DE212012000084U1

DE212012000084U1 - Explosionsdruckentlastungsventil

Info

Publication number: DE212012000084U1
Application number: DE212012000084U
Authority: DE
Original assignee: Wartsila Finland Oy
Current assignee: Wartsila Finland Oy
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2013-11-22
Anticipated expiration: 2022-01-14
Also published as: FI20115353L; WO2012140312A1; FI20115353A0; FI20115353A; FI123375B

Abstract

Explosionsdruckentlastungsventil für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, wobei das Ventil einen Ventilsitz (1), eine Schließplatte (2), die mit dem Ventilsitz (1) zusammen arbeitet, eine Flammensperre (5), um Flammen daran zu hindern, aus dem Kurbelgehäuse zu entweichen, eine Abdeckplatte (4) zum Leiten von Explosionsgasen, und eine Schließfeder (3) zum Drücken der Schließplatte (2) gegen den Ventilsitz (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (4) einen Sandwich-Aufbau aufweist, der zumindest zwei Stützschichten (4a, 4c) und zumindest eine dämpfende Schicht (4b) aufweist, die aus einem dämpfenden Material hergestellt ist und zwischen den Stützschichten (4a, 4c) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Explosionsdruckentlastungsventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Hintergrund der Erfindung
Eine Kurbelgehäuseexplosion in einer Brennkraftmaschine ist ein unerwünschtes Ereignis, das ernsthafte Konsequenzen haben kann. Wenn das Schmieröl innerhalb des Kurbelgehäuses in Kontakt mit einer heißen Stelle gelangt, die zum Beispiel durch eine unzureichende Schmierung zwischen beweglichen Teilen verursacht werden konnte, verdampft das Öl. Wenn der Öldampf zu einer kühleren Stelle innerhalb des Kurbelgehäuses zirkuliert, kondensiert er, was einen Ölnebel bildet, der aus sehr kleinen Tropfen besteht. Falls die Konzentration des Ölnebels einen bestimmten Grenzwert erreicht, kann er durch die heiße Stelle gezündet werden und eine Explosion wird auftreten. Um ein Beschädigen der Maschine zu vermeiden und eine Sicherheit der Menschen zu verbessern, welche die Maschine betreiben, werden die Kurbelgehäuse von großen Brennkraftmaschinen mit Explosionsdruckentlastungsventilen versehen. Gemäß den Anforderungen der International Association of Classification Societies (IACS) bezüglich Maschineninstallationen müssen Brennkraftmaschinen mit einer Zylinderbohrung von 200 mm und darüber oder einem Kurbelgehäusevolumen von 0,6 m³ und darüber mit Kurbelgehäuseexplosionsdruckentlastungsventilen versehen sein. Die erforderliche Anzahl der Explosionsdruckentlastungsventile hängt von der Zylinderbohrung, Kurbelgehäusevolumen, einem freien Bereich der Entlastungsventile und der Anzahl von Kurbelwellenkröpfungen ab. Ein Zweck der Explosionsdruckentlastungsventile ist es, einen Druck von dem Maschinenkurbelgehäuse in einer kontrollierten bzw. gesteuerten Art und Weise abzulassen bzw. zu entspannen.
Ein Explosionsdruckentlastungsventil weist ein Federdruckventilbauteil, das durch einen Druckanstieg innerhalb des Kurbelgehäuses geöffnet wird, und eine Flammensperre auf, um die Flammen daran zu hindern, aus dem Kurbelgehäuse zu entweichen. Das Ventilbauteil muss nach einer Explosion dicht schließen, um eine Luftströmung in das Kurbelgehäuse und demzufolge eine zweite Explosion zu verhindern.
Patentdokument GB 1334165 A offenbart ein Explosionsdruckentlastungsventil mit einer Federdruckschließplatte und einer kreisförmigen Flammensperre. Die Flammensperre ist um einen Ventilsitz herum angeordnet, gegen den die Schließplatte anliegt. Die Flammensperre ragt auswärts von dem Ventilsitz vor und das äußere Ende der Flammensperre ist durch eine Abdeckplatte abgedeckt, die aus einem Metallblech hergestellt ist. Die Kompressions- bzw. Druckfeder, die das Ventil geschlossen hält, ist gegen die Abdeckplatte abgestützt. Ein Problem mit dieser Art von metallischen Abdeckplatten ist, dass Maschinenvibrationen Vibrationen in die Abdeckplatten induzieren können, was diese zu einer signifikanten Lärm- bzw. Geräuschquelle macht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Explosionsdruckentlastungsventil für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine vorzusehen. Die charakteristischen Merkmale des Explosionsdruckentlastungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Explosionsdruckentlastungsventil einen Ventilsitz, eine Schließplatte, die mit dem Ventilsitz zusammenarbeitet, eine Flammensperre, die Flammen daran hindert, aus dem Kurbelgehäuse zu entweichen, eine Abdeckplatte zum Leiten von Explosionsgasen, und eine Schließfeder zum Drücken der Schließplatte gegen den Ventilsitz auf. Die Abdeckplatte hat eine Sandwich-Struktur bzw. einen Schichtaufbau, der zumindest zwei Stützschichten und zumindest eine dämpfende Schicht bzw. eine Dämpfungsschicht aufweist, welche aus einem dämpfenden Material hergestellt ist und zwischen den Stützschichten angeordnet ist.
Wenn eine Abdeckplatte mit einer Sandwich-Struktur, die eine Dämpfungsschicht aufweist, verwendet wird, kann die Vibration der Abdeckungsplatte und dementsprechend der induzierte Lärm effektiv verringert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die dämpfende Schicht aus einem Polymer hergestellt. Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung ist die dämpfende Schicht aus Epoxid oder Silikon hergestellt und die Stützschichten sind aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wie zum Beispiel Aluminium oder Stahl hergestellt. Die Dicke der Abdeckplatte ist geeigneterweise 1 bis 4 mm.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Explosionsdruckentlastungsventils.
2 zeigt den Aufbau bzw. die Struktur der Abdeckplatte des Explosionsdruckentlastungsventils von 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
Das Explosionsdruckentlastungsventil gemäß der vorliegenden Erfindung kann als eine Sicherheitsvorrichtung in Verbindung mit einem Kurbelgehäuse einer großen Brennkraftmaschine verwendet werden, wie zum Beispiel einer Maschine, die in einem Schiff oder einem Kraftwerk verwendet wird. Das Ventil baut einen Überdruck aus dem Kurbelgehäuse in einem Fall einer Explosion ab und verhindert eine Luftströmung in das Kurbelgehäuse. Eine Maschine kann mit einem oder mehreren Explosionsdruckentlastungsventilen versehen werden. Die Explosionsdruckentlastungsventile können zum Beispiel an Ständertüren bzw. Kurbelgehäusetüren befestigt werden, die Öffnungen des Kurbelgehäuses abdecken.
Das Explosionsdruckentlastungsventil von 1 weist einen kreisförmigen Ventilsitz 1 auf, der außerhalb des Kurbelgehäuses um eine Öffnung in einer Ständertüre oder einer Kurbelgehäusewand angeordnet sein kann. Der Ventilsitz 1 weist eine Nut 7 zum Unterbringen einer Dichtung auf. Eine O-Ringdichtung ist in der Nut 7 angeordnet.
Eine Flammensperre 5 ist um den Ventilsitz 1 herum angeordnet, die von der Ebene des Ventilsitzes 1 auswärts vorragt. Die Flammensperre 5 ist aus dünnen Lamellen hergestellt. Die Lamellen ermöglichen eine Gasströmung durch die Flammensperre 5, hindern jedoch Flammen daran, von dem Raum zu entweichen, der durch das Explosionsdruckentlastungsventil geschützt ist. Außerdem sind verschiedene Flammensperrenanordnungen möglich. Zum Beispiel könnte eine Flammensperre auf der anderen Seite des Ventilsitzes 1 angeordnet sein, um die Öffnung in dem Ventilsitz 1 abzudecken. Die Flammensperre könnte daher zumindest teilweise innerhalb des Kurbelgehäuses sein. In der Ausführungsform von 1 ist eine Vielzahl von Schrauben bzw. Bolzen 9 um den Ventilsitz 1 herum angeordnet. Die Schrauben bzw. Bolzen 9 erstrecken sich von der Ebene des Ventilsitzes 1 auswärts und stützen eine Abdeckplatte 4, die auf einer Oberseite der Flammensperre 5 angeordnet ist. Der Rand der Abdeckplatte 4 ist ungefähr 45 Grad zu dem Ventilsitz 1 hin gebogen zum Führen bzw. Leiten einer möglichen Explosionsgasströmung. Um die Explosionsgase noch effektiver in eine bestimmte Richtung zu leiten, kann die Abdeckplatte 4 an einem zylindrischen Kragen befestigt oder daran angebaut sein, der den Ventilsitz umgibt und eine Öffnung in einer Richtung aufweist. Diese Art von Anordnung ist insbesondere für Ventile geeignet, bei denen die Flammensperre 9 auf der Kurbelgehäuseseite des Ventilsitzes angeordnet ist.
Das Ventil weist eine Schließplatte 2 auf, die mit dem Ventilsitz 1 zusammen arbeitet und eine Fluidströmung in das Kurbelgehäuse der Maschine verhindert. Das Ventil wird durch eine schraubenförmige Schließfeder 3 geschlossen gehalten, welche zwischen der Abdeckplatte 4 und der Schließplatte 2 angeordnet ist und die Schließplatte 2 gegen den Ventilsitz 1 drückt. Die Schließplatte 2 wird durch die Schrauben bzw. Bolzen 9, welche die Abdeckplatte stützen, geführt. Falls der Druck in dem Kurbelgehäuse steigt, ermöglicht die Schließfeder 3 ein Öffnen des Explosionsdruckentlastungsventils und Gas strömt aus dem Kurbelgehäuse heraus.
Um ein Geräusch bzw. Lärm zu verringern, der durch die Abdeckplatte 4 aufgrund von Maschinenvibrationen verursacht wird, hat die Abdeckplatte 4 einen Sandwich-Aufbau bzw. eine Schichtstruktur. Die Abdeckplatte 4 weist eine dämpfende Schicht bzw. Dämpfungsschicht 4b auf, die zwischen einem Paar von Stützschichten 4a, 4c angeordnet ist. Die Stützschichten 4a, 4c sind aus einem Metall oder einer Legierung, wie zum Beispiel Stahl hergestellt. Die Stützschichten 4a, 4c müssen nicht notwendigerweise aus dem gleichen Material hergestellt sein. Die dämpfende Schicht 4b ist aus einem Material hergestellt, das Vibrationen dämpft. Geeignete Materialien für die dämpfende Schicht 4b sind viele Polymere, wie zum Beispiel Epoxid oder Silikon. Die Dicke der Abdeckplatte 4 ist derart ausgewählt, dass sie die Anforderungen für ihre mechanische Festigkeit erfüllen kann, und gleichzeitig niedrige Resonanzfrequenzen aufweist. Die Dicke der Abdeckplatte 4 ist geeigneterweise 1 bis 4 mm.
Die Abdeckplatte 4 kann mehr als zwei Stützschichten 4a, 4c und mehr als eine dämpfende Schicht 4b aufweisen. Zum Beispiel könnte die Abdeckplatte 4 fünf oder mehr Schichten aufweisen, so dass die Stützschichten und dämpfenden Schichten abwechselnd in der Konstruktion angeordnet sind. Es ist außerdem möglich, dass mehr als eine dämpfende Schicht zwischen einem Paar von Stützschichten angeordnet sind. Falls die Abdeckplatte 4 mehr als drei Schichten bzw. Lagen aufweist, müssen die äußersten Schichten nicht notwendigerweise Stützschichten sein, sondern zumindest eine der äußeren Schichten kann außerdem aus einem dämpfenden Material hergestellt sein. Falls das Ventil einen Kragen zum Führen der Explosionsgase aufweist, kann außerdem der Kragen einen Sandwich-Aufbau mit Stütz- und Dämpfungsschichten haben.
Es wird einem Fachmann bewusst sein, dass die Erfindung nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche variieren kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 1334165 A [0004]

Claims

Explosionsdruckentlastungsventil für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, wobei das Ventil einen Ventilsitz (1), eine Schließplatte (2), die mit dem Ventilsitz (1) zusammen arbeitet, eine Flammensperre (5), um Flammen daran zu hindern, aus dem Kurbelgehäuse zu entweichen, eine Abdeckplatte (4) zum Leiten von Explosionsgasen, und eine Schließfeder (3) zum Drücken der Schließplatte (2) gegen den Ventilsitz (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (4) einen Sandwich-Aufbau aufweist, der zumindest zwei Stützschichten (4a, 4c) und zumindest eine dämpfende Schicht (4b) aufweist, die aus einem dämpfenden Material hergestellt ist und zwischen den Stützschichten (4a, 4c) angeordnet ist.
Explosionsdruckentlastungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dämpfende Schicht (4b) aus einem Polymer hergestellt ist.
Explosionsdruckentlastungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dämpfende Schicht (4b) aus Epoxid hergestellt ist.
Explosionsdruckentlastungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dämpfende Schicht (4b) aus Silikon hergestellt ist.
Explosionsdruckentlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschichten (4a, 4c) aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt sind.
Explosionsdruckentlastungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Stützschichten (4a, 4c) aus Stahl hergestellt sind.
Explosionsdruckentlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Abdeckplatte (4) 1 bis 4 mm ist.