ES2197686T3 - Sistema de lubricacion para motores diesel grandes. - Google Patents

Abstract

Método para la lubricación de cilindros de motores diésel grandes tales como motores marinos, con el cual en relación con el movimiento dirigido hacia arriba de un pistón se efectúa una inyección de aceite lubricante a través de unas toberas (3) de inyección en un área de segmento separada por debajo de la parte superior de cada cilindro asociado (5) del motor, caracterizado porque el aceite lubricante se inyecta bajo una presión elevada a través de unas toberas (3) de atomización en un momento inmediatamente antes del paso ascendente de dicha área de segmento por los medios de segmento de pistón de dicho pistón, porque la inyección (3) efectuada desde las toberas individuales (3) se dirige hacia un área de la pared (5) del cilindro que queda dispuesta muy cerca de cada tobera en aquella área de segmento en la que están montadas las toberas, de manera que antes del paso real de los medios de segmento de pistón, el aceite atomizado puede formar una película anular, sustancialmente coherente,de aceite de lubricación sobre la superficie del cilindro.

Description

Sistema de lubricación para motores diesel grandes.

En los sistemas tradicionales de lubricación de cilindros, principalmente para motores diésel grandes de 2 tiempos, se hace uso de uno o más lubricadores centrales, cada uno de los cuales actúa sobre los puntos de lubricación en un cilindro individual o en varios cilindros, por ejemplo, mediante la alimentación por presión de porciones de aceite a través de las respectivas tuberías de conexión hacia los diversos puntos de lubricación a intervalos de tiempo adecuados. Ver, por ejemplo, el documento DK/EP 0678152. Estos intervalos adecuados pueden producirse típicamente cuando los segmentos del pistón están dispuestos en oposición con respecto al punto de lubricación adecuado durante el tiempo de compresión cuando el pistón se está moviendo hacia arriba.

No obstante, se ha demostrado que la compresibilidad de la cantidad de aceite que aparece en las tuberías ha dificultado el establecimiento de esta ``temporización'' correcta. Frecuentemente la longitud de las tuberías de aceite utilizadas en la práctica es tan grande que la introducción de una cantidad relativamente pequeña de aceite en un extremo de la tubería simplemente da origen a una compresión del aceite en la tubería sin que la presión sea lo suficientemente grande como para presionar una cantidad correspondiente de aceite hacia fuera del otro extremo en la superficie del cilindro. Frecuentemente el aceite no se dosifica en el momento mencionado anteriormente, sino que por el contrario en momentos en los que la presión en el cilindro es suficientemente baja, por norma general después del paso del pistón en la dirección ascendente o descendente. Si esto se produce durante el movimiento descendente, el aceite se distribuye sobre la superficie del cilindro desde el punto de lubricación y hacia abajo en la camisa del cilindro en lugar de hacia arriba en dirección al extremo ``caliente'' del cilindro en donde es más necesaria la lubricación.

La evolución hacia una utilización todavía mayor de los motores ha dado como resultado un aumento de la carga mecánica y térmica sobre las camisas de los cilindros y los segmentos de los pistones, lo cual tradicionalmente se compensa con un aumento en la dosificación de aceite del cilindro. No obstante, se ha demostrado que si la dosificación se aumenta por encima de un cierto límite, que no está definido, la velocidad a la que se introduce el aceite en el cilindro es tan grande que en lugar de permanecer en la superficie del cilindro, forma un chorro en el interior de la cavidad del cilindro y por lo tanto se pierde. Si la dosificación se efectúa de la forma deseada, mientras los segmentos del pistón están dispuestos en oposición al pistón, esto no resulta tan crítico, pero si la dosificación tiene lugar fuera de este periodo según se ha descrito anteriormente, no se obtienen ventajas de una parte del aceite que se dosifica.

La forma tradicional según la cual el aceite se distribuye sobre la superficie del cilindro ha consistido en el establecimiento de dos ranuras inclinadas por punto de lubricación en la superficie del cilindro, extendiéndose ambas fuera del punto de lubricación y en una dirección que se aleja de la parte superior del cilindro. Cuando el segmento de pistón pasa por dicha ranura, se produce una caída de la presión en la ranura a través del segmento de pistón, que presiona el aceite alejándolo del punto de lubricación. No obstante, se ha demostrado que este y otros métodos resultan inadecuados, por cuanto en la práctica se puede comprobar una variación considerable en el desgaste a lo largo de la circunferencia del cilindro.

Por esta razón, resulta oportuno buscar métodos para mejorar la distribución de aceite sobre la periferia del cilindro.

En el documento JP-A-07 034837 ya se da a conocer un método mejorado.

Con la presente invención, el aceite se dosifica también en porciones en ciertos periodos de tiempo, pero se distribuye a través de toberas de inyección, situadas en la pared del cilindro, sobre la superficie del cilindro antes de que el pistón pase por los puntos de lubricación durante su movimiento ascendente.

Los orificios de aire de barrido en los motores diésel de 2 tiempos de barrido uniflujo están dispuestos de tal manera que durante el barrido, la mezcla de gas es puesto en movimiento giratorio al mismo tiempo que el gas se desplaza hacia arriba en el cilindro, y abandona éste a través de la válvula de escape en la parte superior del cilindro. De este modo el gas en el cilindro sigue una trayectoria helicoidal o remolino en su camino desde los orificios de aire de barrido hacia la válvula de escape. Debido a la fuerza centrífuga, una partícula suficientemente pequeña de aceite que exista en este remolino se verá forzada hacia fuera en dirección a la pared del cilindro, y finalmente se depositará en la pared. Este efecto se aprovecha introduciendo las porciones de aceite en el cilindro en forma de una ``neblina'' de partículas de aceite de tamaño adecuado, atomizadas a través de toberas. Ajustando las dimensiones de las toberas, la velocidad del flujo saliente del aceite y la presión antes de la tobera, es posible controlar el tamaño medio de las gotas de aceite en la neblina de aceite. Si una partícula de aceite o gota de aceite es demasiado pequeña, ``flotará'' demasiado tiempo en el flujo de gas, y finalmente se alejará con el aire de barrido sin impactar en la pared del cilindro. Si es demasiado grande, debido a su inercia continuará durante demasiado tiempo en su camino inicial y no alcanzará la pared del cilindro, por la razón de que es superada por el pistón y se deposita en la parte superior de dicho pistón.

La dirección de las toberas en relación con el flujo en el cilindro se puede disponer de manera que la interacción entre las gotas individuales de aceite y el flujo de gas en el cilindro garantice que las gotas de aceite impactan en la pared del cilindro sobre un área que se corresponde en general con la distancia periférica entre dos puntos de lubricación. De esta manera, el aceite ya está distribuido más o menos uniformemente sobre la superficie del cilindro antes del paso de los segmentos de pistón. Por otra parte, la tobera podrá ajustarse de manera que el aceite impacte en la pared del cilindro en zonas más altas que las toberas. Consecuentemente, ya al introducirse en el cilindro, el aceite no solamente se distribuirá mejor sobre la superficie del cilindro, sino que también se ``entregará'' a la superficie del cilindro más cerca de la parte superior de dicho cilindro, en donde la necesidad de lubricación es la mayor. Ambas condiciones mencionadas darán como resultado una mejor utilización del aceite, con una mejora anticipada de la relación vida del cilindro/consumo de aceite.

La alimentación del aceite hacia la superficie del cilindro se debe efectuar en porciones medidas, tal como es el caso claramente de los sistemas temporizados tradicionales mencionados anteriormente. Los medios de alimentación pueden ser un lubricador tradicional, aunque también se prevén otros medios de alimentación con las características correspondientes.

Para garantizar que la presión en el cilindro no se transmite hacia atrás en el tubo de aceite, se dispone una válvula de retención según la forma normal en el extremo de la tubería de lubricación, inmediatamente delante de la superficie interior de la camisa del cilindro. La válvula de retención permite que el aceite pase desde el tubo de aceite hacia la camisa del cilindro, pero no permite el flujo de gas en la dirección opuesta. Normalmente estas válvulas de retención tienen una presión de abertura modesta (unos pocos bares).

La presión que existe en el sistema nuevo es necesaria en las tuberías de lubricación entre bombas y toberas para garantizar que la atomización deseada es considerablemente mayor (del orden de entre 50 y 100 bares). Si esto se fuera a garantizar por medio de un aumento considerable de la presión de abertura de las válvulas tradicionales de retención, esto requeriría unos resortes más resistentes y que necesitan más espacio, lo cual también daría como resultado un ``espacio perjudicial'' mayor entre válvula y tobera. Con los sistemas tradicionales, este espacio perjudicial ya es de la misma magnitud, o mayor, que dicha cantidad de aceite que se debe dosificar por porción, y por lo tanto da origen a una incertidumbre correspondiente con respecto a la presión delante de la tobera. Para garantizar la atomización necesaria, es necesario que la presión requerida para la atomización esté disponible inmediatamente en el inicio de la dosificación. Esto se puede garantizar, por ejemplo, proporcionando una válvula en la que cada uno de los tubos de aceite se abre hacia fuera en dirección al cilindro, y que se abre por la presión en la tubería de aceite entre el lubricador y la válvula cuando esta presión ha alcanzado un cierto valor, tal como es el caso de los sistemas tradicionales de inyección de aceite.

Como el aceite se suministra a la pared del cilindro antes del paso del pistón, la temporización no es tan crítica como con los sistemas en los que el aceite se debe alimentar exactamente durante el intervalo realmente breve en el que el ``paquete'' de los segmentos de pistón está dispuesto en oposición al punto de lubricación.

En la figura 1 se muestra una configuración posible del sistema.

Una serie de válvulas (3) están dispuestas a intervalos adecuados en la camisa (5) del cilindro caracterizadas porque están configuradas de manera que se abren con una cierta presión en el tubo (2) de aceite que va desde la bomba (1) de aceite hasta las válvulas individuales (3). En el extremo de la válvula (3) inmediatamente dentro de la superficie interna del cilindro, está montada una tobera (4) a través de la cual se atomiza el aceite cuando la presión en el tubo (2) de aceite alcanza un cierto valor prefijado. El aceite se alimenta hacia cada tubo (2) de aceite desde una bomba (1) de aceite consistente en una serie de bombas pequeñas, una para cada tubo (2) de aceite, que reciben aceite desde el depósito (7) de suministro. Las bombas de aceite pueden entregar una porción medida de aceite a intervalos de tiempo determinados, y, por ejemplo, pueden ser un lubricador de cilindros temporizado tradicionalmente tal como se describe en la solicitud PTC PTC/DK/00378, publicación internacional n.º WO96/09492, cuyas válvulas (3) están construidas de manera que si se produce una fuga de aceite, se proporciona una tubería (6) de retorno para fugas de aceite que conduce de vuelta al depósito (7) de suministro. La referencia J indica un flujo de neblina de aceite de una tobera 3, y la referencia A indica el alcance periférico de aquella área de la pared del cilindro hacia la que se dirige este chorro.

Claims (5)

1. Método para la lubricación de cilindros de motores diésel grandes tales como motores marinos, con el cual en relación con el movimiento dirigido hacia arriba de un pistón se efectúa una inyección de aceite lubricante a través de unas toberas (3) de inyección en un área de segmento separada por debajo de la parte superior de cada cilindro asociado (5) del motor, caracterizado porque el aceite lubricante se inyecta bajo una presión elevada a través de unas toberas (3) de atomización en un momento inmediatamente antes del paso ascendente de dicha área de segmento por los medios de segmento de pistón de dicho pistón, porque la inyección (3) efectuada desde las toberas individuales (3) se dirige hacia un área de la pared (5) del cilindro que queda dispuesta muy cerca de cada tobera en aquella área de segmento en la que están montadas las toberas, de manera que antes del paso real de los medios de segmento de pistón, el aceite atomizado puede formar una película anular, sustancialmente coherente, de aceite de lubricación sobre la superficie del cilindro.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el aceite atomizado de cada tobera se inyecta en aquella dirección lateral en la que el aire giratorio de barrido que aparece en el cilindro (5) barre dicha área de segmento.

3. Motor diésel con un sistema de lubricación de paredes de cilindros para funcionar con el método según la reivindicación 1, que comprende medios (1) para suministrar aceite presurizado de lubricación a una serie de toberas (3, 4) de inyección de aceite dispuestas en un área de segmento en la pared (5) del cilindro separada con respecto a la parte superior del cilindro, y medios de control para efectuar una inyección de aceite a través de dicha tobera durante una fase de la carrera ascendente del pistón del cilindro caracterizado porque las toberas (3, 4) de inyección están configuradas como toberas de atomización y los medios (1) de suministro de aceite están adaptados para suministrar aceite de lubricación a una presión suficientemente elevada, preferentemente entre 50 y 100 bares, para acondicionar la inyección de aceite en forma de una neblina (3) de aceite, y porque dichos medios (1) de control se pueden hacer funcionar de manera que accionan la inyección de neblina de aceite durante una fase justo antes de que los medios de segmento de pistón del cilindro pasen por dicha área de segmento.

4. Motor diésel según la reivindicación 3, caracterizado porque las toberas de atomización están configuradas y montadas de tal manera que cada una de ellas inyecta una neblina de aceite dirigida hacia un área de pared del cilindro, dispuesta muy cerca, en aquella área de segmento en la que están montadas las toberas.

5. Motor diésel según la reivindicación 3, caracterizado porque las toberas de atomización están dispuestas con una válvula controlada por presión, cuya abertura depende de que la presión en una tubería de suministro asociada aumente hasta un nivel que es suficiente para que la tobera lleve a cabo una atomización eficaz del aceite.