FI124106B - Mäntämoottori - Google Patents

Description

MÄNTÄMOOTTORI

Keksintö koskee mäntämoottoria.

5 Typen oksideja (NOx) muodostuu korkeissa palamislämpötiloissa mäntämoottorin sylintereissä ja kulkeutuu ilmakehään pakokaasujen mukana. Johtuen typpioksidipäästöjen kielteisistä ympäristövaikutuksista ne on pyritty minimoimaan. Veden lisääminen palamisilmaan vähentää typpioksidipäästöjä. Vesi alentaa palamislämpötilaa sylinterissä, jolloin 10 muodostuvien typen oksidien määrä vähenee. Käytännössä veden lisääminen mäntämoottorin palamisprosessiin suoritetaan kahdella vaihtoehtoisella tavalla: vettä voidaan ruiskuttaa joko suoraan sylintereihin tai sitä voidaan sekoittaa palamisilmaan ennen sen syöttämistä sylintereihin.

15 Kun vettä sekoitetaan palamisilmaan ennen sylintereihin syöttämistä, nestemäinen vesikalvo voi muodostua imuilmakanavan sisäpinnalle ja muille pinnoille, jotka ovat kosketuksissa imuilman kanssa, johtuen nestepisaroiden iskeytymisestä näille pinnoille. Aerodynaamiset voimat kuljetettavat tämän kalvon sen jälkeen alavirtaan ja sen sisältämä vesi voi siksi levitä laajalti 20 imuilmakanavaan ja ahtoilman jäähdyttimeen aiheuttaen korroosiota ja muita siihen liittyviä ongelmia. Esimerkiksi imuilman virtaus voi vapauttaa suuria vesipisaroita vesikalvosta, jotka pisarat voivat sen jälkeen törmätä ahtoilman jäähdyttimen tai muiden komponenttien pinnoille ja siten aiheuttaa vaurioita.

o 25 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on vähentää edellä mainittuja ongelmia.

i

CO

o o Keksinnön tavoite toteutuu patenttivaatimuksessa 1 esitetyllä tavalla, x Keksinnön mukainen mäntämoottori käsittää imuilmakanavan imuilman

CC

Q_ johtamiseksi moottorin sylintereihin. Imuilmakanava on varustettu co 30 nesteenpoistoelimillä nesteen poistamiseksi imuilmakanavan sisäpinnalta.

O) o o

(M

2

Keksinnöllä voidaan saavuttaa huomattavia etuja. Imuilmakanavan sisäpinnalle kerääntynyt nestekalvo voidaan poistaa nesteenpoistoelimillä. Tämän seurauksena imuilmakanavan sisäpinnalla olevan nesteen määrä pienenee samoin kuin korroosio ja muut nesteestä johtuvat ongelmat.

5

Seuraavassa keksintöä kuvataan esimerkinomaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joista

Kuvio 1 on kaavamainen esitys mäntämoottorista.

10

Kuvio 2 on kuvion 1 osasuurennoksen A poikkileikkauskuva.

Kuvio 1 on kaavamainen esitys suurikokoisesta mäntämoottorista 1. Suurikokoisella mäntämoottorilla tarkoitetaan tässä sellaisia moottoreita, joita 15 voidaan käyttää esimerkiksi pää- ja apukoneina laivoissa tai lämpöä ja/tai sähköä tuottavissa voimalaitoksissa. Moottori 1 käsittää imuilmakanavan 2 imuilman johtamiseksi moottorin sylintereihin 3. Moottori 1 käsittää pakokaasukanavan 4, jonka kautta pakokaasu poistetaan sylintereistä 3. Lisäksi moottori 1 käsittää turboahtimen 5 varustettuna kompressorilla 6 ja 20 turbiinilla 7. Kompressori 6 ja turbiini 7 on liitetty toisiinsa vetoakselilla 8. Kompressori 6 on kytketty imuilmakanavaan 2. Turbiini 7 on kytketty pakokaasukanavaan 4. Ahtoilman jäähdytin 9 on kytketty imuilmakanavaan 2 kompressorin 6 alavirran puolelle. Ahtoilman jäähdytin 9 on järjestetty jäähdyttämään kompressorilla 6 paineistettua imuilmaa. Moottoriin 1 voidaan o 25 kytkeä generaattori (ei esitetty).

CO

o o Imuilmakanava 2 on varustettu nesteensyöttöelimillä 10 nesteen, esim.

x veden, syöttämiseksi imuilmakanavaan 2. Nesteensyöttöelimet 10 on järjestetty syöttämään nestettä imuilmakanavan 2 kohtaan, joka on imuilman g 30 virtaussuunnassa kompressorin 6 jälkeen, mutta ennen ahtoilman jäähdytintä o 9. Syöttämällä nestettä imuilmakanavaan 2 imuilman kosteuspitoisuutta C\l 3 voidaan lisätä. Imuilman kostuttaminen vähentää sylintereissä 3 tapahtuvassa palamisessa muodostuvien typen oksidien (NOx) määrää. Nestettä sekoitetaan palamisilmaan imuilmakanavassa 2 ennen imuilman johtamista ahtoilman jäähdyttimeen 9. Nesteensyöttöelimet 10 käsittävät 5 nestelähteeseen liitetyn syöttöputken 11. Imuilmakanavaan 2 avautuvat suuttimet 12 on liitetty syöttöputkeen 12. Suuttimista 12 neste syötetään pisara- tai sumumuodossa imuilmakanavaan 2.

Imuilmakanava 2 käsittää ahtoilmasäiliön 13, joka on järjestetty alavirtaan 10 ahtoilman jäähdyttimestä 9. Imuilmakanava 2 käsittää myös imukanavat 14 järjestettynä kunkin sylinterin 3 ja ahtoilmasäiliön 13 välille palamisilman syöttämiseksi ahtoilmasäiliöstä 13 sylintereihin 3.

Imuilmakanava 2 on varustettu nesteenpoistoelimillä nestekalvon 15 poistamiseksi imukanavan 2 sisäpinnalta 19. Nestekalvo voi muodostua imuilmakanavan sisäpinnalle/-pinnoille johtuen nestepisaroiden iskeytymisestä pintaan/pintoihin. Pisarat voivat olla peräisin nesteensyöttöelimillä 10 syötetystä nesteestä ja/tai ympäröivän ilman kosteudesta. Aerodynaamiset voimat kuljettavat nestekalvon alavirran 20 suuntaan ja neste voi levitä laajoille alueille imuilmakanavan pintoja.

Kuviossa 2 esitetyn keksinnön erään suoritusmuodon mukaan nesteenpoistoelimet käsittävät imuilmakanavan 2 seinään 17 järjestetyn raon 15. Rako 15 aukeaa imuilmakanavaan 2. Rako 15 on järjestetty imuilman o 25 virtaussuunnassa nesteensyöttöelinten 10 jälkeen. Tyhjennysputki 16 on g liitetty rakoon 15. Nestettä voidaan poistaa raosta 15 tyhjennysputken 16 o kautta. Tyhjennysputki 16 on järjestetty raon 15 alimpaan osaan, x Tyhjennysputki 16 käsittää venttiilin 18, esimerkiksi uimuriventtiilin, joka on järjestetty avautumaan, kun nestepinta raossa 15 tai tyhjennysputkessa 16 co 30 nousee yli ennalta määritetyn tason.

σ> o o

CM

4

Rako 15 on pitkänomainen imuilmakanavan 2 poikittaissuunnassa. Rako 15 voi ulottua koko imuilmakanavan 2 kehän ympäri. Vaihtoehtoisesti rako 15 voi ulottua vain osittain imuilmakanavan 2 kehän ympäri. Rako 15 ulottuu sisäpinnasta 19 poispäin. Rako 15 ulottuu sisäpinnasta 19 poispäin 5 korkeintaan 85°:een kulmassa (a), tyypillisesti 5-70°:een kulmassa. Raon 15 leveys (w) riippuu poistettavan nestekalvon tilavuudesta ja paksuudesta sekä imuilmakanavassa 2 olevan imuilman virtausolosuhteista. Tyypillisesti nestekalvon paksuus on enintään 2,4 mm. Leveys (w) on ainakin 3 mm, tyypillisesti 1 - 5 cm. Raon 15 pohja käsittää laskeutuskammion 20, jonka 10 kautta kerättävä neste virtaa raon 15 alimpaan osaan.

Kun moottori 1 on käynnissä, imuilma johdetaan kompressoriin 6, jolla sen painetta nostetaan noin 4 baariin. Sen jälkeen imuilman kosteuspitoisuutta lisätään syöttämällä nestettä imuilmakanavaan 2. Sitten imuilmakanavan 2 15 sisäpinnalle 19 muodostunut nestekalvo poistetaan nesteenpoistoelimillä.

Kun nesteenpoistoelimet käsittävät raon 15, imuilmavirtauksen aiheuttamat aerodynaamiset voimat pakottavat nestettä nestekalvosta rakoon 15. Raossa 15 neste virtaa laskeutuskammioon 20. Neste virtaa laskeutuskammion 20 kautta raon 15 alimpaan osaan. Kun nestepinta raossa 15 tai 20 tyhjennysputkessa 16 nousee yli ennalta määritetyn tason, venttiili 18 avautuu ja neste virtaa ulos raosta 15 tyhjennysputken 16 kautta.

Sen jälkeen imuilma johdetaan ahtoilman jäähdyttimeen 9 ja jäähdytetään jäähdyttimellä 9. Jäähdytetty imuilma johdetaan ahtoilmasäiliöön 13. o 25 Ahtoilmasäiliöstä 13 imuilma johdetaan pitkin imukanavia 14 sylintereihin 3.

g Polttoainetta poltetaan imuilmalla sylintereissä 3. Palamisessa muodostuvat o pakokaasut johdetaan pakokaasukanavaa 4 pitkin turbiiniin 4. Koska virtaus x kulkee turbiinin 4 läpi, se pyörittää turbiinin 4 roottoria, jonka pyöriminen Q_ välitetään vetoakselilla 8 kompressorin 3 roottorille. Imuilman ja pakokaasun co 30 virtaussuunnat on piirustuksissa esitetty nuolilla.

O) o o

(M

Claims (8)

1. Mäntämoottori (1), joka käsittää imuilmakanavan (2) imuilman 5 johtamiseksi moottorin (1) sylintereihin (3), imuilmakanava (2) on varustettu nesteenpoistoelimillä (15) nesteen poistamiseksi imuilmakanavan (2) sisäpinnalta (19), jotka nesteenpoistoelimet käsittävät imuilmakanavan (2) seinään (17) järjestetyn raon (15), johon on liitetty tyhjennysputki (16), jonka kautta neste voidaan poistaa raosta (15) tunnettu siitä, että tyhjennysputki 10 (16) käsittää venttiilin (18), joka on järjestetty avautumaan, kun nestepinta raossa (15) tai tyhjennysputkessa (16) nousee yli ennalta määritetyn tason.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mäntämoottori (1), tunnettu siitä, että rako (15) on pitkänomainen imuilmakanavan (2) poikittaissuunnassa. 15

3. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 2 mukainen mäntämoottori (1), tunnettu siitä, että rako (16) ulottuu koko imuilmakanavan (2) kehän ympäri.

4. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen mäntämoottori 20 (1), tunnettu siitä, että rako (15) ulottuu poispäin imuilmakanavan (2) sisäpinnasta (19).

5. Patenttivaatimuksen 5 mukainen mäntämoottori (1), tunnettu siitä, että rako (15) ulottuu korkeintaan 85°:een kulmassa (a), tyypillisesti 5 - 70°:een o 25 kulmassa (a), poispäin imuilmakanavan (2) sisäpinnasta (19). CO o

6. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen mäntämoottori x (1), tunnettu siitä, että raon (15) leveys (w) on vähintään 3 mm, tyypillisesti CL 1 - 5 cm. CO n 30 CD O) O o (M

7. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen mäntämoottori (1), tunnettu siitä, että imuilmakanava (2) on varustettu nesteensyöttöelimillä (10) nesteen syöttämiseksi imuilmakanavaan (2), ja että nesteenpoistoelimet (15) on järjestetty imuilman virtaussuunnassa 5 nesteensyöttöelinten (10) jälkeen.

8. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen mäntämoottori (1) , tunnettu siitä, että ahtoilman jäähdytin (9) on kytketty imuilmakanavaan (2) , ja että nesteenpoistoelimet (15) on järjestetty imuilman virtaussuunnassa 10 ennen ahtoilman jäähdytintä (9). o cv i CO o o X cc CL 00 LO 00 CO σ> o o (M