FI73047B - Foerfarande och anordning foer tvaettning av avgasturbin. - Google Patents

Description

73047

MENETELMÄ JA SOVITELMA PAKOKAASUTURBIININ PESEMISEKSI - FÖR-FARANDE OCH ANORDNING FÖR TVÄTTNING AV AVGASTURBIN

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen polttomoottorin pakokaasuturbiinin puhdistusmenetelmään, jossa pesunestettä tuodaan pakokaasuun ennen turbiinia, sekä sovitelmaan menetelmän soveltamiseksi.

Polttomoottorin, varsinkin raskaspolttoöljykäyttöisen dieselmoottorin pakokaasut sisältävät runsaasti kiinteitä pala-misjätteitä. Johdettaessa näitä kaasuja turbiiniin tämä likaantuu varsin nopeasti. Karstaa kerääntyy mm. turbiini-pyörään ja turbiinin suutinrenkaan siipiin, joista se aika ajoin on poistettava turbiinin tehokkaan toiminnan varmistamiseksi. Huoltojen yhteydessä, jolloin pakokaasutur-biini muutenkin on otettu osiin, turbiinipyörä ja suutinren-gas puhdistetaan esimerkiksi nailon- tai harjasharjalla kevyesti harjaamalla tai muovilastalla kaapimalla. Polttomoottorien huoltovälejä on kuitenkin viime aikoina pyritty pidentämään, ja ne ovat nykyään usein turbiinien nopeaa likaantumista ajatellen liian pitkät. Turbiinin puhdistaminen on ajotavasta ja polttomoottorin ominaisuuksista riippuen suoritettava noin 50-200 ajotunnin välein, kun sen : sijaan turboahtimen huoltoväli on yleensä noin 3000 ajotun- tia. Tällöin on syntynyt tarve kehittää uusia puhdistusmenetelmiä, jotka mahdollistaisivat turbiinin osien yksinkertaisen ja tehokkaan puhdistuksen myöskin huoltojen välillä.

Tunnetun tekniikan mukaisesti järjestetään pakokaasukanavan alkupuolen alueelle venttiileillä varustettu laippa, joiden kautta vettä johdetaan pakokaasujen sekaan. Tällöin etäisyys pesuveden venttiileistä suutinrenkaaseen ja turbiinipyörään yleensä on noin 40-50 cm. Pakokaasujen korkeasta lämpötilasta johtuen pesuvesi höyryyntyy, mikä on omiaan heikentämään pesutehoa. Höyryyntymisen vähentämiseksi pesun aikana on pakokaasujen lämpötila alennettava pienentämällä polttomoottorin kierrosnopeutta. Tämä toimenpide taas pidentää pesu-aikaa, ja aiheuttaa täten samalla myös korroosio- ja eroosio-ilmiöitä niissä kone-elimissä joiden kanssa kaasuhöyry joutuu Kosketuksiin.

2 73047

Keksinnön tarkoituksena on luoda edullinen ja yksinkertainen pakokaasuturbiinin pesumenetelmä, jolla vältytään tunnetun tekniikan mainituista ongelmista aikaansaaden entistä tehokkaampi turbiinipesu.

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että turbiinin puhdistaminen tapahtuu koneen käydessä ruiskuttamalla pesunestettä suoraan kohti turbiinin suutinrengasta pesunestesuuttimista, jotka on järjestetty pakokaasujen virtaussuunnassa välittömästi ennen suutinrenga3ta siten, että pesuneste suuntautuu suoraan suutinrenkaan siipien pintaa vastaan. Tällä tavoin voidaan pesunesteen höyryynty-miseltä välttyä, sekä saavutetaan tehokas ja tasainen pesu-tulos. Lisäetuna on tarvittavan pesunesteen määrän väheneminen, mikä on omiaan vähentämään korroosiota.

Pesunestettä voidaan ruiskuttaa kohdasta, joka sijaitsee joko turbiinin suutinrenkaan sisäkehän tai ulkokehän alueella. Ulompana sijaitsevista pesunestesuuttimista on se etu, että pesunesteen täyttöjohtojen asennus on helpommin järjestettävissä. Pesunestesuuttimia tulee edullisesti olla yi<si jokaista turbiinin suutinrenkaan siipeä kohti.

Ruiskutettavan pesunesteen optimaalinen paine on riippuvainen pääasiallisesti pakokaasujen paineesta. Myöskin pakokaa-sukanavien dimensiot sekä pesurenkaan tai renkaiden sijainti vaikuttavat tähän optimipaineeseen. On osoittautunut, että yleisesti käytetyillä dimensioilla päästään hyvään pesutulokseen kun pesunesteen paine on 1,5...6 kertainen pakokaasujen paineeseen verrattuna, jolloin optimi löytyy alueelta 2...4 kertaa pakokaasujen paine.

Pesunesteenä voidaan käyttää edullisesti vettä, jonka pesu-kyky on todettu olevan tavallisesti täysin riittävä.

Keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi voidaan käyttää sovitelmaa, joka käsittää pakc«aasujen virtaussuunnassa välittömästi ennen suutinrengasta järjestetyn pesurenkaan. Suutin- ja turbiinirenkaan Kanssa samankeskisessä pesuren- 3 73047 kaassa on mieluimmin rengasmainen pääkanava, josta lähtevät pakokaasukanavaan päättyvät pääasiallisesti radiaaliset ruiskutuskanavat. Ruiskutuskanavien loppupään kohdalla ruiskutuskanavilla on edullisesti pakokaasuvirran suuntainen suunta-komponentti, toisin sanoen ruiskutuskanava muodostaa terävän kulman pakokaasuvirtaan nähden. Tämä kulma on 50°.. . 85°, edullisesti 60°...80°. Pesurengas on valmistettu materiaalista, joka on lämmönkestävää ja hyvin korroosiota kestävää ainakin noin 700°C saakka.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää leikkauksena keksinnön mukaista erästä pesusovitelmaa asetettuna turboahtimeen, kuvio 2 esittää erästä kuvion 1 mukaista yksityiskohtaa , kuvio 3 esittää kuvion 1 leikkausta tasossa B-B.

Kuviossa on viitenumerolla 1 viitattu pakokaasuturbiinin turbiinipyörään, jota pakokaasujen virtaussuunnassa A

katsottuna edeltää turbiinipyörän 1 kanssa samankeskeinen stationäärinen suutinrengas 2, jonka muodostaa sisäkehä 2a ja ulkokehä 2b, sekä näiden välissä suutinrenkaan 2 suuttimet, joiden seinät esitetyssä sovellutusmuodossa on muodostettu pakokaasun virtaussuuntaan nähden vinosti asetetuista suutinsiivistä 3· Siipien juuret on liitetty suutinrenkaan 2 sisäkehään ja huiput suutinrenkaan 2 ulkokehään. Pakokaasut tuodaan polttomoottorista pakokaasuturbiiniin pakokaasukanavan 5 kautta. Suutinrenkaan 2 siivet 3 ohjaavat pakokaasut kohti turbiinipyörän 1 turbiinisiipiä 6=

Turbiinipyörä 1 pyörii tuettuna laakereilla 12 pakokaasuvirto jen ansiosta tunnetulla tavalla, samalla pyörittäen akselin 7 välityksellä polttomoottorin ahdinta 8. Ahtimen 3 avulla tuodaan ahdettua ilmaa polttomoottoriin, josta se : palamisprosessin jälkeen poistetaan pakokaasukanavan 5 ja turbiinipyörän 1 Kautta pakoputkeen ja edelleen ulkoilmaan.

4 73047

Pakokaasujen virtaussuunnassa välittömästi ennen suutinren-gasta 2, on samankeskeisesti sen kanssa järjestetty pesuren-gas 9» jossa on pääkanava 10. Pesurengas 9 voi vaihtoehtoisesti sijaita suutinrenkaan 2 ulkokehän alueella (9a), sisäkehän alueella (9b) tai sekä ulkokehän että sisäkehän alueella. Rengasmaisesta pääkanavasta 10 alkavat renkaan 9 radiaalisuuntaiset ruiskutuskanavat 11, jotka päättyvät pakokaasukanavaan 5. Ruiskutuskanavia 11 on yhtä monta kuin suutinrenkaan 2 siipiä 3, ja ne on järjestetty siten, että ' jokaisen suutinsiiven eteen päättyy yksi ruiskutuskanava 11. Ruiskutuskanavan 11 kulma a pakokaasukanavan 5 virtaussuun-taan nähden on 50°...85°, edullisesti 60°...80°. Edullisessa suoritusmuodossa pesurenkaan kiinnittämiseksi ei tarvita erillisiä elimiä, vaan kiinnittäminen liikkumattomaan asentoon suoritetaan suutinrenkaan välityksellä.

Pakokaasuturbiinia pudistetaan aina tietyn käyttötuntimäärän välein, jolloin polttomoottoria käytetään ja paineenalaista vettä tuodaan perusrenkaan 9 pääkanavaan 10. Piirustuksessa ei ole esitetty veden tulokanavaa, joka on järjestetty tunnetulla tavalla. Moottorin kierrosluku ja pesuveden paine on tällöin valittava niin, että pesuveden paine on pakokaasujen painetta korkeampi, ainakin puolitoistakertainen. Paine-erojen ansiosta pesuvettä ruiskahtaa nyt ruiskutuskanavista 11 pakokaasukanavaan 5, josta pesuvesivirrat pakokaasujen ohjaamina kohdistuvat suoraan suutinrenkaan siipiin 3 pesten näin tehokkaasti pakokaasuturbiinin käytössä likaantuvat siivet 3 ja turbiinipyörän 1. TurbiinipyÖrän 1 pesu tapahtuu sekundäärisesti, koska pesuvesivirrat ensisijaisesti kohdistetaan siipien 3 seinämiin.

Näin on yksinkertaisella konstruktiolla aikaansaatu tehokas pesujärjestelmä, jonka avulla polttomoottorin pakokaasutur-biini on helppo pitää puhtaana.

Keksintö ei rajoitu esitettyyn sovellutusmuotoon, vaan useita sen muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

1. Polttomoottorin pakokaasuturbiinin puhdistusmenetelmä, jossa pesunestettä tuodaan pakokaasuun ennen turbiinia, joka käsittää turbiinipyörän (1) sekä pakokaasujen virtaussuun-nassa ennen sitä järjestetyn suutinrenkaan (2), tunnettu siitä, että turbiinin puhdistaminen tapahtuu koneen käydessä ruiskuttamalla pesunestettä kohti turbiinin suutinrengasta (2) pakokaasujen virtaussuunnassa välittömästi ennen suutin-rengasta järjestyistä pesunestesuuttimista siten, että pesuneste suuntautuu suoraan suutinrenkaan siipien (3) pintaa vastaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puhdistusmenetelmä, tunnettu siitä, että pesunestettä ruiskutetaan kohdasta, joka sijaitsee suutinrenkaan ulkokehän (2b) alueella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen puhdistusmenetelmä, tunnettu siitä, että pesunestettä ruiskutetaan kohdasta, joka sijaitsee suutinrenkaan sisäkehän (2a) alueella.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen puhdistusmenetelmä, tunnettu siitä, että ruiskutettavan pesunes- ^ teen paine on 1,5...6, mieluimmin 2...U kertainen pakokaasun ! paineeseen verrattuna.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen puhdistusmenetelmä, tunnettu siitä, että pesunesteenä käytetään vettä.

5 73047

6. Sovitelma jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai- : sen menetelmän soveltamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää ..pakokaasujen virtaussuunnassa välittömästi ennen suutinrengasta (2) järjestetyn pesurenkaan (9), jossa on pesunesteen mieluimmin rengasmainen pääkanava (10) sekä siitä lähtevät pääasiallisesti radiaaliset ruiskutuskanavat (I1), jotka päättyvät pakokaasukanavaan (5). 6 73047

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ruiskutuskanavia (11) on yksi jokaista turbiinin suutinrenkaan siipeä (3) kohti siten, että ruiskutettava pesuneste kohdistuu suoraan jokaisen siiven (3) seinämään.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ruiskutuskanavilla (11) on suuntakomponentti, joka on pakokaasuvirran suuntainen ruiskutuskanavien loppupään kohdalla.

9· Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ruiskutuskanavan ja pakokaasuvirran välinen kulma (a) on 50°...85°, mieluimmin 60°...80°.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen sovitelma tunnettu siitä, että pesurengas (9) on 700°C lämpötilassa hyvin korroosiota kestävää materiaalia.