FI123417B

FI123417B - Polttomoottorikoneen polttoaineen syöttölaite

Info

Publication number: FI123417B
Application number: FI20070698A
Authority: FI
Inventors: Wolfgang Wagner; Ludwig Maier; Hakan Yalcin
Original assignee: Man Diesel Se
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2013-04-15
Also published as: CN101165336B; FI20070698A; FI20070698A0; KR20080035446A; KR101343678B1; JP5232435B2; DE102006049224A1; DE102006049224B4; JP2008101618A; CN101165336A

Description

Polttomoottori koneen polttoaineen syöttölaite

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen polttomoottorikoneen polttoaineen syöttölaitteeseen, nimittäin polttoaineen yhteis-5 painesyöttölaitteeseen.

DE 101 57 135 B4 paljastaa polttomoottorikoneen, nimittäin raskaalla polttoöljyllä käytetyn laivadieselpolttomoottorikoneen, varustettuna usealla sylinterillä, jolloin jokaiseen sylinteriin on sovitettu polttoaineen yhteispainesyöttölait-teen injektori. Injektoreilla on polttomoottorikoneen jokaiseen sylinteriin ruiskutet-10 tavissa polttoainetta. Julkaisun DE 101 57 135 B4 mukainen polttoaineen yhteis-painesyöttölaite käsittää useita suurpainepumppuja omaavan pumppulaitteen polttoaineen syöttämiseksi polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen matalapaine-alueelta sen suurpainealueelle, jolloin suurpainealueelle pumppulaitteen ja injek-toreiden väliin on asetettu pysyvästi suurpaineen alaisena oleva paineakkujär-15 jestelmä. Pysyvästi suurpaineen alaisena olevassa paineakkujärjestelmässä, jota kutsutaan myös yhteispainelaitteeksi, on julkaisun DE 101 57 135 B4 mukaan useita akkuyksikköjä, ja se on yhdistetty samoin pysyvästi suurpaineen alaisena olevilla polttoaineen suurpainejohdoilla pumppulaitteeseen. Paineakkujärjestelmä on lisäksi yhdistetty ruiskutuspaineesta riippuvasti ajoittain suurpaineen alaisena 20 olevilla polttoaineen suurpainejohdoilla injektoreihin.

Tällaisen polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen suurpainealueen ko-neenosaryhmät ovat käytössä alttiina korkealle työpaineelle, joka voi olla 2 000 baariin saakka. Tästä seuraa, että erityisesti pysyvästi suurpaineen alaisena olevien polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen rakenneosien tiivistykselle asetetaan 25 korkeita vaatimuksia.

Tämä pätee vielä enemmän laivadieselpolttomoottorikoneissa, koska 5 laivadieselpolttomoottorikoneiden polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen koneen-

C\J

^ osaryhmät ovat alttiina korkean työpaineen ohella muille kuormituksille, kuten ° esim. suurille värähtelyrasituksille sekä suurille termisille rasituksille. Tämä voi 30 johtaa erityisesti pysyvästi suurpaineen alaisena olevien suurpainepolttoaine-| johtojen alueella, jotka yhdistävät pumppulaitteen polttoaineen yhteispainesyöt- oo tölaitteen paineakkujärjestelmään, johdon rikkoutumiseen ja siten massiivisiin

CD

§ vuotoihin. Myös tiivistyskohdat johdonpäissä voivat vioittua värähtelyjen ja o lämpötilavaikutuksen perusteella ja täten aiheuttaa massiivisia vuotoja.

00 35 Massiivisten vuotojen esiintyminen pysyvästi suurpaineen alaisena olevissa yhteispainesyöttölaitteen rakenneosissa voi johtaa siihen, että paine 2 polttoaineen syöttölaitteen suurpainealueella laskee injektoreiden avautumiseksi tarvittavan avautumispaineen alapuolelle, minkä vuoksi silloin ruiskutukset eivät enää ole mahdollisia ruiskutuksen polttomoottorikoneen sylintereihin. Tämä johtaa heti tapahtuvaan polttomoottorikoneen pysähtymiseen, minkä vuoksi esim.

5 laivoihin, joissa on ainoastaan tällaisella polttoaineen syöttölaitteella varustettu polttomoottorikone, voi aiheutua ohjailukyvyttömyys.

Massiivisten vuotojen ongelman yhteispainesyöttölaitteen polttoaineen syöttölaitteen suurpainealueella ottamiseksi huomioon on tunnettua julkaisusta EP 1 143 140 B1 yhdistää suurpainepumput kahdella suurpainepolttoainejoh-10 dolla paineakkujärjestelmään, jolloin suurpainepolttoainejohtojen päihin on sovitettu sulkuelimiä, jotka johdon rikkoutumisen yhteydessä sulkevat kysymyksessä olevan suurpainepolttoainejohdon ja näin vaikuttavat polttoaineen syöttölaitteen suurpainealueella paineen laskua vastaan. Ylimääräisten varajohtojen varustamisella polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen suurpainepumpun ja paineakkujär-15 jestelmän väliin aikaansaadaan kuitenkin polttoaineen syöttölaitteen kallis rakenteellinen ratkaisu.

Lisäksi täten myös suurennetaan polttoaineen syöttölaitteiden tarvitsemaa rakennetilaa polttomoottorikoneissa.

Tästä lähtien esillä oleva keksintö perustuu ongelmaan luoda poltto-20 moottorikoneen uudenlainen polttoaineen syöttölaite, nimittäin uudenlainen polttoaineen yhteispainesyöttölaite.

Tämä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella polttomoottorikoneen polttoaineen syöttölaitteella.

Keksinnön mukaan ainakin yhteen tai jokaiseen pysyvästi suurpaineen 25 alaisena olevaan suurpainepolttoainejohtoon, joka yhdistää pumppulaitteen pai-neakkujärjestelmään, on sovitettu vaipoitus, jolla on sellainen seinälujuus, että se 5 erityisesti kulloisenkin suurpainepolttoainejohdon johtorikon tapauksessa kestää

C\J

^ määritellyn hätäkäyttöpaineen.

° Tässä esillä olevan keksinnön mielessä ehdotetaan, että ainakin

CVJ

30 pysyvästi suurpaineen alaisena olevaan suurpainepolttoainejohtoon tai jokai- | seen pysyvästi suurpaineen alaisena olevaan suurpainepolttoainejohtoon, joka oo yhdistää polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen pumppulaitteen paineakkujärjes- cn § telmään, sovitetaan vaipoitus, jolloin tällä vaipoituksella on seinälujuus, joka kes- o tää määritellyn hätäkäyttöpaineen. Tämä määritelty hätäkäyttöpaine on suurempi 00 35 kuin injektoreiden avaamiseksi tarvittava avautumispaine, niin että pysyvästi suurpaineen alaisena olevan suurpainepolttoainejohdon johtorikon yhteydessä 3 voidaan ylläpitää polttomoottorikoneen hätäkäyttöä.

Vaikka suurpainepolttoainejohtojen vaipoitus on periaatteessa tunnettua julkaisusta DE 37 39 937 C2, ehdotetaan tässä esillä olevalla keksinnöllä ensimmäistä kertaa, että tämä kestää hätäkäyttöpaineen polttomoottorikoneen hä-5 täkäytön ylläpitämiseksi.

Keksinnön edullisen edelleenkehityksen mukaan vaipoituksen seinä-paksuus on mitoitettu sillä tavoin, että tämä kestää määritellyn ainakin 400 baarin, erityisesti 800 baarin, hätäkäyttöpaineen.

Keksinnön toisen edullisen edelleenkehityksen mukaan laipoituksen ja 10 polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen kulloinkin vaipoitetun koneenosaryhmän ulkoseinän välinen etäisyys on välillä 0,1 mm - 0,2 mm.

Keksinnön muun edullisen edelleenkehityksen mukaan polttoaineen syöttölaitteen pumppulaite on ohjattavissa sillä tavoin, että pysyvästi suurpaineen alaisena olevan vaipoitetun koneenosaryhmän havaitun vuodon yhteydessä suur-15 painealueen työpaine on pienennettävissä määriteltyyn hätäkäyttöpaineeseen.

Keksinnön edulliset edelleenkehitykset ilmenevät epäitsenäisistä patenttivaatimuksista ja jäljessä seuraavasta selostuksesta. Keksinnön suoritus-esimerkkejä selostetaan lähemmin piirustuksen avulla olematta niihin rajoittunut.

20 Tällöin esittää kuvio 1 poikkileikkausta keksinnön mukaisesta polttomoottorikoneen polttoaineen syöttölaitteesta.

Tässä esillä oleva keksintö kohdistuu polttomoottorikoneen polttoaineen yhteispainesyöttölaitteeseen, erityisesti raskaalla polttoöljyllä käytettyyn 25 laivadieselpolttomoottorikoneeseen. Polttoaineen yhteispainesyöttölaitteet ovat käytettävissä matalapainealueella sekä suurpainealueella.

5 Polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen suurpainealue käsittää ainakin

C\J

^ yhden suurpainepumpun omaavan pumppulaitteen ja ainakin yhden akkuyksikön 9 omaavan paineakkujärjestelmän, jolloin pumppulaite on yhdistetty paineakkujär- 30 jestelmään ainakin yhdellä suurpainepolttoainejohdolla. Paineakkujärjestelmä sell kä paineakkujärjestelmän tai jokaisen paineakkujärjestelmän pumppulaitteeseen oo yhdistävät suurpainepolttoainejohdot ovat pysyvästi korkean työpaineen alaisena,

CD

§ joka voi olla 2 000 baariin saakka. Lähtien paineakkujärjestelmästä polttoainetta o on ruiskutettavissa injektoreiden kautta polttomoottorikoneen sylintereihin, jolloin 00 35 jokainen injektori on yhdistetty paineakkujärjestelmään ainakin yhdellä suur painepolttoainejohdolla, joka riippuen polttomoottorikoneen ruiskutustahdista 4 ajoittain on suurpaineen alaisena.

Jotta vältettäisiin massiivisten vuotojen yhteydessä polttoaineen yh-teispainesyöttölaitteen suurpainealueella työpaineen laskeminen injektoreiden avaamiseen tarvittavan työpaineen ja siten polttoaineen polttomoottorikoneen 5 sylintereihin ruiskuttamiseen tarvittavan avautumispaineen alapuolelle, ehdotetaan tässä esillä olevan keksinnön mielessä ainakin pysyvästi suurpaineen alaisena olevaan suurpainepolttoainejohtoon tai jokaiseen pysyvästi suurpaineen alaisena olevaan suurpainepolttoainejohtoon, joka yhdistää polttoaineen yhteis-painesyöttölaitteen suurpainealueen pumppulaitteen paineakkujärjestelmään, että 10 vaipoituksen sovittaminen, jolla on sellainen seinäpaksuus, että se kestää määritellyn hätäkäyttöpaineen, joka on suurempi kuin injektoreiden avautumispaine. Täten voidaan pysyvästi suurpaineen alaisena olevan suurpainepolttoainejohdon johtorikon yhteydessä välttää työpaineen laskeminen injektoreiden avautumispaineen alapuolelle ja varmistaa polttomoottorikoneen hätäkäyttö polttoaineen 15 yhteispainesyöttölaitteella.

Tässä esillä olevan keksinnön edelleenkehityksen mukaan myös pysyvästi suurpaineen alaisena olevaan paineakkujärjestelmään on sovitettu sellainen vaipoitus, joka kestää määritellyn hätäkäyttöpaineen.

Edullisesti kaikkiin pysyvästi suurpaineen alaisena oleviin polttoaineen 20 yhteispainesyöttölaitteen koneenosaryhmiin on sovitettu sellainen vaipoitus, joka kestää hätäkäyttöpaineen, jolloin hätäkäyttöpaine on vähintään 400 baaria, erityisesti vähintään 800 baaria.

Kuvio 1 esittää poikkileikkausta polttoaineen yhteispainesyöttölaittees-ta pysyvästi suurpaineen alaisena olevan suurpainepolttoainejohdon 10 pään 25 alueelta, jolloin kuviossa 1 esitetty suurpainepolttoainejohdon 10 pää on yhdistet-ty liittimellä 11 ja painekappaleella 12 polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen pai-5 neakkujärjestelmään 13. Suurpainepolttoainejohdossa 10 on paineputki 14 ja vai-

C\J

^ poitus 15, jolloin tässä esillä olevan keksinnön mielessä vaipoituksella 15 on ° sellainen seinäpaksuus, että se paineputken 14 rikkoutumisen tapauksessa ja 30 siten paineputken 14 massiivisen vuotamisen tapauksessa kestää määritellyn | hätäkäyttöpaineen. Mahdollisesti tätä varten vaipoitus 15 valmistetaan suuren lu- oo juuden omaavasta työaineesta.

CD

§ Vaipoitus 15 on toteutettu sillä tavoin, että vaipoituksen 15 sisäseinän o ja suurpainepolttoainejohdon paineputken 14 ulkoseinän välinen etäisyys on vä- 00 35 Iillä 0,1 mm - 0,2 mm. Vaipoituksen 15 sisähalkaisija on tämän mukaan valittu vain vähäisesti suuremmaksi kuin suurpainepolttoainejohdon paineputken 14 ui- 5 kohalkaisija.

Vaipoituksen 15 sisäseinän ja paineputken 14 ulkoseinän määrittelemä virtauskanava toimii polttoaineen syöttölaitteen tavallisessa käytössä rikkou-tumattoman paineputken 14 yhteydessä vähäisten polttoainevuotojen johtami-5 seksi takaisin polttoainesäiliöön ja siten polttoaineen syöttölaitteen matala-painealueelle, jolloin tätä varten kuvion 1 mukaan vuodon paluujohto 16 on integroitu paineakkujärjestelmään 13.

Jotta paineputken 14 rikkoutumisen ja siten massiivisten vuotojen tapauksessa voitaisiin ylläpitää hätäkäyttöpainetta, vuodon paluujohtoon 17 on in-10 tegroitu kuristimena muodostettu sulkulaite 17, joka aiheuttaa massiivisten vuotojen yhteydessä padotuksen ja näin asettaa käytettäväksi hätäkäyttöpaineen. Sulkulaite 17 erottaa tämän mukaisesti suurpainepolttoainejohdon 10 polttoaineen syöttölaitteen matalapainealueesta.

Tässä esillä olevan keksinnön edullisen edelleenkehityksen mukaan 15 polttoaineen yhteispainesyöttölaitteen suurpainealueen pumppulaite on sillä tavoin ohjattavissa, että pysyvästi suurpaineen alaisena olevan suurpainealueen koneenosaryhmän havaitun, massiivisen vuodon tapauksessa suurpainealueen työpaine on alennettavissa määriteltyyn hätäkäyttöpaineeseen. Tätä varten pumppulaitteen syöttöteho on pienennettävissä. Tällaisen massiivisen 20 vuodon havaitseminen voi tapahtua painemittauksella, vuodon paluujohdossa olevan läpivirtauksen mittaamisella tai pumppulaitteen syöttötehon määrittämisellä.

CO

δ c\j i

CVJ

o

CVJ

X

cc

CL

CO

O)

CO

o r-- o o

CVJ

Claims

6 1. Polttoaineen yhteispainesyöttölaite, varustettuna matalapaine-alueella, ainakin yhden suurpainepumpun käsittävällä pumppulaitteella, polttoaineen syöttämiseksi polttoaineen syöttölaitteen matalapainealueelta sen suur-5 painealueelle, jolloin suurpainealueelle pumppulaitteen ja sylintereiden väliin sovitettuihin injektoreihin on sovitettu ainakin yhden akkuyksikön omaava, pysyvästi suurpaineen alaisena oleva paineakkujärjestelmä (13), jolloin paineakku-järjestelmä on yhdistetty ainakin yhdellä samoin pysyvästi suurpaineen alaisena olevalla suurpainepolttoainejohdolla (10) pumppulaitteeseen ja jolloin paineak-10 kujärjestelmä riippuen ruiskutustahdista ajoittain suurpaineen alaisena olevien suurpainepolttoainejohtojen välityksellä on yhdistetty injektoreihin, ja ainakin pysyvästi suurapaineen alaisena olevaan suurpainepolttoainejohtoon tai jokaiseen pysyvästi suurpaineen alaisena olevaan suurpainepolttoainejohtoon (10) on sovitettu vaipoitus (15), t u n n e 11 u siitä, että vaipoituksella (15) on seinä-15 paksuus, joka kulloisenkin suurpainepolttoainejohdon (10) johtorikon tapauksessa kestää määritellyn hätäkäyttöpaineen, joka on ainakin 400 baaria, erityisesti ainakin 800 baaria, ja vaipoituksen (15) sisäseinän ja suurpainepolttoainejohdon vaipoitetun paineputken (14) ulkoseinän välille on järjestetty 0,1 -0,2 mm:n suuruinen etäisyys, siis on muodostettu määrätty virtauskanava, joka 20 polttoaineen syöttölaitteen tavanomaisessa käytössä paineputken (14) ollessa rikkoutumaton toimii vähäisten polttoainevuotojen takaisinjohtamisessa polttoainesäiliöön ja vuodon paluujohtoon (16) on integroitu kuristimena muodostettu sulkulaite (17), joka massiivisten vuotojen yhteydessä aiheuttaa padotuksen ja näin asettaa käytettäväksi hätäkäyttöpaineen. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttoaineen syöttölaite, t u n - co n e 11 u siitä, että myös pysyvästi suurpaineen alaisena olevaan paineakkujär- ^ jestelmään on sovitettu vaipoitus, jolla on sellainen seinäpaksuus, että se kes- £J tää määritellyn hätäkäyttöpaineen. cvj 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen polttoaineen syöttölaite, x 30 tunnettu siitä, että polttoaineen syöttölaitteen pumppulaite on sillä tavoin * ohjattavissa, että polttoaineen syöttölaitteen pysyvästi suurpaineen alaisena § olevan, vaipoitetun koneenosaryhmän havaitun vuodon tapauksessa suur- co o painealueen työpaine on alennettavissa määriteltyyn hätäkäyttöpaineeseen, jol- o loin tämän lisäksi pumppulaitteen syöttöteho on alennettavissa. 35 7

1. Samtrycktillförselanordning för bränsle, försedd med ett lägtrycks-omräde, en pumpanordning omfattande ätminstone en högtryckspump, för till-försel av bränsle frän bränsletillförselanordningens lägtrycksomräde till dess 5 högtrycksomräde, varvid i injektorer anordnade i högtrycksomrädet mellan en pumpanordning och cylindrar har anordnats ett ständigt under högtryck va-rande tryckackumulatorsystem (13) med ätminstone en ackumulatorenhet, varvid tryckackumulatorsystemet är förenat med ätminstone en likasä ständigt under tryck varande högtrycksbränsleledning (10) med pumpanordningen och 10 varvid tryckackumulatorsystemet beroende pä insprutningstakten via tidvis under högtryck varande högtrycksbränsleledningar är förenad med injektorer, och i ätminstone den ständigt under högtryck varande högtrycksbränsleled-ningen eller varje ständigt under högtryck varande högtrycksbränsleledning (10) har anordnats en mantling (15), k ä n n e t e c k n a d av att mantlingen 15 (15) har en väggtjocklek, som i händelse av ett ledningsbrott i respektive hög trycksbränsleledning (10) häller ett definierat nöddrifttryck, som är ätminstone 400 bar, i synnerhet ätminstone 800 bar, och mellan mantlingens (15) inre vägg och högtrycksbränsleledningens mantlade tryckrörs (14) yttervägg har anordnats ett 0,1 - 0,2 mm stort avständ, dvs har bildats en bestämd ström-20 ningskanal, som vid konventionell drift av bränsletillförselanordningen, dä tryckröret (14) är osöndrat, fungerar vid tillbakaledande av ringa bränsle-läckage tili en bränslebehällare och i en läckagereturledning (16) är integrerad en som drossel utformad spärranordning (17), som i samband med massiva läckage förorsakar uppdämning och sälunda sätter ett nöddrifttryck att använ-25 das. co

2. Bränsletillförselanordning enligt patentkrav 1, kännetecknad ^ av att ocksä i det ständigt under högtryck varande tryckackumulatorsystemet g har anordnats en mantling med en sädan väggtjocklek att den täi det definie- cvj rade nöddrifttrycket. x 30

3. Bränsletillförselanordning enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - * t e c k n a d av att bränsletillförselanordningens pumpanordning kan styras pä § sä sätt att arbetstrycket i högtrycksomrädet i en ständigt under högtryck va- co o rande mantlad maskindelsgrupp av bränsletillförselanordningen i händelse av o ett detekterat läckage kan sänkas tili det definierade nöddriftstrycket, varvid 35 därtill pumpanordningens tillförseleffekt kan sänkas.