KR100450436B1 - 공동의담수냉각시스템을구비한다기관장치 - Google Patents

Abstract

공동의 담수냉각시스템을 구비한 다기관장치는 냉각시스템에는 적어도 과급공기 냉각기(11), 고온 회로(HT), 및 저온회로(LT)가 제공된 터보과급 디젤 엔진(1)을 포함한다. 고온회로(4)는 제 1의 3방향 밸브(6)를 포함하고 냉각수를 엔진으로의 고온회로 분배관(7)의 제 1순환펌프(9)로 공급한다. 저온회로(5)는 그의 과급공기의 분배관(14)으로 냉각수를 공급하는 제 2의 3방향 밸브(13)를 포함한다. 과급공기 냉각기(11)가 제 1단계(10)는 엔진으로의 고온회로의 분배관(7)의 일부이며 제 2단계(19)는 저온회로의 일부인 2단계의 냉각기이다. 제어 밸브(16)는 엔진부하에 따라 제 2단계를 통하여 흐르는 냉각수를 조절할 수 있다. 제어 밸브로부터의 배출관(15)은 제 2의 3방향 밸브와 공동의 귀환관(3)에 연결되어 있다. 엔진으로부터 고온회로의 배출관은 공동의 귀환관(3)과 연통되고, 제 1의 3방향 밸브에 연결됨과 함께 공동의 공급관(2)에 연결된다.

Description

공동의 담수 냉각 시스템을 구비한 다기관장치

독일특허 공개공보 DE-A1 32 14 855 호는 공동 담수냉각 시스템을 구비한 최근 기술의 다기관장치를 개시하고 있는바, 상기 냉각제 시스템의 각각의 엔진은 과급에어냉각기, 고온회로 및 저온회로를 구비하고 있으며, 고온회로는 엔진으로부터의 고온 회로 배출관으로부터 재순환된 냉각수와 필요에 따라 보다 찬 냉각수를 고온회로 분배관의 제 1 순환펌프에서 엔진으로 공급하며 제 1 온도센서에 의해 제어되는 제 1의 3방향 밸브를 구비하고, 저온회로에서 과급 공기 냉각기의 분배관으로의 더운 냉각수와 찬 냉각수의 혼합비를 제 2 온도센서에 의해 제어하는 제 2의 3방향 밸브를 저온회로가 구비하며, 엔진으로의 냉각수 공동 공급관은 저온회로에 연결되고 공동의 귀환관은 저온회로의 제 2의 3방향 밸브에 접속되어 있다.

상기 냉각장치는 엔진의 저부하 영역에서 과급공기가 냉각수에 의해 가열되고 엔진의 고부하 영역에서 냉각수에 의해 냉각되도록 하여 과급에어냉각기의 열교환기를 바람직하게 제어할 수 있도록 되어 있다. 엔진의 저부하 영역에서 특히 압축기로의 인입공기가 매우 차가운 저온 환경에서의 운전시에 과급공기의 가열은, 엔진이 중유로 운전될 때 양호한 연소조건을 얻기 위하여 상당히 중요하다. 과급공기의 가열은 보다 높은 압축온도를 얻게 하여 연료의 자기 점화를 촉진한다. 상기 독일 특허공보는, 엔진으로의 냉각수 공급온도가 일정하게 유지되도록 제 1의 3방향 밸브를 제 1 온도센서가 제어하며, 또한 저온회로로부터 공동 귀환관으로의 냉각수의 배출온도가 일정하도록 제 2의 3방향 밸브를 제 2 온도센서가 제어하는 것을 기재하고 있다.

공지된 다기관장치에서 개별 엔진들의 냉각시스템은 저온회로를 고온회로에 일체화하여 왔으며, 제 1의 3방향 밸브로의 찬 냉각수의 분배관은 과급 에어냉각기로부터 저온회로의 배출관과 연결되고, 제 2의 3방향 밸브로의 더운 냉각수 분배관은 엔진으로부터의 고온회로의 배출관에 연결되어 있다. 이러한 결과 저온회로의 작동에 의해 고온회로의 작동이 영향을 받는 단점이 있었다. 엔진을 냉각하는 실린더로의 인입 냉각수 온도가 일정하게 유지되는 것은 편리하지도 않고, 결과적으로 가장 뜨거운 엔진 요소들에 대한 냉각온도가 엔진 부하와 함께 증가하게 된다.

또한, 공지된 다기관장치의 실제적인 단점은 과급 에어냉각기의 열교환이 엔진으로부터의 고온회로 배출관에서의 물온도에 기초하여 제 2 온도센서에 의해 제어된다는 점이다. 냉각수 흐름에 대한 제어변경의 필요가 제 2 온도센서에 의해 탐지되기 전에 부하의 변화가 보다 더운 또는 차가운 실린더 요소들에 반영되기 때문에, 상기와 같은 제어는 엔진부하의 갑작스런 변화시에 동작이 너무 늦다. 다기관은 통상적으로 선박에 사용되며, 제너레이터들을 구동하도록 연결된 다수의 보조 엔진들은 동력소비가 증가할 때까지는 대기상태에 있다. 이것은 주로 항구에서의 선박의 조종 또는 해안지역에서의 항해시에 발생되며, 이때 뱃머리 프로펠러들 또는 앵커 윈치들과 같이 주동력을 사용하는 장치들의 작동이 개시되어 동력소모가 갑자기 크게 증가함으로써 대기상태의 엔진들이 작동 개시되거나 엔진 운전이 갑자기 최대 부하로 된다. 그런데 과급 에어냉각기의 느린 제어는, 엔진부하가 증가된 다음 새로운 운전조건으로의 조정이 수행될 때까지 엔진이 불완전 연소의 검은 연기를 크게 배출하는 문제를 초래한다. 이러한 연기는 환경상의 이유들로 해안지역의 수질에 바람직하지 못하다.

독일 특허공보 DE-C2 25 49 009호는 엔진으로 전달되는 냉각수 온도가 일정하게 유지되도록 일부가 냉각수 냉각기를 통과하는 재순환된 냉각수를 순환펌프로 공급하는 3방향 밸브를 포함하는 고온회로를 내장하는 냉각수 냉각시스템을 구비한 단일 엔진을 개시하고 있다. 엔진으로의 냉각수 분배관은 제 1 중간냉각기를 통과한다. 또한, 엔진은 염수회로를 포함하여 해수를 3방향 밸브로 펌프한다. 상기 3방향 밸브는 엔진의 과급 공기 조건에 따라 제어되며 많거나 적은 량의 차거운 해수를 제 2 중간냉각기를 통과시키며, 이때 해수는 고온회로의 냉각수 냉각기를 통하여 흘러 선박 밖으로 배출된다. 상기 독일 특허공보에는 중간냉각기의 열교환기의 제어를 과급공기 압력에 기초하여 수행하는 것으로 설명되어 있다. 상기 고온회로는 냉각수 냉각기를 포함하고 냉각시스템이 염수를 사용하는 저온회로 때문에 유지 비용이 많이 소요되고 에너지 소비형인 단점이 있다.

미국 특허 제 5 394 854호는 엔진을 냉각하는 고온회로와 제 1 중간냉각기, 윤활유 냉각용 저온회로와 제 2 중간냉각기를 구비한 단일 엔진을 개시하고 있다. 상기 고온회로에 있어서, 제 1 중간냉각기는 엔진과 병렬로 삽입되어 있거나 엔진의 하류측에 직렬로 연결된다. 저온회로의 제 2 냉각기에는 예를 들어 과급 공기 압력에 의해 제어되는 밸브 제어 바이패스관이 제공된다. 배출측에, 각 회로는 밸브 제어 바이패스관이 제공된 냉각수 냉각기를 구비하며 그 때문에 냉각시스템을 복잡하게 한다.

본 발명은 냉각제용 공동 공급관과 공동 귀환관을 지니는 복수개의 터보과급 디젤 엔진을 포함하는 통상의 공동의 담수냉각시스템을 구비한 다기관장치에 관한 것으로, 그 냉각제 시스템의 엔진에는 적어도 과급 에어냉각기, 고온 회로, 및 저온회로가 구비되어 있다.

도 1은 공지된 다기관장치의 엔진용 냉각시스템의 개요를 도시하고 있다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 다기관의 실시예 엔진의 개요를 도시하고 있으며, 특히 도 2는 공전시 온도수준에 대한 예를 보여주고, 도 3은 전부하 운전시의 온도수준을 보여준다.

도 4와 도 5는 3개의 엔진을 구비한 본 발명에 따른 다기관장치의 2개의 서로 다른 실시예에 대한 개략도이다.

도 6은 과급공기 압력에 의해 표현되는 엔진부하의 함수로서 과급공기의 최소 압력의 예에 대한 개략도이다.

본 발명의 목적은 적은 수의 구성요소로 이루어져 단순화되고 신뢰성 있는 구조로 어떠한 동작조건에 대하여도 과급공기 냉각을 신속히 조정할 수 있으며, 하나 이상의 엔진에 대하여 갑작스런 부하 변화에도 환경적으로 해로운 연기발생을 감소시키는 다기관장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다기관장치는 공급관 및 공동공급관 및 공동 귀환관을 지니는 복수개의 터보과급 디젤 엔진을 포함하는 공동의 담수냉각 시스템을 구비한 다기관 장치에 관한 것으로, 상기 엔진은 그 냉각 시스템에 적어도 과급공기 냉각기, 고온회로, 및 저온회로를 포함하며 ; 상기 고온회로는, 공동의 공급관에 연결되어, 제 1 온도 센서에 의해 제어되며, 엔진으로부터의 고온회로 배출관으로부터 재순환된 냉각수와 필요에 따라 보다 찬 냉각수를 고온회로 분배관의 제 1 순환 펌프에서 엔진으로 공급하는 제 1 의 3방향 밸브를 포함하며, 상기 엔진으로부터의 고온회로 배출관은 공동의 귀환관과 유동 연통하고 제 1의 3방향 밸브에 연결되며; 상기 저온 회로는 공동의 공급관에 연결되어, 제 2 온도 센서에 의해 제어되며 저온회로 배출관으로부터 재순환된 냉각수와 필요에 따라 보다 찬 냉각수를 저온회로 분배관의 제 2 순환 펌프에서 과급냉각기에 공급하는 제 2 의 3방향 밸브를 포함하며, 상기 저온회로 분배관은 공동의 귀환관과 유동연통하고 제 2 의 3방향 밸브에 연결되며 ; 상기 과급 냉각기는, 엔진으로의 고온회로 분배관의 일부인 제 1 단계와 저온회로의 일부로서 제어 밸브에 연결되는 제 2 단계로 구성되는 2 단계 냉각기이며, 상기 제어 밸브는 저온회로 배출관에 연결되어 엔진 부하에 따라 과급 냉각기의 제 2 단계를 통하여 냉각제 유동을 위하여 폐쇄 또는 다소 개방될 수 있다.

최소한의 환경 영향을 끼치도록 중유로 운전되는 엔진을 제공하기 위하여 갑작스런 부하 변화에 대하여 과급 공기 냉각기의 냉각효과의 적응은, 냉각수가 2단계로 과급공기에 영향을 줌으로써 상기한 독일 특허공보 25 49 009호에 소개된 방식으로 달성된다. 즉, 상기 방식은 엔진으로의 고온회로의 분배관에서의 제 1단계와 저온회로에서의 제 2단계를 포함하며, 저온회로의 냉각수는 예를 들어 과급공기 압력에 기초하여 엔진 부하에 따라 제어되는 제어 밸브에 의해 냉각기의 제 2단계를 바이패스하도록 될 수 있다. 엔진의 저부하에서는 제 1단계의 냉각수가 중유의 연소를 위하여 바람직하게 높은 온도로 과급공기를 가열할 수 있으며, 고부하에서는 양쪽 단계들이 과급 공기를 냉각시키도록 작용할 수 있다.

저온회로의 제 2 순환펌프는 엔진의 저온회로가 동일 엔진의 고온회로에 독립하여 그리고 다른 엔진들의 작동에 독립하여 작용하는 것을 보장한다. 따라서,저온회로에서의 냉각수 유동은, 공동 공급관으로부터의 찬 냉각수를 다른 엔진에서 소비함에 의해 야기되는 공동 공급관에서의 보다 먼쪽의 압력변화에 의해 영향을 받지 않으며, 또한 동일 엔진의 고온회로에 대하여 찬 냉각수의 소비로 인한 공동 공급관에서의 국소적인 압력변화에 영향을 받지 않는다.

고온회로의 제 1의 3방향 밸브는 공동 공급관에 연결되고 이 회로의 엔진으로부터의 배출관은 공동의 귀환관에 연통되고 제 1의 3방향 밸브에 연결됨으로써, 제 1의 3방향 밸브는 전달 냉각수 온도의 제어를 위하여 공급관으로부터의 찬 냉각수 또는 그의 혼합을 필요로 할 때 엔진으로부터의 배출 냉각수를 재순환시킬 수 있는 한편, 과도한 배출 냉각수는 공동의 귀환관으로 배출되게 한다. 제 1 순환펌프는 다른 엔진들의 냉각수 소비와 동일 엔진에서의 저온회로의 냉각수 소비 모두에 대하여 독립적으로 냉각수가 고온회로에 공급되도록 한다.

동일 엔진에서 2개의 회로는 전달측에서 사실상 동일 구조, 즉 공급관과 귀환관 각각에의 2개의 연결, 온도센서에 의해 제어되며 귀환관으로 냉각수의 배출과 동시에 공급관으로 부터의 찬 냉각수를 혼합하거나 회로의 배출 냉각수를 재순환할 수 있도록 하는 3방향 밸브 및 순환펌프를 포함하는 구조를 가진다. 이러한 단순화된 바람직한 구조는 이해가 용이하고 보수유지가 매우 간편한 장점이 있음과 함께, 2개의 회로가 서로 완전히 독립적으로 작용한다. 개별 엔진의 냉각시스템은, 엔진의 냉각수 냉각기가 필요하지 않기 때문에 매우 단순화된다, 이러한 단순화된 구조는, 특히 한 회로에서의 작용이 다른 회로에 영향을 미치지 않기 때문에 제어하기 간편하고 신뢰성 있는 엔진 냉각시스템을 제공한다.

바람직하게는, 제 1 온도센서는 엔진으로부터 고온회로의 배출관에서의 수온을 측정하고, 제 1의 3방향 밸브는 상기 배출관에서의 수온이 엔진부하와 관계없이 사실상 일정하도록 제어된다. 엔진의 실린더부로부터의 배출측에서 수온을 일정하게 유지하는 것은 열부하를 가장 많이 받는 실린더 요소들에서 보다 균일한 온도를 얻고 큰 엔진 부하에서 보다 효과적인 냉각작용을 얻는다. 그와 동시에 엔진들의 모든 배출관에서의 균일한 수온은 추후 상세히 설명되는 문제점들 없이 배출관들을 연결할 수 있게 한다.

저온회로의 제 2 온도센서는 순환펌프와 연결된 분배관의 수온을 측정할 수 있으며, 분배관의 수온이 엔진부하와 관계없이 사실상 일정하도록 3방향 밸브가 제어된다. 이것은 저온회로가 공동의 공급관에서의 냉각수 온도와 독립적인 장점이 있다. 이와 함께 이것은 엔진이 고부하로 운전될 때 과급 공기 냉각기의 제 2 단계에서의 냉각 필요에 따라 분배관 냉각수 온도가 조정될 수 있는 상당한 장점이 있다. 엔진부하가 감소되면, 일정한 분배관 냉각수 온도의 결과 과급 공기의 냉각이 보다 낮은 배출관 냉각수 온도로 낮아지게 되지만, 터보과급된 엔진에서의 과급공기 압력이 엔진부하로 저하됨에 따라 과급공기가 응축되는 위험없이 엔진의 높은 부하영역에서 발생될 수 있으며, 그것은 공기의 응축온도가 공기압력의 저하로 하강하기 때문이다. 더 이상 과급공기를 냉각할 필요가 없는 작동 수준으로 엔진 부하가 저하되면, 과급공기 냉각기의 제 2단계가 제어밸브에 의해 정지될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 엔진들이 동력발생장치를 작동시키며, 적어도 다른 엔진들은 선박의 추진에 사용되며, 고온회로의 배출관들이 통수관으로서로 연결되며, 상기 통수관을 통하여 선박 추진에 사용된 엔진으로부터의 뜨거운 냉각수가 대기 상태의 제너레이터에 연결된 엔진을 통과하여 흐를 수 있도록 다기관장치를 설계하는데 공동의 냉각시스템이 사용된다. 선박 추진을 위해 사용된 엔진은 예를 들어 샤프트 장치를 통하여 프로펠러에 연결된 대형 2행정 크로스헤드 엔진이며, 제너레이터에 연결된 엔진은 소형의 4행정 엔진들이다. 그 대신에 다기관 장치는 다수개의 소형 4행정 엔진들로 구성되며, 모두 파워 제너레이터들이며 대부분 엔진들은 선박추진용으로 사용되는 전자모터로 구동되는 프로펠러용 동력 발생용으로 사용되고 나머지 다른 엔진들은 선박의 다른 동력소모를 위해 대기상태에 있다. 2곳의 항구 사이에서 항해에 필요한 추진 동력은 크고 일정하며 그 추진력을 얻기 위해 사용되는 엔진은 낮은 연료 소비율을 얻기 위해 높은 엔진부하로 통상 운전하게 된다. 선박이 항구에 도착하면 선박의 방향조정을 위해 대기상태의 엔진들을 시동해야 하기 때문에 갑자기 연료소비가 급증하게 된다. 실시예에서는 배기가스에서 매연을 최소로 하여 대기상태의 엔진들을 신속히 시동시킬 수 있는데, 그것은 추진 엔진의 고온회로에 있는 배출관으로부터 대기상태 엔진의 고온회로의 통수관을 통해 실린더부를 관통하는 분기 도관으로 흐로는 뜨거운 냉각수 유동에 의해 대기 상태의 엔진들이 시동되기 전에 적당히 고온으로 이미 가열되어 있기 때문이다.

특히 단순화된 실시예에서, 제 1 및 제 2 순환펌프들 각각은 엔진부하와 관계없이 연관된 회로에서 상당량의 냉각수를 순환시킨다. 이것은 고정된 주파수를 갖는 제러레이터 모터로 1,200 rpm의 일정속도로 원심펌프를 순환펌프로서 사용함으로써 가능하다.

대형의 2행정의 메인 엔진을 구비한 컨테이너선, 탱커, 벌크선과 같은 어떤 유형의 선박에서는, 선박의 메인 엔진의 냉각수 냉각기가 공동의 귀환관의 물을 냉각하고 기관장치의 순수하게 동력을 발생하는 보조엔진들은 고온 및 저온회로의 냉각수 냉각기들이 없게 설계된다. 이것은 냉각시스템이 이미 냉각시스템에 사용되고 있는 단일의 중앙 냉각기를 사용하는 장점을 제공한다. 전적으로 소형의 행정 엔진들만을 구비한 다기관을 가지는 특수선, 여객선등과 같은 유형의 선박에 있어서는, 고온 및 저온회로들에 냉각수 냉각기 없이 단일의 중앙 냉각기가 다수의 엔진들에 대해 공동으로 사용될 수 있다.

과급공기가 과급공기 냉각기로부터 배출시에, 인입공기가 매우 고온 다습한 열대적인 기후조건으로 엔진이 운전될 때의 공기 포화습도 이상의 고온으로 되도록 저온회로의 제어 밸브의 제어와 제 2 온도센서가 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 설정으로 최악의 운전조건에서 물의 응축을 피하게 되며 또한 응축은 복잡한 제어기술을 사용하지 않고도 모든 운전 조건하에서 회피된다. 이것은 매우 단순화되고 신뢰성있는 냉각시스템을 제공한다.

엔진의 운전 및, 유지보수를 간편하게 하고 제한된 공간에서 엔진의 설치를 가능하게 하기 위하여 두 개의 순환펌프, 윤활유 냉각기, 과급공기 냉각기 및 관련 배관접속등은 모두 엔진의 일단부에 위치하여 한 곳에서 모든 구성요소들에 접근할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 엔진의 일단부에 접근하게 되므로 다수의 엔진들이 서로 보다 근접하게 설치될 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 엔진의 실시예를 예시적으로 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 독일 공개특허공보 제 A1 32 14 855호로부터 공지된 엔진시스템을 도시하고 있다. 엔진(m)은 송급관(f)과 귀환관(r)을 통하여 엔진들에 공동인 냉각시스템에 연결된 냉각시스템을 가진다. 공급수는 오일 냉각기(o)와 과급공기 냉각기 (c)를 구비한 저온회로로 유입된다. 고온회로는 순환펌프(p)로 부터의 냉각수를 분배관(s)을 통해 엔진으로 흐르게 하는 3방향 밸브(a)를 포함하며, 그로부터 스로틀 밸브(t)와 압력조정 탱크(h)를 구비한 배출관(d)을 통하여 냉각수가 3방향 밸브(a)로 귀환되며, 배출관(d)는 상기 3방향 밸브(a)와 평행하게 배치된 제 2의 3방향 밸브(v)에 접속되고, 상기 3방향 밸브(v)는 저온회로에 위치하고 열교환으로 뜨겁게데워진 냉각수를 귀환관(r)으로 배출하거나 중간 연결관(i)을 통하여 과급공기 냉각기(c)로 배출된다. 과급공기 냉각기로부터의 부분적으로 가열된 냉각수는 제 1의 3방향 밸브(a)에서 분배관(s)으로 상대적으로 찬 공급수로서 공급된다. 제 1의 3방향 밸브(a)는 분배관(s)에서의 온도가 일정하게 유지되도록 제 1 온도센서(t1)에 의해 제어된다. 제 2의 3방향 밸브(v)는 그곳으로의 더운 공급수와 귀환관(r)의 귀환수의 온도를 일정하도록 제 2 온도센서(t2)에 의해 제어된다. 제어시스템이 돌발적인 부하변경에 대하여 동작하는 식의 동일한 루프로 된 2개의 제어회로(결합된 저온회로와 고온회로)를 엔진에 대한 전체 냉각시스템이 갖는 것은 순수한 제어공학적인 면에서 상당한 단점이다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각시스템의 실시예의 단일의 엔진(1)과 연합된 부분을 도시하고 있으며, 상기 엔진(1)은 공동의 공급관(2)과 공동의 귀환관(3)을 통하여 시스템의 다른 엔진들과 연결되어 있다. 엔진에 대한 국부적인 냉각시스템은 부호 4로 대체적으로 지시된 고온회로(HT)와 부호 5로 지시된 저온회로(LT)를 포함한다.

고온회로(4)는 3개의 연결부들을 구비하고 온도조절장치로 제어되는 제 1의 3방향 밸브(6)를 포함하며, 상기 연결부들의 첫째 연결부는 공동의 공급관에 연결되고, 둘째 연결부는 고온회로의 전달관(7)에 연결되며, 셋째 연결부는 엔진 실린더부로부터의 냉각수 배출구에서 연장된 배출관(8)에 연결된다. 분배관(7)에는 순환펌프(9)와 과급공기 냉각기(11)의 제 1 냉각단계(10)가 제공되며, 3방향 밸브의 반대쪽 단부는 엔진의 실린더부로의 냉각수 공급관에 연결되어 있다. 제 1 의 3방향 밸브(6)의 온도조절장치 제어부는 배출관(8)에서의 온도를 측정하는 온도센서(12)를 포함하여 공급관(2)으로부터 냉각수의 공급 조정에 의해 미리 설정된 간격내에서 사실상 일정하게 그 온도를 유지시킨다.

저온회로(5)는 3개의 연결부를 구비하며 온도조절장치로 제어되는 제 2의 3방향 밸브(13)를 포함하며, 그 첫째 연결부는 공동의 공급관(2)에 연결되고, 둘째 연결부는 저온회로의 분배관(14)에 연결되며, 셋째 연결부는 오일 냉각기(17)를 포함하고 제어 밸브(16)로 연장된 배출관(15)에 연결된다. 분배관(14)은 순환펌프 (18)를 포함하고 제 2 의 3방향 밸브(13)에 대한 반대쪽 단부는 제어 밸브(16)에 연결되어 있으며, 셋째 연결부는 과급공기 냉각기(11)의 제 2 냉각단계(19)의 귀환측에 연결되어 있다. 상기 제 2 냉각단계는 제어 밸브(16) 앞에서 분배관(14)으로부터 분기된다. 그러므로 제어 밸브(16)는 냉각수를 제 2 냉각단계(19)를 완전히 또는 부분적으로 우회시키거나 또는 제 2 단계를 통하여 저온회로의 냉각수를 전부 통과시킨다. 제어 밸브는 엔진부하에 따라, 예를들 어 엔진으로의 과급공기 분배관 또는 과급공기 수용기에서의 압력센서(20)에 기초하거나 또는 연료펌프들의 충진 정도의 현재 설정에 직접적으로 기초하여 제어된다. 제 2 의 3 방향 밸브(13)의 온도조절장치의 제어부는 분배관(14)의 온도를 측정하는 제 2 온도센서(21)를 포함하여 공급관(2)으로부터의 찬 냉각수의 공급을 조절함으로써 미리 설정된 간격 범위 내에서 사실상 일정하게 온도를 유지시킨다.

도면에서 일점쇄선으로 도시된 요소들은 모두 엔진의 단부에 장착된다. 더욱이, 배출관(8)은 그 상부에서 통수관(22)에 연결되고 통수탱크(23)와 연결되어 있다. 공급관(2), 귀환관(3) 및 통수관(22)의 연결에 있어서, 엔진의 냉각시스템은 엔진의 설치 및 분해시 또는 엔진을 보수할 때 폐쇄될 수 있는 차단밸브(24)를 갖는다.

도 4는 통수관(22)이 동일한 유형의 3개의 엔진들 각각에 대한 고온회로와 연결된 것을 보여주고 있으며, 또한 도 4는 엔진들이 병렬로 연결된 공동의 공급관 (2)과 귀환관(3)의 경로를 보여주고 있다. 더욱이 순환펌프(9)와 제 1 의 3방향 밸브(6) 사이의 3개의 엔진들 각각의 고온회로에서 분배관(7)에 연결된 연결관(25)이 제공되어 있다. 통수관과 함께 연결관(25)은 엔진이 부하 운전시에 배출관(8)으로부터의 뜨거운 냉각수에 의해 대기상태의 엔진(1)을 워밍(warming)된 상태로 유지시켜 시동 준비되도록 한다. 그렇게 하기 위하여 부하가 걸린 엔진의 순환펌프(9)는 연결관(25)으로부터 상대적으로 적은 양의 냉각수를 계속하여 배출하며, 이것은 다시 대기상태 엔진의 고온회로로부터 그에 상당하는 양의 냉각수를 배출되게 함과 동시에 통수관(22)으로부터 더운 냉각수가 공급되게 한다. 대기 상태의 엔진의 고온회로를 통하여 더운 냉각수의 적당한 흐름은 엔진을 워밍상태로 유지한다.

도 5에 도시된 변형예에 있어서, 제 1 의 3방향 밸브(6)의 귀환관(3)과 배출관(8) 사이의 직접적인 연결이 제거된 대신에 배출관(8)이 스로틀 수단(27)이 제공된 배수관(26)과 통수관(22)을 통하여 귀환관(3)과 연결되어 있다. 도면에서 좌측에 도시된 엔진에 표시된 바와 같이, 엔진의 부하운전시에 제 1 의 3방향 밸브(6)를 통한 찬 냉각수의 인입단계에서 통수관으로 전달되는 배출관(8)으로 부터의 뜨거운 냉각수가 대기상태 엔진의 고온회로를 통하여 흘러 내려가는 결과로 상기 스로틀수단(27)은 작은 유동저항을 제공한다. 귀환되는 냉각수가 대기상태의 엔진에서 공급관(2)으로 전달되는 것이 본 실시예에서 필요하지 않는 경우에, 귀환관(3)과 배출관(8) 사이의 직접적인 연결이 유지될 수 있으며, 작동중인 하나 이상의 엔진에서 폐쇄된 채로 유지되는 차단밸브가 제공된다. 대기상태의 엔진들에 대하여 특히 강한 가열이 필요하면, 이들 엔진들의 제 1의 3방향 밸브(6)는 배출관(8)을 차단하는 위치에 배치될 수 있다.

도 4와 도 5에는 모두 중앙 냉각기(28)가 도시되어 있으며, 상기 냉각기는 대형의 주엔진의 냉각수 냉각기이거나 또는 예를 들어 선박이 대형의 주엔진을 갖지 않는 경우에 다른 형태의 중앙 냉각기이다. 상기 주엔진은, 그것의 냉각수 냉각기가 보조 엔진들의 전체 냉각 필요에 관련한 규모로 되는 것과는 별도로 통상적인 유형의 것으로 될 수 있다.

도 2는 무부하로 1200rpm의 속도로 운전되며 외기 온도가 25℃이고 엔진 인입구에서의 과급공기 온도가 70℃인 보조엔진에 대하여 필요한 온도와 냉각을 표시하고 있으며, 도 3은 엔진이 동일한 회전속도로 45℃의 과급공기 온도에서 900 KW의 출력을 발생하는 경우의 전부하 엔진에 필요한 온도와 냉각을 표시하고 있다.

도 6에서 그래프 A는, 제 1 온도센서(12)와 제 2 온도센서(21)가 미리 정해진 고정값으로 설정되고 엔진이 32℃의 외기온도에서 그리고 100%의 상대습도에서 작동할 때 냉각시스템에 의해 생성되는 과급공기의 최소온도가 과급공기 압력에 어떻게 의존적인지에 대한 예를 보여주고 있다. 그래프 B는 상응하는 압력과 온도에 따른 냉각수의 응축 한계값을 보여주고 있다. 도면으로부터 냉각시스템은 복잡한제어장치없이 응축 한계값 이상으로 적당하게 과급공기의 최소온도를 자동적으로 유지하는 것을 보여주고 있다. 과급공기 압력은 엔진 부하에 따라 증가하며, 공회전 부하는 0.1 바 미만의 과급공기 압력에 상당하는 한편, 전부하점은 2.3 바의 과급공기 압력에 상당한다. C로 표시된 0.7 바의 과급공기 압력에서 제어밸브는, 보다 낮은 부하에서 고온회로의 제 1 단계(10)에 의해 과급공기가 가열되도록 제 2 냉각단계(19)를 차단하도록 설정된다.

Claims (10)

1. 냉각제용 공동 공급관(2) 및 공동 귀환관(3)을 지니는 복수개의 터보과급 디젤 엔진(1)을 포함하는 공동의 담수냉각 시스템을 구비한 다기관 장치에 관한 것으로, 상기 엔진(1)은 그 냉각 시스템에 적어도 과급공기 냉각기(11), 고온회로(HT), 및 저온회로(LT)를 포함하며,

   상기 고온회로(4)는, 공동의 공급관(2)에 연결되어, 제 1 온도 센서(12)에 의해 제어되며, 엔진으로부터의 고온회로 배출관(8)으로 부터 재순환된 냉각수와 필요에 따라 보다 찬 냉각수를 고온회로 분배관(7)의 제 1 순환 펌프(9)에서 엔진으로 공급하는 제 1 의 3방향 밸브(6)를 포함하며, 상기 엔진으로 부터의 고온회로 배출관은 공동의 귀환관(3)과 유동 연통하고 제 1의 3방향 밸브에 연결되며,

   상기 저온 회로(5)는 공동의 공급관(2)에 연결되어, 제 2 온도 센서(21)에 의해 제어되며 저온회로 배출관(15)으로 부터 재순환된 냉각수와 필요에 따라 보다 찬 냉각수를 저온회로 분배관(14)의 제 2 순환 펌프(18)에서 과급냉각기(11)에 공급하는 제 2 의 3방향 밸브(13)를 포함하며, 상기 저온회로 분배관은 공동의 귀환관(3)과 유동 연통하고 제 2 의 3방향 밸브(13)에 연결되며,

   상기 과급 냉각기(11)는, 엔진으로의 고온회로 분배관(7)의 일부인 제 1 단계(10)와 저온회로의 일부로서 제어 밸브(16)에 연결되는 제 2 단계로 구성되는 2단계(two-step) 냉각기이며, 상기 제어 밸브(16)는 저온회로 배출관에 연결되어 엔진 부하에 따라 과급 냉각기의 제 2 단계를 통하여 냉각제 유동을 위하여 폐쇄 또는 다소 개방될 수 있는 다기관장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 온도센서(12)는 엔진으로부터 고온회로의 배출관(8)의 냉각수 온도를 측정하고, 제 1의 3방향 밸브(6)는 상기 배출관의 냉각수 온도가 엔진부하에 상관없이 사실상 일정하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 다기관장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 온도센서(21)는 순환펌프(18)와 연결된 분배관(14)의 냉각수 온도를 측정하고, 제 2의 3방향 밸브(13)는 상기 분배관의 냉각수 온도가 엔진부하에 상관없이 사실상 일정하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 다기관장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 엔진(1)들중 적어도 하나는 파워제너레이터를 구동시킬 수 있으며, 상기 엔진들중 적어도 두 번째는 선박 추진용으로 사용되고, 고온회로의 모든 배출관들은 통수관(22)을 통하여 서로 연결되어 있으며, 선박 추진용으로 사용된 엔진으로부터의 뜨거운 냉각수가 상기 통수관을 통하여 대기중인 상태의 제너레이터에 연결된 엔진을 통과하도록 된 것을 특징으로 하는 다기관장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 순환펌프(9,18)는 각각 엔진 부하와 관계없이 관련된 회로에서 사실상 일정한 양의 냉각수를 순환시키는 것을 특징으로하는 다기관장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 저온회로(5)는 과급 공기 냉각기로부터 배출관(15)이 윤활유 냉각기(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기관장치.
7. 제 1항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 선박의 주 엔진의 냉각수 냉각기는 공동 귀환관(3)의 냉각수를 냉각시키며, 다기관장치에서 순수하게 동력 발생용의 보조 엔진들은 고온회로와 저온회로에 냉각기들이 없도록 된 것을 특징으로 하는 다기관장치.
8. 제 1항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동의 귀환관(3)의 냉각수는엔진들에 공동인 냉각수 냉각기(28)에 의해 냉각되며, 상기 엔진들은 고온회로(4)와 저온회로(5)에 냉각수 냉각기들이 없도록 된 것을 특징으로 하는 다기관장치.
9. 제 1항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온회로의 제어 밸브(16)의 제어부와 제 2 온도센서(21)는, 엔진이 그 인입 공기의 높은 습도와 매우 높은 온도의 열대 조건에서 운전될 때 과급공기 냉각기(11)로부터의 배출시에 과급공기가 공기중의 습도에 대한 응축 한계값 이상의 온도를 갖도록 설정된 것을 특징으로 하는 다기관장치.
10. 제 1항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 펌프(9,18)들, 2개의 3방향 밸브(6,13), 제어 밸브(16), 윤활유 냉각기(17), 과급공기 냉각기(11) 및, 관련된 관연결부는 엔진의 일단부에 모두 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 다기관장치.