FI59290C - Regleranordning foer expansionsmotor - Google Patents

Description

Ι·χ£*»·Ί ΓΒ1 KUULUTUSjULKAISU r0OQn «Ta m (11) UTLÄGCNINGSSKRIFT 5 9290 C Patentti raySnnrtty 10 07 1931

Patent medlelot 'S * ^ (51) K».ik?/int.ci.3 F 02 D 25/02, F 02 G 3/02 SUOMI-FINLAND (») P*Mnttlhak«fmw — PK«ntara5kitin| 753265 (22) Htkamteptlvl — AntöVnlnpd»* 20.11.75 (23) AlkupUr»—GIW«h«t»d»i 20.11.75 (41) Tullut luikituksi — Blivlt offuntllf 21.05.76

Patentti-ja rekisterihallitus .... .. . . . .

_ .... (44) Nlhtlvlkslpunoo |« kuuLjulktlsun pvm. —

Patent- oeh regiiterstyrelaen ' ' AnaMun uti«|d och utt.*krHt«n pubiicund 31.03.81 (32)(33)(31) Pyydetty utuolkuut —B«|ird priorltut 20.11.7^

Hollanti-Holland(NL) 7^15108 (71)(72) Cornells Hubers, 11, Slingerlaantje, Hardenvijk, Hollanti-Holland(NL) (7*0 Forssen & Salomaa Oy (51*) Säätölaite paisuntakonetta varten - Regleranordning för expansionsmotor

Keksintö koskee säätölaitetta paisuntakonetta varten, jossa on ainakin yksi sylinteri varustettuna männällä ja ulkopuolisella polttokammiolla, jossa on polttoil-man ja polttoaineen syöttö, tämän polttoaineen sytytyslaite ja polttokaasun poisto paisuntakoneeseen, jolloin on polttoilmaa esipuristava ahdinlaite, joka on liitetty polttokammion polttoilmasyöttöön jäähdytyslaitteen ja sylinterin kautta, jossa sylinterissä polttoilma puristetaan, ja jolloin jäähdytyslaite on varustettu jäähdytysaineen syötöllä ja poistolla. Sellainen säätölaite on tunnettu esimerkiksi GB-patenttijulkaisusta 142.051.

GB-patenttijulkaisun 142.051 ratkaisulla on ollut tarkoitus saavuttaa korkeampi terminen hyötysuhde, jolloin lähdetään isotermisestä puristuksesta, jotta saavutetaan lämmönvaihtimen optimaalinen käyttömahdollisuus.

Sitä varten käytetään mahdollisimman monia puristusvaiheita (ja enemmän kuin käytännössä on hyväksyttävissä) varustettuna vakiolla maksimijäähdytyksellä, mikä merkitsee sitä, että halutaan kaikki puristuslämpö pois. Sen jälkeen lämmitetään 2 59290 vakiopaineen alaisena ja annetaan kaasun laajentua adiabaattisesti. Jäännöslämpö luovutetaan sitten regeneraattorin kautta kokoonpuristettuun ilmaan, minkä johdosta säästetään polttoainetta.

FR-patenttijulkaisussa 2.110.189 on esitetty polttolaite paisuntakonetta varten, jolla parannetaan poltto-edellytyksiä erityisesti paineenlaskemisen välttämiseen nähden, koska sellaisilla paineenalenemisilla on haitallinen vaikutus tyyppiyhdis-teiden syntymiseen. Sellaista tunnettua polttolaitetta voidaan käyttää myös keksinnön mukaisessa paisunta-polttomoottorikoneessa.

GB-patenttijulkaisussa 985.045 kuvatussa laitteessa säädetään sen kokonaistaloudellisuuden parantamiseksi ahtopuristetun polttoilman jäähdytystä siten, että pakokaasun lämpötila pidetään polttomoottorikoneen laajalla kierroslukualueella mahdollisimman korkealla (vrt. sivu 1, riviltä 42). Ahtopuristetun polttoilman jäähdytys vaikuttaa pienillä kierrosluvuilla yksittäisissä sylintereissä ennen puristusta vallitsevaan alkulämpötilaan siten, että pakokaasujen lämpötila pysyy ennen paineturbiinia mahdollisimman korkealla.

Osakuormituskäytöllä on lisäksi sisääntulolämpötilaa kohotettava jäähdytystehon vastaavalla ohjauksella, jotta saadaan myös korkeampi pakokaasulämpötila ja siten suurempi höyrymäärä ylimääräiseen höyrykattilaan. Tämän tuotetun höyryn hyväksikäyttämiseksi tarvitaan lisäkonetta, esim. mäntähöyrykonetta tai turbiinia.

CH-patenttijulkaisussa 413.494 on esitetty ahdettu diesel-nelitahtikone, jossa puristusiskua vähennetään vastaavalla venttiiliohjauksella. Ohjaussuureen muodostaa tällöin saavutettu ahtopaine. Tämän ohjauksen kohde on mahdollisimman alhainen puristuslämpötila, minkä kuitenkin tulee riittää dieselpolttoaineen itsesytytyk-seen, jotta alhaisella polttolämpötilalla saadaan tasainen hyötyenergia.

US-patenttijulkaisussa 2.688.230 on esitetty paisuntakone, jota syötetään erillisessä polttolaitteessa syntyvällä polttokaasulla ja johon on laitettu ahtolaite, mutta kuten tämän US-patenttijulkaisun palstan 1 kappaleessa 3 on mainittu, on tällä paisuntakoneella tarkoitus saavuttaa polttokaasuille korkeampi lämpötila kuin normaaleissa paisuntakoneissa, jotta siten saadaan korkeampi terminen teho. Tämä saavutetaan erityisesti siten, että pakokaasujen ja puristetun ilman välillä on lämmönvaihdin.

Tavallisissa paisuntakoneiden säätölaitteissa on riittävän suuren hyötysuhteen saavuttamiseksi pakko noudattaa kohtalaisen korkeaa puristusastetta. Tämän korkean puristusasteen johdosta syntyy rajoitettu mahdollisuus suurentaa täytöstä lämmön- 3 59290 tuonnin avulla. Siten syntyy kiertoprosessia varten kapea, korkealle venytetty nauhamainen PV-diagrammi.

Tavallisissa paisuntakoneissa ovat lisäksi mahdollisimman korkeat polttolämpötilat tarpeen, jotta voidaan saavuttaa riittävän suuri täytös, koska keskimääräinen tehollinen männänpaine on siitä riippuvainen. Näiden korkeiden polttolämpötilojen takia tulevat nämä koneet ankarasti kuormitetuiksi, samalla kun esiintyy suuria jäähdytyshäviöitä. Hyvän tilavuushyötysuhteen saavuttamiseksi käytetään usein esipuristusta. Tästä on kuitenkin seurauksena hyvin suuri puristuspaineen nousu verrattuna suhteelliseen pieneen keskimääräisen tehollisen mäntäpaineen nousuun, kun taas puristuspaineen nousulla tuskin on myönteistä vaikutusta paisuntamootto-reiden tehokkuuteen.

Keksinnön tehtävänä on välttää paisuntakoneiden tunnettujen säätölaitteiden haitat ja aikaansaada sellainen säätölaite, joka on siten ohjattavissa, että hyötysuhde pysyy edullisella tasolla.

Tämä ratkaistaan säätölaitteen keksinnön mukaisella rakenteella siten, että on polt-tokammioon liitetty polttokammiossa olevien polttokaasujen paine- tai lämpötila-muutoksiin reagoiva säätölaite, joka on liitetty jäähdytysaineen syöttöjohtoon järjestettyyn jäähdytysaineen säätöelimeen (venttiili 23), jotta pidetään poltto-kaasun paine tai lämpötila olennaisesti vakiona ja taataan korkea hyötysuhde.

Säätölaite jäähdytyslaitteeseen syötettyä jäähdytysainetta varten voi muodostua kotelosta, joka on johdon avulla liitetty polttokammioon, jolloin tämän kotelon aukkoon on järjestetty molemmista päistään olakkeella tai kauluksella varustettu, jousikuormitteinen mäntä, joka käyttää jäähdytysaineen säätöelintä.

Mekaanisen säätölaitteen tilalla voidaan käyttää toisen tyyppistä mekaanista laitetta tai sähköisesti toimivaa laitetta.

Sähköisesti toimivan säätölaitteen eräs edullinen suoritusmuoto on sellainen, että säätölaite jäähdytyslaitteeseen johdettua jäähdytysainetta varten muodostuu polttokammioon liitetystä painemittarista, joka on yhteistoiminnassa kahden koskettimen kanssa, jotka on järjestetty servomoottoriin liitettyyn virtapiiriin, joka servomoottori käyttää jäähdytysaineen säätöelintä.

Tämä säätölaite voi olla muodostettu myös siten, että paisuntakone voi toimia ylikuormitettuna. Sitä varten voi keksinnön mukaisesti painemittarin kanssa yhteistoiminnassa olevien koskettimien kummallekin puolelle olla järjestetty lisäksi , 59290 koskettimet, jotka koskettimet on järjestetty servomoottoriin liitettyyn virtapiiriin, joista koskettimista toinen kosketin säätää täytösaikaa normaalia suuremmalla alueella johdetulla polttoainemäärällä, kun taas toinen kosketin säätää täytösaikaa pienemmällä sellaisella polttoaineen määrällä.

Tällä ratkaisulla saavutetaan täyttöpaineesta riippuen paisuntakoneen tehon säätö, tyhjäkäynnistä vähäiseen kuormitukseen, jäähdytyslaitteen ollessa poiskytket-tynä, puristuspaineesta riippuvaan tehoon, mikä on suurempi kuin minimiteho, millä keksinnön mukainen säätölaite asetetulla vakiolla polttolämpötilalla voi toimia. Jos halutaan, voidaan tätä minimitehoa säätää siten, että säädetään polttokaasu-jen polttolämpötila alhaisempaan vakiolämpötilaan työpaine ylläpitäen, jolloin syötetään polttolaitteeseen vähemmän polttoainetta, siten saavutetaan edullinen hyötysuhde osakuormitusalueella.

Piirustuksessa on esitetty keksinnön mukaisen paisuntakoneen eräs suoritusesimerk-ki erään suoritusvaihtoehdon kanssa.

Kuvio 1 esittää paisuntamoottoria päältä katsottuna.

Kuvio 2 esittää pV-diagrammia.

Kuvio 3 esittää suurennettuna jäähdytysaineen syöttöä säätävän säätölaitteen suoritusmuotoa leikkauksessa.

Kuvio 4 esittää suurennettuna kaaviollisesti jäähdytysaineen syöttöä säätävän säätölaitteen toista suoritusmuotoa.

Kuvio 5 esittää erään esipuristussäädön pV-diagrammia.

Piirustuksessa on esitetty paisuntamoottori, jossa polttoaineen palaminen tapahtuu erillisessä polttolaitteessa, joka voidaan toteuttaa monella tavalla. Edullisinta on kuitenkin käyttää polttolaitetta, jonka väliseinä jakaa kahteen kammioon, jolloin paineenalaista puristusilmaa syötetään sylintereistä 1 ensimmäiseen kammioon ja jolloin väliseinässä on ainakin yksi poltin siten, että tasaajana toimivasta ensimmäisestä kammiosta tuleva ilma voi virrata toiseen kammioon vain poltinjär-jestelmän kautta, niin että polttoaineen palaminen tapahtuu täydellisesti. Toinen kammio on yhdistetty tavanomaisilla venttiileillä tunnetulla tavalla varustetun paisuntamoottorin sylinteriin.

Kuten kuviosta 1 ilmenee, ilma pääsee sylintereihin 1 huuhteluaukkojen 2 kautta tasaajana toimivasta kanavasta 3 mainitun ilman täyttöpaineen ollessa nostettu suhteellisen korkeaksi ahtimessa 4, joka on kytketty moottorin akseliin 5, mainitun ahtimen imiessä ja puristaessa ulkopuolista puhdasta ilmaa. Tätä ahdinta käytetään pakokaasuilla, jotka virtaavat pakoaukkojen 6 ja kanavan 7 kautta ahti- 59290 5 meen 4. Kanava 7 on niin pitkä, että ahdin 4 voidaan sijoittaa vapaasti niin, että tarvitaan vain yksi ahdin, joka on helpommin kytkettävissä moottorin akseliin 5 kuin suoraan pakoaukkoihin yhdistetyt ahtimet.

Kanavan 7 tilavuus on sellainen, että virtaushäviöt ovat merkityksettömiä tai niitä ei ole ollenkaan. Tästä johtuu, että ahtimen käyttö ei ole ns. "sysäys"-tai "impulssi"-järjestelmän, vaan lähes ns. "vakiopaine'?-järjestelmän mukainen.

On huomattava, että kanavan 7 tilavuutta ei ole valittu tarpeettoman suureksi, vaan se on pidetty niin pienenä kuin mahdollista.

Täyttökanavassa 3, joka myös toimii tasaajana, ja joka on yhdistetty ahtimeen 4, on jäähdytyslaite 8, joka jäähdyttää täytösilmaa nimellisesti vakiopaineen alaisena.

Paisuntamoottorin tehon säätö tapahtuu säätämällä polttoaineen syöttöä poltto-laitteeseen 9, joka selvyyden vuoksi on piirretty paisuntamoottorin viereen.

Jokainen sylinteri 1 on yhdistetty johdolla 10, joista vain yksi on esitetty, polttolaitteeseen 9. Näitä johtoja 10 pitkin sylinteristä 1 poistuva kuuma puris-tusilma virtaa polttolaitteeseen 9, jossa ilma laajenee tässä polttolaitteessa vallitsevaan lähes vakiopaineeseen, niin että suurempi kaasutilavuus voidaan syöttää täytöksenä paisutusmoottorille kuin mikä sylinteristä on poistunut puristus tilavuutena.

Jokainen sylinteri 1 on myös yhdistetty johdolla 11, joista myös vain yksi on esitetty, polttolaitteeseen 9. Näitä johtoja pitkin polttolaitteessa muodostuvat palokaasut virtaavat ohjattujen venttiilien 11a kautta sylintereihin 1. Nämä venttiilit syöttävät tietyn täytöksen (ns. mekaanisen täytöksen) kuhunkin sylinteriin. Esitetyssä paisuntamoottorin toteutuksessa mainittuja venttiilejä ohjaa nokat 12, jotka ovat moottorin akselin käyttämällä nokka-akselilla 13.

Paisuntamoottori voidaan käynnistää varastosäiliöstä saatavalla paineilmalla tai käynnistinmoottorilla. Jälkimmäisessä tapauksessa ilmaa imetään ulkopuolelta, se puristetaan ja poistetaan polttolaitteeseen. Heti kun tietty virtaus on saavutettu, polttoaineen syöttö polttolaitteeseen avataan ja polttoaine sytytetään. Muutaman iskun jälkeen paisuntamoottorissa saavutetaan haluttu paine.

Jäähdytyslaite 8 ei toimi käynnistyksen aikana ennenkuin lämmittimen paine on noussut haluttuun asetettuun arvoon. Heti kun puristusviiva sivuuttaa täytösvii-van 1, käyntiinlähtöteho saadaan kohoavan paineen vaikutuksesta (kts. kuvion 2 silmukat a,a’,a"...). Samalla myös esipuristuspaine kasvaa niin, että paisunta- 6 59290 moottorin silmukka alkaa paineen suhteen yhä korkeammalta, kuten on esitetty viitemerkeillä b,b’,b".... Heti kun kaavio tulee riittävän suureksi, moottori käynnistyy. Kevyellä kuormituksella teho säädetään kuvion 2 silmukan c,c',c" mukaisesti.

Heti kun asetettu maksimipaine saavutetaan, jäähdytyslaite 8 alkaa toimia niin, että halutusta tehosta riippuen esipuristuspaine putoaa asteettain lämpötilan mukana kunnes maksimiteholla esipuristuslämpötila saavuttaa asetetun minimin.

Tehon säätö, joka aina tapahtuu polttolaitteen polttoaineen syöttöä säätämällä, ilmenee tällöin kaaviosta puristusviivan siirtymänä·y-akselin suhteen viivojen d,d',d"... mukaisesti.

Kuviota 2 tutkittaessa havaitaan lisäksi, että dieselmoottorin diagrammin maksi-mitäytös on osoitettu kaarella e, kun taas kaari f esittää keksinnön mukaisen pai-suntamoottorin maksimitäytöstä, johon on lisättävä esipuristuksen lisäpinta. Sylinteritilavuus on osoitettu viivalla o-g, ahtimen tilavuus viivalla o-h ja maksimijäähdytys viivalla g-k.

Esipuristuspaineen vähentäminen täytösilmaa jäähdyttämällä tapahtuu tehon kasvuun verrannollisesti. Tämä voidaan toteuttaa mekaanisesti kuviossa 3 esitetyllä säätölaitteella tai sähköisesti kuvion A säätölaitteella.

Kuten kuviosta 3 ilmenee, siinä esitettyyn säätölaitteeseen jäähdytyslaitteeseen syötetyn jäähdytysaineen säätämiseksi kuuluu kotelo 16, joka on yhdistetty johdolla 17 polttolaitteen 9 sisäpuolelle. Kotelossa 16 oleva sylinterimäinen uloke on varustettu tiiviisti liikkuvalla männällä 15, jonka päissä on olakkeet 15' vast. 15". Männässä 15 on männänvarsi 20, jota kuormittaa esijännitetty jousi IA. Männänvarsi 20 kulkee jousenmaljassa 18, jota vastaan jousen IA vapaa pää lepää, olevan reiän läpi. Jousenmalja 18 on sijoitettu paisuntamoottorin paikallaan pysyvään osaan 19. Männänvarren 20 pää, joka ulkonee jousenmaljan 18 reiästä, on yhdistetty sauvalla 21, joka voi kääntyä paikallaan olevan nivelen ympäri, venttiilin 23, joka on jäähdytyslaitteeseen johtavassa tulokanavassa 22. Jousi IA on esijännitetty siten, että se aiheuttaa mäntään voiman, joka vastaa yhdyskammion painetta, joka on yhtä suuri kuin maksimi työpaine. Niin kauan kuin tätä painetta ei ole saavutettu, jousi IA painaa männän 15 niin ylös, että olake tai kaulus 15' lepää koteloa 16 vasten. Kun paine kotelossa kasvaa, mäntä liikkuu alaspäin ja puristaa jousta kokoon. Männän liikettä rajoittaa sen olake tai kaulus 15", joka tällöin painautuu kotelon 16 sisäpintaa vasten. Jousen 20 kokoonpuristumisesta johtuen sen jännitysvoima muuttuu, mikä kuitenkin yritetään tehdä niin pieneksi kuin mahdollista.

7 59290

Kun paine polttolaitteessa kasvaa, alaspäin liikkuva mäntä painaa sauvaa 21, niin että venttiili 23 kiertyy, niin että jäähdytysaine, esim. ilma, voi virrata syöttökanavaa 22 pitkin jäähdytyslaitteeseen 8 ahtimen antaman täytösilman jäähdyttämiseksi. Kun paine polttolaitteessa laskee, mäntä liikkuu kotelossa ylöspäin, niin että jäähdytys lakkaa olakkeen tai kauluksen 15' koskettaessa kotelon ulkopintaa.

Tarkempi polttolaitteen paineensäätö saadaan kuviossa 4 esitetyllä sähköisellä säädöllä. Siinä kotelon 16 tilalla on painemittari 24, joka on varustettu servo-moottorin 25 virtapiiriin yhdistetyillä koskettimilla 26 ja 27, jotka on sijoitettu kummallekin puolelle jonkin matkan päähän painemittarin osoittimen kosket-timesta 28. Tämän koskettimien 26 ja 27 toisaalta ja koskettimen 28 toisaalta välisen välimatkan tehtävänä on estää toiminta liian pienillä painevärähtelyillä, jotka aiheutuvat polttolaitteen 9 tasausvaikutuksesta.

Kun polttolaitteen paine ei vielä ole saavuttanut ennaltamäärättyä maksimiarvoaan paisuntamoottorin käynnistyksen aikana tai pienellä teholla, jäähdytyslaite ei toimi. Painemittarin osoittimen kosketin 28 ohittaa täysin vastakkaisen koskettimen 26 ja tulee kosketukseen koskettimen 29 kanssa, jota ei ole yhdistetty servo-moottorin 25 virtapiiriin. Kun paine polttolaitteessa tulee liian suureksi, painemittarin kosketin 28 joutuu kosketukseen koskettimen 27 kanssa, niin että jäähdytyslaite alkaa toimia. Jos paine pysyy korkeana, kosketin 28 ohittaa koskettimen 27 ja tulee kosketukseen koskettimen 30 kanssa, jota ei ole yhdistetty servo-moottorin virtapiiriin, niin että jäähdytyslaite on jatkuvasti toiminnassa.

Havaitaan, että esitetyn mekaanisen säätölaitteen tilalla voidaan käyttää myös muita mekaanisia säätölaitteita, samalla kun painemittarin tilalla voidaan käyttää myös termoelementtiä tai muuta sähköistä säätölaitetta.

Siitä alkaen kun jäähdytyslaite toimii täydellä teholla, eli kun olake tai kaulus 15' lepää kotelon ulkopintaa vasten tai kun kosketin 28 on ohittanut täydellisesti koskettimen 27, polttoaineen syötön lisääminen nostaa polttolaitteen lämpötilaa ja painetta, niin että paisuntamoottori antaa lisää tehoa. Tämä lisäteho voi toimia tilapäisenä lisänä paisuntamoottorin normaaliin maksimitehoon. Polttolaitteen lämpötilan ja paineen kohoaminen voidaan estää lisäämällä polttolaitteeseen termostaatti, joka estää enemmän polttoaineen syötön polttolaitteeseen kuin on tarpeellista paisuntamoottorin normaalin halutun maksimitehon saavuttamiseksi.

Toinen mahdollisuus paisuntamoottorin toteuttamiseksi siten, että sitä voidaan tilapäisesti ylikuormittaa, saadaan siten, että lisätään tilapäisesti paisunta- 8 59290 moottorin sylinterien mekaanista täytöstä. Kuvion 2 diagrammissa täytösviiva 1 siirtyy tällöin tilapäisesti oikealle eli poispäin y-akselista. Tämä voidaan toteuttaa esim. kuviossa 4 esitetyn kaltaisella säädöllä, jota ohjataan polttolaitteen työpaineella yhdistämällä koskettimen 26 viereinen kosketin 29 servomoottoriin 25. Pienen paineennousun jälkeen painemittarin kosketin 28 tulee kosketukseen koskettimen 29 kanssa, niin että uusi säätöpiiri alkaa toimia, joka polttolaitteen paineen noususta riippuen suurentaa mekaanista täytöstä esim. nokka-akselia 13 säätämällä, jonka tällöin on oltava sillä tavoin säädettävissä, että saadaan pidempi täytösaika.

Vastaavalla tavalla kuvioon 4 voidaan lisätä servomoottoriin yhdistetty kosketin 30 koskettimen 27 viereen sylintereiden täytösajan vähentämiseksi säädettävillä nokilla 12, kun polttolaitteen paine on pienempi kuin maksimipaine, jolle paisunta-moottori on suunniteltu. Pienillä tehoilla tämän tarkoituksena on pitää paine sellaisella tasolla, että itse paisuntamoottorin tehokkuus on korkea, jolloin ahdin voidaan ohittaa. Ahdin nimittäin antaa tietyn lisäenergian, koska paisuntamoottorin alhaisella paisuntasuhteella ahtimen syöttämiseksi on käytettävissä melko korkea poistopaine kuten seuraa kuvion 2 diagrammista. Kun ahdin antaa paisuntamoottorin pienellä teholla vain vähän tehoa, voi sattua, että sen massasta johtuen se lisäämisen sijasta pienentää paisuntamoottorin tehoa. Sen huuhtelu-tehtävää lukuunottamatta on siinä tapauksessa parempi, että ahdin toimii ilman kuormaa. Tässä tapauksessa paisuntamoottorin tehokkuus riippuu yksinomaan sylintereiden toiminnasta ja jäljelle jäävästä suhteellisen alhaisesta puristussuhtees-ta johtuen toiminnan tehokkuus on paljon pienempi kuin tapauksessa, jossa käytössä on mukana esipuristus ja jälkipaisunta ahtimessa.

Täytöksen pienentäminen kuitenkin nostaa automaattisesti puristussuhdetta sylintereissä, jolloin saadaan parempi tehokkuus. Tässä tapauksessa esipuristuspaineen putoaminen tai täydellinen häviäminen vähentää polttolaitteen työpaineen paljon alle normaalin. Edellä kuvattua säätölaitetta ei voida tällöin ohjata poltto-laitteen paineella jousia käyttävässä mekaanisessa säädössä. Kuvion 4 mukaisessa sähköisessä säädössä tämä voidaan toteuttaa varaamalla tilaa koskettimelie 30.

Keskimäärin aina kolmeneljäsosatehoille asti puhtaan ilman ottoa ulkopuolelta voidaan rajoittaa siinä määrin, että ilmaa otetaan niin paljon, että paisuntaa voidaan lopuksi jatkaa ahtimessa ulkoilman paineeseen asti. Kuten jäljempänä selitetään kuvioon 5 viitaten, tämä nostaa tehokkuutta muutamilla prosenteilla, koska ahdin voi tällöin antaa enemmän tehoa.

Kuvion 5 pV-diagrammissa m esittää puristus- ja poistoenergiaa, n esittää paisun- 9 59290 taenergiaa yhtäsuureen paineeseen asti ja o esittää lisäpaisuntaenergiaa. Viiva p-g esittää paisuntaenergian palautussyöttöä viivan r-s esittäessä imun vähentymistä.

Ahtimen ottaman ilman vähentäminen voidaan toteuttaa vivulla ohjatulla säätölaitteella tai sitä voidaan säätää vaihtelevasti mekaanisen täytöksen vaihtelevan säädön funktiona.

Havaitaan, että ahdin voi esim. muodostua ylimääräisestä painevaiheesta, joka on puristuksen suhteen välissä ja jäljessä paisutukseen nähden mainitun painevaiheen ollessa kytketty paisuntamoottorin akseliin tähän akseliin kytketystä nopeasti pyörivästä mäntäkoneesta. On myös mahdollista, että se muodostuu tähän akseliin kytketystä puristus-paisuntakoneesta, joka käyttää ylijäämäenergiansa ilman puristamiseen moottorin työpaineeseen ja tämän ylimääräisen ilman syöttämiseen ylimääräisenä täytyöksenä sylinteriin sillä tavalla, että tämä ilma voi mahdollistaa korkean keskimääräisen tehollisen männän paineen (väliesipuristus). Paisuntamoottorin akseliin kytketyn ahtimen tilalla voidaan käyttää ahdinta, joka muodostuu turbojärjestelmästä, jota ei ole kytketty paisuntamoottorin akseliin ja joka (esi-puristustehtävää lukuunottamatta) käyttää ylijäämäenergiansa ilman puristamiseen paisuntamoottorin työpaineeseen ja mainitun ylimääräisen ilman syöttämiseen ylimääräisenä ilmana sylintereihin sillä tavalla, että tämä ilma voi mahdollistaa lämpötilan kohoamatta ylimääräisen sylinterien täytöksen samalla kun johtuen siitä, että ahdin ei ole kytketty paisuntamoottorin akseliin säätö voi olla toteutettu siten, että ahdin toimii lähes samalla nopeudella ja syöttää tarvittavaa esi- ja välipuristusilmaa paisuntamoottorin nopeuteen verrannollisesti täyttämällä vaihtelevan määrän laitteessa olevista siipipyöristä siten, että ahdinpyöriä otetaan mukaan tai ohitetaan riippuen niiden pyörien lukumäärästä, jotka täyttyvät laajentumista varten paisuntamoottorin pakokaasujen määrään verrannollisesti.

Mekaanisen täytöksen kasvun säädöstä on hyötyä vain esipuristusilman maksimi-jäähdytyksellä, koska muulloin työlämpötila nousee liian korkeaksi, ja siitä on lisäksi hyötyä vain moottorin ylimääräistä kuormitusta ajatellen, koska normaalilla kuormalla työpaine ja siten tehokkuus tulee tällöin liian pieneksi. Tätä säätöä tulee siten käyttää vain silloin kun jäähdytys on täysin toiminnassa. Jos tästä huolimatta polttoaineen syöttöä lisätään, työpaine pyrkii nousemaan. Jäähdytystä säätävän laitteen lisäksi voidaan käyttää laitetta, joka alkaa toimia paineen pyrkiessä edelleen nousemaan ja joka lisää tai vähentää mekaanista täytöstä ja palauttaa sen alkuperäiselle tasolle ennenkuin jäähdytystä vähennetään.

Mekaanista täytöstä vähentävä säätö voidaan yhdistää samaan laitteeseen esipuris- 10 59290 tuksen jäähdytyksen säädön kanssa samoin kuin täytöstä lisäävä säätö, sen kuitenkin alkaessa toimia nyt työpaineen pyrkiessä laskemaan jäähdytyksen ollessa kokonaan pois toiminnasta.

Esipuristuspaineen säätäminen pienemmäksi merkitsee sitä, että työpaine laskee. Jos tätä säätö yhdessä edellä esitettyjen säätöjen kanssa käytetään mekaanisessa säätötavassa, tarvitaan välillä oleva säätölaite painesuhteen sovittamiseksi. Tässä tapauksessa vähennetään esipuristuspainetta, koska pienellä mekaanisella täytöksellä moottorin poistopaine laskee niin paljon, että ahtimen laajentumis-tilaa ei voida käyttää täydellisesti. Tämä menetelmä estää tällöin ahtimen toiminnan osittain, jota tarkoitusta varten tarvitaan esim. ylipaineventtiilin kaltaisia elimiä, jotka toimivat mekaanisen täytöksen funktiona.

Lämmittimen paineen ohjaaman säädön lisäksi on myös mahdollista johtaa tämä paine lämmittimen lämpötilasta. Samalla tavoin kuin työpaine pysyy vakiona esitettyjen säätöjen toimiessa, lukuunottamatta tapausta, jossa ei ole mekaanisen täytöksen pienentämistä, myös palamislämpötila pysyy vakiona (edullista palamisen puhtauden kannalta) myös tapauksessa, jossa mekaaninen täytös on säädettävä.

Myös esipuristuspaine voidaan tehdä säädettäväksi vähentämättä mekaanista täytöstä eräänlaisen säästövaikutuksen aikaansaamiseksi tietyllä välinopeudella.

Tämä säästöilmiö perustuu ahtimen puristusiskun lyhentämiseen (tilavuuden vähentämiseen) , niin että laajennusosa voi jatkaa laajentumista lähelle ulkoilman painetta. Tällöin tehokkuus kasvaa muutamalla prosentilla. Tämä säätö voidaan kytkeä päälle ja pois erillisellä vivulla. Se voidaan myös yhdistää yhteiseen säätöjärjestelmään työlämpötilan jatkuvasti ohjaamana, jolloin säädössä on prioriteetti mekaanisen täytöksen lisäämisellä.

On ilmeistä, että keksintöä ei ole rajoitettu edellä esitettyihin ja piirustuksissa esitettyihin suoritusesimerkkeihin, vaan että lukuisat muutokset ovat mahdollisia keksinnön puitteissa pysyen.

Claims (4)

59290

1. Säätölaite paisuntakonetta varten, jossa on ainakin yksi sylinteri varustettuna männällä ja ulkopuolisella polttokammiolla, jossa on polttoilman ja polttoaineen syöttö, tämän polttoaineen sytytyslaite ja polttokaasun poisto paisunta-koneeseen,jolloin on polttoilmaa esipuristava ahdinlaite, joka on liitetty polt-tokammion polttoilmasyöttöön jäähdytyslaitteen ja sylinterin kautta, jossa sylinterissä polttoilma puristetaan, ja jolloin jäähdytyslaite on varustettu jäähdytys-aineen syötöllä ja poistolla, tunnettu siitä, että on polttokammioon (9) liitetty polttokammiossa (9) olevien polttokaasujen paine- tai lämpötilamuutoksiin reagoiva säätölaite (16,24), joka on liitetty jäähdytysaineen syöttöjohtoon järjestettyyn jäähdytysaineen säätöelimeen (venttiili 23), jotta pidetään poltto-kaasun paine tai lämpötila olennaisesti vakiona ja taataan korkea hyötysuhde.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätölaite, tunnettu siitä, että säätölaite jäähdytyslaitteeseen (8) syötettyä jäähdytysainetta varten muodostuu kotelosta (16), joka on johdon (17) avulla liitetty polttokammioon (9), jolloin tämän kotelon aukkoon on järjestetty molemmista päistään olakkeella tai kauluksella (15") varustettu jousikuormitteinen mäntä (15), joka käyttää jäähdytysaineen säätöelintä (23).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätölaite, tunnettu siitä, että säätölaite jäähdytyslaitteeseen (8) syötettyä jäähdytysainetta varten muodostuu polttokammioon (9) liitetystä painemittarista (24), joka on yhteistoiminnassa kahden koskettimen (26,27) kanssa, jotka on järjestetty servomoottoriin (25) liitettyyn virtapiiriin, joka servomoottori käyttää jäähdytysaineen säätöelintä (23).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen säätölaite, tunnettu siitä, että pai-nemittarin (24) kanssa yhteistoiminnassa olevien koskettimien kummallekin puolelle on järjestetty lisäksi koskettimet (29,30), jotka koskettimet on järjestetty servomoottoriin (25) liitettyyn virtapiiriin, joista koskettimista toinen kosketin (29) säätää täytösaikaa normaalia suuremmalla tehoalueella johdetulla poltto-ainemäärällä, kun taas toinen kosketin (30) säätää täytösaikaa pienemmällä sellaisella polttoaineen määrällä.