HU181035B - Cooling system for engines of self-propelled floating crane - Google Patents

Description

2

A találmány tárgya hűtőrendszer önjáró úszódaru motoijaihoz.

Ismertek hajómotorokhoz alkalmazott olyan hűtőrendszerek, ahol a hűtővíz keringtetése zárt körben, úgynevezett „héjazati hőcserélőn” keresztül történik.

Jóllehet, az adott szakterület szakemberei számára a „héjazati hőcserélő” fogalma egyértelmű, azonban esetleges félreértések elkerülése végett célszerű megemlíteni, hogy ezen kifejezés alatt olyan hőcserélőt kell érteni, amely hőcserélő felületének egy részét a hajó víz alatti héjazata képezi.

Ismertek olyan hűtőrendszerek hajómotorokhoz, amelyekben a hőelvezetés az egyes motorok belső hidraulikus köréből külső hidraulikus körön keresztül történik, és ez a külső hidraulikus kör kényszerkeringtetéses héjazati hőcserélővel van ellátva (lásd például a 62 362 sz. lengyel szabadalmi leírást).

Ezek a hűtőrendszerek viszonylag egyszerűek és általában szennyezett vizekben használt hajókon, például úszódarukon, vontatóhajókon, mederkotrókon és hasonló jellegű vízi járműveken alkalmazzák őket.

Mivel az említett hígókat általában hosszabb ideig használják egy helyen, így a hőátadás a hűtendő folyadék és a hajót körülvevő víz között viszonylag csekély. A motorok munkájánál kívánatos hőviszonyok biztosításához ezért viszonylag nagy hőcserélőfelület szükséges, különösen nagy teljesítményű motorokkal rendelkező hajóknál.

Ismertek hajón kívüli víz nélkül működő hűtőrendszerek is hajómotorokhoz, ahol a külső hidraulikus kör fedélzeti vagy fenéktartályokkal van összekötve, amelyek főként hőtárolóként szolgálnak.

Az ilyen hűtőrendszereket leginkább jégtörőknél alkalmazzák [lásd L. Alexander és V. Klimov „Hajón kívüli víz nélkül működő hűtőrendszerek energetikai berendezésekhez” című cikkét a „Sudostroenie” című szakfolyóiratban, (1965) 1. szám].

io Ezek a hűtőrendszerek is egyszerűek és hatásosak, különösen hideg évszakban történő hajóüzemeltetésnél és alacsony hőmérsékletű vizekben.

Ezen hűtőrendszerek olyan hajókon történő alkalmazásánál, amely különböző évszakokban és 15 különböző vizeken üzemelnek, viszonylag nagy befogadóképességű tartályokra van szükség a motor normális hőáliapotának biztosításához.

Ismert topábbá olyan hűtőrendszer hajómoto20 rokhoz, ahol a motorok belső hidraulikus körei a külső hidraulikus körhöz vannak csatlakoztatva. A külső hidraulikus körnek olyan csővezetékei vannak, amelyek átmennek a belső hidraulikus körök hőcserélőin .és hajón kívüli vízzel töltött tartályokhoz 25 vannak csatlakoztatva, amelyek pedig héjazati hőcserélővel állnak összeköttetésben. Ez a héjazati hőcserélő a tartályoktól bizonyos távolságra van elrendezve és azokkal beépített szivattyúkkal ellátott csővezetékeken keresztül áll összeköttetésben (lásd 30 az 550 315 sz. szovjet szerzői tanúsítványt).

-1181035

Ennél a hűtőrendszernél a tartályokban levő víz lőtárolóképességét használják ki, ahol a vizet a héja•.ati hőcserélőben külön hűtik.

Ezt a hűtőrendszert leghatékonyabban úszódaruknál lehet alkalmazni, mivel ezeknél a motorok munkájára a daruműveleteknél a teheremelés alatt a motorteljesítmény rövididejű megnövekedése, míg az előkészítő műveletek, így például a teher emeléshez való előkészítése során hosszabb, de viszonylag alacsony terhelés jellemző.

Ezekben a hűtőrendszerekben mind a tartályokon, mind pedig a héjazati hőcserélőn keresztül ugyanazon hőhordozót, túlnyomórészt híg ón kívüli vizet szivattyúznak át. A hajón kívüli víz felhasználását azonban mindenekelőtt az teszi problémássá, hogy a hűtőrendszer tartályai legtöbbször ballaszt·, dőlésszabályozó- vagy kiegyenlítő tartályok, amelyeket a különböző üzemi állapotokban vagy kiürítenek vagy feltöltenek, miáltal bizonyos folyadékok, például édesvíz alkalmazása korróziógátló adalék felhasználása mellett gazdaságossági szempontból kedvezőtlen, sőt gyakorlatilag alig lehetséges.

Mindezeken túl a hajón kívüli víz keringtetése a héjazati hőcserélőben meggyorsítja a korróziót és a lerakódást, ami miatt a héjazati hőcserélő szerkezetét maximálisan le kell egyszerűsíteni, ami viszont a berendezés hatásfokának csökkenéséhez vezet.

Ezenkívül az előzőekben ismertetett hűtőrendszereknél valamennyi motor belső hidraulikus köre a közös külső hidraulikus körhöz van csatlakoztatva, bár önjáró úszódaruknál a daruműveletek (a teher felemelése, továbbítása és leeresztése) alatt csak a motorok egy része üzemel.

A daruműveletek az úszódaru összes működési idejének igen jelentős részét teszik ki.

Ennélfogva az úszódaru haladását biztosító motorok az önjáró úszódaruknál lényegesen rövidebb ideig működnek, mint azok a motorok, amelyek a daruműveleteket biztosítják.

Ennek következtében olyan hűtőrendszer kialakítása, amely valamennyi motor számára közös hűtőkörrel rendelkezik, ahhoz vezet, hogy a hűtőrendszer valamennyi elemének igen megbízhatónak kell lennie, ezért az ilyen rendszereknek viszonylag nagy a súlya és nagyok a méretei, valamint magas az ára.

A találmány által megoldandó feladat olyan hűtőrendszer kialakítása úszódarumotorokhoz, ahol a külső hidraulikus kör szerkezeti kialakítása viszonylag egyszerű és kompakt, és amely hűtőrendszer lehetővé teszi a daruműveleteknél működő motorok belső hidraulikus köreinek önálló hűtését.

A kitűzött feladatot azáltal oldottuk meg, hogy önjáró úszódaruk moteljainak hűtőrendszerében, ahol a motorok belső hidraulikus köreit hűtő külső hidraulikus körnek csővezetékei, szivattyúi, vízzel töltött tartályai és héjazati hőcserélői vannak, a találmány értelmében a tartályok egymással kényszerösszeköttetésben vannak és úgy vannak elrendezve, hogy felületük egy részét az úszódaru pontonjának víz alatti héjazata képezi, mimellett a felületi hőcserélőként kialakított héjazati hőcserélők ezen tartályokban vannak elhelyezve és legalább az egyik motor belső hidraulikus köréhez vannak csatlakoztatva, míg a külső hidraulikus kör csővezetékei a tartá2 lyokhoz és a többi motor belső hidraulikus köreihez vannak csatlakoztatva.

A találmány szerinti hűtőrendszer tartályaiként célszerűen azokat a tartályokat használjuk fel, amelyek az úszódaru két oldalán helyezkednek el és a daru kiegyensúlyozására szolgálnak.

Ezen tartályok felhasználása, amelyek egymással általában dőlésszabályzó szivattyúk révén kényszerkapcsolatban vannak, lehetővé teszi a hűtőrendszer egyszerűsítését, mivel a daru megbillenése általában a teher emelésekor következik be. Ilyenkor a darumechanizmusokat működtető motoroknak nagyobb a terhelése és ennek megfelelően nagyobb hőt is fejleszt így a folyadék átáramoltatása az egyik tartályból a másikba külön energiaráfordítás nélkül bizonyos vízáramlási sebesség eléréséhez vezet a héjazati hőcserélőben és ezáltal intenzívebbé válik a hőátadás a hőcserélőről a tartályokban levő vízbe.

A találmány szerint kialakított hűtőrendszer biztosítja az úszódaru motorjainak megbízható üzemeltetését viszonylag alacsony ár, valamint optimális súly és méretek mellett.

A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük, ahol a találmány szerinti hűtőrendszer példakénti kiviteli alakját tüntettük fel vázlatosan.

A rajzon látható önjáró úszódarunak két 1, 2 motorja van, amelyek az úszódaru előrehaladását biztosítják, valamint egy további 3 motorja, amely a darumozgatást biztosítja. A 3 motor teljesítőképessége a (rajzon fel nem tüntetett) darumechanizmusok teljesítményének megfelelően van megválasztva és rendszerint lényegesen kisebb, mint az 1, 2 motorok teljesítménye. Az úszódaru két egymással átellenben levő oldalán 4, 5 tartályok vannak, amelyek fő feladata a teheremelés alatti megdőlés kiküszöbölése.

A hűtőrendszernek az 1, 2, 3 motorokhoz tartozó belső hidraulikus körei vannak. Ezek a körök nem tartoznak a találmány tárgyához, ezért az alábbi ismertetésben nem is tárgyaljuk ezeket. A belső hidraulikus körök tetszés szerinti, a célnak megfelelő felépítésűek lehetnek. A rajzon csupán a belső hidraulikus körök „A” bemenetelt és „B” kimeneteit tüntettük fel, jelezvén csatlakozási helyeiket a „C” külső hidraulikus körhöz.

A belső hidraulikus körök hűtésére szolgál a „C” külső hidraulikus kör, amelyhez folyadékkal töltött tartályok, jelen esetben a 4, 5 tartályok, valamint 6, 7 héjazati hőcserélők tartoznak.

A 4, 5 tartályok oly módon vannak elrendezve, hogy felületük egy részét az úszódaru pontonjának héjazata képezi. Ezekben a 4, 5 tartályokban vannak a 6, 7 héjazati hőcserélők elhelyezve. A 6, 7 héjazati hőcserélők 4, 5 tartályokban történő elhelyezése lehetővé teszi a „C” külső hidraulikus kör méreteinek csökkentését.

A 6, 7 héjazati hőcserélők azon felületének a területe, amely az úszódaru pontonjának víz alatti héjazatát képezi, a 3 motor normális működését a 3 motor névleges teljesítményének 40—50%-át kitevő terhelésnél biztosító feltételeknek megfelelően van méretezve. Ennek megfelelően a 4, 5 tartályokat nem szabad vízzel egészen feltölteni vagy teljesen leereszteni.

-2181035

A „C” külső hidraulikus kör csővezetékeihez a 8, 9 szívóvezetékek és 10, 11 nyomóvezetékek is tartoznak. Á 8, 9 szívóvezetékekbe 12, 13 szivattyúk vannak beépítve.

A 8, 9 szívóvezetékek egyik vége az 1, 2 motorok belső hidraulikus köreinek „A” bemenetelhez van csatlakoztatva, míg másik végük a 4, 5 tartályok alsó részében, a 6, 7 héjazati hőcserélők közelében helyezkedik el.

A 10, 11 nyomóvezetékek egyik vége az 1, 2 motorok belső hidraulikus köreinek „B” kimeneteihez, másik végük viszont a 4, 5 tartályokhoz van csatlakoztatva.

A 4 és 5 tartályok egymással 14 és 15 szívóvezetékek, valamint 16 és 17 nyomóvezetékek révén kényszerkapcsolatban állnak egymással. A 14, 15 szívóvezetékek és a 16, 17 nyomóvezetékek között 18, 19 szivattyúk vannak felszerelve.

A 4, 5 tartályok 20, 21 csöveken keresztül a túltöltés elkerülése és a túlnyomás megakadályozása érdekében az atmoszférával vannak összekötve.

A rajzon föl nem tüntetett darumechanizmusokat működtető 3 motor belső hidraulikus körének hűtéséhez ezen belső hidraulikus kör „A” bemenete 22 és 23 szívóvezetékeken keresztül, amelyekbe 24 szivattyú van beépítve, a 6 és 7 héjazati hőcserélőkkel van összekötve, míg a „B” kimenete 25 és 26 nyomóvezetékeken keresztül van ezekkel a 6, illetve 7 héjazati hőcserélőkkel összekötve. Ily módon a 3 motor belső hidraulikus körének hűtése zárt önálló hidraulikus körben történik, ezért hűtőfolyadékként korrózióvédő és fagyásgátló adalékkal ellátott desztillált édesvizet alkalmazhatunk. Egy ilyen viszonylag drága hűtőfolyadék alkalmazásának az az előnye, hogy a 3 motor hűtőkörében viszonylag kis mennyiséget kell belőle keringtetni, az ilyen folyadék hoszszú ideig felhasználható és alkalmazása révén növelhető a 3 motor üzembiztonsága.

A 6, Ί héjazati hőcserélőkben esetlegesen fellépő túlnyomás megakadályozására a 25 és 26 nyomóvezetékekre 27 cső van csatlakoztatva, amely a nyomóvezetékeket összeköti az atmoszférával A 6, 7 héjazati hőcserélők esetleges eldugulásánál a folyadék ezen csövön keresztül lökődhet ki. A 27 cső alkalmazása lehetővé teszi, hogy a 6, 7 héjazati hőcserélők falvastagsága csak a tervezett belső nyomástól függjön és a 24 szivattyú által létrehozott maximális nyomásmagasságot ne kelljen figyelembe venni.

A 3 motor belső hidraulikus körének ilyen kialakítású külső hidraulikus hűtőköre esetén az 1, 2 motorok belső hidraulikus körei nyitott hidraulikus kör révén is hűthetők, vagyis hígón kívüli vízfelvétellel és hígón kívülre történő vízleeresztéssel.

Az önjáró úszódaru motoijamak találmány szerinti hűtőrendszere az alábbiak szerint működik:

Az 1, 2 motorok működése alatt a hűtést biztosító hőelvezetés a „C” zárt külső hidraulikus körben történik a 12, 13 szivattyúk által a 8, 9 szívóvezetékeken, a 10, 11 nyomóvezetékeken, valamint a 4, 5 tartályokon keresztül keringtetett víz révén. Elképzelhető azonban az 1, 2 motorok másféle csatlakoztatási módja is a 4, 5 tartályokhoz.

Ez a működési állapot az úszódaru szennyezett vizeken haladása során szükséges és időtartamát a 4, tartályok befogadóképessége határolja be. Általában az 1, 2 motorok számára meg van határozva a hűtővíz maximális hőmérséklete a bemeneten, ezért olyankor, ha a 4, 5 tartályokban levő víz hőmérséklete eléri a kijelölt határértékeket, a motorok zárt körben történő hűtését be kell fejezni, és ilyenkor vagy nyitott rendszerű hűtésre kell áttérni, vagy időben meg kell kezdeni az áthajózást a szennyezett vizekről a tiszta vizekre a 4, 5 tartályokban levő víz cseréje céljából. Tiszta vizeken történő hajózás esetén az 1, 2 motorok hűtése nyitott körfolyamatban a legcélszerűbb.

Daruműveletek végzésénél, amelyekre általában ' álló helyzetben kerül sor, a 3 motor működik. A 3 motor belső hidraulikus körének hőelvezetése a 24 szivattyú által a 22, 23 szívóvezetékeken és a 25, 26 nyomóvezetékeken keresztül keringtetett víz révén történik, amely átfolyik a 6, 7 héjazati hőcserélőkön. A folyadék a keletkező hőt a 6, 7 héjazati hőcserélők külső felületén keresztül a környezetnek, vagyis a hajón kívüli víznek, illetve a 4, 5 tartályokban levő víznek adja át.

Mivel a 6, 7 héjazati hőcserélőt, amelynek fel- \ színe a 3 motor mintegy 40-50%-os leterhelésének és a keletkező hő kizárólag hajón kívüli vízbe történő elvezetésének feltételezése alapján van meghatározva, két oldalról is víz veszi körül, így biztosítva van a hőelvezetés a 3 motor teljes leterhelésénél is. A 4, 5 tartályokban levő víz hőmérsékletének emelkedésekor és a folyadékról a 6, 7 héjazati hőcserélőkre, illetve a 4, 5 tartályokban levő vízbe történő hőátmenet eközben fellépő romlásakor beindítjuk a 18, 19 szivattyúkat. A 18, 19 szivattyúk beindításával a 4, 5 tartályokban levő víz bizonyos sebességre tesz szert a 6, 7 héjazati hőcserélőkön keresztül, miáltal javul a hőátmenet a 6, 7 héjazati hőcserélőknél.

A 3 motor teljes leterhelését gyakorlatilag nehéz teher emelésénél éljük el amikor működésbe lép az úszódaru dőlésszabályozó rendszere, aminek következtében működni kezdenek a 18, 19 szivattyúk, amelyek gyors áramlást hoznak létre a 4, 6 tartályokban.

Néhány esetben, például minimális merülésnél (amikor a 4, 5 tartályokat valami oknál fogva le kell ereszteni), a 3 motort túlhevülésének elkerülése érdekében nem szabad teljesen leterhelni.

A 3 motor felhasználható az úszódaru mozgatásához is. Ilyenkor a 6, 7 héjazati hőcserélők hőátadási képességét lényegesen javítja a hőcserélőket nagy sebességgel körüláramló hajón kívüli víz, így a 3 motor nagyobb terheléssel működtethető.

A 6, 7 héjazati hőcserélők a célnak megfelelő, de ezen belül tetszőleges kialakításúak lehetnek, ez azonban nem képezi a találmány tárgyát, így nem is ismertetjük részletesebben.

A 6, 7 héjazati hőcserélők eldugulása esetén a víz a 27 csövön keresztül a hajón kívülre távozik.

A 6, 7 héjazati hőcserélők méreteit a mindenkori szerkezetnél főként a 3 motor teljesítménye határozza meg. Ezért a hűtőrendszer optimális méreteinek, optimális súlyának és kedvező árának elérése érdekében a 3 motor teljesítményét célszerűen csak a darumechanizmusok teljesítményének figyelembevételével választjuk meg és nem hozzuk semmiféle

-3181UJÖ összefüggésbe az úszódaru továbbhaladását biztosító 1, 2 motorok teljesítményével.

A daruműveletek végrehajtásához szükséges teljesítménnyel rendelkező 3 motor alkalmazása a daru optimális terhelését eredményezi, növeli a daru hatásfokát, ugyanakkor csökkenti a hűtőfolyadékba történő hőátadást az olyan motor hőátadásához képest, amely nincs külön a darumozgatásra beállítva és ezért kinyúlási üzemállapotban nem üzemel.

Claims (3)

Szabadalmi igénypontok:

1. Hűtőrendszer önjáró úszódaru motoijaihoz, ahol a belső hidraulikus köröket hűtő külső hidraulikus körnek csővezetékei, szivattyúi, vízzel töltött tartályai, valamint héjazati hőcserélői vannak, azzal jellemezve, hogy a tartályok (4, 5) egymással kényszerösszeköttetésben vannak és úgy vannak elrendezve, hogy felületük egy részét az úszódaru ⁵ pontonjának víz alatti héjazata képezi, mimellett a felületi hőcserélőként kialakított héjazati hőcserélők (6, 7) ezen tartályokban (4, 5) vannak elhelyezve és legalább az egyik motor (3) belső hidraulikus köréhez vannak csatlakoztatva, míg a külső hidrauli¹⁰ kus kör csővezetékei (8, 9, 10, 11) a tartályokhoz (4, 5) és a többi motor (1,

2) belső hidraulikus köreihez vannak csatlakoztatva.

3. Az 1. igénypont szerinti hűtőrendszer kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hűtőrendszer tartá15 lyaiként (4, 5) az úszódaru két oldalán elrendezett kiegyenlítő tartályok vannak kialakítva.