IT201800006833A1 - Apparato di aspirazione dell’aria dalle coperture dei collettori di scarico e delle turbine di un motore diesel. - Google Patents

Apparato di aspirazione dell’aria dalle coperture dei collettori di scarico e delle turbine di un motore diesel. Download PDF

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Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione avente per titolo: Apparato di aspirazione dell'aria dalle coperture dei collettori di scarico e delle turbine di un motore diesel.
Apparato di aspirazione dell'aria dalle coperture dei collettori di scarico e delle turbine di un motore diesel.
CAMPO DI APPLICAZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un apparato di aspirazione dell'aria dalle coperture dei collettori di scarico e delle turbine di un motore diesel di grandi dimensioni.
STATO DELLA TECNICA
Un motore diesel ha molteplici parti attraversate da combustibile: tubi, collettori, raccordi e da ognuno di questi per guasto o malfunzionamento può uscire liquido infiammabile. É quindi fondamentale che il combustibile qualora fuoriesca, magari anche in pressione, non tocchi superfici la cui temperatura sia superiore ai 180° C (il punto di infiammabilità del gasolio è, ad esempio, attorno ai 220° C).Questo per evitare che al contatto prendano fuoco.
Le temperature più alte nel motore diesel si rilevano in particolare nei collettori di scarico e nelle turbine, che raggiungono 400 - 500° C. Per questo motivo essi sono normalmente protetti da coperture realizzate con pannelli sandwich in acciaio inox con coibentazione all'interno. Tra i collettori e le coperture l'aria presente viene riscaldata dal collettore di scarico per conduzione e convezione. Detti pannelli sono montati uno vicino all'altro e la tenuta al calore nelle zone di giunzione è realizzata da guarnizioni adatte a tale scopo.
Purtroppo, a seguito di usura, deformazione termica, danneggiamenti locali dovuti alla manipolazione dei pannelli della copertura da parte del personale od altro la copertura non ha una perfetta tenuta. L'aria presente nel vano della copertura per effetto convettivo cerca quindi di sfuggire verso l'esterno attraverso i varchi creatisi nella stessa, riscaldando punti esterni della copertura metallica sino a raggiungere valori maggiori ai valori di autoaccensione del combustibile. Tali punti sono detti hot-spots. Qualora il combustibile fuoriesca da qualche tubo può entrare a contatto con la superficie delle coperture nei punti sopra indicati come hot spots e può innescare un incendio.
Le soluzioni conosciute di questo grave problema sono quelle di ripristinare mediante riparazione i pannelli deteriorati della copertura, sostituirli se necessario o, in via provvisoria, coprire perlomeno gli "hot spot" con cuscini coibenti. Ma, con il tempo, il problema si ripresenta. Conseguentemente è necessario fermare più volte il motore, tentare di sostituire le guarnizioni e/o riparare o sostituire i pannelli deteriorati della copertura oppure ricoprire gli "hot spot" con nuovi pannelli coibenti. È comprensibile che questi fermi-motore possono causare notevoli perdite economiche alla nave od industria che impiega il motore stesso.
SOMMARIO
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un apparato di aspirazione dell'aria presente all'interno delle coperture dei collettori di scarico e delle turbine di un motore diesel in grado di risolvere il succitato problema.
Questo ed altri scopi sono raggiunti dall'apparato di aspirazione dell'aria presente all'interno delle coperture in oggetto, che comprende un dispositivo per l'estrazione dell'aria preferibilmente abbinato ad un dispositivo di raffreddamento dell'aria. L'apparato comprende inoltre un condotto di estrazione dell'aria dalle coperture di ciascun motore ed un condotto di uscita dell'aria. L' apparato è completato da serranda tagliafuoco elettrica posizionata su ciascun condotto di estrazione dell'aria e da sensori in grado di verificare tempestivamente la presenza di rotture nei soffietti di scarico.
Il dispositivo per l'estrazione dell'aria consiste in un estrattore d'aria che aspira l'aria dall'interno delle coperture dei collettori di scarico e delle turbine tramite il condotto di estrazione dell'aria.
Il dispositivo di raffreddamento dell'aria riduce la temperatura dell'aria surriscaldata in entrata mediante un fluido raffreddante consistente in aria oppure acqua. Nel primo caso il dispositivo di raffreddamento mescola l'aria surriscaldata in entrata con quella ambiente e rilascia nell'ambiente aria ad una temperatura intermedia. Il dispositivo di raffreddamento ad aria è eventualmente dotato di lente regolabile per variare la portata d'aria aspirata dalla copertura in funzione della sua temperatura. Nel secondo caso il calore dell'aria surriscaldata in entrata viene ceduto all'acqua contenuta in un serbatoio od in serpentine all' interno del dispositivo di raffreddamento. Tale circuito dell'acqua può essere utilizzato come sistema di recupero termico.
Il dispositivo per l' estrazione dell' aria è preferibilmente posizionato fra il dispositivo di raffreddamento dell 'aria ed il condotto di uscita dell' aria. In un' altra forma di applicazione il dispositivo per l' estrazione dell' aria è posizionato sul condotto di estrazione dell'aria od alla sua estremità, prima del dispositivo di raffreddamento dell'aria.
Il dispositivo di raffreddamento dell'aria può essere assente e l' aria in uscita, raggiungendo una temperatura più alta, viene smaltita tramite un apposito cammo.
I sensori prima citati sono posizionati entro i condotti di estrazione dell ' aria surriscaldata. Essi analizzano l' aria estratta e verificano l' assenza di gas di scarico che verrebbe rilasciato qualora i soffietti di scarico si rompano. Tali soffietti si scarico sono comunemente interposti fra il collettore di scarico e le testate motore e sono spesso soggetti a rotture che, qualora non prontamente individuate, portano a riempire la parte interna delle coperture di gas di scarico sporcando e deteriorando le apparecchiature in essa contenute. L' allarme tempestivo consente di contenere eventuali danni consequenziali nonché preservare l'efficienza del motore e l'integrità delle coperture isolanti. In caso di presenza di contenuto molto alto di CO nell 'aria estratta viene dato un allarme in modo che il personale possa intervenire e porre rimedio al problema. Per esempio, sostituendo il soffietto metallico previo ovviamente lo spegnimento del motore.
Il dispositivo per l'estrazione dell'aria crea all'interno del vano della copertura una depressione che consente all'aria esterna - a temperatura ambiente - di entrare nella stessa in corrispondenza dei varchi che si vengono a creare m assenza di buona tenuta fra i pannelli della copertura. Il passaggio di quest'aria a temperatura ambiente attraverso i varchi da cui prima usciva aria surriscaldata elimina gli "hot spots".
Viene inoltre ridotta la temperatura interna all'interno del vano della copertura con la creazione di una sorta di "cuscino d'aria". Esso isola la parte interna della copertura dal calore proveniente del collettore di scarico e/o dalle turbine consentendo di ridurre anche la temperatura media esterna delle coperture. Conseguentemente sono ridotte le deformazioni termiche dei pannelli della copertura.
La quantità di aria prelevata dall'interno delle coperture è ridotta e non ha nessuna influenza sull'efficienza del motore. Infatti, non si hanno riduzioni di temperatura dei collettori di gas di scarico e/o della turbina tali da ridurre l'energia cinetica dei gas all'interno degli stessi.
Il dispositivo di raffreddamento dell'aria ad acqua può avere una sostenibilità energetica in quanto l'energia per farlo funzionare potrebbe in parte essere controbilanciata dalla cessione di calore ceduta ad acqua di uso di bordo se recuperata.
L'apparato di aspirazione dell'aria in oggetto è utilizzabile sia su coperture non pienamente efficienti evitando l'installazione di sempre nuovi e costosi cuscini isolanti sia su coperture nuove ed efficienti consentendo di preservarle nel tempo abbassandone le temperature medie di esercizio.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Quanto forma oggetto del presente brevetto è completamente chiarito in ogni sua caratteristica di rilievo dalla descrizione di una forma di esecuzione, preferita ma non esclusiva, dell'apparato in oggetto, illustrato a titolo indicativo ma non limitativo negli uniti disegni, in cui:
- la Fig. 1 mostra schematicamente un apparato di aspirazione dell'aria con un primo dispositivo di raffreddamento per una copertura di un motore diesel;
- la Fig. 2 mostra schematicamente un apparato di aspirazione dell'aria con un secondo dispositivo di raffreddamento per due coperture di due motori diesel; - la Fig. 3 mostra schematicamente un apparato di aspirazione dell'aria privo di un dispositivo di raffreddamento per una copertura di un motore diesel.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA TRE ESEMPI DI APPLICAZIONE
Facendo riferimento alla Fig. 1, l'apparato di aspirazione dell'aria della copertura di un motore diesel in una prima forma di applicazione comprende un dispositivo per l'estrazione dell'aria 1, un dispositivo di raffreddamento dell'aria 2, un condotto di estrazione dell'aria 3, un condotto di uscita dell'aria 4 ed una serranda tagliafuoco elettrica 5.
Il dispositivo per l'estrazione dell'aria 1 consiste in un estrattore d'aria che aspira attraverso il condotto di estrazione dell'aria 3 l'aria dall'interno della copertura dei collettori di scarico 5 e/o del vano turbina 6. La serranda tagliafuoco elettrica 5 è montata sul condotto di estrazione dell'aria 3.
L'aria surriscaldata entra attraverso il condotto di estrazione dell'aria 3 nel dispositivo di raffreddamento dell'aria 2 nel quale il fluido raffreddante è costituito da aria a temperatura ambiente introdotta tramite un'apertura di entrata 2.1. Il dispositivo di raffreddamento dell'aria 2 mescola l'aria surriscaldata con quella ambiente. Il dispositivo per l'estrazione dell'aria 1 allontana la miscela così formatasi in uscita dal dispositivo di raffreddamento dell'aria 2, ad una temperatura intermedia, attraverso il condotto di uscita dell'aria 4.
Facendo riferimento alla Fig. 2, l'apparato di aspirazione dell'aria della copertura di un motore diesel in una seconda forma di applicazione comprende un dispositivo per l'estrazione dell'aria 1, un dispositivo di raffreddamento dell'aria 2, un condotto di estrazione dell'aria 3 per ciascun motore diesel, un condotto di uscita dell'aria 4 ed una serranda tagliafuoco elettrica 5 per ciascun condotto di estrazione dell'aria 3.
Il dispositivo per l'estrazione dell'aria 1 consiste in un estrattore d'aria che aspira attraverso il condotto di estrazione dell'aria 3 l'aria dall'interno della copertura dei collettori di scarico 5 e/o del vano turbina 6.
L'aria surriscaldata entra attraverso i condotti di estrazione dell'aria 3 nel dispositivo di raffreddamento dell'aria 2 nel quale il fluido raffreddante è costituito da acqua. Il calore dell'aria surriscaldata viene ceduto all'acqua contenuta in un serbatoio 2.2 all'interno del dispositivo di raffreddamento dell'aria 2. Il dispositivo per l'estrazione dell'aria 1 allontana l'aria surriscaldata raffreddatasi a contatto con il serbatoio d'acqua 2.2 attraverso il condotto di uscita dell'aria 4.
Facendo riferimento alla Fig. 3, l'apparato di aspirazione dell'aria della copertura di un motore diesel in una terza forma di applicazione comprende un dispositivo per l'estrazione dell'aria 1, un condotto di estrazione dell'aria 3, un condotto di uscita dell'aria 4 ed una serranda tagliafuoco elettrica 5.
Il dispositivo per l'estrazione dell'aria 1 e la serranda tagliafuoco elettrica 5 sono montati sul condotto di estrazione dell'aria 3 surriscaldata. L'aria a temperatura ambiente viene introdotta nel condotto di estrazione dell'aria 3 tramite un condotto di entrata dell'aria 3.1 sagomata a tubo Venturi.
Il dispositivo per l'estrazione dell 'aria 1 mescola l'aria surriscaldata con quella ambiente proveniente dal condotto di entrata dell'aria 3.1 ed allontana la miscela così formatasi, ad una temperatura intermedia, attraverso il condotto di uscita dell' aria 4.
L' apparato di aspuaz10ne dell'aria, così concepito, è suscettibile di ulteriori numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i particolari sono sostituibili con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1 - Apparato di aspirazione dell'aria dalle coperture dei collettori di scarico e delle turbine di un motore diesel, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo per l'estrazione dell'aria (1 ), un dispositivo di raffreddamento dell'aria (2), almeno un condotto di estrazione dell'aria (3), un condotto di uscita dell'aria ( 4 ), una serranda tagliafuoco elettrica ( 5) posizionata su ciascun condotto di estrazione dell 'aria (3) e dei sensori in grado di verificare tempestivamente l'alta percentuale di CO nell'aria estratta; ciascun condotto di estrazione dell'aria (3) collega il vano interno della copertura dei collettori di scarico ( 5) e/ o della turbina ( 6) di ciascun motore al dispositivo per l'estrazione dell'aria (1); detto condotto di uscita dell'aria (4) consente l'allontanamento dell'aria raffreddata; detti sensori essendo posizionati entro i condotti di estrazione dell'aria ed in grado di analizzare l'aria surriscaldata in uscita dalla copertura e di verificare la presenza di rotture nei soffietti di scarico. 2 - Apparato di aspirazione dell'aria, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo per l'estrazione dell'aria (1) consiste in un estrattore d'aria che aspira l'aria dall'interno della copertura dei collettori di scarico (5) e/o del vano turbina (6) di almeno un motore diesel. 3 - Apparato di aspirazione dell'aria, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di raffreddamento dell'aria (2) raffredda l'aria surriscaldata estratta tramite il dispositivo per l'estrazione dell'aria (1) mediante aria a temperatura ambiente. 4 - Apparato di aspirazione dell 'aria, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di raffreddamento dell'aria (2) raffredda l'aria surriscaldata estratta tramite il dispositivo per l'estrazione dell'aria ( 1) mediante acqua contenuta in un serbatoio (2.2) od in serpentine presenti al suo interno. 5 - Apparato di aspirazione dell'aria, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo per l'estrazione dell'aria (1) è posizionato fra il dispositivo di raffreddamento dell'aria (2) ed il condotto di uscita dell'aria (4). 6 - Apparato di aspirazione dell'aria, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo per l'estrazione dell'aria (1) è posizionato sul condotto di estrazione dell' aria (3), prima del dispositivo di raffreddamento dell ' aria (2). 7 - Apparato di aspirazione dell'aria, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo per l'estrazione dell'aria (1) è posizionato su un' estremità del condotto di estrazione dell'aria (3), prima del dispositivo di raffreddamento dell' aria (2). 8 - Apparato di aspirazione dell'aria, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di raffreddamento dell'aria (2) è assente. 9 - Apparato di aspirazione dell'aria, secondo le rivendicazioni precedenti, il tutto come precedentemente descritto ed illustrato negli allegati disegni.
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