되지 않고, 이는, 커버 냉각 시스템과 라이너 냉각 시스템 사이의 유동 교환이 차단될 수 있도록 커버 냉각 시스템이 유동 관점에서 라이너 냉각 시스템으로부터 디커플링되므로, 본 발명에 의해 냉각 커버 유체와 라이너 냉각 유체의 완전 혼합이 초래되지 않음을 의미한다.In accordance with the present invention, due to the fact that the cylinder cover and the cylinder liner are provided with their respective individual cooling systems, and when flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid is prevented, , There is no through mixing between the cooling system and the cooling mediums of the liner cooling system, which allows the cover cooling system to be shut off from the liner cooling system Means that the present invention does not result in complete mixing of the cooling cover fluid with the liner cooling fluid since it is decoupled from the liner cooling system.
이는 본 발명에 따른 실린더 장치를 사용하는 경우 커버 냉각 ㅅ스템과 라이너 냉각 시스템 사이의 유동 교환에 의해 실린더 라이너로부터 실린더 커버로의 열 추가 도입이 일어나지 않는다는 긍정적인 결과를 갖는다. 이로써, 본 발명은, 실린더 커버 내의 냉각수가 강하게 가열되어서 실린더 커버 내의 냉각수에 증기 버블이 형성되는 것, 그리고/또는 실린더 라이너 내에 이미 형성되어 있는 증기 버블이 냉각 시스템을 통해 실린더 커버 내로 상승할 수 있어서 실린더 커버의 냉각이 저하되고 이로써 상기한 손상이 발생할 수 있는 것을 특히 방지한다.This has the positive result that when the cylinder apparatus according to the invention is used, the addition of heat from the cylinder liner to the cylinder cover does not occur by exchange of the flow between the cover cooling system and the liner cooling system. Thus, according to the present invention, the cooling water in the cylinder cover is strongly heated to form a steam bubble in the cooling water in the cylinder cover, and / or the vapor bubbles already formed in the cylinder liner can be raised into the cylinder cover through the cooling system This particularly prevents that the cooling of the cylinder cover is lowered and thus the above-mentioned damage can occur.
제어 또는 조절 장치에 의해 라니어 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환을 제어 또는 조절할 수 있는 경우에, 특히 유사한 유체들이 라이너 냉각 유체 및 커버 냉각 유체를 위해 사용된 때, 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체의 완전 혼합이 초래된다. 유동 교환의 제어 또는 조절을 통해, 예컨대, 실린더 라이너로부터 실린더 커버에 열이 추가 도입되는 것을 방지할 수 있고; 더욱이, 유동 교환의 제어 또는 조절을 통해, 예컨대, 왕복 피스톤 내연기관의 작동 모드에 의존할 수 있는 실린더 라이너 및 실린더 커버 내의 온도들에 따라, 실린더 라이너와 실린더 커버 사이의 열 유동을 설정할 수 있다.When control fluids can be controlled or controlled by a control or regulating device between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid, particularly when similar fluids are used for the liner cooling fluid and the cover cooling fluid, the liner cooling fluid and the cover cooling Resulting in complete mixing of the fluid. Control or adjustment of the flow exchange can prevent, for example, additional introduction of heat from the cylinder liner into the cylinder cover; Moreover, through control or regulation of the flow exchange, it is possible to set the heat flow between the cylinder liner and the cylinder cover, for example, in accordance with the temperatures in the cylinder liner and the cylinder cover, which may depend on the operating mode of the reciprocating piston internal combustion engine.
특히 라이너 냉각 시스템과 커버 냉각 시스템 사이의 열 전달을 더 감소시키기 위해, 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환이 방지되도록, 열을 약하게 전도하는 매체 분리기가 구성 및 제공될 수 있고, 라이너 냉각 시스템과 커버 냉각 시스템 사이에, 특히 매체 분리기의 영역에, 실제로 종종 실링 요소가 부가적으로 제공될 수 있고, 따라서 예컨대, 실린더 라이너의 내부는 실린더 커버와 실린더 라이너 사이에서 외부를 향해 밀봉되고, 그리고/또는 커버 냉각 시스템 및/또는 라이너 냉각 시스템은 서로에 대해 또는 외부에 대해 밀봉되어서, 예컨대 커버 냉각 유체 및/또는 라이너 냉각 유체는 그의 냉각 시스템으로부터 벗어날 수 없다.A medium separator may be constructed and provided that conducts heat weakly, such that flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid is prevented, particularly to further reduce heat transfer between the liner cooling system and the cover cooling system, Sealing elements may additionally be provided in practice between the system and the cover cooling system, particularly in the region of the media separator, so that, for example, the interior of the cylinder liner is sealed outwardly between the cylinder cover and the cylinder liner, The cover cooling system and / or the liner cooling system may be sealed to each other or to the outside such that, for example, the cover cooling fluid and / or the liner cooling fluid can not escape from its cooling system.
일 실시형태에서 매체 분리기는 특히, 라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환을 제어 또는 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 예컨대 모터 작동 파라미터와 같은 요건에 따라 유동 교환을 허용하기 위해, 유동 교환을 중단하기 위해, 또는 유동 교환을 설정하기 위해, 예컨대 제어가능한 또는 조절가능한 밸브와 같은 제어가능한 또는 조절가능한 장치가 매체 분리기 상에 및/또는 내에 배치될 수 있다. 당연히, 매체 분리기는 제어가능한 또는 조절가능한 장치가 배치되어 있는, 열을 약하게 전도하는 매체 분리기일 수 있다.In one embodiment, the media separator may be specifically configured to control or regulate flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid. For this purpose, a controllable or adjustable valve, such as, for example, a controllable or adjustable valve, may be used to allow flow exchange in accordance with requirements such as, for example, motor operating parameters, to suspend the flow exchange, The device may be disposed on and / or within the media separator. Of course, the media separator may be a medium separator that conducts heat weakly, in which a controllable or adjustable device is disposed.
일 실시형태에 따르면, 매체 분리기는 특히 열교환기로서 구성된다. 이는, 커버 냉각 유체와 라이너 냉각 유체 사이의 양호한 열 수송이 가능하여서, 길이방향 축선을 따른 실린더 라이너의 온도 분포가 더 균일해진다는 이점이 있고, 이는 온도 구배가 감소함을 의미한다.According to one embodiment, the media separator is particularly configured as a heat exchanger. This has the advantage that a good heat transfer between the cover cooling fluid and the liner cooling fluid is possible so that the temperature distribution of the cylinder liner along the longitudinal axis becomes more uniform, which means that the temperature gradient is reduced.
바람직하게는, 열교환기는 라이너 수집 공간과 커버 수집 공간 사이에 배치된다.Preferably, the heat exchanger is disposed between the liner collecting space and the cover collecting space.
열교환기는 예컨대, 이하의 요소들 중 하나로서 또는 이들의 임의의 조합으로서 설계될 수 있다: 넓은 표면을 갖는 플레이트, 파형 (corrugated) 시트 금속 부품, 튜브 시스템, 미로 시스템.The heat exchanger may be designed, for example, as one of the following elements or any combination thereof: a plate having a large surface, a corrugated sheet metal part, a tube system, a maze system.
본 발명에 따른 실린더 라이너 장치의 실행에 특히 관련된 실시형태를 고려하면, 라이너 냉각 시스템은, 라이너 냉각 유체가 실린더 커버와 라이너 유출부 사이에 배치된 라이너 유입부를 통해 라이너 냉각 시스템에 공급될 수 있고 또한 라이너 냉각 유체가 라이너 유출부를 통해 라이너 냉각 시스템으로부터 다시 벗어나도록 유도될 수 있도록, 실린더 라이너의 실린더 벽에 배치된다. 이로써, 라이너 냉각 유체는 처음에는 라이너 유입부로부터 실린더 커버를 향하는 방향으로 안내되고, 그 후, 다시 실린더 커버의 방향으로부터 벗어나서 라이너 유출부로 안내된다.The liner cooling system can be supplied to the liner cooling system through the liner inlet where the liner cooling fluid is disposed between the cylinder cover and the liner outlet, Is placed in the cylinder wall of the cylinder liner so that the liner cooling fluid can be guided out of the liner cooling system through the liner outlet. As a result, the liner cooling fluid is first guided from the liner inlet toward the cylinder cover, and then from the direction of the cylinder cover back to the liner outlet.
이는, 라이너 냉각 유체에 의해 미리 규정가능한 양의 열이 실린더 유입부 위에 놓인 실린더 라이너의 영역으로부터 실린더 유입부 아래에 놓인 실린더 라이너의 영역으로 전달될 수 있어서, 특히 실린더 라이너의 축선방향 온도 구배, 및 특정 설계에 따라서는, 실린더 라이너의 반경방향 온도 구배를 크게 줄일 수 있고, 따라서 실린더 라이너의 실린더 벽에서의 온도 분포가 특히 축선방향에서 매우 더 균질해진다는 매우 유리한 효과가 있다. 더 구체적으로, 이와 관련하여 실린더 라이너 내에, 특히 실린더 커버 근방에 배치될 수 있는 라이너 수집 공간이 또한 실린더 라이너에 더 제공될 수 있고, 따라서 라이너 냉각 유체는 라이너 유입부와 라이너 유출부 사이에 배치된 라이너 수집 공간에 처음에 공급될 수 있고, 그 후, 라이너 냉각 유체는 라이너 유출부를 통해 다시 라이너 수집 공간으로부터 벗어나도록 유도될 수 있다. 이와 관련하여 라이너 수집 공간은, 특히, 보상 컨테이너 (compensation container) 로서 역할할 수 있고, 또는 나중에 라이너 냉각 시스템의 일부를 적어도 형성하는 실린더 라이너의 제조에서 실린더 라이너의 벽의 해당 보어를 위한 시작점으로서 역할할 수 있다.This means that a predefinable amount of heat can be transferred from the region of the cylinder liner over the cylinder inlet to the region of the cylinder liner lying below the cylinder inlet by the liner cooling fluid and in particular the axial temperature gradient of the cylinder liner, Depending on the particular design, the radial temperature gradient of the cylinder liner can be greatly reduced, and thus the temperature distribution in the cylinder wall of the cylinder liner becomes much more homogeneous, especially in the axial direction. More specifically, in this connection, a liner collecting space, which may be arranged in the cylinder liner, in particular in the vicinity of the cylinder cover, may also be provided in the cylinder liner, so that the liner cooling fluid is arranged between the liner inlet and the liner outlet Can be initially supplied to the liner collecting space, and then the liner cooling fluid can be led back out of the liner collecting space again through the liner outlet. In this regard, the liner collecting space may serve as a compensation container, in particular, or serve as a starting point for the corresponding bore of the wall of the cylinder liner in the manufacture of a cylinder liner which at least later forms part of the liner cooling system can do.
도입부에서 이미 상세하게 설명한 것처럼, 생성된 열의 가장 많은 부분이 실린더 라이너의 상부 영역에 그리고 또한 실린더 커버의 영역에 존재하고, 따라서 종래에 공지된 실린더 라이너 장치의 경우 실린더 라이너의 상부 영역의 온도가 실린더 라이너의 하부 영역에서보다 훨씬 더 높다. 이는 종래에 공지된 실린더 라이너의 경우 실린더 축선을 따라 실린더 라이너의 실린더 벽에 큰 온도 구배가 존재한다는 것을 의미한다. 또는 달리 표현하면, 실린더 라이너의 벽의 상부 영역의 온도, 특히 실린더 커버에 인접한 영역의 온도는 희망 평균 온도 값에 비해 매우 높은 반면, 실린더 라이너의 하부 영역의 온도는 그에 비해 매우 낮다.As described in detail in the introduction section, the most part of the generated heat is present in the upper region of the cylinder liner and also in the region of the cylinder cover, so that in the case of the conventionally known cylinder liner apparatus, Much higher than in the lower region of the liner. This means that in the case of a conventionally known cylinder liner, there is a large temperature gradient in the cylinder wall of the cylinder liner along the cylinder axis. In other words, the temperature of the upper region of the cylinder liner wall, particularly the region adjacent to the cylinder cover, is much higher than the desired average temperature value, while the temperature of the lower region of the cylinder liner is very low.
따라서, 실린더 라이너의 축선방향 온도 구배가 크게 감소하고 특정 설계에 따라서는 심지어 실린더 라이너의 반경방향 온도 구배가 크게 감소하고 이런 식으로 실린더 라이너의 실린더 벽에서의 온도 분포가 특히 본 발명에 따른 실린더 라이너 장치의 경우 축선방향에서 매우 더 균질하므로, 본 발명에 의해 해로운 온도 분포가 처음으로 성공적으로 회피된다.Thus, the temperature gradient in the axial direction of the cylinder liner is greatly reduced, and even in certain designs, the radial temperature gradient of the cylinder liner is greatly reduced and in this way the temperature distribution in the cylinder wall of the cylinder liner, Devices are much more homogeneous in the axial direction, so that a temperature distribution that is detrimental to the present invention is successfully avoided for the first time.
실린더 라이너의 실린더 벽에서의 훨씬 더 균질한 온도 본포 때문에, 실린더 라이너가 특히 축선 방향에 대해 라이너 냉각 시스템에 의해 충분히 균일하게 희망 평균 온도에서 유지되므로, 본 발명에 따른 실린더 라이너 장치의 실린더 벽에서 단지 무시할 수 있을 정도로 작은 기계적 왜곡만이 초래된다. 이러한 이유로, 예컨대 실린더 라이너는 추가적인 조치를 취하지 않아도 하부 영역에서보다 실린더 커버 근방의 상부 영역에서 더 강하게 반경방향으로 팽창하지 않는다. 이는, 본 발명에 따른 실린더 라이너 장치의 경우, 왕복 피스톤 내연기관의 작동 상태에서 내부 직경이 실린더 라이너의 하부 영역에서보다 상부 영역에서 더 커지는 위험이 더 이상 거의 존재하지 않음을 의미한다. 이로써, 피스톤의 피스톤 러닝 거동에 대해 알려진 단점뿐만 아니라 피스톤과 라이너 러닝 표면 사이의 증가된 마찰도 또한 최소화되고, 당연히 실린더 축선을 따른 축선방향 및 반경방향 모두에서 실린더 라이너의 재료에서의 대응하는 내부 텐션도 또한 용인가능한 최소로 감소된다.Because of the much more homogeneous temperature profile at the cylinder wall of the cylinder liner, the cylinder liner is maintained at the desired mean temperature sufficiently uniformly, especially by the liner cooling system, in the axial direction, Only negligible mechanical distortion is caused. For this reason, for example, the cylinder liner does not expand radially more strongly in the upper region near the cylinder cover than in the lower region without taking additional measures. This means that, in the case of the cylinder liner apparatus according to the present invention, there is almost no risk that the internal diameter becomes larger in the upper region than in the lower region of the cylinder liner in the operating state of the reciprocating piston internal combustion engine. As a result, not only the disadvantages known to the piston running behavior of the piston but also the increased friction between the piston and the liner running surface are also minimized and of course the corresponding internal tension in the material of the cylinder liner both axially and radially along the cylinder axis Is also reduced to an acceptable minimum.
본 발명에 따른 실린더 라이너 장치의 실린더 라이너의 영역의 냉각 시스템 및 냉각 방법의 묘사된 향상은 당연히 실린더 커버에서의 냉각에 직접 긍정적인 영향을 미치는데, 그 이유는 실린더 라이너로부터 실린더 커버로의 열 도입이 본 발명에 따른 설계에 의해 일반적으로 더 강하게 감소되기 때문이다.The described enhancement of the cooling system and the cooling method in the region of the cylinder liner of the cylinder liner apparatus according to the present invention naturally has a positive influence directly on the cooling in the cylinder cover because the heat transfer from the cylinder liner to the cylinder cover Is generally more strongly reduced by the design according to the invention.
이와 관련하여, 커버 냉각 시스템은, 커버 냉각 유체가 커버 유입부를 통해 커버 냉각 시스템에 공급될 수 있고 또한 커버 유출부를 통해 다시 커버 냉각 시스템으로부터 벗어나도록 유도될 수 있도록 실린더 커버 내에 배치되는 것이 바람직하고, 실린더 라이너와 유사하게, 또한 커버 냉각 유체를 위한 커버 수집 공간이 커버 유입부와 커버 유출부 사이에, 특히 실린더 라이너의 근방에 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 커버 수집 공간은, 특히, 예컨대, 보상 컨테이너로서 역할할 수 있고, 또는 실린더 커버의 제조에서, 커버 냉각 시스템의 적어도 일부를 나중에 형성하는 실린더 커버의 벽의 해당 보어를 위한 시작점으로서 역할할 수 있다.In this regard, the cover cooling system is preferably disposed in the cylinder cover such that the cover cooling fluid can be supplied to the cover cooling system through the cover inlet and also guided out of the cover cooling system again through the cover outlet, Similar to the cylinder liner, a cover collection space for the cover cooling fluid may also be provided between the cover inlet and the cover outlet, particularly in the vicinity of the cylinder liner. In this regard, the cover collection space may serve, in particular, as a compensation container, for example, or as a starting point for the corresponding bore of the wall of the cylinder cover which later forms at least part of the cover cooling system in the manufacture of the cylinder cover can do.
특히 바람직하게는, 커버 냉각 유체는 처음에는 작동 상태에서 커버 유입부와 커버 유출부 사이에 배치된 커버 수집 공간에 공급되고, 그 후, 커버 냉각 유체는 커버 유출부를 통해 다시 커버 수집 공간으로부터 벗어나도록 유도되고, 커버 냉각 유체는 바람직하게는 처음에는 커버 유입부로부터 실린더 라이너를 향하는 방향으로 안내되고, 그 후, 다시 실린더 라이너의 방향으로부터 커버 유출부를 향해 유도되고, 이로써 축선방향 및 반경방향 모두에서 특히 양호하고 균질한 냉각 효과가 실린더 커버에서 형성될 수 있다.Particularly preferably, the cover cooling fluid is initially supplied to the cover collecting space disposed between the cover inlet and the cover outlet at the operating state, and then the cover cooling fluid is again allowed to escape from the cover collecting space through the cover outlet And the cover cooling fluid is preferably first guided in the direction from the cover inlet toward the cylinder liner and then again from the direction of the cylinder liner toward the cover outlet so that it is particularly effective in both the axial and radial directions A good and homogeneous cooling effect can be formed in the cylinder cover.
이와 관련하여, 냉각 유체가 커버 냉각 유체와 상이한 라이너 냉각 유체로서 특히 바람직하게 사용되고, 라이너 냉각 유체로서 오일이 바람직하게 사용되고, 그리고/또는 커버 냉각 수단으로서 물이 바람직하게 사용된다.In this connection, the cooling fluid is particularly preferably used as a liner cooling fluid different from the cover cooling fluid, the oil is preferably used as the liner cooling fluid, and / or water is preferably used as the cover cooling means.
오일은 오일 중에 오일 증기 버블이 형성되기 전에 물보다 훨씬 더 높은 온도까지 일반적으로 가열될 수 있으므로, 예컨대 특히 실린더 라이너의 상부 영역에서 200 ℃ 까지 또는 그보다 훨씬 더 높은 온도가 일반적으로 존재할 수 있는 경우에, 실린더 라인더를 냉각시키는데 오일이 사용되고, 오일은 예컨대 선박에서 더 이상의 어려움 없이 많은 변형예에서 그리고 충분한 양으로 이용될 수 있다. 특히, 다양한 다른 설비를 위한 다양한 오일 파워드 (oil powered) 냉각 시스템이 예컨대 선박에 또한 존재하며, 따라서 더 구체적으로, 라이너 냉각 시스템은 더 이상의 어려움 없이 기존의 냉각 시스템에 통합될 수 있다. 그러면, 냉각 오일은 예컨대, 라이너 냉각 유체로서 라이너 유입부를 통해 대략 50 ℃ 의 온도에서 실린더 라이너에 공급될 수 있고, 냉각 오일은 라이너 유출부를 향하는 방향으로 그의 경로에서 대략 150 ℃ ~ 200 ℃ 까지 가열될 수 있다. 실린더 라이너의 상부 영역에서 이로써 주로 수집되는 열은 실린더 라이너의 벽에서 냉각 오일을 통해 축선방향에서 아래쪽으로 다소 균일하게 배향되고, 이로써 이는 온도에서 다소 균질하게 유지된다.The oil can generally be heated to a much higher temperature than water before the oil vapor bubbles are formed in the oil, for example, especially when temperatures up to 200 ° C or even higher in the upper region of the cylinder liner may generally be present , Oil is used to cool the cylinder line, and the oil can be used in many variations and in sufficient quantities, for example, without further difficulty in the vessel. In particular, various oil powered cooling systems for a variety of different installations are also present, for example in ships, and, more particularly, liner cooling systems can be integrated into existing cooling systems without further difficulties. The cooling oil may then be fed to the cylinder liner, for example, at a temperature of approximately 50 DEG C through the liner inlet as a liner cooling fluid, and the cooling oil is heated to approximately 150 DEG C to 200 DEG C in its path in the direction toward the liner outlet . The heat which is primarily collected in the upper region of the cylinder liner is then more or less uniformly oriented axially downwardly from the wall of the cylinder liner through the cooling oil, thereby keeping it somewhat homogeneous at temperature.
본 발명에 따른 실린더 장치에서 실린더 커버를 냉각하기 위해, 물이 커버 냉각 유체로서 아무 문제없이 사용될 수 있는데, 그 이유는 본 발명에 따른 실린더 라이너 장치를 위한 커버 냉각 유체가 종래의 공지된 실린더 라이너 장치에서보다 훨씬 더 적은 열을 취하므로 (take up), 본 발명에 따른 커버 냉각 시스템에서는 특히, 실린더 커버의 냉각을 극적으로 저하시키는 증기 버블 형성을 두려워할 필요가 없기 때문이다.In order to cool the cylinder cover in the cylinder apparatus according to the present invention, water can be used as a cover cooling fluid without any problem, since the cover cooling fluid for the cylinder liner apparatus according to the present invention can be used for cooling the cylinder cover according to the conventional known cylinder liner apparatus Since the cover cooling system according to the present invention does not have to be particularly afraid of forming a vapor bubble that dramatically reduces the cooling of the cylinder cover.
라이너 냉각 유체와 커버 냉각 유체 사이의 유동 교환을 제어 또는 조절할 수 있는 효과를 위해, 실린더 라이너 장치의 설계에 관하여 냉각제 회로들 쌍방에 대해 동일한 냉각 유체가 사용되는 것이 바람직하다.For the effect of controlling or regulating the flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid, it is desirable that the same cooling fluid be used for both coolant circuits with respect to the design of the cylinder liner device.
본 발명의 다른 양태는, 왕복 피스톤 내연기관, 특히 길이방향으로 소기되는 2행정 대형 디젤 기관을 위한 실린더 라이너 장치에 관한 것으로서, 상기 실린더 라이너 장치는 피스톤이 내부에 설치될 수 있는 실린더 라이너를 포함하고, 피스톤은 실린더 라이너의 실린더 축선을 따라 상사점 위치와 하사점 위치 사이에서 전후로 이동될 수 있어서, 피스톤의 상측이, 실린더 라이너의 러닝 표면 및 실린더 라이너에 배치된 실린더 커버와 함께, 연소 공간을 한정한다. 실린더 장치는 실린더 냉각 유체에 의해 실린더 라이너 및 실린더 커버를 냉각시키기 위한 실린더 냉각 시스템을 포함한다. 실린더 냉각 시스템은, 실린더 냉각 유체가 유입부를 통해 실린더 헤드 내로 그리고 후속하여 실린더 라이너 내로 전달될 수 있도록 구성되고, 실린더 라이너 장치로부터 실린더 냉각 유체를 전달하기 위해 특히 실린더 라이너에 유출부가 배치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 실린더 라이너 장치는 유입부의 상류에 배치되는 가스 분리기를 포함한다.Another aspect of the invention relates to a cylinder liner apparatus for a reciprocating piston internal combustion engine, in particular a two-stroke large diesel engine, which is wasted in the longitudinal direction, wherein the cylinder liner apparatus comprises a cylinder liner in which the piston can be installed , The piston can be moved back and forth between the top dead center position and the bottom dead center position along the cylinder axis of the cylinder liner so that the top side of the piston limits the combustion space with the cylinder cover arranged on the running surface of the cylinder liner and the cylinder liner do. The cylinder apparatus includes a cylinder cooling system for cooling the cylinder liner and the cylinder cover by the cylinder cooling fluid. The cylinder cooling system is configured such that the cylinder cooling fluid can be transferred into the cylinder head through the inlet and subsequently into the cylinder liner and the outlet portion can be disposed particularly in the cylinder liner for transferring the cylinder cooling fluid from the cylinder liner apparatus. According to the present invention, the cylinder liner apparatus includes a gas separator disposed upstream of the inlet.
본 발명의 추가적인 양태는, 피스톤이 내부에 설치될 수 있는 실린더 라이너를 포함하는, 왕복 피스톤 내연기관, 특히 길이방향으로 소기되는 2행정 대형 디젤 기관을 위한 실린더 라이너 장치의 냉각 방법에 관한 것으로서, 상기 피스톤은, 작동 및 설치된 상태에서, 피스톤의 상측이 실린더 라이너의 러닝 표면 및 실린더 라이너에 배치된 실린더 커버와 함께 연소 공간을 한정하도록, 실린더 라이너의 실린더 축선을 따라 상사점 위치와 하사점 위치 사이에서 전후로 이동할 수 있다. 실린더 장치는 실린더 냉각 유체에 의해 실린더 라이너 및 실린더 커버를 냉각시키기 위한 실린더 냉각 시스템을 포함한다. 실린더 냉각 시스템은 실린더 냉각 유체가 유입부를 통해 실린더 헤드 내로 그리고 후속하여 실린더 라이너 내로 전달되도록 구성되고, 실린더 냉각 유체를 실린더 라이너 장치 밖으로 전달하기 위해 특히 실린더 라이너에 유출부가 배치된다. 본 발명에 따른 실린더 라이너 장치는 실린더 냉각 유체로부터 가스, 특히 가스 버블을 분리하기 위한 가스 분리기를 포함하고, 가스 분리기는 유입부의 상류에 위치된다.A further aspect of the invention relates to a method of cooling a reciprocating piston internal combustion engine, in particular a cylinder liner apparatus for a two-stroke large diesel engine, which is to be wasted in the longitudinal direction, comprising a cylinder liner in which a piston can be installed, The piston is moved between the top dead center position and the bottom dead center position along the cylinder axis of the cylinder liner so that the upper side of the piston is in contact with the running surface of the cylinder liner and the cylinder cover arranged in the cylinder liner It can move back and forth. The cylinder apparatus includes a cylinder cooling system for cooling the cylinder liner and the cylinder cover by the cylinder cooling fluid. The cylinder cooling system is configured such that the cylinder cooling fluid is delivered through the inlet into the cylinder head and subsequently into the cylinder liner and the outlet is located particularly in the cylinder liner to deliver the cylinder cooling fluid out of the cylinder liner apparatus. The cylinder liner apparatus according to the invention comprises a gas separator for separating gas, in particular gas bubbles, from the cylinder cooling fluid, and the gas separator is located upstream of the inlet.
이는, 실린더 헤드에 전달되어 가열된 실린더 냉각 유체가 실린더 라이너 내로 후속하여 전달되어서, 실린더 축선을 따라 실린더 라이너의 실린더 벽에서 큰 온도 구배를 실질적으로 방지할 수 있다는 이점이 있다. 더욱이, 왕복 내연기관의 작동 동안에 냉각 시스템에서 발달할 수 있는 실린더 냉각 유체에 존재하는 가스는, 실린더 라이너 장치의 충분하고 믿을 수 있는 냉각을 위해 가스 분리에 의해 실린더 냉각 유체로부터 실질적으로 분리될 수 있다. 이는 두 작동 단계 사이의 휴지 단계 (rest phase) 동안에, 예컨대 항구에서 대형 디젤 기관을 끈 채로 선박에서 짐을 내리는 때에 특히 유리하고; 휴지 단계 동안, 실린더 냉각 시스템 내의 가스 버블이 실린더 헤드의 방향으로 흐를 수 있어서, 왕복 내연기관의 재개된 재시작에 이어, 냉각은 부정적으로 영향을 받을 것이지만, 이는 가스 분리기에 의해 방지된다. 더욱이, 단지 하나의 냉각 시스템이 요구되므로, 실린더 냉각 시스템은 그의 제조 및 작동에 있어 비용 효율적이다.This has the advantage that the heated cylinder coolant fluid delivered to the cylinder head is subsequently transferred into the cylinder liner to substantially prevent a large temperature gradient in the cylinder wall of the cylinder liner along the cylinder axis. Moreover, the gas present in the cylinder cooling fluid, which can develop in the cooling system during operation of the reciprocating internal combustion engine, can be substantially separated from the cylinder cooling fluid by gas separation for sufficient and reliable cooling of the cylinder liner apparatus . This is particularly advantageous during the rest phase between the two operating phases, for example when unloading the vessel with the large diesel engine off at the port; During the dormant phase, gas bubbles in the cylinder cooling system may flow in the direction of the cylinder head, so that following a restarted restart of the reciprocating internal combustion engine, cooling will be negatively affected, but this is prevented by the gas separator. Moreover, since only one cooling system is required, the cylinder cooling system is cost effective in its manufacture and operation.
이하에서, 개략적인 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.In the following, the present invention will be described in detail with reference to schematic drawings.
도 1 은 별개 냉각제 회로를 갖는 본 발명에 따른 실린더 라이너 장치의 일 실시형태를 보여준다.
도 2 는 냉각제 회로 사이에 열교환기를 갖는 본 발명에 따른 실린더 라이너 장치의 일 실시형태를 보여준다.
도 3 은 단 하나의 냉각제 회로를 갖는 실린더 라이너 장치의 일 실시형태를 보여준다.1 shows an embodiment of a cylinder liner apparatus according to the present invention having a separate coolant circuit.
2 shows an embodiment of a cylinder liner apparatus according to the present invention having a heat exchanger between coolant circuits.
Figure 3 shows an embodiment of a cylinder liner apparatus having only one coolant circuit.
도 1 에, 본 발명에 따른 왕복 피스톤 내연기관, 특히 길이방향으로 소기되는 2행정 대형 디젤 기관을 위한 실린더 라이너 장치 (1) 가 개략적으로 도시되어 있고, 명확성을 이유로 단지 부분적으로 단면으로 도시되어 있다.Figure 1 schematically shows a reciprocating piston internal combustion engine according to the invention, in particular a cylinder liner device 1 for a two-stroke large diesel engine, which is to be wasted in the longitudinal direction, and is shown only partially in section, for reasons of clarity .
이와 관련하여, 상세하게 나타내지 않은 피스톤이 공지된 방식으로 실린더 라이너 (2) 내에 배치되고, 즉 작동 및 설치된 상태에서, 피스톤의 상측이 실린더 라이너 (2) 의 러닝 표면 (21) 과 실린더 라이너 (2) 에 배치된 실린더 커버 (3) 와 함께 연소 공간 (4) 을 한정하도록, 실린더 라이너 (2) 의 실린더 축선 (A) 을 따라 상사점 위치와 하사점 위치 사이에서 전후로 이동가능하게 배치된다.In this regard, the piston, which is not shown in detail, is disposed in the
실린더 라이너 (2) 는 본 예에서는 냉각 오일인 라이너 냉각 유체 (201) 에 의해 실린더 라이너 (2) 를 냉각시키기 위한 라이너 냉각 시스템 (200) 을 포함하고, 실린더 커버 (3) 는 도 1 의 본 예에서는 냉각수인 커버 냉각 유체 (301) 에 의해 실린더 커버 (3) 를 냉각시키기 위한 커버 냉각 시스템 (300) 을 포함한다. 본 발명에 따르면, 이와 관련하여 라이너 냉각 시스템 (200) 은 라이너 냉각 유체 (201) 와 커버 냉각 유체 (301) 사이의 유동 교환이 방지되도록 커버 냉각 시스템 (300) 으로부터 디커플링된다.The
도 1 로부터 명확히 볼 수 있는 것처럼, 라이너 냉각 시스템 (200) 은, 라이너 냉각 유체 (201) 가 실린더 커버 (3) 와 라이너 유출부 (211) 사이에 배치된 라이너 유입부 (210) 를 통해 라이너 냉각 시스템 (200) 에 공급될 수 있고 또한 상기 냉각 유체가 라이너 유출부 (211) 를 통해 다시 라이너 냉각 시스템 (200) 으로부터 벗어나게 유도될 수 있도록, 실린더 라이너 (2) 의 실린더 벽 (22) 에 배치된다. 이와 관련하여, 라이너 유입부 (210) 및 라이너 유출부 (211) 는 자체로 공지된 방식으로 유동 관점에서 임의의 설계의 외부 냉각 시스템에 연결된다.1, the
유동 관점에서 라이너 냉각 시스템 (200) 으로부터 디커플링된 커버 냉각 시스템 (300) 은, 본 발명에 따르면, 커버 냉각 유체 (301) 가 커버 유입부 310) 를 통해 커버 냉각 시스템 (300) 에 공급될 수 있고 또한 커버 냉각 유체는 커버 유출부 (311) 를 통해 다시 커버 냉각 시스템 (300) 으로부터 벗어나게 유도될 수 있도록, 실린더 커버 (3) 에 제공된다.The
이와 관련하여, 라이너 유입부 (210) 와 라이너 유출부 (211) 사이에 라이너 냉각 유체 (201) 를 위한 라이너 수집 공간 (220) 이 제공되고, 커버 유입부 (310) 와 커버 유출부 (311) 사이에 커버 냉각 유체 (311) 를 위한 커버 수집 공간 (320) 이 또한 제공된다. 특히 이와 관련하여 도 1 의 예에서 커버 수집 공간 (320) 및/또는 라이너 수집 공간 (220) 은 냉각 유체들을 위한 보상 컨테이너의 기능을 갖고, 실린더 커버 (3) 및/또는 실린더 라이너 (2) 의 제조에서, 적절한 보어링 공구에 의해 실린더 커버 (3) 및/또는 실린더 라이너 (2) 의 벽에 도입되는 대응하는 보어를 위한 시작점으로서 역할하고, 따라서 커버 냉각 시스템 (300) 및/또는 라이너 냉각 시스템 (200) 의 적어도 일부가 이 보어들에 의해 매우 간단하고 비용 효과적으로 형성될 수 있다. 커버 냉각 시스템 (300) 및/또는 라이너 냉각 시스템 (200) 이 실린더 커버 (3) 및/또는 실린더 라이너 (2) 에 자체로 공지된 어떤 다른 임의의 적절한 기술에 의해 수립될 수 있다고 당연히 이해된다.In this regard, a
도 1 의 특정 실시형태를 고려하면, 라이너 냉각 유체 (201) 와 커버 냉각 유체 (301) 사이의 유동 교환이 방지되고 또한 열교환이 최소화되도록, 라이너 냉각 시스템 (200) 의 라이너 수집 공간 (220) 과 커버 냉각 시스템 (300) 의 커버 수집 공간 (320) 사이에, 매체 분리기 (5) 가 구성 및 제공된다. 이와 관련하여, 라이너 냉각 시스템 (200) 과 커버 냉각 시스템 (300) 사이의 매체 분리기 (5) 의 영역에 실링 요소 (6) 가 부가적으로 더 제공된다.Considering the particular embodiment of FIG. 1, the
도 1 의 특정 실시형태를 고려하면, 반경방향으로 실린더 라이너 (2) 의 회전을 제한하는 것을 부가적으로 도울 수 있는 텐션 링 (7) 이 자체로 공지된 방식으로 부가적으로 제공된다.In view of the particular embodiment of Fig. 1, a
본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 본 발명의 간단한 다른 설계뿐만 아니라 본 발명에 따른 실시형태들의 어떤 임의의 적절한 조합도, 이들이 본 발명에 명시적으로 기술되어 있지 않더라도, 또한 본 발명에 포함된다고 당연히 이해된다. 제안된 조치에 의해, 처음에 설명된 해로운 영향을 피하기 위해 작동 상태에서 실린더 라이너가 열적 관점에서 가능한 한 균일하게 부하를 받는다는 효과가 결국 얻어지는 것이 본 발명에 있어 극히 중요하다. 도 2 에서, 왕복 피스톤 내연기관, 특히 열교환기를 갖는 길이방향으로 소기되는 2행정 대형 디젤 기관을 위한 본 발명에 따른 실린더 라이너 장치 (1) 가 개략적으로 도시되어 있고, 명확성을 이유로 단지 부분적으로 단면으로 도시되어 있다.It is to be understood that any suitable combination of embodiments of the present invention as well as other simple designs of the present invention that are obvious to a person of ordinary skill in the art are also included in the present invention even if they are not explicitly described in the present invention I understand. It is extremely important for the present invention that the proposed action will eventually result in the effect that the cylinder liner is as uniformly loaded as possible from a thermal point of view in the operating state to avoid the harmful effects initially described. 2, there is schematically illustrated a cylinder liner apparatus 1 according to the invention for a reciprocating piston internal combustion engine, in particular a longitudinally-scavenged two-stroke large diesel engine with a heat exchanger, and for reasons of clarity only partially cross- Respectively.
이하에서, 동일한 도면부호는 모든 도면에서 유사한 구성을 나타낸다.In the following, like reference numerals designate like structures in all figures.
도 2 에 따른 실린더 라이너 장치 (1) 는 도 1 에 따른 실린더 장치에 실질적으로 대응한다. 도 1 에 대조적으로, 매체 분리기 (5) 는 열교환기로서 구성되고, 커버 수집 공간 (320) 와 라이너 수집 공간 (220) 사이에 배치되어 있다. 열교환기는 파형 시트 금속 부품으로서 구성되어 있다. 라이너 냉각 시스템 (200) 과 커버 냉각 시스템 (300) 사이에 가능하게는 요구되는 실링 요소는 본 예에서 도시되어 있지 않다.The cylinder liner apparatus 1 according to Fig. 2 substantially corresponds to the cylinder apparatus according to Fig. In contrast to FIG. 1, the
더욱이, 라이너 냉각 시스템 (200) 과 커버 냉각 시스템 (300) 사이의 유동 교환을 가능하게 하기 위해, 매체 분리기 (5) 에 제어가능한 또는 조절가능한 밸브 (8) 가 배치된다. 또한, 당연히, 열교환기로서 구성된 매체 분리기 (5) 가 그러한 제어가능한 또는 조절가능한 밸브 없이 구성될 수 있다.In addition, a controllable or
도 3 에, 왕복 피스톤 내연기관, 특히 히트 플런저 (heat plunger) 를 갖는 길이방향으로 소기되는 2행정 대형 디젤 기관을 위한 단 하나의 냉각제 회로를 갖는 실린더 라이너 장치 (1) 가 개략적으로 도시되어 있고, 명확성을 위해 단지 부분적으로 단면으로 도시되어 있다.3 schematically shows a cylinder liner apparatus 1 having a single coolant circuit for a reciprocating piston internal combustion engine, in particular a longitudinally-scavenged two-stroke large diesel engine with a heat plunger, Only partially shown in cross-section for clarity.
실린더 라이너 장치 (1) 는 실린더 냉각 유체 (401) 에 의해 실린더 라이너 (2) 및 실린더 라이너 (3) 를 냉각시키기 위한 실린더 냉각 시스템 (400) 을 포함한다. 실린더 냉각 유체 (401) 는 실린더 커버 (3) 에 배치된 유입구 (11) 를 통해 실린더 냉각 시스템 (400) 에 공급된다. 후속하여, 실린더 냉각 유체 (401) 는, 실린더 커버 (3) 내에 부분적으로 배치되어 있고 또한 실린더 라이너 (2) 내에 부분적으로 배치되어 있는 실린더 수집 공간 (420) 내로 유동한다. 후속하여, 실린더 냉각 유체 (401) 는 실린더 라이너에 배치된 유출구 (12) 로 유동하여, 실린더 장치 (1) 밖으로 운반된다.The cylinder liner apparatus 1 includes a
유입부 (11) 의 상류에, 가스 분리기 (10) 로서 구성된 밸브가 배치된다. 가스 분리기 (10) 에 의해, 실린더 냉각 시스템 (400) 의 가능한 한 신뢰할 수 있는 작동을 보장하기 위해 실린더 냉각 유체에서 형성된 가스들 및/또는 가스 버블들을 실린더 냉각 시스템 (400) 으로부터 분리하는 것이 가능하다.A valve configured as a
Claims (15)
내부에 피스톤이 설치될 수 있는 실린더 라이너 (2) 를 포함하고,
상기 피스톤은, 설치된 상태 및 작동 상태에서, 상기 피스톤의 상측이, 상기 실린더 라이너 (2) 의 러닝 표면 (21) 및 상기 실린더 라이너 (2) 에 배치된 실린더 커버 (3) 와 함께, 연소 공간 (4) 을 한정하도록, 상기 실린더 라이너 (2) 의 실린더 축선 (A) 을 따라 상사점 위치와 하사점 위치 사이에서 전후로 (to and fro) 이동가능하게 배치되고,
상기 실린더 라이너 (2) 는 라이너 냉각 유체 (201) 에 의해 상기 실린더 라이너 (2) 를 냉각시키기 위한 라이너 냉각 시스템 (200) 을 포함하고,
상기 실린더 커버 (3) 는 커버 냉각 유체 (301) 에 의해 상기 실린더 커버 (3) 를 냉각시키기 위한 커버 냉각 시스템 (300) 을 포함하고,
상기 라이너 냉각 시스템 (200) 은, 상기 라이너 냉각 유체 (201) 와 상기 커버 냉각 유체 (301) 사이의 유동 교환 (flow exchange) 이 제어 또는 조절될 수 있도록 상기 커버 냉각 시스템 (300) 으로부터 디커플링되거나 (decoupled), 또는 상기 라이너 냉각 유체 (201) 와 상기 커버 냉각 유체 (301) 사이의 상기 유동 교환이 방지되는, 실린더 라이너 장치.A cylinder liner arrangement for reciprocating piston internal combustion engines, in particular for large two-stroke diesel engines,
And a cylinder liner (2) in which a piston can be installed,
The upper side of the piston is connected to the running surface 21 of the cylinder liner 2 and the cylinder cover 3 disposed in the cylinder liner 2 in the combustion space 4 between the top dead center position and the bottom dead center position along the cylinder axis A of the cylinder liner 2,
The cylinder liner (2) includes a liner cooling system (200) for cooling the cylinder liner (2) by a liner cooling fluid (201)
The cylinder cover (3) includes a cover cooling system (300) for cooling the cylinder cover (3) by cover cooling fluid (301)
The liner cooling system 200 may be decoupled from the cover cooling system 300 such that a flow exchange between the liner cooling fluid 201 and the cover cooling fluid 301 may be controlled or adjusted decoupled, or the exchange of fluid between the liner cooling fluid (201) and the cover cooling fluid (301) is prevented.
상기 라이너 냉각 시스템 (200) 은, 상기 라이너 냉각 유체 (201) 가 상기 실린더 커버 (3) 와 라이너 유출부 (211) 사이에 배치된 라이너 유입부 (210) 를 통해 상기 라이너 냉각 시스템 (200) 에 공급될 수 있고 또한 상기 라이너 냉각 유체 (201) 가 상기 라이너 유출부 (211) 를 통해 다시 상기 라이너 냉각 시스템 (200) 으로부터 벗어날 수 있도록, 상기 실린더 라이너 (2) 의 실린더 벽 (22) 에 배치되는, 실린더 라이너 장치.The method according to claim 1,
The liner cooling system 200 is configured such that the liner cooling fluid 201 is introduced into the liner cooling system 200 through a liner inlet 210 disposed between the cylinder cover 3 and the liner outlet 211 And is disposed in the cylinder wall 22 of the cylinder liner 2 so that the liner cooling fluid 201 can be released from the liner cooling system 200 through the liner outlet 211 again , A cylinder liner device.
상기 커버 냉각 시스템 (300) 은, 상기 커버 냉각 유체 (301) 가 커버 유입부 (310) 를 통해 상기 커버 냉각 시스템 (300) 에 공급될 수 있고 또한 커버 유출부 (311) 를 통해 다시 상기 커버 냉각 시스템 (300) 으로부터 벗어날 수 있도록, 상기 실린더 커버 (3) 내에 배치되는, 실린더 라이너 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The cover cooling system 300 may be configured such that the cover cooling fluid 301 can be supplied to the cover cooling system 300 through the cover inlet 310 and again through the cover outlet 311, Is disposed in the cylinder cover (3) so as to be able to escape from the system (300).
라이너 유입부 (210) 와 라이너 유출부 (211) 사이에, 상기 라이너 냉각 유체 (201) 를 위한 라이너 수집 공간 (220) 이 제공되는, 실린더 라이너 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein a liner collecting space (220) for the liner cooling fluid (201) is provided between a liner inlet (210) and a liner outlet (211).
커버 유입부 (310) 와 커버 유출부 (311) 사이에, 상기 커버 냉각 유체 (301) 를 위한 커버 수집 공간 (320) 이 제공되는, 실린더 라이너 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein a cover collection space (320) for the cover cooling fluid (301) is provided between the cover inlet (310) and the cover outlet (311).
상기 라이너 냉각 유체 (201) 와 상기 커버 냉각 유체 (301) 사이의 유동 교환이 제어 또는 조절될 수 있도록, 상기 라이너 냉각 시스템 (200) 과 상기 커버 냉각 시스템 (300) 사이에 매체 분리기 (5) 가 설계 및 제공되거나; 또는 상기 라이너 냉각 유체 (201) 와 상기 커버 냉각 유체 (301) 사이의 상기 유동 교환이 방지되는, 실린더 라이너 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
A media separator 5 is provided between the liner cooling system 200 and the cover cooling system 300 so that the flow exchange between the liner cooling fluid 201 and the cover cooling fluid 301 can be controlled or adjusted Designed and provided; Or the flow exchange between the liner cooling fluid (201) and the cover cooling fluid (301) is prevented.
상기 라이너 냉각 시스템 (200) 과 상기 커버 냉각 시스템 (300) 사이에, 특히 매체 분리기 (5) 의 영역에, 실링 요소 (6) 가 제공되는, 실린더 라이너 장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein a sealing element (6) is provided between the liner cooling system (200) and the cover cooling system (300), in particular in the region of the medium separator (5).
매체 분리기 (5) 는 열교환기로서 구성되는, 실린더 라이너 장치.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The medium separator (5) is configured as a heat exchanger.
상기 실린더 라이너 장치 (1) 는 내부에 피스톤이 설치될 수 있는 실린더 라이너 (2) 를 포함하고,
상기 피스톤은, 상기 피스톤의 상측이, 상기 실린더 라이너 (2) 의 러닝 표면 (21) 및 상기 실린더 라이너 (2) 에 배치된 실린더 커버 (3) 와 함께, 연소 공간 (4) 을 한정하도록, 설치된 상태 및 작동 상태에서, 상기 실린더 라이너 (2) 의 실린더 축선 (A) 을 따라 상사점 위치와 하사점 위치 사이에서 전후로 이동가능하게 배치되고,
상기 실린더 라이너 (2) 에는, 라이너 냉각 유체 (201) 에 의해 상기 실린더 라이너 (2) 를 냉각시키기 위한 라이너 냉각 시스템 (200) 이 제공되고,
상기 실린더 커버 (3) 에는, 커버 냉각 유체 (301) 에 의해 상기 실린더 커버 (3) 를 냉각시키기 위한 커버 냉각 시스템 (300) 이 제공되고,
상기 라이너 냉각 시스템 (200) 은 상기 라이너 냉각 유체 (201) 와 상기 커버 냉각 유체 (301) 사이의 유동 교환 (flow exchange) 이 제어 또는 조절될 수 있도록 상기 커버 냉각 시스템 (300) 으로부터 디커플링되거나 (decoupled), 또는 상기 라이너 냉각 유체 (201) 와 상기 커버 냉각 유체 (301) 사이의 상기 유동 교환이 방지되는, 실린더 라이너 장치를 냉각시키는 냉각 방법.1. A cooling method for cooling a cylinder liner apparatus (1) for a reciprocating piston internal combustion engine, in particular a large two-stroke diesel engine,
The cylinder liner apparatus (1) includes a cylinder liner (2) in which a piston can be installed,
The piston is installed so that the upper side of the piston defines the combustion space 4 together with the running surface 21 of the cylinder liner 2 and the cylinder cover 3 disposed in the cylinder liner 2 And a bottom dead center position along the cylinder axis (A) of the cylinder liner (2)
The cylinder liner (2) is provided with a liner cooling system (200) for cooling the cylinder liner (2) by a liner cooling fluid (201)
The cylinder cover 3 is provided with a cover cooling system 300 for cooling the cylinder cover 3 by a cover cooling fluid 301,
The liner cooling system 200 may be decoupled from the cover cooling system 300 such that flow exchange between the liner cooling fluid 201 and the cover cooling fluid 301 may be controlled or adjusted. Or the exchange of the fluid between the liner cooling fluid (201) and the cover cooling fluid (301) is prevented.
상기 라이너 냉각 시스템 (200) 은, 상기 라이너 냉각 유체 (201) 가 상기 실린더 커버 (3) 와 라이너 유출부 (211) 사이에 배치된 라이너 유입부 (210) 를 통해 상기 라이너 냉각 시스템 (200) 에 공급될 수 있고 또한 상기 라이너 냉각 유체 (201) 가 상기 라이너 유출부 (211) 를 통해 다시 상기 라이너 냉각 시스템 (200) 으로부터 벗어날 수 있도록, 상기 실린더 라이너 (2) 의 실린더 벽 (22) 에 배치되는, 실린더 라이너 장치를 냉각시키는 냉각 방법.10. The method of claim 9,
The liner cooling system 200 is configured such that the liner cooling fluid 201 is introduced into the liner cooling system 200 through a liner inlet 210 disposed between the cylinder cover 3 and the liner outlet 211 And is disposed in the cylinder wall 22 of the cylinder liner 2 so that the liner cooling fluid 201 can be released from the liner cooling system 200 through the liner outlet 211 again And cooling the cylinder liner apparatus.
상기 라이너 냉각 유체는, 처음에는 상기 라이너 유입부 (210) 로부터 상기 실린더 커버 (3) 를 향하는 방향으로 안내되고, 후속하여 상기 실린더 커버 (3) 의 상기 방향으로부터 벗어나서 상기 라이너 유출부 (211) 를 향해 안내되고,
특히 상기 라이너 냉각 유체 (201) 는, 처음에는 상기 라이너 유입부 (210) 와 상기 라이너 유출부 (211) 사이에 배치된 라이너 수집 공간 (220) 에 공급되고, 상기 라이너 냉각 유체 (201) 는, 후속하여 상기 라이너 유출부 (211) 를 통해 상기 라이너 수집 공간 (220) 으로부터 벗어나도록 유도되는, 실린더 라이너 장치를 냉각시키는 냉각 방법.11. The method according to claim 9 or 10,
The liner cooling fluid is guided in the direction from the liner inlet 210 to the cylinder cover 3 and is then released from the direction of the cylinder cover 3 to move the liner outlet 211 Lt; / RTI >
The liner cooling fluid 201 is first supplied to a liner collecting space 220 disposed between the liner inlet 210 and the liner outlet 211, And is subsequently led out of the liner collecting space (220) through the liner outlet (211).
상기 커버 냉각 시스템 (300) 은, 상기 커버 냉각 유체 (301) 가 커버 유입부 (310) 에 의해 상기 커버 냉각 시스템 (300) 에 공급되고 또한 커버 유출부 (311) 를 통해 다시 상기 커버 냉각 시스템 (300) 으로부터 벗어나도록, 상기 실린더 커버 (3) 내에 배치되고,
상기 커버 냉각 유체 (301) 는, 처음에는 상기 커버 유입부 (310) 로부터 상기 실린더 라이너 (2) 를 향하는 방향으로 바람직하게 안내되고, 후속하여 다시 상기 실린더 라이너 (2) 의 방향으로부터 벗어나서 상기 커버 유출부 (311) 를 향해 안내되는, 실린더 라이너 장치를 냉각시키는 냉각 방법.12. The method according to any one of claims 9 to 11,
The cover cooling system 300 is configured such that the cover cooling fluid 301 is supplied to the cover cooling system 300 by a cover inlet 310 and through the cover outlet 311 again to the cover cooling system 300 300 in the cylinder cover 3,
The cover cooling fluid 301 is preferably guided at first from the cover inlet 310 toward the cylinder liner 2 and subsequently from the direction of the cylinder liner 2 again, (311) of the cylinder liner apparatus.
상기 커버 냉각 유체 (301) 는, 처음에는 상기 커버 유입부 (310) 와 상기 커버 유출부 (311) 사이에 배치된 커버 수집 공간 (320) 에 공급되고, 상기 커버 냉각 유체 (301) 는, 후속하여 상기 커버 유출부 (311) 를 통해 다시 상기 커버 수집 공간 (320) 으로부터 벗어나도록 유도되는, 실린더 라이너 장치를 냉각시키는 냉각 방법.13. The method according to any one of claims 9 to 12,
The cover cooling fluid 301 is first supplied to a cover collection space 320 disposed between the cover inlet portion 310 and the cover outlet portion 311 and the cover cooling fluid 301 is supplied to a subsequent And is then led out of the cover collection space (320) again through the cover outlet (311).
상기 실린더 라이너 (2) 에서 축선방향 및/또는 반경방향 온도 구배가 감소하도록, 상기 라이너 냉각 유체 (201) 의 도움으로, 상기 라이너 유입부 (201) 위에 놓인 실린더 라이너 (2) 의 영역으로부터 상기 라이너 유입부 (201) 아래에 놓인 실린더 라이너 (2) 의 영역으로 열이 전달되는, 실린더 라이너 장치를 냉각시키는 냉각 방법.14. The method according to any one of claims 9 to 13,
From the region of the cylinder liner (2) overlying the liner inlet (201) with the aid of the liner cooling fluid (201) such that the axial and / or radial temperature gradient in the cylinder liner (2) Wherein the heat is transferred to the region of the cylinder liner (2) lying below the inlet (201).
라이너 냉각 유체 (210) 로서, 상기 커버 냉각 유체 (310) 와 상이한 냉각 유체가 사용되고, 바람직하게는, 라이너 냉각 유체 (210) 로서 오일이 사용되고, 그리고/또는 커버 냉각 수단 (301) 으로서 바람직하게는 물이 사용되는, 실린더 라이너 장치를 냉각시키는 냉각 방법.15. The method according to any one of claims 9 to 14,
As the liner cooling fluid 210, a cooling fluid different from the cover cooling fluid 310 is used, preferably oil is used as the liner cooling fluid 210, and / or as the cover cooling means 301, Wherein water is used to cool the cylinder liner apparatus.
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