NO309241B1 - Apparatus for refilling a cooling circuit for an underwater engine - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for etterfylling av en kjølekrets for en undervannsmotor, hvilken kjølekrets innbefatter en kjøler mot den omgivende vannmasse, hvilken anordning innbefatter en etterfyllingskilde, en ledningsforbindelse mellom etterfyllingskilden og kjølekretsen og en ventil i ledningsforbindelsen for dosert etterfylling av kjølekretsen. The invention relates to a device for refilling a cooling circuit for an underwater motor, which cooling circuit includes a cooler against the surrounding water mass, which device includes a refill source, a line connection between the refill source and the cooling circuit and a valve in the line connection for dosed refilling of the cooling circuit.

Oppfinnelsen er særlig utviklet i forbindelse med en undervanns-pumpemodul som angitt i den samtidig innleverte norske patentsøknad nr. 19992627 og hvor det er vist og beskrevet en undervanns-pumpemodul innbefattende en pumpesats og en pumpemotor, med et system for smøring av lågere, kjøling og smøring av tetninger og kjøling av motoren, hvilket system innbefatter en ekstern kjøler eksponert mot vannmassen. For etterfylling er det antydet en etterfyllingsventil i systemet. The invention has been particularly developed in connection with an underwater pump module as indicated in the simultaneously filed Norwegian patent application no. 19992627 and where an underwater pump module is shown and described including a pump set and a pump motor, with a system for lubrication of bearings, cooling and lubrication of seals and cooling of the engine, which system includes an external cooler exposed to the body of water. For refilling, a refill valve is suggested in the system.

Selv om oppfinnelsen er særlig utviklet i forbindelse med den her omtalte undervanns-pumpemodul, er oppfinnelsen naturligvis ikke begrenset til slik eksklusiv anvendelse, idet den kan benyttes i mange andre tilfeller hvor det er ønsket en dosert etterfylling. Det er en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en doseringsventil som arbeider under utnyttelse av de temperaturforskjeller som vil foreligge i kjølekretsen og mellom kjøle-kretsen og den omgivende vannmasse. Although the invention has been particularly developed in connection with the underwater pump module mentioned here, the invention is of course not limited to such exclusive use, as it can be used in many other cases where a dosed top-up is desired. It is a purpose of the invention to provide a dosing valve which works by utilizing the temperature differences that will exist in the cooling circuit and between the cooling circuit and the surrounding body of water.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det en anordning som nevnt innledningsvis og med en doseringsventil som innbefatter et hus med et første og et andre kammer. Disse to kammere er innbyrdes adskilt med en belg. Det første kammer har et innløp som er tilknyttet etterfyllingskilden via en enveisventil og et ventilstyrt utløp som er tilknyttet kjølekretsen. Det andre kammer er væskefylt og opptar en væskeførende varmeveksler med et innløp og et utløp, idet utløpet er tilknyttet kjølekretsen nedstrøms kjøleren og innløpet via en vekselventil kan tilordnes kjølekretsen oppstrøms kjøleren, direkte eller According to the invention, a device is proposed as mentioned at the outset and with a dosing valve which includes a housing with a first and a second chamber. These two chambers are mutually separated by a bellows. The first chamber has an inlet which is connected to the replenishment source via a one-way valve and a valve-controlled outlet which is connected to the cooling circuit. The second chamber is filled with liquid and occupies a liquid-carrying heat exchanger with an inlet and an outlet, the outlet being connected to the cooling circuit downstream of the cooler and the inlet via a diverter valve can be assigned to the cooling circuit upstream of the cooler, directly or

via en andre, mot vannmassen eksponert kjøler som er strupeforbundet med kjølekretsen. via a second cooler exposed to the water mass which is throat-connected to the cooling circuit.

Den nye doseringsventil baserer seg på ekspandering og sammentrekking av væsken i det andre kammer under påvirkning av den i det andre kammer opptatte varmeveksler, som vekselvis kan tilknyttes kjølekretsen, direkte eller via en med kjølekretsen strupeforbundet og mot vannmassen eksponert kjøler. Når varmeveksleren er forbundet med kjølekretsen via den nevnte andre kjøler, som er strupeforbundet med kjølekretsen, vil det i denne andre kjøler som følge av strupeforbindelsen foreligge en temperatur som sterkt nærmer seg den omgivende vanntemperatur. Væsken i denne andre kjøler vil således være kaldere enn den væske som eventuelt kommer direkte fra kjølekretsen. Når den andre kjøler er innkoplet vil således væske i det andre kammer trekke seg sammen. Det første kammer står som nevnt i forbindelse med en etterfyllingskilde, via en enveisventil. Når væsken i det andre kammer trekker seg sammen vil væske strømme inn i det første kammer fra etterfyllingskilden (belgen følger sammentrekkingen av væsken i det andre kammer). Når så er skjedd påvirkes vekselventilen slik at varmeveksleren knyttes direkte til kjølekretsen. Den væske som nå tilføres varmeveksleren vil være varmere enn den som går gjennom den andre kjøler, og væsken i det andre kammer vil derfor utvide seg og via den ekspanderende membran presse væske ut fra det første kammer og inn i kjølekretsen. Enveisventilen hindrer retur til etterfyllingskilden. The new dosing valve is based on the expansion and contraction of the liquid in the second chamber under the influence of the heat exchanger occupied in the second chamber, which can alternately be connected to the cooling circuit, directly or via a cooler connected to the cooling circuit through a throat and exposed to the water mass. When the heat exchanger is connected to the cooling circuit via the aforementioned second cooler, which is throat-connected to the cooling circuit, there will be a temperature in this second cooler as a result of the throat connection that strongly approaches the ambient water temperature. The liquid in this second cooler will thus be colder than the liquid that may come directly from the cooling circuit. When the second cooler is switched on, liquid in the second chamber will therefore contract. As mentioned, the first chamber is connected to a replenishment source, via a one-way valve. When the liquid in the second chamber contracts, liquid will flow into the first chamber from the refill source (the bellows follows the contraction of the liquid in the second chamber). When this has happened, the diverter valve is affected so that the heat exchanger is connected directly to the cooling circuit. The liquid that is now supplied to the heat exchanger will be hotter than that which passes through the second cooler, and the liquid in the second chamber will therefore expand and, via the expanding membrane, push liquid out of the first chamber and into the cooling circuit. The one-way valve prevents return to the top-up source.

Med oppfinnelsen er det tilveiebragt en meget enkel og pålitelig anordning for etterfylling. Det kreves bare aktivering av ventilen i utløpet fra det første kammer og vekselventilen. Disse ventiler kan fordelaktig være samlet i en egnet manøverventil med fortrinnsvis elektrisk aktivering. Den elektriske aktivering kan være direkte eller via en pilottrykk. gn egnet manøverventil er en som har to strømningsveier og en lukket port i en første stilling henholdsvis to lukkede porter og en strømningsvei i en andre stilling. With the invention, a very simple and reliable device for refilling has been provided. Only activation of the valve in the outlet from the first chamber and the diverter valve is required. These valves can advantageously be combined in a suitable maneuvering valve with preferably electrical activation. The electrical activation can be direct or via a pilot pressure. A suitable maneuvering valve is one that has two flow paths and a closed port in a first position, respectively two closed ports and a flow path in a second position.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvis eneste figur rent skjematisk viser en anordning ifølge oppfinnelsen, beregnet for etterfylling av en undervannspumpemodul. The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, the only figure of which purely schematically shows a device according to the invention, intended for refilling an underwater pump module.

På tegningen er det vist en undervannspumpemodul 1 bestående av en elektrisk motor 2 og en sentrifugalpumpe 3, som drives av den elektriske motor. Pumpeinnløpet er betegnet med 4 og pumpeutløpet 5. The drawing shows an underwater pump module 1 consisting of an electric motor 2 and a centrifugal pump 3, which is driven by the electric motor. The pump inlet is designated by 4 and the pump outlet by 5.

For motoren 2 er det anordnet en kjølekrets for smøring og kjøling av lagre, tetninger og selve motoren. Denne kjølekrets innbefatter en ekstern kjøler 6. For nærmere detaljer vedrørende undervanns-pumpemodulen 1 og kjølekretsen med den eksterne kjøler 6 vises det til den foran nevnte samtidig innleverte norske patentsøknad. For motor 2, a cooling circuit is arranged for lubrication and cooling of bearings, seals and the motor itself. This cooling circuit includes an external cooler 6. For further details regarding the underwater pump module 1 and the cooling circuit with the external cooler 6, reference is made to the Norwegian patent application submitted at the same time mentioned above.

Den eksterne kjøler 6 er eksponert mot den omgivende vannmasse, altså mot sjøvannet. The external cooler 6 is exposed to the surrounding body of water, i.e. to the seawater.

Kjølekretsen vil ha behov for etterfylling som følge av uunngåelige tap over tid, og for slik etterfylling foreslås det ifølge oppfinnelsen en ny anordning som definert i patent-kravene. The cooling circuit will need refilling as a result of unavoidable losses over time, and for such refilling, a new device as defined in the patent claims is proposed according to the invention.

Et sentralt element i etterfyllingsanordningen er en doseringsventil 7. Denne doseringsventil 7 innbefatter et todelt hus 8,9 som ved hjelp av en belg 10 er delt i et første kammer 11 og et andre kammer 12. Belgen 10 er spent inn mellom de to husdeler 8 og 9 og strekker seg inn i den ene husdel 8. A central element in the refilling device is a dosing valve 7. This dosing valve 7 includes a two-part housing 8,9 which, by means of a bellows 10, is divided into a first chamber 11 and a second chamber 12. The bellows 10 is clamped between the two housing parts 8 and 9 and extends into one part of the house 8.

Det første kammer 11 har et innløp 13 som er tilknyttet en ikke vist etterfyllingskilde via en enveisventil 14 og et foran denne anordnet filter 15. Videre har det første kammer 11 et utløp 16 som er ventilstyrt, med manøverventilen 20, og forbundet med kjølekretsen ved hjelp av en ledning 17. The first chamber 11 has an inlet 13 which is connected to a refill source not shown via a one-way valve 14 and a filter 15 arranged in front of this. Furthermore, the first chamber 11 has an outlet 16 which is valve-controlled, with the maneuvering valve 20, and connected to the cooling circuit using of a wire 17.

Det andre kammer 12 er fylt med en egnet væske og opptar en varmeveksler 18, i utførelseseksempelet utformet som en varmevekslerkveil. Varmeveksleren 18 har et innløp som via en vekselventil, manøverventilen 20, kan koples direkte til kjølekretsen oppstrøms kjøleren 6 eller kan koples til kjølekretsen oppstrøms kjøleren 6 via en mot vannmassen,eksponert andre kjøler 19 som er strupeforbundet 21 med kjølekretsen. The second chamber 12 is filled with a suitable liquid and accommodates a heat exchanger 18, in the embodiment designed as a heat exchanger coil. The heat exchanger 18 has an inlet which via a diverter valve, the maneuver valve 20, can be connected directly to the cooling circuit upstream of the cooler 6 or can be connected to the cooling circuit upstream of the cooler 6 via a second cooler 19 exposed to the water mass, which is throat-connected 21 to the cooling circuit.

Varmeveksleren har videre et utløp 22 som er forbundet med kjølekretsen nedstrøms kjøleren 6. The heat exchanger also has an outlet 22 which is connected to the cooling circuit downstream of the cooler 6.

Struperen 21 medfører at væsken i den andre kjøler 19 vil avkjøles kraftig og få en temperatur i tilnærming til den omgivende vanntemperatur. Det vil si at væsken i kjøleren 19 vil ha en lavere temperatur enn den væske som kommer gjennom ledningen 23 og via manøverventilen 20 kan styres til varmeveksleren 18. The throttle 21 means that the liquid in the second cooler 19 will cool strongly and attain a temperature close to the ambient water temperature. That is, the liquid in the cooler 19 will have a lower temperature than the liquid that comes through the line 23 and can be controlled to the heat exchanger 18 via the maneuvering valve 20.

På tegningen er anordningen vist i en tilstand hvor etterfyllingsvæske doseres inn i kjølekretsen. Manøverventilen 20 står i en stilling hvor varmeveksleren 18 er direkte tilknyttet kjølekretsen oppstrøms kjøleren 6. Væsken i det andre kammer 12 er under utvidelse, som antydet med stiplede linjer for membranen eller belgen 10, og væske presses derfor fra det første kammer 11, ut gjennom utløpet 16 og videre gjennom ledningen 17 til kjølekretsen. In the drawing, the device is shown in a state where top-up liquid is dosed into the cooling circuit. The maneuver valve 20 is in a position where the heat exchanger 18 is directly connected to the cooling circuit upstream of the cooler 6. The liquid in the second chamber 12 is expanding, as indicated by dashed lines for the membrane or bellows 10, and liquid is therefore pushed from the first chamber 11, out through the outlet 16 and further through the line 17 to the cooling circuit.

Når doseringen er ferdig avsluttet aktiveres manøverventilen 20 slik at varmeveksleren 18 tilknyttes den andre eksterne kjøler 19. Utløpet 16 vil da være stengt. Den kaldere væske fra den andre kjøler 19 vil bevirke at væsken i det andre kammer 12 trekker seg sammen, med tilhørende sammentrekking av belgen 10 og innsuging av etterfyllingsvæske gjennom filteret 15 og enveisventilen 14. Når etterfylling er ønskelig, skiftes manøverventilen 20 til den på tegningsfiguren viste stilling. When the dosing has finished, the maneuvering valve 20 is activated so that the heat exchanger 18 is connected to the second external cooler 19. The outlet 16 will then be closed. The colder liquid from the second cooler 19 will cause the liquid in the second chamber 12 to contract, with associated contraction of the bellows 10 and suction of top-up liquid through the filter 15 and the one-way valve 14. When top-up is desired, the maneuvering valve 20 is changed to the one in the drawing displayed position.

Claims (2)

1. Anordning for etterfylling av en kjølekrets for en undervannsmotor, hvilken kjølekrets innbefatter en kjøler mot den omgivende vannmasse, hvilken anordning innbefatter en etterfyllingskilde, en ledningsforbindelse mellom etterfyllingskilden og kjølekretsen og en ventil i ledningsforbindelsen for dosert etterfylling av kjølekretsen, karakterisert ved at doseringsventilen innbefatter et hus (8,9) med et første (11) og et andre (12) kammer, som er innbyrdes adskilt med en belg (10), idet det første kammer (11) har et innløp (13) tilknyttet etterfyllingskilden via en enveisventil (14) og et ventilstyrt utløp (16) tilknyttet kjølekretsen, og det andre kammer (12) er væskefylt og opptar en væskeførende varmeveksler (18) med et innløp og et utløp, idet varmevekslerens (18) utløp (22) er tilknyttet kjølekretsen nedstrøms kjøleren og varmevekslerens (18) innløp via en vekselventil (20) kan tilordnes kjølekretsen oppstrøms kjøleren (6), direkte eller via en andre, mot vannmassen eksponert kjøler (19) som er strupeforbundet (21) med kjølekretsen.1. Device for refilling a cooling circuit for an underwater motor, which cooling circuit includes a cooler against the surrounding water mass, which device includes a refill source, a line connection between the refill source and the cooling circuit and a valve in the line connection for dosed refilling of the cooling circuit, characterized in that the dosing valve includes a housing (8,9) with a first (11) and a second (12) chamber, which are mutually separated by a bellows (10), the first chamber (11) having an inlet (13) connected to the replenishment source via a one-way valve (14) ) and a valve-controlled outlet (16) connected to the cooling circuit, and the second chamber (12) is filled with liquid and occupies a liquid-carrying heat exchanger (18) with an inlet and an outlet, the outlet (22) of the heat exchanger (18) being connected to the cooling circuit downstream of the cooler and the inlet of the heat exchanger (18) via a diverter valve (20) can be assigned to the cooling circuit upstream of the cooler (6), directly or via another cooler exposed to the water mass (19) which is throat-connected (21) to the cooling circuit. 2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilen i utløpet (16) fra det første kammer (11) og vekselventilen er samlet i en egnet manøverventil (20).2. Device according to claim 1, characterized in that the valve in the outlet (16) from the first chamber (11) and the diverter valve are combined in a suitable maneuvering valve (20).