KR20240066237A - Gas cooling device - Google Patents

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KR20240066237A
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KR1020230150521A
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클라우디오 퀴블러
다니엘 스트뢰데케
바르토츠 로즈마이슬로위츠
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빈터투르 가스 앤 디젤 아게
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Abstract

본 발명은 내연 엔진에서 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치, 냉각 장치를 갖춘 내연 엔진 및 냉각 장치를 유지 관리하는 방법에 관한 것이다. 대형 내연 엔진(100)에서 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치(1)는 가스 입구(3)와 가스 출구(4)를 갖는 하우징(2)을 포함한다. 냉각 장치(1)는 제 1 세정 장치(50)를 포함하며, 이 제 1 세정 장치(50)는 유체 분무 시스템(51)을 포함하고, 유체 분무 시스템(51)은 어레이 분무 노즐(52)의 적어도 2개의 어레이(53) 및 적어도 하나의 밸브(54a, 54b)를 포함하며, 이 밸브는 한번에 어레이 분무 노즐(52)의 어레이(53)의 일부분만을 통한, 특히 어레이 분무 노즐(52)의 한 어레이(53)로만 가는 통과를 허용한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 냉각 장치(1)는 제 2 세정 장치(10)를 포함하며, 이 제 2 세정 장치(10)는, 냉각 장치(1)의 제 1 냉각 스테이지(12)의 하류에서 냉각 장치(1)의 제 2 냉각 스테이지(13)의 상류에 배치되는 적어도 하나의 제 1 유체 분무 노즐(11)을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 냉각 장치(1)는 제 3 세정 장치(20)를 포함하며, 이 제 3 세정 장치(20)는 윤할유 분무 시스템(21)을 포함하며, 이는 바람직하게는 적어도 하나의 윤활유 분무 노즐(22)을 포함하고, 이 노즐은 윤활유 레일(23)에 연결되어 있거나 연결 가능하며, 바람직하게는 가스 입구(3)에 가깝게 배치된다. The present invention relates to a cooling device for cooling gases in an internal combustion engine, an internal combustion engine equipped with a cooling device, and a method for maintaining the cooling device. A cooling device (1) for cooling gas in a large internal combustion engine (100) includes a housing (2) with a gas inlet (3) and a gas outlet (4). The cooling device (1) includes a first cleaning device (50), which first cleaning device (50) includes a fluid atomizing system (51), the fluid atomizing system (51) comprising an array of spray nozzles (52). comprising at least two arrays 53 and at least one valve 54a, 54b, which valves allow passage through only a portion of the array 53 of the array spray nozzles 52 at a time, in particular one of the array spray nozzles 52. Allows passage only to array 53. Alternatively or additionally, the cooling device ( 1 ) comprises a second cleaning device ( 10 ) downstream of the first cooling stage ( 12 ) of the cooling device ( 1 ). It comprises at least one first fluid spray nozzle (11) arranged upstream of the second cooling stage (13) of the device (1). Alternatively or additionally, the cooling device (1) comprises a third cleaning device (20), which third cleaning device (20) comprises a lubricant spraying system (21), which preferably comprises at least one It comprises a lubricant spray nozzle (22), which is connected or connectable to the lubricant rail (23) and is preferably arranged close to the gas inlet (3).

Description

가스 냉각 장치{GAS COOLING DEVICE}Gas cooling device {GAS COOLING DEVICE}

본 발명은 내연 엔진에서 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치, 냉각 장치를 갖는 내연 엔진 및 냉각 장치를 유지 관리하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for cooling gases in an internal combustion engine, an internal combustion engine with a cooling device, and a method for maintaining the cooling device.

본 발명은 바람직하게는 실린더 내경이 적어도 200 mm인 대형 선박 엔진 또는 정치식 엔진과 같은 내연 엔진에 관한 것이다. 엔진은 바람직하게는 2-행정 엔진 또는 2-행정 크로스 헤드 엔진이다. 엔진은 디젤 또는 가스 엔진, 이중 연료 또는 다중 연료 엔진일 수 있다. 그러한 엔진에서 액체 또는 기체 연료의 연소는 자기 점화 또는 강제 점화로도 가능하다.The invention preferably relates to internal combustion engines, such as large marine engines or stationary engines with a cylinder internal diameter of at least 200 mm. The engine is preferably a two-stroke engine or a two-stroke crosshead engine. The engine may be a diesel or gas engine, dual fuel or multi-fuel engine. Combustion of liquid or gaseous fuel in such engines is also possible by self-ignition or forced ignition.

내연 엔진은 길이방향으로 플러싱되는 2-행정 엔진일 수 있다.The internal combustion engine may be a two-stroke engine with longitudinal flushing.

전형적으로, 연소 엔진은 적어도 하나의 실린더, 실린더 커버, 피스톤, 연료 공급 시스템 및 소기(scavenging) 공기 시스템을 포함한다. 실린더의 정상부에 배치되는 실린더 커버에는 배기 밸브가 배치될 수 있다. 배기 가스는 배기 밸브 하류의 배기 매니폴드를 통해 안내될 수 있다. 피스톤은 하사점과 상사점 사이에서 중심 축선을 따라 실린더 내에서 이동 가능하게 배치된다. 소기 공기 입구가 실린더 바닥에 배치될 수 있다. 소기 공기는 소기 공기 수용부에 의해 제공될 수 있다.Typically, a combustion engine includes at least one cylinder, a cylinder cover, a piston, a fuel supply system, and a scavenging air system. An exhaust valve may be disposed on the cylinder cover disposed at the top of the cylinder. Exhaust gases may be directed through an exhaust manifold downstream of the exhaust valve. The piston is arranged to be movable within the cylinder along a central axis between bottom dead center and top dead center. A scavenge air inlet may be placed at the bottom of the cylinder. Scavenging air may be provided by a scavenging air receiver.

내연 엔진이라는 용어는 또한 디젤 모드(연료의 자기 점화를 특징으로 함) 뿐만 아니라 오토(Otto) 모드(연료의 포지티브 점화를 특징으로 함) 또는 그 둘의 혼합 모드로 작동될 수 있는 대형 엔진을 말한다. 또한, 내연 엔진이라는 용어는 특히 이중 연료 엔진 및 연료의 자기 점화가 다른 연료의 포지티브 점화에 사용되는 대형 엔진을 포함한다.The term internal combustion engine also refers to a large engine that can be operated in diesel mode (characterized by self-ignition of the fuel) as well as Otto mode (characterized by positive ignition of the fuel) or a mixture of both. . Additionally, the term internal combustion engine specifically includes dual fuel engines and larger engines in which self-ignition of one fuel is used for positive ignition of the other fuel.

엔진 속도는 특히 4-행정 엔진에 대해 바람직하게는 800 RPM 미만, 더 바람직하게는 200 RPM 미만이며, 이는 저속 엔진의 지정을 나타낸다.The engine speed is preferably less than 800 RPM, more preferably less than 200 RPM, especially for four-stroke engines, which indicates the designation of a low-speed engine.

연료는 디젤유 또는 선박 디젤유 또는 중(heavy) 연료유 또는 에멀젼 또는 슬러리 또는 메탄올 또는 에탄올 및 액체 천연 가스(LNG), 액체 석유 가스(LPG) 등과 같은 가스일 수 있다.The fuel may be diesel oil or marine diesel oil or heavy fuel oil or emulsion or slurry or methanol or ethanol and gases such as liquid natural gas (LNG), liquid petroleum gas (LPG), etc.

요청시에 추가될 수 있는 다른 가능한 연료는 LBG(액화 바이오가스), 생물학적 연료(예컨대, 조류(algae)또는 해초로 만들어지는 오일), 암모니아, CO2의 합성 연료(예컨대, 파워-투-가스 또는 파워-투-액체로 만들어짐)이다.Other possible fuels that can be added on request are LBG (liquefied biogas), biological fuels (e.g. oil made from algae or seaweed), ammonia, synthetic fuels of CO2 (e.g. power-to-gas or Power-to-liquid).

대형 선박, 특히 물품의 수송을 위한 선박은 일반적으로 내연 엔진, 특히 디젤 및/또는 가스 엔진, 대개 2-행정 크로스 헤드 엔진에 의해 동력 공급을 받는다.Large ships, especially those for the transport of goods, are generally powered by internal combustion engines, especially diesel and/or gas engines, usually two-stroke crosshead engines.

가스/공기 혼합물의 반응성 및 메탄 슬립을 감소시키기 위해, 예를 들어 EP 3 722 572 A1에 나타나 있는 바와 같이, 배기가스 재순환(EGR), 특히 저압 배기가스 재순환(EGR)을 제공하는 것이 알려져 있다. 배기가스의 일부는 실린더 안으로 재순환되고, 배기가스의 다른 일부는 깔때기로 안내되어 주변 환경으로 방출된다.In order to reduce the reactivity of the gas/air mixture and methane slip, it is known to provide exhaust gas recirculation (EGR), especially low pressure exhaust gas recirculation (EGR), as shown for example in EP 3 722 572 A1. Some of the exhaust gases are recirculated into the cylinder, while other portions of the exhaust gases are guided into a funnel and released into the surrounding environment.

고압 EGR 경로가 배기 매니폴드와 흡기 매니폴드 사이에 다소 직접적으로 개재되는 반면, 저압 EGR 경로는 터보 과급기의 터빈의 하류에서 분기될 수 있고, 재순환된 배기가스가 신기(fresh air)와 함께 터보 과급기의 압축기를 통해 안내될 수 있다. 전형적으로, EGR 경로에는 EGR 냉각 장치가 제공된다.While the high-pressure EGR path is interposed more or less directly between the exhaust manifold and the intake manifold, the low-pressure EGR path can branch downstream of the turbocharger's turbine, with recirculated exhaust gases returning to the turbocharger with fresh air. can be guided through a compressor. Typically, the EGR path is provided with an EGR cooling device.

소기 공기 냉각기가 공기 입구의 상류에, 바람직하게는 소기 공기 저장부의 상류에서 터보 과급기의 압축기의 하류에 배치될 수 있다.A scavenge air cooler can be arranged upstream of the air inlet, preferably upstream of the scavenge air reservoir and downstream of the compressor of the turbocharger.

배기 가스가 재순환되는 경우, 연소에 의해 생긴 미립자 물질이 EGR 냉각 장치 및/또는 소기 공기 냉각기 상에 퇴적될 수 있는데, 이렇게 되면, 압력 강하가 증가되고 냉각 능력의 감소 및/또는 조기 마모가 일어날 수 있다.If exhaust gases are recirculated, particulate matter resulting from combustion may deposit on the EGR cooler and/or scavenge air cooler, which may increase pressure drops, reduce cooling capacity, and/or cause premature wear. there is.

냉각 장치를 세정하는 것이 알려져 있다.It is known to clean cooling devices.

WO2013165432A1은 차량에서 EGR 냉각기를 제거하고 이를 세정 스테이션에 장착하는 것을 교시한다. 대형 엔진의 경우, 냉각기를 제거하는 것이 불편하거나 불가능할 수도 있다.WO2013165432A1 teaches removing the EGR cooler from the vehicle and mounting it on a cleaning station. For larger engines, removing the cooler may be inconvenient or impossible.

US8,375,713 B2는 온-보드 가스 공급원을 제공하고 대기압 이상의 가스를 EGR 냉각기에 제공함으로써 EGR 냉각기로부터 배기 가스 퇴적물을 제거하는 방법을 개시한다.US8,375,713 B2 discloses a method for removing exhaust gas deposits from an EGR cooler by providing an on-board gas source and providing gas above atmospheric pressure to the EGR cooler.

US2016131088A1은 저장부로부터 유체를 EGR 냉각기 안으로 직접 주입하는 것을 개시한다. 배기 가스로 인해 EGR 냉각기가 너무 따뜻할 경우, 특히 부하가 높은 경우에는, 세정 효과 없이 유체가 증발할 수 있다.US2016131088A1 discloses injecting fluid from a reservoir directly into an EGR cooler. If the EGR cooler is too warm from exhaust gases, especially at high loads, the fluid may evaporate without any cleaning effect.

과급 공기 냉각기를 세정하기 위한 EP3397846B1에 따르면, 물이 열 교환기 표면 상에서 응축되고 오물이 그 응축된 물에 수에 의해 주기적으로 세척된다. 열교환기 표면의 온도는 그에 따라 적합하게 되어야 한다. DE 102012009319 A1은 재순환 가스 압축기 및 이에 결합된 증기 터빈을 갖는 2-행정 대형 디젤 엔진에 관한 것이다. 이 장치는 냉각 장치의 상류에서 물을 재순환 라인 안으로 주입하여 습한 환경을 생성하는 하나 이상의 노즐을 포함한다. 그 습한 환경은, 배기 가스에 포함된 그을음이 부착되는 것을 방지하기 위해 열교환기의 벽에 액체 부식 방지 보호 층을 형성한다.According to EP3397846B1 for cleaning charge air coolers, water condenses on the heat exchanger surface and dirt is periodically washed away by the condensed water. The temperature of the heat exchanger surfaces must be adapted accordingly. DE 102012009319 A1 relates to a two-stroke heavy-duty diesel engine with a recirculating gas compressor and a steam turbine coupled thereto. The device includes one or more nozzles that inject water into the recirculation line upstream of the cooling device to create a humid environment. The humid environment forms an anti-liquid corrosion protection layer on the walls of the heat exchanger to prevent the soot contained in the exhaust gases from adhering.

EP 0701656 B1에는 배기 가스의 일부를 엔진 실린더에 복귀시키기 위한 재순환 통로를 포함하는 대형 수퍼 과급 디젤 엔진이 개시되어 있으며, 그 재순환 통로는, 다수의 물 무화기(atomizer) 스테이지를 갖는, 배기 가스를 물로 가습하기 위한 유닛을 포함한다.EP 0701656 B1 discloses a large supercharged diesel engine comprising a recirculation passage for returning a portion of the exhaust gases to the engine cylinders, the recirculation passage having a plurality of water atomizer stages to purify the exhaust gases. Includes a unit for humidification with water.

본 발명은 공지된 것의 단점을 피하는 가스 냉각 장치 및 내연 엔진, 특히 오염된 냉각 장치를 제거 및/또는 교환할 필요성이 감소되도록 냉각 장치를 유지 관리하기 위한 가스 냉각 장치, 내연 엔진 및 방법을 제공하는 것에 기반을 두고 있다.The present invention provides gas cooling devices and internal combustion engines that avoid the disadvantages of the known ones, and in particular gas cooling devices, internal combustion engines and methods for maintaining cooling devices so that the need to remove and/or replace contaminated cooling devices is reduced. It is based on

위의 목적은 독립 청구항의 특징적 사항으로 달성된다.The above object is achieved by the characteristic features of the independent claims.

대형 내연 엔진의 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치는 하우징, 가스 입구 및 가스 출구를 포함한다.A cooling device for cooling gases in a large internal combustion engine includes a housing, a gas inlet, and a gas outlet.

대형 연소 엔진은 적어도 200mm의 내경을 갖는 적어도 하나의 실린더를 포함한다.A large combustion engine includes at least one cylinder with an internal diameter of at least 200 mm.

냉각될 가스는 소기 공기, 즉 신기(fresh air), 신기와 불활성 가스의 혼합물, 또는 신기와 배기 가스의 혼합물일 수 있다. 대안적으로, 냉각될 가스는 배기 가스일 수 있다. 냉각 장치는 이에 따라 내연 엔진에, 예를 들어 소기 공기 경로 또는 배기 가스 재순환(EGR) 경로, 특히 저압 배기 가스 재순환(lp-EGR) 경로 또는 고압 배기 가스 재순환(hp-EGR) 경로에 배치될 수 있다.The gas to be cooled may be scavenge air, i.e. fresh air, a mixture of fresh air and an inert gas, or a mixture of fresh air and exhaust gas. Alternatively, the gas to be cooled may be exhaust gas. The cooling device can thus be arranged in the internal combustion engine, for example in the scavenge air path or in the exhaust gas recirculation (EGR) path, in particular in the low pressure exhaust gas recirculation (lp-EGR) path or the high pressure exhaust gas recirculation (hp-EGR) path. there is.

냉각 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 냉각 스테이지, 바람직하게는 2개의 냉각 스테이지를 포함한다. 적어도 하나의 냉각 스테이지는, 하우징에 배치되며, 그래서, 냉각될 가스가 가스 입구를 통해 하우징에 들어가고 적어도 하나의 냉각 스테이지를 통과하며 그리고 가스 출구를 통해 하우징에서 나갈 수 있다.The cooling device preferably comprises at least one cooling stage, preferably two cooling stages. At least one cooling stage is arranged in the housing, so that the gas to be cooled can enter the housing through the gas inlet, pass through the at least one cooling stage and exit the housing through the gas outlet.

적어도 하나의 냉각 스테이지에서 열이 냉각될 가스로부터 냉각 장치에 전달된다.In at least one cooling stage, heat is transferred from the gas to be cooled to the cooling device.

열은 공기나 물과 같은 유체에 또는 금속과 같은 열전도성 재료에 전달될 수 있다.Heat can be transferred to a fluid such as air or water, or to a thermally conductive material such as metal.

냉각 장치는 제 1 세정 장치를 포함하며, 제 1 세정 장치는 유체 분무 시스템을 포함한다. 이 유체 분무 시스템은 어레이 분무 노즐의 적어도 2개의 어레이를 포함하고 또한 적어도 하나의 밸브를 포함한다.The cooling device includes a first cleaning device, and the first cleaning device includes a fluid misting system. This fluid spray system includes at least two arrays of array spray nozzles and also includes at least one valve.

적어도 하나의 밸브는, 한번에 어레이 분무 노즐의 어레이의 일부분만을 통한, 특히 어레이 분무 노즐의 한 어레이로만 가는 통과를 허용한다.The at least one valve allows passage through only a portion of the array of array spray nozzles at a time, in particular to only one array of array spray nozzles.

바람직하게는 어레이 분무 노즐의 각 어레이는 각각의 밸브에 유체 연결된다. 냉각 장치는 어레이 분무 노즐의 각각의 어레이에 대한 경로를 열고 폐쇄하기 위한 다방(multi-way) 밸브를 포함할 수 있다.Preferably each array of array spray nozzles is fluidly connected to a respective valve. The cooling device may include a multi-way valve to open and close the path to each array of array spray nozzles.

따라서, 유체가 한번에 전체 어레이 분무 노즐의 일부분만을 통해서만 냉각 장치에 안내될 수 있다. 이로써 유체의 유량이 감소될 수 있다.Accordingly, fluid can be directed to the cooling device through only a portion of the entire array of spray nozzles at a time. This may reduce the flow rate of the fluid.

적어도 하나의 밸브는 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다.At least one valve can be controlled by a control unit.

유체의 유량은 100 l/h 내지 8000 l/h, 바람직하게는 200 l/h 내지 6000 l/h, 더 바람직하게는 400 l/h 내지 4000 l/h 일 수 있다.The flow rate of the fluid may be 100 l/h to 8000 l/h, preferably 200 l/h to 6000 l/h, more preferably 400 l/h to 4000 l/h.

냉각 장치 안으로 주입되는 유체, 특히 수계 유체 또는 물이 냉각 스테이지에서 응축될 수 있으며, 냉각 스테이지 표면의 오염을 방지하는 보호 층을 형성할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 오염 물질은 그 표면으로부터 씻겨 나갈 수 있다.Fluids injected into the cooling device, especially aqueous fluids or water, may condense on the cooling stage and form a protective layer that prevents contamination of the cooling stage surface. Additionally or alternatively, contaminants may be washed away from the surface.

어레이 분무 노즐은 평행한 분무 랜스(lance)에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 5개, 더 바람직하게는 적어도 7개의 어레이 분무 노즐이 랜스에 배치된다. 어레이 분무 노즐은 등거리로 배치될 수 있다.Array spray nozzles can be placed in parallel spray lances. Preferably, at least five, more preferably at least seven array spray nozzles are disposed on the lance. Array spray nozzles may be placed equidistantly.

각 분무 랜스 또는 분무 랜스의 조합은 어레이 분무 노즐의 각각의 어레이를 규정할 수 있다.Each spray lance or combination of spray lances may define a respective array of array spray nozzles.

각 분무 랜스는 밸브를 포함하거나 그 밸브에 연결될 수 있으며, 또는 일 그룹의 분무 랜스가 밸브를 포함하거나 그 밸브에 연결될 수 있다. 밸브는 제어 유닛에 의해 제어될 수 있으며, 그래서 분문 랜스의 일부분이 한번에 작용하다.Each spray lance may include or be connected to a valve, or a group of spray lances may include a valve or be connected to a valve. The valve can be controlled by a control unit, so that part of the cardia lance acts at once.

예를 들어, 제 1 분무 랜스 또는 제 2 분무 랜스, 제 1 분무 랜스의 옆에 배치되는 제 2 분무 랜스 각각은 교대로 작용한다.For example, the first spraying lance or the second spraying lance, each of which is arranged next to the first spraying lance, act alternately.

분무 랜스의 내경 직경과 어레이 분무 노즐의 개구 직경 사이의 비는 10 내지 60, 바람직하게는 20 내지 50 일 수 있다.The ratio between the inner diameter of the spray lance and the opening diameter of the array spray nozzle may be 10 to 60, preferably 20 to 50.

분무 랜스의 내경은 10mm 내지 70mm, 특히 32mm 내지 50mm 일 수 있다. 분무 랜스는 이 분무 랜스의 길이에 걸쳐 일정한 내경을 가질 수 있다. 대안적으로, 내경은, 분무 랜스를 따라 일정한 유체 압력 및/또는 일정한 유체 유동을 제공하기 위해, 밸브까지의 거리에 따라 달라질 수 있다.The inner diameter of the spray lance may be 10 mm to 70 mm, especially 32 mm to 50 mm. The spray lance may have a constant internal diameter over the length of the spray lance. Alternatively, the inner diameter may vary depending on the distance to the valve to provide constant fluid pressure and/or constant fluid flow along the spray lance.

어레이 분무 노즐은 0.5mm 내지 2.5mm, 특히 1mm 내지 1.6mm의 개구 직경을 가질 수 있다.Array spray nozzles may have an opening diameter of 0.5 mm to 2.5 mm, especially 1 mm to 1.6 mm.

모든 어레이 분무 노즐이 동일한 개구 직경을 가질 수 있다. 대안적으로, 그 개구 직경은, 분무 랜스를 따라 그리고/또는 분무 노즐의 어레이에 걸쳐 일정한 유체 압력 및/또는 일정한 유체 유동을 제공하기 위해, 밸브까지의 거리에 따라 달라질 수 있다.All array spray nozzles can have the same opening diameter. Alternatively, the opening diameter may vary depending on the distance to the valve to provide constant fluid pressure and/or constant fluid flow along the spray lance and/or across the array of spray nozzles.

밸브는, 보호 막을 형성하기 위해 어레이 분무 노즐의 일부분만이 작용하고 또한 오염 물질을 씻어 내기 위해 모든 어레이 분무 노즐이 작용하도록 제어될 수 있다.The valve can be controlled so that only a portion of the array spray nozzles act to form a protective film and all of the array spray nozzles act to flush out contaminants.

밸브는 유체가 냉각기에 방출되지 않도록 제어될 수 있으며, 그래서 간헐적인 주입이 달성될 수 있다. 밸브는, 예를 들어 냉각될 가스의 온도, 엔진 부하, 주변 조건 및/또는 연료의 종류에 따라 더 많거나 더 적은 어레이 분무 노즐이 한번에 작용 상태로 설정될 수 있도록 제어될 수 있다. 이러한 방식으로 유체의 더 높은 또는 더 낮은 유량이 선택될 수 있다.The valve can be controlled so that no fluid is released into the cooler, so intermittent injection can be achieved. The valves can be controlled so that more or fewer array spray nozzles can be set into action at a time depending, for example, on the temperature of the gas to be cooled, engine load, ambient conditions and/or type of fuel. In this way a higher or lower flow rate of fluid can be selected.

그래서, 가능하다면, 세정 유체를 절약할 수 있다.So, if possible, cleaning fluid can be saved.

분무 랜스는 진동을 감소시키는 홀더 또는 고정 요소에 배치될 수 있다. 그 홀더 또는 고정 요소는 진동, 특히 변하는 유체 유동으로부터 발생하는 진동을 흡수하는 진동 감쇠기를 포함할 수 있다.The spray lance can be placed in a holder or fastening element that reduces vibration. The holder or fastening element may include a vibration damper that absorbs vibrations, especially vibrations arising from changing fluid flows.

대안적으로 또는 추가적으로, 냉각 장치는 적어도 하나의 제 1 유체 분무 노즐을 포함하는 제 2 세정 장치를 포함하며, 그 분무 노즐은 냉각 장치의 제 1 냉각 스테이지의 하류에서 냉각 장치의 제 2 냉각 스테이지의 상류에 배치된다.Alternatively or additionally, the cooling device includes a second cleaning device comprising at least one first fluid spray nozzle, the spray nozzle downstream of the first cooling stage of the cooling device and on a second cooling stage of the cooling device. placed upstream.

제 1 유체 분무 노즐의 위치와 관련하여, "하류" 및 "상류"라는 용어는, 냉각 장치에서 냉각될 가스의 유동 방향에 대해 사용된다.In relation to the position of the first fluid spray nozzle, the terms “downstream” and “upstream” are used for the direction of flow of the gas to be cooled in the cooling device.

제 1 유체 분무 노즐은 바람직하게는 물 분무 노즐이다. 전형적으로, 냉각 될 가스는 제 1 냉각 스테이지를 통과할 때 냉각된다. 가스 입구에 들어가는 냉각될 가스의 온도에 따라, 제 1 냉각 스테이지는, 물이 제 1 스테이지에 분무되면 즉시 증발할 정도로 가열될 수 있다. 전형적으로, 엔진 작동 중에 이러한 온도에 도달할 수 있다.The first fluid spray nozzle is preferably a water spray nozzle. Typically, the gas to be cooled is cooled as it passes through the first cooling stage. Depending on the temperature of the gas to be cooled entering the gas inlet, the first cooling stage can be heated to such an extent that water evaporates immediately when sprayed into the first stage. Typically, these temperatures can be reached during engine operation.

따라서, 가스 입구 가까이에 배치된 유체 분무 노즐은 작동 중에 세정 효과가 없거나 미미할 수 있으며, 엔진이 작동하지 않거나 저부하로 작동될 때만 사용될 수 있다.Accordingly, fluid spray nozzles placed close to the gas inlet may have little or no cleaning effect during operation and may only be used when the engine is not running or is operating at low load.

제 1 냉각 스테이지의 하류에서, 냉각될 가스는, 세정용 물이 증발하지 않는 온도에 도달할 수 있다. 제 1 유체 분무 노즐은 오염 물질을 씻어냄으로써 제 2 냉각 스테이지를 세정하며, 엔진 및 냉각 장치의 작동 중에도 사용될 수 있다.Downstream of the first cooling stage, the gas to be cooled can reach a temperature at which the scrubbing water does not evaporate. The first fluid spray nozzle cleans the second cooling stage by washing away contaminants and can also be used during operation of the engine and cooling system.

제 2 세정 장치는 제 1 냉각 스테이지의 하류에 배치된 제 2 냉각 스테이지의 세정을 제공한다. 하류의 냉각 스테이지에서는, 열 교환 요소 사이의 간격으로 규정되는 개방 유체 직경이 일반적으로 상류의 냉각 스테이지에서 보다 작기 때문에 잠재적인 오염이 더 중대하다.The second cleaning device provides cleaning of a second cooling stage disposed downstream of the first cooling stage. In downstream cooling stages, the potential contamination is more significant because the open fluid diameter, defined by the spacing between heat exchange elements, is generally smaller than in upstream cooling stages.

따라서, 제 2 세정 장치는 매우 효과적인 세정을 제공한다.Therefore, the second cleaning device provides very effective cleaning.

제 1 세정 장치는 제 1 냉각 스테이지의 상류에 배치될 수 있다. 대안적으로, 제 1 세정 장치는 냉각 장치의 제 1 냉각 스테이지의 하류에서 냉각 장치의 제 2 냉각 스테이지의 상류에 배치될 수 있고, 전술한 바와 같은 제 2 세정 장치를 형성할 수 있다.The first cleaning device may be disposed upstream of the first cooling stage. Alternatively, the first cleaning device may be arranged downstream of the first cooling stage of the cooling device and upstream of the second cooling stage of the cooling device, forming a second cleaning device as described above.

추가적으로 또는 대안적으로, 냉각 장치는 윤활유 레일에 연결되거나 연결될 수 있는 윤활유 분무 시스템을 포함하는 제 3 세정 장치를 포함한다. 윤활유 분무 시스템은 바람직하게는 적어도 하나의 윤활유 분무 노즐을 포함한다. 본 출원에서, 윤활유는 임의의 탄화수소계 액체를 포함할 수 있다.Additionally or alternatively, the cooling device includes a third cleaning device comprising a lubricant spray system that is or can be connected to a lubricant rail. The lubricant spraying system preferably includes at least one lubricant spraying nozzle. In the present application, lubricating oil may include any hydrocarbon-based liquid.

적어도 제 3 세정 장치의 윤활유 분무 시스템은 가스 입구에 가깝게 배치될 수 있다. 윤활유는 냉각될 가스에 의해 냉각 장치 내에 분포될 수 있다.At least the lubricant spray system of the third cleaning device can be arranged close to the gas inlet. The lubricating oil can be distributed within the cooling device by the gas to be cooled.

냉각 장치의 내부 표면에 윤활유를 고르게 분무하기 위한 분무 노즐이 냉각 장치 내부에 배치될 수 있다.A spray nozzle for evenly spraying the lubricant on the internal surface of the cooling device may be disposed inside the cooling device.

제 3 세정 장치의 윤활유 분무 시스템은 대안적으로 냉각 장치의 하우징 외부에서 가스 입구의 상류에 배치될 수 있으며, 그래서 윤활유는 냉각될 가스와 함께 냉각 장치 안으로 전달된다.The lubricant spray system of the third cleaning device can alternatively be arranged outside the housing of the cooling device, upstream of the gas inlet, so that the lubricating oil is delivered into the cooling device together with the gas to be cooled.

윤활유는 전형적으로 높은 증발 온도를 가지며, 그래서 윤활유는, 냉각될 가스의 온도가 여전히 높은 경우에도 세정 기능을 유지한다. 그래서, 제 3 세정 장치의 윤활유 분무 시스템이 모든 냉각 스테이지의 상류에, 즉 냉각기의 고온 단부에, 예를 들어 제 1 냉각 스테이지의 상류에 또는 그 내부에 배치될 때에도, 그 제 3 세정 장치는 또한 냉각 장치의 작동 중에 사용될 수 있다.Lubricating oils typically have a high evaporation temperature, so they maintain their cleaning function even when the temperature of the gas to be cooled is still high. So, even when the lubricant spray system of the third cleaning device is arranged upstream of all cooling stages, i.e. at the hot end of the cooler, for example upstream of or within the first cooling stage, the third cleaning device also It can be used during operation of the cooling device.

윤활유 레일은 내연 엔진의 엔진 윤활유 공급 시스템에 연결되거나 연결 가능할 수 있으며, 그 엔진 윤활유 공급 시스템은 또한 실런더에 대한 실린더 오일을 제공한다.The lubricant rail may be connected or connectable to an engine lubricant supply system of an internal combustion engine, which engine lubricant supply system also provides cylinder oil for the cylinder.

윤활유는 냉각 장치 상에 막을 형성하고 하류 냉각 스테이지의 표면을 젖게 한다. 따라서 그 표면은 퇴적물로부터 깨끗하게 유지된다. 윤활유를 배출하면 냉각 장치로부터 오염 물질이 제거될 수 있다.The lubricant forms a film on the cooling device and wets the surface of the downstream cooling stage. The surface is thus kept clean from sediments. Draining the lubricant can remove contaminants from the cooling system.

윤활유는 냉각 스테이지의 표면을 깨끗하게 하기 위한 세제를 포함할 수 있다.The lubricant may contain a detergent to clean the surface of the cooling stage.

냉각 장치는 단 하나의 냉각 스테이지, 바람직하게는 쉘-튜브 냉각기를 포함할 수 있다.The cooling device may comprise only one cooling stage, preferably a shell-and-tube cooler.

냉각 장치는 제 2 냉각 스테이지의 상류에 배치되는 제 1 냉각 스테이지를 포함할 수 있다. 따라서 이들 냉각 스테이지는, 냉각될 가스가 먼저 제 1 냉각 스테이지를 통해 안내되고 그런 다음에 제 2 냉각 스테이지를 통해 안내되도록 배치된다. 제 1 냉각 스테이지는, 냉각될 가스의 유동 방향에 대해, 가스 입구의 하류에 배치되고 제 2 냉각 스테이지는 가스 출구의 상류에 배치된다. 양 냉각 스테이지는 동일한 하우징에 배치될 수 있다.The cooling device may include a first cooling stage disposed upstream of a second cooling stage. These cooling stages are therefore arranged so that the gas to be cooled is first guided through the first cooling stage and then through the second cooling stage. The first cooling stage is arranged downstream of the gas inlet and the second cooling stage is arranged upstream of the gas outlet, with respect to the flow direction of the gas to be cooled. Both cooling stages can be placed in the same housing.

제 1 냉각 스테이지는 제 2 냉각 스테이지 위쪽에 배치될 수 있다. 세정 유체는 제 2 냉각 스테이지를 통해 배출될 수 있으며 제 2 냉각 스테이지의 가장 낮은 지점에 모일 수 있다.The first cooling stage may be disposed above the second cooling stage. The cleaning fluid may exit through the second cooling stage and collect at the lowest point of the second cooling stage.

윤활유는 제 2 냉각 스테이지를 통해 또는 제 1 및 제 2 냉각 스테이지를 통해 배출될 수 있으며, 제 2 냉각 스테이지의 가장 낮은 지점에 모일 수 있다.The lubricant may drain through the second cooling stage or through the first and second cooling stages and collect at the lowest point of the second cooling stage.

유체 수집 영역이 제 2 냉각 스테이지의 하류에, 바람직하게는 제 2 냉각 스테이지 아래에 배치될 수 있다.A fluid collection area may be arranged downstream of the second cooling stage, preferably below the second cooling stage.

유체 수집 영역은 유체 재순환 시스템의 일부분일 수 있고, 그 유체 재순환 시스템은 탱크, 적어도 하나의 펌프, 유체를 냉각하기 위한 냉각 장치 및/또는 윤활유를 분리하기 위한 분리기를 포함할 수 있다.The fluid collection area may be part of a fluid recirculation system, which may include a tank, at least one pump, a cooling device for cooling the fluid and/or a separator for separating the lubricant oil.

제 1 냉각 스테이지는 냉각 튜브를 포함할 수 있는 반면, 제 2 냉각 스테이지는 핀 및 바람직하게는 튜브를 포함할 수 있다.The first cooling stage may comprise cooling tubes, while the second cooling stage may comprise fins and preferably tubes.

전형적으로, 냉각될 가스를 위한 개방 유동 직경은 제 2 냉각 스테이지에서 보다 제 1 냉각 스테이지에서 더 크다. 따라서, 유해한 오염에 대한 위험은 제 2 냉각 스테이지에서 더 높다. 따라서, 제 1 유체 분무 노즐을 제 1 냉각 스테이지의 하류에서 제 2 냉각 스테이지의 상류에 배치하면, 합당한 세정 효과를 얻어진다.Typically, the open flow diameter for the gas to be cooled is larger in the first cooling stage than in the second cooling stage. Therefore, the risk for hazardous contamination is higher in the second cooling stage. Therefore, by arranging the first fluid spray nozzle downstream of the first cooling stage and upstream of the second cooling stage, a reasonable cleaning effect is obtained.

어레이 분무 노즐의 적어도 2개의 어레이는 평면에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 어레이 분무 노즐의 어레이를 규정하는 분무 랜스가 평면에서 평행하게 배치된다.Array At least two arrays of spray nozzles can be arranged in a plane. Preferably, the spray lances defining an array of array spray nozzles are arranged parallel in a plane.

복수의 제 1 유체 분무 노즐이 제 1 분무 노즐 어레이에 배치될 수 있다. 분무 노즐 어레이는 평면형 분무 노즐 어레이일 수 있다. 분무 노즐은 제 2 냉각 스테이지 위쪽에 고르게 배치될 수 있다.A plurality of first fluid spray nozzles may be disposed in the first spray nozzle array. The spray nozzle array may be a planar spray nozzle array. Spray nozzles may be evenly disposed above the second cooling stage.

제 1 분무 노즐의 적어도 일부분은 공통 레일에 의해 연결될 수 있다. 바람직하게는, 제 1 분무 노즐 어레이의 모든 제 1 유체 분무 노즐은 적어도 하나의 공통 레일에 의해 연결된다.At least a portion of the first spray nozzles may be connected by a common rail. Preferably, all first fluid spray nozzles of the first spray nozzle array are connected by at least one common rail.

복수의 윤활유 분무 노즐이 특히 평면형의 제 2 분무 노즐 어레이에 배치될 수 있다. 분무 노즐은 제 1 냉각 스테이지 위쪽에 고르게 배치될 수 있다.A plurality of lubricating oil spray nozzles can be arranged in a particularly planar second spray nozzle array. The spray nozzles may be evenly disposed above the first cooling stage.

냉각 장치는 냉각 유체, 바람직하게는 수계 세정 유체를 제공하기 위해 가스 입구에 가깝게 배치되는 적어도 하나의 제 2 유체 분무 노즐, 바람직하게는 물 분무 노즐을 포함할 수 있다. 제 2 유체 분무 노즐은, 엔진이 작동되지 않을 때 또는 엔진이 저부하로 작동되는 경우에 제 1 냉각 스테이지를 세정하기 위해 사용될 수 있다. 제 2 유체 분무 노즐은 또한 제 3 세정 장치에 의해 공급된 윤활유 잔류물을 씻어내는 데에도 사용될 수 있다.The cooling device may include at least one second fluid spray nozzle, preferably a water spray nozzle, disposed proximate to the gas inlet to provide a cooling fluid, preferably a water-based cleaning fluid. The second fluid spray nozzle can be used to clean the first cooling stage when the engine is not running or when the engine is operating at low load. The second fluid spray nozzle may also be used to flush lubricant residues supplied by the third cleaning device.

가스 입구에 가깝게 배치되는 제 1 유체 분무 노즐, 바람직하게는 적어도 하나의 제 2 유체 분무 노즐은 유체 공급 시스템에 연결되어 있거나 연결 가능할 수 있다.A first fluid spray nozzle, preferably at least one second fluid spray nozzle, disposed close to the gas inlet may be connected or connectable to a fluid supply system.

유체 공급 시스템은 물과 같은 세정 유체의 저장부를 포함하는 탱크, 펌프, 미립자 물질을 분리하기 위한 필터, 특정 온도 범위를 제어하기 위한 열 교환기, 화학 물질 투여 공급부 및 물 공급부 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물은 세정제와 혼합될 수 있다. 탱크는 저장부 내에 얼음이 형성될 위험을 줄이기 위해 가열기에 연결될 수 있다.The fluid supply system may include at least one of a tank containing a reservoir of cleaning fluid such as water, a pump, a filter for separating particulate matter, a heat exchanger for controlling a specific temperature range, a chemical dosage supply, and a water supply. there is. Water can be mixed with detergent. The tank may be connected to a heater to reduce the risk of ice forming within the reservoir.

냉각 스테이지 아래로 배출되는 세정용 물이 유체 공급 시스템 내에서 모이고 여과되고 재순환될 수 있다.Rinse water discharged below the cooling stage can be collected, filtered and recirculated within the fluid supply system.

본 발명에 따르면, 내연 엔진, 즉 대형 선박 엔진 또는 정치식 엔진, 바람직하게는 2-행정 엔진 또는 2-행정 크로스헤드 엔진은 적어도 200mm의 내경을 갖는 적어도 하나의 실린더를 포함할 수 있고, 전술한 바와 같은, 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치를 더 포함할 수 있다.According to the invention, the internal combustion engine, i.e. a large marine engine or stationary engine, preferably a two-stroke engine or a two-stroke crosshead engine, may comprise at least one cylinder with an inner diameter of at least 200 mm, As such, a cooling device for cooling the gas may be further included.

내연 엔진 내에서 냉각 장치는 소기 공기를 냉각하기 위한 소기 공기 냉각기로서 배치될 수 있다.The cooling device within the internal combustion engine may be arranged as a scavenge air cooler for cooling the scavenge air.

대안적으로 또는 추가적으로, 내연 엔진은 배기 가스 재순환 시스템을 포함할 수 있고, 가스 냉각 장치는 EGR 냉각 장치로서 배치될 수 있다. 가스 냉각 장치는 EGR 경로 내에 배치될 수 있다.Alternatively or additionally, the internal combustion engine may comprise an exhaust gas recirculation system and the gas cooling device may be arranged as an EGR cooling device. A gas cooling device may be placed within the EGR path.

내연 엔진은, 유체 분무 시스템을 제어하고 한번에 어레이 분무 노즐의 어레이의 일부분만을 통한 통과를 허용하기 위해 밸브를 설정하기 위한 제어 유닛을 포함할 수 있다.The internal combustion engine may include a control unit for controlling the fluid spray system and setting valves to allow passage through only a portion of the array of spray nozzles at a time.

내연 엔진은 엔진 윤활유 공급 시스템을 포함할 수 있다. 내연 엔진은 엔진 윤활유 공급 시스템에 연결되는 윤활유 분무 시스템을 포함할 수 있다.An internal combustion engine may include an engine lubricant supply system. An internal combustion engine may include a lubricant spray system connected to an engine lubricant supply system.

본 발명에 따르면, 바람직하게는 전술한 바와 같은, 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치를 유지 관리하기 위한, 더 바람직하게는 전술한 바와 같은 연소 엔진에서 냉각 장치를 유지 관리하기 위한 방법은 세정 및/또는 오염 방지 단계를 포함한다.According to the invention, a method for maintaining a cooling device for cooling gases, preferably as described above, more preferably for maintaining a cooling device in a combustion engine as described above, includes cleaning and/or Includes contamination prevention steps.

세정을 위해, 수계 액체가 제 1 냉각 스테이지와 제 2 냉각 스테이지 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 1 유체 분무 노즐에 의해 냉각 장치의 제 1 세정 스테이지의 하류에 배치되는 제 2 세정 스테이지 상으로 분무된다.For cleaning, an aqueous liquid is sprayed onto a second cleaning stage disposed downstream of the first cleaning stage of the cooling device by at least one first fluid spray nozzle disposed between the first cooling stage and the second cooling stage. .

오염 방지를 위해, 또한 바람직하게는 세정을 위해, 윤활유가 냉각 장치 안으로 그리고/또는 내부에 분무된다. 윤활유는 입구에 가까이에서 냉각 장치 안에, 바람직하게는 적어도 하나의 냉각 스테이지에 분무될 수 있다.To prevent contamination, and preferably for cleaning, a lubricant is sprayed into and/or inside the cooling device. The lubricant can be sprayed into the cooling device, preferably on at least one cooling stage, close to the inlet.

윤활유는 냉각 장치 안으로 그리고/또는 내부에 분무될 수 있고 냉각 장치의 내부 표면의 적어도 일부분 상에 윤활유 막을 형성할 수 있다.The lubricant may be sprayed into and/or within the cooling device and may form a lubricant film on at least a portion of the interior surface of the cooling device.

엔진이 작동하는 동안 또는 엔진이 작동하지 않을 때 남아 있는 윤활유 막을 씻어내기 위해 수계 액체가 이어서 냉각 장치 안으로 그리고/또는 내부에 분무될 수 있다.The water-based liquid may then be sprayed into and/or within the cooling device to wash away any remaining lubricant films while the engine is running or when the engine is not running.

윤활유는 일정한 유량으로, 바람직하게는 실린더당 0.01g/kWh 내지 최대 2g/kWh로, 규칙적으로 펄스화되어 또는 요구에 따라 냉각 장치 안으로 그리고/또는 내부에 분무될 수 있다. 분무 압력은 냉각 장치 내의 가스 압력보다 크며, 바람직하게는 1bar보다 크고, 더 바람직하게는 2bar보다 크다.The lubricant can be sprayed into and/or into the cooling device at a constant flow rate, preferably from 0.01 g/kWh to a maximum of 2 g/kWh per cylinder, pulsed regularly or as required. The spray pressure is greater than the gas pressure in the cooling device, preferably greater than 1 bar, more preferably greater than 2 bar.

윤활유는 엔진 오일의 목록에서 선택될 수 있으며, 미네랄 또는 합성 베이스 오일, 미네랄 또는 합성 증점제, 세제와 같은 첨가제, 산 중화제(염기종(base species), 예를 들어 CaCO3), 분산제 및 항산화제 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.The lubricant may be selected from the list of engine oils and may contain at least one of the following: mineral or synthetic base oil, mineral or synthetic thickeners, additives such as detergents, acid neutralizers (base species, e.g. CaCO3), dispersants and antioxidants. It can contain one.

윤활유는 오일의 정화 또는 안정성에 필요하지 않지만 주 오일 적용에서 기능을 갖는 다른 화합물을 함유할 수 있다.Lubricating oils may contain other compounds that are not necessary for the purification or stability of the oil but have a function in the main oil application.

본 발명의 추가의 유리한 양태는 예시적인 실시 형태 및 도면을 통해 이하에서 설명된다.Further advantageous aspects of the invention are explained below by way of exemplary embodiments and drawings.

도 1은 내연 엔진의 개략도를 나타낸다.
도 2는 가스 냉각 장치의 제 1 예를 측면도로 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 가스 냉각 장치의 제 2 예를 측면도로 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 가스 냉각 장치의 제 3 예를 측면도로 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 제 1 세정 장치를 평면도로 개략적으로 도시한 것이다.
1 shows a schematic diagram of an internal combustion engine.
Figure 2 schematically shows a first example of a gas cooling device in side view.
Figure 3 schematically shows a second example of a gas cooling device in side view.
Figure 4 schematically shows a third example of a gas cooling device in a side view.
Figure 5 schematically shows the first cleaning device in plan view.

도 1은 내연 엔진(100)을 개략적으로 도시한 것이다. 내연 엔진(100)은 적어도 200mm의 내경(102)을 갖는 하나의 실린더(101)를 포함한다. 내연 엔진(100)은 재순환되는 배기 가스의 양을 제어하기 위해 EGR 밸브(111) 및 배압 밸브(112)를 갖는 배기 가스 재순환용 시스템(104)을 포함한다.Figure 1 schematically shows an internal combustion engine 100. The internal combustion engine 100 includes one cylinder 101 with an inner diameter 102 of at least 200 mm. The internal combustion engine 100 includes a system 104 for exhaust gas recirculation with an EGR valve 111 and a back pressure valve 112 to control the amount of exhaust gases being recirculated.

내연 엔진(100)은 가스 냉각을 위한 2개의 냉각 장치(1), 소기 공기 냉각기(103) 및 EGR 냉각 장치(105)를 포함할 수 있다.The internal combustion engine 100 may include two cooling devices 1 for gas cooling, a scavenge air cooler 103 and an EGR cooling device 105.

EGR 냉각 장치(105)는 EGR 경로(107)에 배치된다. 이 경우 배기 가스 재순환용 시스템(104)은, 배기 가스가 터보 과급기(109)의 터빈(108) 하류에서 분기되어 신기(fresh air)와 함께 터보 과급기(109)의 압축기(110) 및 소기 공기 냉각기(103)를 통해 안내되는 저압 EGR 시스템이다.The EGR cooling device 105 is disposed in the EGR path 107. In this case, the exhaust gas recirculation system 104 is such that the exhaust gas is branched downstream of the turbine 108 of the turbocharger 109 and is supplied to the compressor 110 and the scavenge air cooler of the turbocharger 109 together with fresh air. It is a low pressure EGR system guided through (103).

소기 공기 냉각기(103) 및 EGR 냉각 장치(105) 중의 적어도 하나는 도 1 또는 도 2에 나타나 있는 바와 같은 냉각 장치(1)일 수 있다.At least one of the scavenge air cooler 103 and the EGR cooling device 105 may be a cooling device 1 as shown in Figure 1 or Figure 2.

도 2는 가스 냉각 장치(1)의 제1 예를 측면도로 개략적으로 도시한 것이다.Figure 2 schematically shows a first example of a gas cooling device 1 in side view.

냉각 장치(1)는 가스 입구(3)와 가스 출구(4)를 갖는 하우징(2)을 포함한다. 냉각 장치(1)는 제 2 냉각 스테이지(13)의 상류에서 하우징 내부에 배치되는 제 1 냉각 스테이지(12)를 포함하며, 제 2 냉각 스테이지도 하우징(2)에 배치된다.The cooling device (1) comprises a housing (2) with a gas inlet (3) and a gas outlet (4). The cooling device 1 comprises a first cooling stage 12 arranged inside the housing upstream of the second cooling stage 13 , which is also arranged in the housing 2 .

제 1 냉각 스테이지(12)는 냉각 튜브(14)를 포함하고, 제 2 냉각 스테이지(13)는 핀(fin)(15)을 포함하며, 그래서 냉각될 가스의 개방 직경이 냉각 장치(1)를 통과하는 과정에서 더 작아지게 된다. 핀(15) 사이의 상대적으로 작은 간격으로 인해, 오염물질이 표면에 달라붙으면 막힐 위험이 있다.The first cooling stage 12 comprises a cooling tube 14 and the second cooling stage 13 comprises fins 15 so that the opening diameter of the gas to be cooled is such that the cooling device 1 It becomes smaller as it passes through. Due to the relatively small gap between the pins 15, there is a risk of clogging if contaminants stick to the surface.

따라서, 제 2 냉각 스테이지(13)를 깨끗하게 유지하는 것이 주요 관심사이다.Therefore, keeping the second cooling stage 13 clean is a major concern.

냉각 장치(1)는 제 2 세정 장치(10)를 포함하며, 여기서 제 2 세정 장치(10)는, 제 1 분무 노즐 어레이(16)로 배치되고 공통 레일(17)에 의해 연결되는 복수의 유체 분무 노즐(11)을 포함한다.The cooling device (1) comprises a second cleaning device (10), wherein the second cleaning device (10) comprises a plurality of fluids arranged in the first spray nozzle array (16) and connected by a common rail (17). Includes a spray nozzle (11).

유체 분무 노즐(11)은 제 1 냉각 스테이지(12)의 하류에서 제 2 냉각 스테이지(13)의 상류에 배치된다.The fluid spray nozzle (11) is arranged downstream of the first cooling stage (12) and upstream of the second cooling stage (13).

제 2 냉각 스테이지(13) 하류의 분리 스테이지(19)에서, 냉각된 가스로부터 액체가 분리되어, 그 냉각된 가스가 건조하게 된다In a separation stage 19 downstream of the second cooling stage 13, the liquid is separated from the cooled gas and the cooled gas is dried.

유체 수집 영역(5)이 제 2 냉각 스테이지(13) 아래에 배치된다.A fluid collection area (5) is disposed below the second cooling stage (13).

냉각 장치(1)는 가스 입구(3)에 가깝게 배치되는 제 2 유체 분무 노즐(18)을 포함한다.The cooling device (1) includes a second fluid spray nozzle (18) disposed close to the gas inlet (3).

제 1 유체 분무 노즐(11)과 제 2 유체 분무 노즐(18) 모두는 유체 공급 시스템(30)에 연결된다. 이 유체 공급 시스템(30)은 탱크(31), 펌프(32), 필터(33), 열 교환기(34), 화학 물질 투여 공급부(35) 및 물 공급부(36)를 포함한다. 유체 수집 영역에 모인 물은 탱크 안으로 안내될 수 있고, 그래서 유체 재순환 시스템이 있다. 필터(33)는 제 2 냉각 스테이지로부터 분리된 오염 물질을 분리하기 위한 것이다.Both the first fluid spray nozzle 11 and the second fluid spray nozzle 18 are connected to the fluid supply system 30. This fluid supply system 30 includes a tank 31, a pump 32, a filter 33, a heat exchanger 34, a chemical dosing supply 35, and a water supply 36. The water that collects in the fluid collection area can be directed into the tank, so that there is a fluid recirculation system. The filter 33 is for separating contaminants separated from the second cooling stage.

도 3은 가스 냉각 장치(1)의 제 2 예를 측면도로 개략적으로 도시한 것이다.Figure 3 schematically shows a second example of the gas cooling device 1 in side view.

냉각 장치(1)는 한편으로 도 2에 나타나 있고 도 2와 관련하여 설명된 바와 같은 제 2 세정 장치(10)를 포함한다. 따라서, 도 3에서는 동일한 참조 번호가 사용된다.The cooling device 1 on the one hand comprises a second cleaning device 10 as shown in FIG. 2 and explained in connection with FIG. 2 . Accordingly, the same reference numerals are used in Figure 3.

냉각 장치(1)는 제 3 세정 장치(20)를 더 포함하며, 여기서 제 3 세정 장치(20)는 윤활유 분무 노즐(22)을 갖는 윤활유 분무 시스템(21)을 포함한다. 윤활유 분무 노즐(22)은 가스 입구(3)의 상류에 배치된다.The cooling device 1 further includes a third cleaning device 20 , where the third cleaning device 20 includes a lubricating oil spraying system 21 with a lubricating oil spraying nozzle 22 . The lubricant spray nozzle 22 is disposed upstream of the gas inlet 3.

윤활유 분무 시스템(21)은, 엔진 윤활유 공급 시스템(106)에 연결되는 윤활유 레일(23)에 연결된다.The lubricant spray system 21 is connected to a lubricant rail 23, which is connected to the engine lubricant supply system 106.

냉각 장치에는 윤활유가 제공되어 제 1 냉각 스테이지(12)와 제 2 냉각 스테이지(13)의 표면 상에 막을 형성하며, 그래서 오염 물질이 들러붙는 것이 방지된다.The cooling device is provided with a lubricant to form a film on the surfaces of the first cooling stage 12 and the second cooling stage 13, so that contaminants are prevented from sticking.

헹굼 윤활유가 오염 물질을 유체 수집 영역(5) 안으로 전달한다. The rinse lubricant carries contaminants into the fluid collection area (5).

윤활유는 제 2 분무 노즐(18)에 의해 제공되는 물에 의해 냉각 스테이지(12, 13)로부터 세척될 수 있다.Lubricating oil can be washed from the cooling stages 12, 13 by water provided by the second spray nozzle 18.

윤활유는 윤활유 분리기(37)에서 세정수로부터 분리될 수 있다.Lubricating oil can be separated from the washing water in a lubricating oil separator (37).

제 2 세정 장치(10)는 엔진 작동 중에도 제 2 냉각 단계(13)를 세정하는 역할을 하지만, 제 3 세정 장치(20)는, 오염을 방지하고 또한 제 1 냉각 스테이지(12)와 제2 냉각 스테이지(13)를 세정하는 역할을 한다.The second cleaning device 10 serves to clean the second cooling stage 13 even during engine operation, while the third cleaning device 20 prevents contamination and also cleans the first cooling stage 12 and the second cooling stage. It serves to clean the stage (13).

도 4는 가스 냉각 장치(1)의 제 3 예를 측면도로 개략적으로 도시한 것이다.Figure 4 schematically shows a third example of the gas cooling device 1 in side view.

냉각 장치(1)는 단일 냉각 스테이지(13)만을 포함한다.The cooling device 1 comprises only a single cooling stage 13.

제 1 세정 장치(50)가, 유체 분무 시스템(51)을 포함하는 냉각 스테이지(15)의 상류에 배치된다.The first cleaning device (50) is arranged upstream of the cooling stage (15) comprising the fluid spray system (51).

어레이 분무 노즐(52)의 적어도 2개의 어레이(53)를 포함하는 유체 분무 시스템(51)은 적어도 하나의 밸브(54a, 54b)(도 5 참조)를 포함하여, 한번에 어레이 분무 노즐(52)의 어레이(53)의 일부만을 통과하도록 허용한다.A fluid spray system 51 comprising at least two arrays 53 of array spray nozzles 52 includes at least one valve 54a, 54b (see FIG. 5 ) to control the flow of at least two arrays 53 of array spray nozzles 52 at a time. Only a portion of the array 53 is allowed to pass through.

어레이 분무 노즐(52)은 도 2 및 도 3에 나타나 있는 바와 같은 유체 공급 시스템(30)에 연결된다.Array spray nozzles 52 are connected to a fluid supply system 30 as shown in FIGS. 2 and 3.

도 5는 도 4에 나타나 있는 바와 같은 가스 냉각 장치(1)에 사용하기 위한 제 1 세정 장치(50)의 일 예를 평면도로 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 5 schematically shows in plan view an example of a first cleaning device 50 for use in the gas cooling device 1 as shown in FIG. 4 .

제 1 세정 장치(50)는 동일한 평면에 교대로 평행하게 배치되는 일 그룹의 분무 랜스(lance)(55a) 및 일 그룹의 분무 랜스(55b)를 포함한다. 각각의 분무 랜스(55a, 55b)는 도 5에는 명시적으로 나타나 있지 않은 어레이 분무 노즐(52)을 포함한다. 각각의 분무 랜스(55a, 55b)는 어레이 분무 노즐(52)의 어레이(53)를 규정한다.The first cleaning device 50 includes a group of spray lances 55a and a group of spray lances 55b arranged alternately and parallel in the same plane. Each spray lance 55a, 55b includes an array spray nozzle 52 not explicitly shown in FIG. 5 . Each spray lance 55a, 55b defines an array 53 of array spray nozzles 52.

제 1 세정 장치(50)는 분무 랜스(55a, 55b)의 그룹과 유체 연결되는 밸브(54a, 54b)를 더 포함한다. 밸브(54a, 54b)는 피제어 유닛(56)에 의해 제어되고, 유체가 제 1 그룹의 분무 랜스(55a)를 통해 또는 제 2 그룹의 분무 랜스(55b)를 통해 안내되도록 설정될 수 있다.The first cleaning device 50 further includes valves 54a, 54b in fluid communication with a group of spray lances 55a, 55b. The valves 54a, 54b are controlled by the controlled unit 56 and can be set to guide fluid through the first group of spray lances 55a or through the second group of spray lances 55b.

이로써, 모든 분무 랜스(55a, 55b)가 부유하는 경우와 비교하여, 감소된 유체 유동으로 냉각 스테이지에 균일하게 분포되는 유체의 삽입이 가능하게 된다.This makes it possible to insert uniformly distributed fluid into the cooling stage with reduced fluid flow compared to the case where all spray lances 55a, 55b are floating.

대안적으로, 밸브(54a, 54b)는, 전체 유동을 갖는 간헐적인 유체 방출에서 부분적인 유동이 허용되거나 또는 유동이 허용되지 않도록 설정될 수 있다.Alternatively, valves 54a, 54b may be configured to allow partial flow or no flow in an intermittent fluid discharge with full flow.

이 개략도에는 4개의 분무 랜스(55a, 55b)만이 나타나 있다. 물론, 제 1 세정 장치(50)는 대응하는 수의 분무 랜스(55a, 55b)를 갖는 다수의 다발로 그룹화된 적절한 수의 분사 랜스(55a, 55b)를 포함할 수 있고, 각각의 다발은 밸브(54a, 54b)에 연결된다.In this schematic diagram only four spray lances 55a, 55b are shown. Of course, the first cleaning device 50 may comprise an appropriate number of spray lances 55a, 55b grouped into multiple bundles with a corresponding number of spray lances 55a, 55b, each bundle having a valve. Connected to (54a, 54b).

Claims (15)

대형 내연 엔진(100)에서 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치(1)로서, 이 냉각 장치(1)는, 가스 입구(3)와 가스 출구(4)를 갖는 하우징(2)을 포함하며,
상기 냉각 장치(1)는 제 1 세정 장치(50)를 포함하며, 제 1 세정 장치(50)는 유체 분무 시스템(51)을 포함하고, 이 유체 분무 시스템(51)은 어레이 분무 노즐(52)의 적어도 2개의 어레이(53)를 포함하고, 상기 제 1 세정 장치는 또한 적어도 하나의 밸브(54a, 54b)를 포함하여, 이 밸브는 한번에 상기 어레이 분무 노즐(52)의 어레이(53)의 일부분만을 통한, 특히 어레이 분무 노즐(52)의 한 어레이(53)로만 가는 통과를 허용하며, 그리고/또는
상기 냉각 장치(1)는 제 2 세정 장치(10)를 포함하며, 제 2 세정 장치(10)는 적어도 하나의 제 1 유체 분무 노즐(11)을 포함하며, 이 분무 노즐은 상기 냉각 장치(1)의 제 1 냉각 스테이지(12)의 하류에서 냉각 장치(1)의 제 2 냉각 스테이지(13)의 상류에 배치되며, 그리고/또는
상기 냉각 장치(1)는 제 3 세정 장치(20)를 포함하며, 이 제 3 세정 장치(20)는 윤활유 분무 시스템(21)을 포함하며, 이 분무 시스템은 바람직하게는 적어도 하나의 윤활유 분무 노즐(22)을 포함하고, 이 노즐은 윤활유 레일(23)에 연결되어 있거나 연결 가능하며, 바람직하게는 상기 가스 입구(3)에 가깝게 배치되는, 냉각 장치.
A cooling device (1) for cooling gas in a large internal combustion engine (100), the cooling device (1) comprising a housing (2) having a gas inlet (3) and a gas outlet (4),
The cooling device (1) comprises a first cleaning device (50), the first cleaning device (50) comprising a fluid atomizing system (51), the fluid atomizing system (51) comprising an array spray nozzle (52). comprising at least two arrays 53, wherein the first cleaning device also comprises at least one valve 54a, 54b, which controls a portion of the array 53 of the array spray nozzles 52 at a time. permit passage through the bay, in particular to only one array (53) of the array spray nozzles (52), and/or
The cooling device (1) comprises a second cleaning device (10), wherein the second cleaning device (10) comprises at least one first fluid spray nozzle (11), which spray nozzle (11) is used in the cooling device (1). ) is arranged downstream of the first cooling stage 12 of the cooling device 1 and upstream of the second cooling stage 13 of the cooling device 1, and/or
The cooling device (1) comprises a third cleaning device (20), which third cleaning device (20) comprises a lubricant spraying system (21), which spraying system preferably comprises at least one lubricant spraying nozzle. (22), the nozzle being connected or connectable to the lubricant rail (23), preferably arranged close to the gas inlet (3).
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 장치(1)는, 하우징(2)에 배치되는 제 2 냉각 스테이지(13)의 상류에서 상기 하우징(2)에 배치되는 제 1 냉각 스테이지(12)를 포함하는, 냉각 장치.
According to claim 1,
The cooling device (1) comprises a first cooling stage (12) arranged in the housing (2) upstream of a second cooling stage (13) arranged in the housing (2).
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 냉각 스테이지(12)는 상기 제 2 냉각 스테이지(13) 위쪽에 배치되는, 냉각 장치.
According to claim 2,
The first cooling stage (12) is disposed above the second cooling stage (13).
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
유체 수집 영역(5)이 상기 제 2 냉각 스테이지(13)의 하류에, 바람직하게는 제 2 냉각 스테이지(13) 아래에 배치되는, 냉각 장치.
According to claim 2 or 3,
Cooling device, wherein a fluid collection area (5) is arranged downstream of the second cooling stage (13), preferably below the second cooling stage (13).
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 냉각 스테이지(12)는 냉각 튜브(14)를 포함하며, 그리고/또는
상기 제 2 냉각 스테이지(13)는 핀(fin) 및/또는 튜브를 포함하는, 냉각 장치.
According to any one of claims 2 to 4,
The first cooling stage (12) comprises a cooling tube (14), and/or
The second cooling stage (13) comprises fins and/or tubes.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 어레이 분무 노즐의 어레이는 평면에 배치되며, 그리고/또는
복수의 제 1 유체 분무 노즐(11)이 바람직하게는 공통 레일(17)에 의해 연결되는 특히 평면형의 제 1 분무 노즐 어레이(16)에 배치되며, 그리고/또는
복수의 윤활유 분무 노즐(22)이 특히 평면형의 제 2 분무 노즐 어레이(24)에 배치되는, 냉각 장치.
The method according to any one of claims 1 to 5,
the array of array spray nozzles is disposed in a plane, and/or
A plurality of first fluid spray nozzles (11) are preferably arranged in a particularly planar first spray nozzle array (16) connected by a common rail (17), and/or
Cooling device, wherein a plurality of lubricating oil spray nozzles (22) are arranged in a particularly planar second spray nozzle array (24).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 어레이 분무 노즐(52) 및/또는 제 1 유체 분무 노즐(11), 바람직하게는, 상기 가스 입구(3)에 가깝게 배치되는 적어도 하나의 제 2 유체 분무 노즐(18)이 유체 공급 시스템(30)에 연결되어 있거나 연결 가능한, 냉각 장치.
The method according to any one of claims 1 to 6,
The array spray nozzle (52) and/or the first fluid spray nozzle (11), preferably at least one second fluid spray nozzle (18) disposed close to the gas inlet (3), are provided in the fluid supply system (30). ) connected to or capable of being connected to a cooling device.
제 7 항에 있어서,
상기 유체 공급 시스템(30)은 탱크(31), 펌프(32), 필터(33), 열 교환기(34), 화학 물질 투여 공급부(35) 및 물 공급부(36) 중의 적어도 하나를 포함하는, 냉각 장치
According to claim 7,
The fluid supply system 30 includes at least one of a tank 31, a pump 32, a filter 33, a heat exchanger 34, a chemical dosing supply 35 and a water supply 36. Device
내연 엔진(100), 즉 대형 선박 엔진 또는 정치식 엔진, 바람직하게는, 2-행정 엔진 또는 2-행정 크로스헤드 엔진으로서,
상기 내연 엔진(100)은, 적어도 200mm의 내경(102)을 갖는 적어도 하나의 실린더(101)를 포함하며,
상기 내연 엔진(100)은 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른, 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치(1)를 포함하는, 내연 엔진.
Internal combustion engine 100, i.e. a large marine engine or stationary engine, preferably a two-stroke engine or two-stroke crosshead engine,
The internal combustion engine 100 includes at least one cylinder 101 having an inner diameter 102 of at least 200 mm,
The internal combustion engine (100) comprises a cooling device (1) for cooling gas according to any one of claims 1 to 8.
제 9 항에 있어서,
상기 냉각 장치(1)는 소기(scavenge) 공기 냉각기(103)로서 배치되며 그리고/또는
상기 내연 엔진(100)은 배기 가스 재순환 시스템(104)을 포함하고, 상기 가스 냉각 장치(1)는 EGR 냉각 장치(105)로서 배치되는, 내연 엔진.
According to clause 9,
The cooling device (1) is arranged as a scavenge air cooler (103) and/or
The internal combustion engine (100) comprises an exhaust gas recirculation system (104), and the gas cooling device (1) is arranged as an EGR cooling device (105).
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 내연 엔진(100)은 엔진 윤활유 공급 시스템(106)에 연결되는 윤활유 분무 시스템(21)을 포함하는, 내연 엔진.
According to claim 9 or 10,
The internal combustion engine (100) includes a lubricant atomizing system (21) connected to an engine lubricant supply system (106).
바람직하게는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치를 유지 관리하기 위한, 더 바람직하게는 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 연소 엔진에서 냉각 장치를 유지 관리하기 위한 방법으로서,
세정 단계 및/또는 오염 방지 단계를 포함하고,
세정을 위해 수계 액체가 적어도 분무 노즐(52)의 적어도 2개의 어레이 중의 상이한 어레이를 통해 냉각 스테이지(12, 13) 상으로 연속적으로 분무되고, 그리고/또는
세정을 위해 수계 액체가, 제 1 냉각 스테이지(12)와 제 2 냉각 스테이지(13) 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 1 유체 분무 노즐(11)에 의해 상기 냉각 장치(1)의 제 1 세정 스테이지(12)의 하류에 배치되는 제 2 세정 스테이지(13) 상으로 분무되며, 그리고/또는
오염 방지를 위해, 또한 바람직하게는 세정을 위해, 윤활유가 상기 냉각 장치(1) 안으로 그리고/또는 내부에 분무되는, 냉각 장치를 유지 관리하기 위한 방법.
Preferably for maintaining a cooling device for cooling the gas according to any one of claims 1 to 8, more preferably for cooling in a combustion engine according to any one of claims 9 to 11. As a method for maintaining a device,
comprising a cleaning step and/or a contamination prevention step,
For cleaning, a water-based liquid is continuously sprayed onto the cooling stages (12, 13) through at least two different arrays of the at least two arrays of spray nozzles (52), and/or
A water-based liquid for cleaning is supplied to the first cleaning stage of the cooling device (1) by means of at least one first fluid spray nozzle (11) arranged between the first cooling stage (12) and the second cooling stage (13). Sprayed onto a second cleaning stage (13) disposed downstream of (12), and/or
Method for maintaining a cooling device (1), wherein a lubricant is sprayed into and/or inside the cooling device (1) to prevent contamination and preferably for cleaning.
제 12 항에 있어서,
윤활유는 상기 냉각 장치(1) 안으로 그리고/또는 내부에 분무되어 냉각 장치(1)의 표면의 적어도 일부분 상에 윤활유 막을 형성하며, 바람직하게는 수계 액체가 이어서 냉각 장치(1) 안으로 그리고/또는 내부에 분무되어 상기 윤활유 막을 제거하는, 방법.
According to claim 12,
A lubricant is sprayed into and/or inside the cooling device (1) to form a lubricant film on at least part of the surface of the cooling device (1), preferably a water-based liquid, which is then sprayed into and/or inside the cooling device (1). A method of removing the lubricant film by spraying it on.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
윤활유는 일정한 유량으로, 바람직하게는 실린더당 0.01g/kWh 내지 2g/kWh로, 또는 정기적으로, 또는 요구에 따라 냉각 장치 안으로 그리고/또는 내부에 분무되는, 방법.
The method of claim 12 or 13,
The lubricating oil is sprayed into and/or inside the cooling device at a constant flow rate, preferably from 0.01 g/kWh to 2 g/kWh per cylinder, or periodically or as required.
제 13 항에 있어서,
상기 윤활유는 미네랄 또는 합성 베이스 오일, 미네랄 또는 합성 증점제, 세제와 같은 첨가제, 산 중화제(염기종(base species), 예를 들어 CaCO3), 분산제 및 항산화제 중의 적어도 하나를 포함하는, 방법.
According to claim 13,
The method of claim 1 , wherein the lubricating oil includes at least one of a mineral or synthetic base oil, a mineral or synthetic thickener, an additive such as a detergent, an acid neutralizer (base species, e.g. CaCO3), a dispersant, and an antioxidant.
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