FI65126C - Anordning vid pneumatiska startventiler foer dieselmotorer - Google Patents

Description

\us*r*\ rBl m.KUULUTUSJULKAISU 5 5^26

ΉΒΓα IBJ UTLAGGN INGSSKRI FT

^ T ^ (51) Kv.ik.3/ii«t.ci.3 F 02 N 9/04- SUO Ml—FINLAND (21) Ptt*nttlh«k«(mn — PatanuruOknlng 791196 (22) Hakamttpilvi — Aiweknlngtdag 11.04.7 9 (23) Alkupilvi — Glltlgh*t*dtg 11.04.7 9 (41) Tullut JulklMktl — Blivlt offemllg 12.10. 79

Patentti- la rekisterihallitus .... , , . ,, ,. , _ · (44) Nthtivtiulpanon Ja kuuLjulkalsun pvm. — , , Q_

Patent· och registerstyrelwn ' ' An*ekan utiagd och uti.»kriften pubikared 30.11. Ö3 (32)(33)(31) Pyydetty etuolkeu*—Begird prlorltat 11.04.78

Ruotsi-Sverige(SE) 780U073~O

(71) RederiAB Nordstjernan, Stureplan 3, S-103 99 Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE ), Oy Wartsila Ah, Abovarven, Abo, Suomi-Finland(FI) (72) Olof Samuel, Saltsjö-Boo, Ruotsi-Sverige(SE)

Heikki Hellemaa, Turku, Suomi-Finland(FI) (74) Oy Kolster Ah (54) Laite dieselmoottoreiden pneumaattisia käynnistysventtiileitä varten -Anordning vid pneumatiska startventiler för dieselmotorer Tämä keksintö liittyy dieselmoottoreiden pneumaattisissa käynnistysventtiileissä käytettyyn laitteeseen, joka käsittää moottorin sylinterinkanteen liitetyn pääkäynnistysventtiilin, joka on varustettu venttiilillä, joka toimii yhdessä venttiilin-istukan kanssa, moottorin sylinteriin johtavan ilma-aukon avaamiseksi ja sulkemiseksi, niin että käynnistysilmaa syötetään käynnistysvaiheessa jatkuvasti pääkäynnistysventtiiliin, minkä lisäksi venttiili käsittää servomännän, jota käyttää servoilmalähtees-tä tuleva servoilma, joka vaikuttaa mäntään moottorin työtahdin tietyllä hetkellä.

Tämän keksinnön päämääränä on olennaisesti yksinkertaistaa putkiasennelmia monisylinterisissä dieselmoottoreissa, joissa normaalisti on keskusilmanjakaja sitä ohjausilmaa varten, jonka tehtävänä on liikuttaa käynnistysventtiilejä, mikä periaatteessa merkitsee, että kutakin sylinteriä varten tarvitaan kaksoisjohdot, yksi johto itse käynnistysilmaa varten ja toinen johto ohjausil-man syöttöä varten. Tämän keksinnön mukaisesti voidaan johdotusta olennaisesti vähentää siten, että lyhyt, pieni haarajohto ohjaus- 2 65126 ilmaa varten voidaan ottaa käynnistysilman pääjohdosta aivan käyn-nistysventtiilin lähellä kussakin sylinterissä. Tämän keksinnön avulla voidaan myös käynnistysvaihetta ohjata paremmin ja yksinkertaisemmin, mikä koskee myös moottorin pyörimissuunnan vaihtoa. Lisäksi tarjoaa keksintö yksinkertaisen ratkaisun mahdollisuuteen jarruttaa moottoria paineilmalla siinä tapauksessa, että moottori on pysäytettävä suuntaa vaihdettaessa, mikä vuorostaan saa aikaan sen, että jos dieselmoottoria käytetään laivassa, lyhenee laivan jarrutusmatka olennaisesti. Keksintö on pääasiallisesti tunnettu siitä, että magneettiventtiili on liitetty pääkäynnistysventtiiliin ja siinä on venttiilinluisti, joka asennossa I, II yhdistää servo-ilmanlähteen servomännän painepuolelle, jotta mäntä avaisi venttiilin, ja toisessa asennossa II, III säätää servoilmanlähteen ulosvirtausta siten, että servomäntä sulkee venttiilin, jolloin mag-neettiventtiiliä ohjaavat sähkösignaalit, jotka tulevat anturista, jota ohjaa moottorinakseli tai akseli, joka pyörii synkroonisesti jossain tahdissa moottorinakselin kanssa.

Keksinnön erään muun tunnusmerkin mukaisesti voi servo-lähteen ulosvirtaus olla mainitussa toisessa asennossa suljettu ja servomännän painepuoli paineeton. Tämän tunnusmerkin avulla tulee keksinnön patenttivaatimuksen 1 mukaan tarvittavan, magneet-tiventtiilin ja käynnistysventtiilin, kanavajärjestelmä vieläkin yksinkertaisemmaksi.

Keksinnön eräs toinen tunnusmerkki on, että servolähde on mainitussa toisessa asennossa yhteydessä servomännän vastakkaiselle puolelle. Rakenteen ollessa tämänkaltainen, voidaan servomännän liikettä ohjata tarkasti servoilmalla, sensijaan että servomännän paluuisku, esimerkiksi, tapahtuisi puristusjousen vaikutuksesta.

Keksinnön erään muun tunnusmerkin mukaan muodostaa sähkö-signaalit kapasitiivinen anturi, joka on sijoitettu mainitulle akselille asennetun levysektorin eteen, jolloin levysektorin suhteellinen asento sekä kulma-aukko määräävät signaalien ajankohdan sekä kestoajan. Kun signaalit kehitetään tällä tavoin, toimii laite luotettavasti ja servoilma voidaan hyvin ohjata niin, että se vaikuttaa servomäntään juuri oikealla hetkellä sekä riittävän pitkän aikaa. Ratkaiseva tekijä on levysektorin koko ja luonnollisesti sen pyörimisliike moottorin akseliin nähden. Levysektorin suhteellista asentoa voidaan säätää yksinkertaisin välinein ja li- li 3 65126 saksi voidaan levysektori tehdä niin, että sen kulma-aukkoa voidaan muuttaa tai säätää. Tämän kaltaiset koneenosat ovat erittäin varmatoimisia ja kestävät värinöitä ja iskuja.

Siinä tapauksessa, että moottori on monisylinterinen, mikä on tavallisinta, on jokaisella magneettiventtiilillä oma kapasitii-vinen anturinsa. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää yhtä ainoata anturia, joka on sähköisen jakajan kautta yhteydessä kuhunkin mag-neettiventtiiliin, mikä siis merkitsee, että kutakin moottoria varten tarvitaan vain yksi kapasitiivinen anturi.

Seuraavassa tullaan selittämään keksinnön erästä suoritusmuotoa, viitaten oheisiin piirustuksiin.

Kuviossa 1 näkyy leikkaus moottorinlohkosta, johon on asennettu tavanomainen käynnistysventtiili.

Kuviossa 2 näkyy osittain kaaviomaisena ja osittain leikattuna yksinkertaistettu luonnos servomännällä varustetusta käyn-nistysventtiilistä, niin että keksintöä on sovellettu käynnistys-venttiilin venttiilinlohkossa. Myös impulssinanturi ja johdotus näkyvät kaavamaisina.

Kuten kuviosta 1 käy ilmi, on moottorissa tavanomaiseen dieselmoottoriin kuuluva sylinterinkansi. Kutakin sylinteriä varten on sylinterinkanteen asennettu pääkäynnistysventtiili, jota merkitään yleisnumerolla 2. Tämä on sinänsä rakenteeltaan tavanomainen, mutta sitä selitetään lyhyesti. Pääkäynnistysventtiili 2 käsittää helan 3, joka on asennettu sylinterinlohkossa 1 olevaan läpimenevään reikään, niin että hela on tiiviisti reiän sisäpintaa vasten, esimerkiksi tiivisterenkaiden 4 välityksellä. Hela 3 liittyy myös tiiviisti aukkoon 5, joka johtaa sylinterin päähän. Suhteellisen korkeapaineista käynnistysilmaa syötetään kanavan 6 ja aukon 7 kautta helan sisäpuolelle. Helan sisäpuolella on venttiili, joka käsittää karan 8 ja venttiilinlautasen 9. Helaan 3 tuleva käynnistysilma voi virrata edelleen ulos aukon 5 kautta, kun venttiilinlautanen avaa vastaavan aukon helan alapäässä. Kara 8 liittyy yläpäässään servomäntään 10, jota puristus-jousi 11 painaa ylöspäin. Helassa on servomännän 10 yläpuolella tila, johon voidaan johtaa servoilmaa kanavan 12 kautta. Helan 3 yläpäätä peittää kiinniruuvattu kansi 13.

Pääkäynnistysventtiili toimii lyhyesti sanottuna siten, että ilmaa syötetään moottorin käynnistysvaiheessa jatkuvasti kana- 4 65126 van 6 kautta, mutta koska käynnistysventtiilin tasapainoittavat servomännän 10 ja venttiilinlautasen 9 samankokoiset pinnat, ei ilma vaikuta venttiiliin. Lisäksi vaikuttaa painejousi 11 ylöspäin, siihen suuntaan, ettei venttiilinlautanen 9 voi avautua.

Jos nyt servoilmaa johdetaan kanavan 12 kautta servomännän yläpuolelle, lakkaa tasapainotilanne ja venttiilinkara 8 sekä venttiilinlautanen 9 liikkuvat nopeasti alaspäin, niin että pääkäynnis-tysventtiili avautuu ja käynnistysilma kanavasta 6 kulkee aukon 7 ja sisähelan 3 kautta sekä venttiilinlautasen 9 ohi aukon 5 kautta sylinterin yläpäähän. Tästä johtuen painuu moottorin mäntä (ei-näkyvissä) alas, niin että moottori lähtee liikkeelle.

Seuraavassa selitetään nyt erästä keksinnön ajatuksen mukaista suoritusmuotoa viitaten kuvioon 2.

Kuvion 2 oikeanpuoleisessa osassa on leikkaus osasta mootto-rinlohkoa sekä siihen kuuluva pääkäynnistysventtiili, jolloin siis 8 kuvaa venttiilin karaa sekä 9 siihen kuuluvaa venttiilinlautas-ta ja 10 kuvaa servomäntää. Lisäksi näkyy käynnistysilman tuloka-nava 6 ja servoilman tulokanava 12. Käynnistysilma syötetään kanavaan 6 syöttöjohdosta 14, jossa on haarajohto 15 kanavaan 6.

Syöttöjohdosta 14 haarautuu lisäksi johto 16, josta otetaan kanavan 12 kautta ilmaa servomännän 10 liikuttamiseksi. Servoilman syöttöä ohjataan magneettiventtiilillä, jota merkitään yleisnume-rolla 17. Magneettiventtiilissä on luisti, joka ei ole näkyvissä ja joka voi olla kahdessa asennossa, niin että sen ollessa yhdessä asennossa, ovat nuolilla I ja II merkityt aukot yhteydessä toisiinsa, jolloin servoilmaa virtaa kanavaan 12, ja kun venttiili on toisessa asennossa, niin että nuolilla II ja III merkityt kanavat ovat yhteydessä toisiinsa, poistuu ilma kanavasta 12 ja nuolella I merkitty aukko on kiinni. Magneettiventtiilin 17 luistia ohjataan sen sylinterin työtahdin mukaan, johon pääkäynnistysventtiili 8, 9 ja 10 kuuluu. Magneettiventtiiliä 17 liikutetaan niiden sähköimpulssien avulla, jotka kaavamaisesti esiintyvät virtapiirissä, joka käsittää johdot 18 ja 19.

Impulssit tulevat mieluimmin kapasitiivisesta anturista 20, joka on levysektorin 21 edessä, joka on sijoitettu moottorinakse-lin tahdissa pyörivälle, sektorin tasoon nähden kohtisuoralle, akselille 22. Kapasitiivinen anturi on asennettu epäkeskeisesti akselin 22 ja siten levysektorin 21 pyörähdyskeskiön suhteen.

li 5 65126

Sektorin muoto käy ilmi leikkauksesta A-A kuviossa 2. Erityisesti on sektori 21 sijoitettu renkaaseen 31 siten, että sektoria voidaan vapaasti kiertää akselitapin 32 ympäri, jota kannattavat renkaan ei-näkyvät puolat tai vastaavat. Renkaassa 31 on ura, joka ohjaa levysektoria 21 uran tasossa. Akseli 22 pyörittää akseli-tappia 32 ja sen mukana rengasta 31. Jotta levysektori 21 pyörisi renkaan mukana on renkaan urassa nokka 33. Nokan 33 asema määrää siten levysektorin pyörimisaseman moottorinakselin kulma-asemaan sekä kapasitiivisen anturin 20 asemaan nähden. Rapasitiivinen anturi toimii siten, että virtasignaali syntyy, kun levysektori on juuri anturin edessä, mutta heti kun sektori on kulkenut ohi, signaali lakkaa. Syntynyt virtasignaali tulee magneettiventtii-liin 17, joka liikuttaa luistia siten, että nuolien I ja II osoittamat aukot tulevat toistensa yhteyteen, jolloin servoilma kulkee haarajohdosta 16 kanavan 12 kautta servomännän yläpuolelle. Tällöin avautuu venttiilinlautanen 9 ja käynnistysilmaa syötetään sylinteriin. Kun sylinterin mäntä tulee alakuolokohtaansa, on levysektori kiertynyt anturin 20 ohi, jolloin siis virtasignaali lakkaa. Tästä on seurauksena, että magneettiventtiili 17 siirtyy toiseen asentoon, jolloin sen luisti sulkee yhteyden nuolilla I ja II merkittyjen aukkojen välillä ja avaa sensijaan yhteyden nuolilla II ja III merkittyjen aukkojen välille, mistä on seurauksena, että paine alenee servomännän 10 yläpuolella, niin että pääkäynnistys-venttiili sulkeutuu ja käynnistysilman syöttö keskeytyy.

Kun moottori on käynnistettävä vastakkaiseen suuntaan (peruu-tusajo), on magneettiventtiili 17 avattava servoilman syöttämiseksi silloin, kun moottorinakseli on toisessa (sinänsä hyvin tunnetussa) kulmassa. Levysektori 21 saadaan nyt oikeaan asentoon moot-toriakselin kulmaan nähden käyttämällä toista nokkaa 34 levy-sektorin toisella puolella, renkaan 31 urassa. Tämä nokka liikuttaa levysektoria vaihtuneen pyörimissuunnan aikana, niin että virtasignaali annetaan toisella tahtihetkellä kuin eteenpäinajossa.

Kun moottori on monisylinterinen, on siinä vastaava määrä antureita 20 levysektorin 21 pyörintäalueen edessä. Voidaan myös käyttää yhtä ainoata anturia, jolloin kuitenkin levysektorin, ts. pyörimisakselin 22 kierrosluvun tulee olla sylinterien lukumäärän suhteessa korkeampi. Kierrosluvulle on myös ratkaisevaa se, onko 6 65126 moottori kaksi- tai nelitähtinen, mutta nämä periaatteet ovat sinänsä aikaisemmin tunnettuja. Kun siis käytetään yhtä anturia useampien sylinterien yhteydessä, on toisaalta käytettävä jakajaa tästä ainoasta anturista tulevia signaaleja varten ja sellainen jakaja on myös polttomoottoreissa tunnettu, esimerkiksi tulppa-sytytyksellä varustetuissa ottomoottoreissa.

Kuten edelläolevasta selityksestä on käynyt ilmi, on kuhunkin pääkäynnistysventtiiliin sijoitettu magneettiventtiili ja sen vuoksi tarvitaan vain lyhyt johto 16 servoilman johtamiseksi ser-vomäntään ja männän liikuttamiseksi. Tällä tavoin ei tarvita kaksinkertaisia ilmajohtoja, mikä oli aikaisemmin välttämätöntä. Kuviossa 2 on magneettiventtiili esitetty yksinomaan kaavamaisesti, mutta se on sinänsä tunnettua tyyppiä ja on huomattavaa, että on olemassa useita erityyppisiä venttiileitä, joita voidaan käyttää. Magneettiventtiilin tyyppi saattaa olla riippuvainen pääkäynnistysventtiilin rakenteesta, ja silloin erityisesti olla riippuvainen pääkäynnistysventtiilin rakenteesta, ja silloin erityisesti servomännän 10 rakenteesta ja toiminnasta. Esitetyssä suoritusmuodossa johdetaan siis paine servomännän yhdelle puolelle, kun mäntää liikutetaan yhteen suuntaan ja paine poistetaan tältä puolelta männän paluuiskun ajaksi, mutta voidaan tietenkin ajatella suoritusmuotoja, joissa paine johdetaan servomännän yhdelle puolelle, kun mäntää liikutetaan yhteen suuntaan, kun taas vastakkaissuuntaisen liikkeen aikana paine johdetaan servomännän toiselle puolelle. Sellaisessa tapauksessa on magneettiventtiilinä käytettävä toisentyyppistä venttiiliä kuin se, jota nyt on kaavamaisesti esitetty ja kuvattu.

Lisäksi voidaan keksinnön ajatuksen puitteissa antaa signaali jossain toisessa muodossa, ts. magneettiventtiiliä voidaan ohjata toisella tapaa, ts. toisilla keinoilla. Järjestely voi esimerkiksi olla sellainen, että magneettiventtiilin ollessa yhdessä asennossa, on jännite aina kytketty, kun taas magneettiventtiilin toisessa asennossa jännite on katkaistu. Tämä ohjaus voidaan toteuttaa tunnetun tyyppisellä kontaktorilla, jota käyttää mootto-rinakselin tahdissa pyörivä akseli. Voidaan myös ajatella keksinnön mukaista suoritusmuotoa, jossa signaalia ohjaa valokenno.

Taaksepäin käynnistettäessä voi signaalinannon tarpeellinen muutos tapahtua siten, että signaalinanturin ja sylinterien jär-

Claims (9)

1. Laite dieselmoottoreiden pneumaattisia käynnistysvent-tiileitä varten, joka laite käsittää moottorin sylinterinkanteen liitetyn pääkäynnistysventtiilin (2), joka on varustettu venttiilillä (8, 9), joka toimii yhdessä venttiilinistukan kanssa, moottorin sylinteriin johtavan ilmanvirtausaukon avaamiseksi ja sulkemiseksi, jolloin käynnistysilmaa syötetään itse käynnistysvaiheessa jatkuvasti pääkäynnistysventtiiliin (2), minkä lisäksi venttiiliin kuuluu servomäntä (10), jota liikuttaa servoilmalähteestä tuleva servoilma, joka vaikuttaa servomäntään moottorin työtahdin tiettynä ajankohtana, tunnettu siitä, että magneettivent-tiili (17) on liitetty pääkäynnistysventtiiliin (2) ja siinä on venttiilinluisti, joka yhdessä asennossa (I, II) yhdistää servo-ilmanlähteen (16) servomännän (10) painepuolelle, jotta mäntä avaisi venttiilin, ja toisessa asennossa (II, III) säätää servo-ilmanlähteen (16) ulosvirtausta siten, että servomäntä sulkee venttiilin (8, 9), jolloin magneettiventtiiliä (17) ohjaavat säh-kösignaalit, jotka tulevat anturista (20) , jota ohjaa moottorin-akseli tai akseli (22) , joka pyörii synkronisesti jossain tahdissa moottorinakselin kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että servolähteen (16) ulosvirtaus on mainitussa toisessa asennossa (II, III) suljettu ja servomännän (10) painepuolella ei ole painetta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitussa toisessa asennossa servolähde (16) on yhteydessä servomännän vastakkaiselle puolelle.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sähkösignaalin kehittää kapasitiivinen anturi (20), joka on sijoitettu mainitulle akselille (22) asennetun pyörivän levysektorin (21) eteen, jolloin levysektorin kulma-asento ja kulman suuruus määräävät signaalin ajankohdan ja keston. T— 8 65126

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite monisylinterisessä moottorissa, tunnettu siitä, että kutakin magneettivent-tiiliä varten on kapasitiivinen anturi ja että anturit on asennettu ympyrän kehälle, levysektorin pyörintätason eteen.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite monisylinterisessä moottorissa, tunnettu siitä, että kapasitiivinen anturi on yhdistetty kunkin pääkäynnistysventtiilin magneettiventtii-liin sähköisen jakajan välityksellä.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että vapaasti pyörivää levysektoria (21) kannattaa tämän tasossa rengas (31) sektorin keskipisteen ollessa renkaan keskipisteessä (32), jolloin rengas (31) on kiinnitetty pyörivään akseliin (22) ja renkaassa on ainakin yksi mukaanotin (33) , joka tarttuu vasten levysektoria (21) ainakin yhdessä pyörintäsuunnas-sa.

7 65126 jestystä muutetaan ja tämä voidaan tehdä anturin ja sylinterien välissä olevalla sähkökytkinyksiköllä. Tämän tarkoituksena on siis se, että anturista tuleva signaali saapuu esimerkiksi sylinterin no. 5 magneettiventtiiliin, sen sijasta, että se saapuisi sylinterin no. 1 magneettiventtiiliin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on toinen, toisessa pyörintäsuunnassa tarttuva mukaanotin (34), joka on sijoitettu siten, että levysektori (21) siirtyy moottorinakselin kulma-asemaan nähden sellaiseen kulma-asemaan, joka vastaa moottorin käyntiä vastakkaiseen suuntaan (taaksepäinajo).

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sähkösignaalin muodostaa virtajännite, jonka ajankohtaa ja kestoa muutetaan kontaktorilla, jota ohjataan moottorinakselin käyntitahdissa. 65126