CN113167147B - 改造阀座以改进大型低速二冲程发动机的润滑器泵单元和润滑系统，以及改进的润滑器泵单元 - Google Patents

Abstract

通过改造润滑器泵单元(11)尤其是Alpha型润滑器泵单元中的单向阀系统(102)的阀座(23)，改进了大型低速二冲程发动机中的润滑系统。

Description

改造阀座以改进大型低速二冲程发动机的润滑器泵单元和润 滑系统，以及改进的润滑器泵单元

技术领域

本发明涉及一种用于改进大型低速二冲程发动机中的润滑系统的润滑器泵单元的方法。对现有的润滑系统进行改造以获得更长的寿命而没有泄漏。例如，大型低速二冲程发动机是船用发动机或发电厂中的大型发动机。

背景技术

由于对环境保护的关注，人们正在努力降低船用发动机的排放。尤其由于竞争增加，这还涉及对用于这种发动机的润滑系统的稳定优化。越来越受到关注的经济因素之一是降低油耗，这不仅是因为环境保护，而且是因为这是船舶运营成本的重要部分。

德国专利文献DE19743955B4和等效丹麦专利DK173288B1中公开了一种用于船用发动机的润滑系统。其公开了一种润滑系统，其中中央控制器将润滑剂供给到船用发动机的每个气缸的润滑器。润滑器将润滑剂分配到围绕气缸的圆周分布的多个润滑剂注射器。该润滑器包括壳体，在该壳体中多个活塞泵围绕圆布置并且由液压驱动的致动器活塞共同同步驱动。这些活塞泵中的每个活塞泵包括注射柱塞，该注射柱塞通过单向阀将润滑剂泵送到单个气缸的注射器的一个注射器中。液压驱动的致动器活塞在其固定的后端止动部与前端止动部之间的可通过调节螺钉调节的可调距离上移动。为了转动调节螺钉，可以在端盖处接近该调节螺钉，该端盖覆盖壳体的凸缘，调节螺钉延伸穿过该凸缘。

由于将紧凑的润滑剂射流注射到船用发动机气缸中以及将润滑剂细流(quill)注射到活塞环之间的活塞上，该系统已经获得广泛的分销，并且由MAN B&W Diesel andTurbo公司以商标名Alpha润滑器(Alpha Lubricator)泵单元销售。

图1示出了用于Alpha润滑系统的润滑器泵单元的实例，如在以下互联网页面上所见：

http://www.mariness.co.kr/02_business/Doosan％20Retrofit％20Service.pdf？PHPSESSID＝fd56da9de6eaca2f1f446512e84fcf69。

用另外的附图标记对附图进行了少量修改，以便更详细地解释原理。为了简单起见，由MAN B&W Diesel and Turbo销售的用于Alpha润滑系统的润滑器泵单元在下文中被称为“Alpha润滑器”。该术语与船用发动机技术领域中的常用术语一致，并且与互联网和技术文献中的相关出版物一致。

类似于上述DE19743955B4和DK173288B1，Alpha润滑器100包括金属壳体101，在该金属壳体中，多个注射柱塞119被布置成一个圆，并且由液压驱动的致动器活塞123共同同步驱动。每个注射柱塞119滑动地布置在定量给料通道115中，该定量给料通道通过入口孔113从壳体101的内部容积114接收润滑剂。入口孔113在注射柱塞119的前向运动期间由注射柱塞119关闭，使得注射柱塞119的进一步前向运动对在定量给料通道115的剩余部分中接收的润滑剂加压，并且将其通过单向阀102泵送到管道103中并且泵送到单个气缸的注射器中的一个注射器。在由预压紧弹簧109引起的致动器活塞123的回缩期间，注射柱塞119回缩，并且在定量给料通道115中产生真空，直到注射柱塞119的前端回缩经过入口孔113并且润滑剂可以流动通过入口孔113并重新填充定量给料通道115。

由注射柱塞119在定量给料通道115中加压并通过单向阀102排出的润滑剂的体积由注射柱塞119从入口孔113到回缩之前的最前位置的行进距离限定。在致动器活塞123在冲程长度上移动期间，注射柱塞119的移动的第一部分经过入口孔113，并且仅在注射柱塞119已经移动经过入口孔113并将其关闭时，润滑剂被加压并从剩余的定量给料通道距离中排出。

液压驱动的致动器活塞123在其固定的后端止动部104和前端止动部105之间的可通过调节螺钉调节的可调节距离上移动。为了转动调节螺钉121，可以在端盖106处接近该调节螺钉，该端盖覆盖壳体101的凸缘107，调节螺钉121延伸穿过该凸缘。Alpha润滑器100中的凸缘107支撑间隔件122并且包含用于对调节螺钉121进行调节的螺纹110。往复致动器活塞123由致动器活塞123后面的体积108中的振荡油压驱动，其中电磁阀116在致动器活塞123后面的该体积108中的两个压力水平之间转换。一旦达到较低的压力水平，弹簧109负载就将致动器活塞123压回到后端止动部。电磁阀116由来自控制单元的对应信号调节。

如在图1中可以看见，在端盖106后面的凸缘107中设置用于泵冲程的基本设置的间隔件122，在该凸缘处可以接近调节螺钉121的头部以通过旋转进行调节。

该Alpha润滑器相对于上述专利DE19743955B4和DK173288B1的不同之处在于将电容反馈传感器120用于验证液压致动器的足够长的冲程长度。

该反馈传感器120也在图1中示出。如图所示，液压致动器活塞包括两个周向槽111，并且如果液压致动器活塞123的冲程足够长以使第二槽111移动经过反馈传感器120，则反馈传感器120向中央控制器发出适当润滑的确认信号。当第一槽和第二槽111经过反馈传感器120时，反馈传感器120产生双脉冲信号，中央控制器将该双脉冲信号作为适当润滑的确认。如果第一槽111中仅一个经过反馈传感器120，则来自反馈传感器120的对应单脉冲信号向中央控制器指示反馈传感器120的一般功能和致动器活塞123在至少一小段距离上的移动，但致动器活塞123的移动不足以进行适当的润滑。如果反馈传感器120给出任何信号，则控制器提供警告消息，该警告消息表示没有测量到足够长的冲程以便适当润滑。

单向阀102设置在阀室102’内部，并且传统上通过包括阀构件来构建，阀构件在这种情况下为球形阀构件，其通过弹簧抵靠阀座预压紧。一旦润滑剂压力升高到预先确定的极限之上，即加压润滑剂产生的力高于预压紧力，定量给料通道115中的润滑剂就克服螺旋弹簧的预压紧力而使球形阀构件移位。一旦打开，只要在注射阶段压力处于增加状态，单向阀102就给管道103提供通路，用于润滑剂流到注射器。当定量给料通道115中的油压减小到预先确定的极限以下时，单向阀102再次关闭以用于空闲阶段，并且保持关闭直到下一个注射阶段。

已经发现，具有Alpha型润滑器的用于船用发动机的润滑系统在运行相对较短的时间后不符合要求。由于包括Alpha润滑器的整个系统相对昂贵并且通常要求长期可靠性，因此期望在较长的时间跨度上扩展适当的功能。

US2013/260647公开了一种共轨高压燃料喷射系统，其中燃料在高达2000巴的压力下以升高的速度溢出控制室。由于在高压阀中球和球座之间的距离仅提升50微米的事实(这导致非常高的燃料速度)，因此存在空化的风险。为了使空化的风险最小化，工具设置有特殊的倒角区域，以便在阀体的球座扩散器处提供倒角底切部分。倒角部分减小了燃料流动力并减少了空化。

在Alpha润滑器中，压力远低于100巴，并且与US2013/260647中的2000巴相比，通常比Alpha润滑器中不存在空化低30倍以上，这就是不需要扩散器的原因。因此，在US2013/260647中公开的在共轨高压燃料喷射系统中微调非常具体的燃料阀以避免扩散器中的空化的特殊方法没有给出关于当Alpha型润滑器在短时间操作之后不能正常运行时如何修理该Alpha型润滑器的提示。其他考虑因素适用，以便提供Alpha润滑器领域的改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种对现有技术的改进。一个具体目的是提供一种用于改进具有上述类型的润滑器的润滑系统的方法，尤其是具有Alpha润滑器的Alpha润滑系统。

术语“润滑器”在本文用于润滑器泵单元，润滑器泵单元对润滑剂加压并为对应的大型低速二冲程发动机中的润滑剂注射器定量供给润滑剂，该发动机通常以柴油或气体燃料为燃料。下面参考作为实例的Alpha润滑器详细解释润滑器及其功能，该Alpha润滑器在上面参考图1进行描述。

术语“注射阶段”用于表示在其过程中通过注射器将润滑剂注射到气缸中的时间。术语“空闲阶段”用于表示注射阶段之间的时间。术语“注射循环”用于表示开始注射序列并且直到下一个注射序列开始所花费的时间，注射序列通常涉及每个注射序列中的所有润滑剂注射器。例如，注射序列包括由每个注射器进行的单次注射，在这种情况下，从注射阶段的开始到下一个注射阶段的开始测量注射循环。术语注射的“正时”用于指通过注射器相对于气缸内活塞的特定位置来调节注射阶段的开始。

对于表述为第一值和第二值之间的间隔，端点被任选地包括。

表面粗糙度表示为算术平均粗糙度值Ra。

对Alpha润滑系统的相对短的寿命问题的彻底研究已经揭示，性能降低是由于Alpha润滑器中的单向阀的泄漏。这是令人惊讶的，因为单向阀不是通常认为在相对短的作用之后会面临劣化问题的部件。在研究中，已经发现，在1百万次循环之后，单向阀已经泄漏。虽然1百万次循环乍看起来可能是一个很大的数字，但实际上并非如此，因为它可能对应于短于发动机后续维护停止之间的时间流逝的时间。

尤其是，如果Alpha润滑器用于升高压力下的润滑剂注射，则问题更加显著。

认识到该问题是由于Alpha润滑器的单向阀中的泄漏引起的，这是非常有用的发现，因为整个润滑系统的功能具有通过仅改造相对小的部件(即用过的润滑器的单向阀)而改进的潜力。

从泄漏问题的认识来看，技术解决方案不是简单的。尤其是，仅仅更换润滑器将不仅是昂贵的解决方案，而且还会将功能限制在仅1百万次润滑剂注射循环。因此，另一个目的是提供对Alpha润滑器的升级。

通过以下方式来实现该目的：通过由工具加工阀座来改造阀室中的阀座(通常是金属阀座)。通常，加工移除材料。然而，一些技术导致塑性变形或熔融变形，并且一些技术甚至可将材料添加到阀座。加工以较高精度产生改造的阀座。较高精度的实例是较低的表面粗糙度和精确的圆对称性。

加工技术的实例是电火花机加工、钻孔、铣削、焊接、研磨、抛光、蚀刻、电镀或电解机加工。该列表不是排他性的。

例如，通过该加工将表面粗糙度降低至小于12.5μm，任选地小于6.3μm或小于1.6μm是有利的。任选地，表面粗糙度在12.5μm至0.8μm、16.3μm至0.8μm或1.6μm至0.8μm的范围内。

在于下文中更详细地呈现的例示性实验中，通过仅将变形构件压入阀座来以简单的方式改造阀座，这引起塑性变形。通过微观研究，揭示了这样的变形构件在阀座上的印痕，如果用足够的力完成，则大幅降低阀座的表面粗糙度。

表面粗糙度的降低已经令人惊讶地证明不仅在阀构件和阀座之间提供更靠近和更紧密的接触，而且导致单向阀的寿命成倍增加，并且因此增加了润滑器的寿命并改进了整个润滑系统。

上述加工技术允许将阀座改造为比压印变形构件更高的精度。另外，所提出的加工技术相对于阀座的最终形状具有高度的自由度。

例如，加工技术用于产生阀座的凹形表面。有用的改造是成为部分球形形状，其中阀遵循球体的一部分。

然而，将阀座加工圆锥形状也是可能的。

作为另外的选项，改造用于产生阀座的凸形形状。一个实例是凸形阀座，该凸形阀座被成形为圆对称环室，例如具有椭圆形横截面或圆形横截面。如果阀构件也是凸形的(例如，球形的)，则阀构件和环面阀座具有相互接触的环，该相互接触的环由于切向接触而非常窄。在这种环室和锥形阀构件之间也获得窄的接触环。

在改造之后，阀构件被装载到阀室中，以在改造阀座之后沿着圆环抵靠阀座紧固。

例如，该方法包括改造阀座以获得具有第一曲率半径的凹形形状，其中在与阀座正交的平面中测量第一曲率半径。术语“与阀座正交”应理解为与包含阀座和阀构件之间的接触环的平面正交。

任选地，加工的阀座具有不小于凸形阀构件的第二曲率半径的第一曲率半径，该凸形阀构件通常为球构件，其通过抵靠阀座被预压紧而关闭阀。

例如，该阀构件与在改造之前在阀室内部的阀构件相同。另选地，装载新的阀构件，例如具有不同大小和或形状的阀构件。典型的阀构件是球形的，使得阀是单向球阀。

通常，阀构件由金属(例如钢)制成。另选地，阀构件由聚合物或陶瓷制成。

在一些实施方案中，阀座的曲率半径与阀构件相同或大致相同。在其他实施方案中，阀座的曲率半径比阀构件(例如，球构件)的曲率半径大，例如大5％-50％内。在这种情况下，阀座的曲率足以引导弯曲的阀构件以居中地搁置在阀座上。然而，由于不同的曲率，阀构件的凸形表面和阀座的凹形表面之间的接触环相对较薄，这对于单向阀的良好密封性和快速响应是有利的。

例如，如果阀座具有3mm至10mm的直径，则阀构件与阀座之间的环形接触表面的厚度在0.01mm至0.5mm的范围内，任选地在0.05mm至0.5mm的范围内或在0.1mm至0.5mm的范围内。在极角中的角跨度方面，这大致对应于0.1度至10度。在一些实际实施方案中，有用的极接触角在0.1度至5度的范围内。例如，阀构件和阀座之间的接触表面具有在0.1mm2至2mm2范围内的面积。

通常，阀构件比阀座的内径大30％-100％。例如，在阀座的内径为3mm时，球构件的直径在4mm-6mm的范围内。例如，阀座的内径近似等于位于阀座上游并由单向阀关闭的导管的直径。

在改造的凹形阀座的曲率半径大于凸形阀构件的曲率半径的情况下，对阀座和阀构件之间的曲率半径的精度没有要求。这使得改造过程相对简单。

阀座和具有相同曲率半径的阀构件的约束的缺乏还允许阀座的其他凹形形状，例如椭圆形、抛物线形或双曲线形。甚至可以使用圆锥形状。

然而，为了长的使用寿命，阀座是圆对称性的是有利的。例如，当横跨阀座测量时，圆对称性变化小于0.2mm，例如小于0.1mm。

在一些实施方案中，将阀室中的阀座从非球形形状改造为部分球形的形状。部分球形的阀座类似于球形部段(也称为球形截头体)的表面。在下文中，具有这种形状的阀座被称为部分球形阀座。

任选地，阀室中的改造的阀座具有部分球形的形状，其弯曲半径等于或基本上等于但不小于邻接阀座的阀构件的弯曲半径。例如，如上所述，在改造之后阀座的曲率半径大于在加工过程之后插入的阀构件的曲率半径。

任选地，为了进一步改进系统，将另外的单向阀添加到现有单向阀，使得提供双阀系统。双阀系统提高了系统的密封性和寿命。例如，将另外的单向阀串联添加到改造的单向阀中。这种附加单向阀潜在地在润滑剂出口处附接到润滑器壳体。

例如，该方法包括在改造之前使润滑系统中的润滑器操作至少100,000个润滑注射循环，并且在改造之后使用润滑器和改造的单向阀操作润滑系统。

然而，在新的润滑器(诸如上述Alpha润滑器)开始其操作之前，可能进行改造。

更详细地，下面说明润滑系统的具体实施方案。

该润滑系统向注射器提供润滑剂，以便润滑大型低速二冲程发动机发动机(例如，船用发动机或发电厂中的大型发动机)中的一个或多个气缸。通常，发动机燃烧柴油或气体燃料。发动机包括一个或多个气缸，每个气缸内部具有往复活塞，并且每个气缸具有沿着气缸周边分布的多个润滑剂注射器，以用于在注射阶段期间在周边上的各种位置处将润滑剂注射到气缸中。

润滑系统包括润滑器，该润滑器通过润滑剂供给导管(例如每个注射器一个供给导管)管道式连接到每个注射器，以用于在注射阶段期间通过润滑剂供给导管将加压润滑剂提供给每个注射器。

润滑器是包括壳体(通常是金属壳体)的类型，在所述壳体中，液压驱动的致动器活塞被布置成沿着冲程方向以一定冲程长度往复运动。任选地，润滑器还包括冲程长度调节机构，该冲程长度调节机构被配置用于在最小冲程长度和最大冲程长度之间可变地调节往复液压驱动致动器活塞的冲程长度。

润滑器还包括滑动地布置在对应的定量给料通道中的多个注射柱塞，其中注射柱塞联接到致动器活塞，以便通过致动器活塞移动并且用于在此移动期间对定量给料通道中的润滑剂加压。当致动器活塞在冲程长度上移动时，注射器柱塞在对应长度上移动。在注射柱塞在定量给料通道距离上移动时，注射柱塞在定量给料通道内部的移动对定量给料通道中的润滑剂加压，其中定量给料通道距离限定在注射阶段期间在泵送动作中从定量给料通道排出的润滑剂的体积，润滑剂通过单向阀并通过供给导管到达注射器，以用于将润滑剂注射到发动机气缸中。

例如，定量给料通道距离等于或小于冲程长度。这取决于构型。任选地，定量给料通道距离在最小定量给料通道距离和最大定量给料通道距离之间是可调节的，该最小定量给料通道距离和最大定量给料通道距离对应于致动器活塞在最小冲程长度和最大冲程长度之间的可变冲程长度。

润滑器还包括阀(通常为电动阀)，该阀被布置用于引起作用在致动器活塞上的液压水平之间的切换，以便通过切换压力水平液压地往复驱动致动器活塞。通常，致动器活塞通过螺旋弹簧抵靠后端止动部被预压紧。

在一些具体实施方案中，润滑器接收用于驱动致动器活塞的高压油，并且阀在以下情况之间切换：

a)在注射阶段中加压油进入致动器活塞，以及

b)致动器活塞和用于在注射阶段之间从致动器活塞排出油的排出装置之间的连接。

润滑系统还包括控制阀的切换的控制器。在电动阀的情况下，控制器电连接到电动阀，以通过从控制器传输到电动阀的对应电信号来控制注射阶段的切换的正时。另选地，控制器操作润滑器上游的高压阀，以便提供用于驱动致动器活塞的高压油的切换。

根据上述目的，润滑系统通过改造润滑器的单向阀而得到改进，使得阀室中的阀座(通常是金属阀座)得到改进，通常是在一定的操作时间之后，但也可能是在润滑器还是新的时候开始操作之前。最终的技术解决方案是以相对较低的成本对现有润滑器进行简单的改造，然而却解决了润滑系统寿命短的问题。

为了清楚起见，要指出的是，术语“注射器”用于注射阀系统，该注射阀系统包括具有润滑剂入口端口的注射器壳体，该入口端口流动连接到润滑剂供给导管，以用于从其接收润滑剂以注射到气缸中。注射器还包括具有喷嘴孔作为润滑剂出口的单个注射喷嘴，该喷嘴孔延伸到气缸中，以用于在注射阶段将润滑剂从入口端口注射到气缸中。尽管注射器具有通过气缸壁延伸到气缸中的单个喷嘴，但是当注射器被正确安装时，喷嘴本身任选地具有多于一个的孔。例如，在WO2012/126480中公开了具有多个孔的喷嘴。

例如，这些注射器中的每个注射器包括位于喷嘴处的出口阀系统，该出口阀系统被配置用于在注射阶段期间在出口阀系统处的压力上升到预先确定的极限以上时打开以使润滑剂流至喷嘴孔，并且用于在注射阶段之后关闭出口阀系统。出口阀系统隔绝来自气缸的背压，并且还防止润滑剂进入气缸，除非出口阀打开。例如，出口阀系统包括出口单向阀。在出口单向阀中，出口阀构件(例如，球、椭圆体、板或圆柱体)通过出口阀弹簧抵靠出口阀座被预压紧。当在出口阀系统上游的流动腔中提供加压润滑剂时，弹簧的预压紧力被润滑剂压力抵消，并且如果该压力高于弹簧力，出口阀构件从其出口阀座移位，并且出口单向阀打开以通过喷嘴孔将润滑剂注射到气缸中。例如，出口阀弹簧在远离喷嘴孔的方向上作用在阀构件上，尽管相反的移动也是可能的。

例如，中央控制器包括计算机或者通过电子有线或无线连接而连接到计算机，其中计算机是被配置用于监测发动机的实际状态和运动的参数的类型，使得润滑剂注射的量和正时基于参数而被控制。

任选地，注射器是SIP注射器，其被配置为将润滑剂雾提供到气缸的扫气中。雾化液滴的喷雾(也称为油雾)在SIP润滑中非常重要，其中润滑剂的喷雾在活塞朝向TDC移动经过注射器之前，由注射器重复地注射到气缸内部的扫气中。在扫气中，由于扫气朝向TDC的涡旋运动，雾化液滴在朝向TDC的方向上传输时扩散并分布到气缸壁上。用于SIP注射的这种注射器的实例在WO2012/126473和WO2014/048438中公开。具有电动阀的SIP注射器的附加选项可在丹麦专利申请DK2017 70936和DK2017 70940中找到。例如，注射器包括具有0.1mm至1mm之间，例如0.2mm至0.5mm之间的喷嘴孔的喷嘴，并且注射器被配置用于喷射雾化液滴的喷雾，其也被称为油雾。喷雾的雾化是由于喷嘴处润滑剂注射器中的高度加压的润滑剂。来自润滑器的压力高于10巴，对于这种高压注射来说，通常在20巴和120巴之间。一个实例是30巴和100巴之间的间隔。另一个实例是60巴和120巴之间的间隔，例如60巴和100巴之间。注射时间较短，通常在5毫秒至30毫秒(ms)的量级。然而，注射时间可以调节到1毫秒或甚至小于1毫秒，例如降到0.1毫秒。

在SIP注射的情况下，润滑器以相应的必要参数尤其是压力间隔操作。例如，该方法包括利用经改造的润滑器在20巴至100巴范围内的润滑剂压力下结合SIP注射器通过以下方式来操作的润滑系统：通过SIP注射器将润滑剂的雾化液滴的薄雾注射到发动机气缸内的涡旋扫气中，以及在液滴通过涡旋运动朝向气缸的上止点即TDC传输期间将液滴分配到气缸壁上。

而且，粘度影响雾化。在船用发动机中使用的润滑剂通常在40℃下具有约220cSt的典型运动粘度，并且在100℃下具有20cSt的典型运动粘度，其转化为在202mPa·s和37mPa·s之间的动态粘度。有用润滑剂的一个实例是高性能船用柴油发动机气缸油Mobilgard^TM560VS。用于船用发动机的其他润滑剂是其他Mobilgard^TM油以及/>Cyltech油。用于船用发动机的常用润滑剂在40℃-100℃的范围内具有基本相同的粘度分布，并且例如当具有0.1mm-0.8mm的喷嘴孔直径时，都可用于雾化，并且润滑剂在孔处的压力为30巴-80巴，并且温度在30℃-100℃或40℃-100℃的范围内。另见RathesanRavendran、Peter Jensen、Jesper de Claville Christiansen、Benny Endelt、ErikAppel Jensen就此主题发表的文章，(2017)“Rheological behaviour of lubricationoils used in two-stroke marine engines”，Industrial Lubrication and Tribology，第69卷第5期，第750-753页，https://doi.org/10.1108/ILT-03-2016-0075。

附图说明

将参考附图更详细地解释本发明，其中

图1是以下网址上发布的Alpha控制器的附图的复制：

http://www.mariness.co.kr/02_business/Doosan％20Retrofit％20Service.pdf？PHPSESSID＝fd56da9de6eaca2f1f446512e84fcf69

图2是具有润滑系统的发动机中气缸的一部分的示意图；

图3示出了用于改造的润滑器的实例；

图4示出了改造之前的润滑器的实例；

图5示出了Alpha润滑器的阀座的显微镜图像，其中：

a)新阀包含金属条纹(fringe)，

b)新阀座具有边缘，并且

c)用过的阀座显示不均匀磨损；

图6示出了在a)3850次注射循环和b)1百万次循环之后，润滑剂在改造前的性能测量结果；

图7示出了在2百万次注射循环之后的改造的润滑器的性能测量结果；

图8示出了改造后的润滑器的实例；

图9示出了变形的阀座的显微镜图像。

具体实施方式

图1是以下网址上发布的Alpha控制器的附图的复制：

http://www.mariness.co.kr/02_business/Doosan％20Retrofit％20Service.pdf？PHPSESSID＝fd56da9de6eaca2f1f446512e84fcf69。

对于本文所述的方法，Alpha润滑器的这种附图用作改造的润滑器的具体实施方案的实例。因此，在介绍中给出的解释同样适用于对改造的解释。

图2示出了大型低速二冲程发动机(例如船用柴油发动机)的气缸的一半。气缸1在气缸壁3的内部具有气缸衬套2。在气缸壁3的内部，设置有用于将润滑剂注射到气缸1中的多个注射器4。

如图所示，注射器4沿着在相邻注射器4之间具有相同角距离的圆分布，尽管这不是严格必需的。而且，沿圆的布置不是必须的，因为具有轴向移位的注射器的布置也是可能的，例如每隔一个注射器相对于相邻的注射器朝向活塞的上止点(TDC)移位。

如图所示，注射器4通过润滑供应管线9从润滑器11接收加压润滑油。供应的油通常被加热到特定温度，例如50度-60度。润滑器11以精确定时的脉冲(与发动机的气缸1中的活塞运动同步)向注射器4供应加压润滑油。润滑器11的注射由控制器12控制。为了同步，控制器12监测发动机的实际状态和运动的参数，包括曲轴的速度、负载和位置，因为后者揭示了活塞在气缸中的位置。

注射器4中的每个注射器具有带喷嘴孔5'的喷嘴5，润滑剂在高压下从该喷嘴孔喷射到气缸1中，例如以紧凑射流的形式或作为具有用于SIP注射的微滴7的细雾化喷雾8。

例如对于SIP注射，喷嘴孔具有0.1mm和0.8mm之间的直径，诸如0.2mm和0.5mm之间，其在高压下将润滑剂雾化成细喷雾8，这与润滑剂的紧凑射流形成对比。压力高于10巴，例如在10巴-120巴的范围内，任选地在20巴至120巴或20巴至100巴、30巴至80巴或50巴至80巴或60巴至120巴的范围内，或者甚至在高于120巴的压力下。气缸1中的扫气的涡流10将喷雾8输送并压靠在气缸衬套2上，使得实现润滑油在气缸衬套2上的均匀分布。

任选地，气缸衬套2设置有自由端6，其用于为来自注射器4的喷雾8或射流提供足够的空间。

润滑器11连接到用于从润滑剂供应装置15(包括油泵)接收润滑剂的供应导管14，以及用于将润滑剂典型地返回到任选地用于润滑剂的再循环的油储存器的返回导管13。供应导管14中的润滑剂压力高于返回导管13中的压力，例如至少是其两倍。润滑剂供应导管14除了用于驱动润滑器11中的致动器活塞之外，还用于供应用于润滑的润滑剂。

图3示出了用于改造的润滑器11的实例。编号与图1的改造的现有技术润滑器相同。在改造之前，阀室102’包含图1的单个单向阀102。

图4是图1的现有技术润滑器11的阀室102'中的单向阀102的更详细的视图。两个放大部分B和C分别示出了进一步放大3倍和6倍的细节。单向阀102包括球形阀构件23，该球形阀构件通过来自螺旋弹簧25的负载抵靠阀座24被预压紧。一旦定量给料通道115中的润滑剂达到高于预先确定的极限的压力，定量给料通道115中的润滑剂就抵抗弹簧25的预压紧力使阀构件23移位。如图所示，阀座24是锐利边缘，尽管阀室102'通常具有锥形端部部分27。对润滑器11的早期出故障的彻底研究已经揭示了泄漏是由于锐利边缘阀座24的密封问题。

如果改造阀座24，则实现了改进。例如，改造后的阀座具有作为球体的一部分的轮廓，任选地具有与球形阀构件相同的半径。

图5示出了改造之前的Alpha润滑器的阀座的一些显微镜图像。图5a示出了新的Alpha润滑器的阀座的显著粗糙度以及阀座中的金属条纹35，这对单向阀的密封性是有害的。图5b示出了新的Alpha润滑器的阀座24中的边缘34，该边缘阻止阀座24与球构件之间的适当密封。图5c示出了用过的Alpha润滑器的显微照片，示出了由于阀座的椭圆形形状而使阀座的区段24'看起来比其他区段24”更宽。椭圆形阀座可能是由于使用期间的不均匀磨损。其不再能适当地抵靠球形阀构件密封。阀座中的所有这些缺陷，一些源自新的Alpha润滑器，另一些源自使用期间的磨损，妨碍了符合要求的密封，尤其是在升高的润滑剂压力下。

图6a和图6b示出了改造之前的润滑器的性能测量结果，其中阀座24是如图4所示的锐利边缘阀座，并且具有如图5所示的缺陷。图6a和图6b中的六个曲线图是针对Alpha润滑器的六个出口绘制的，每个出口具有一个单向阀。图6a中的测量是在3850次注射循环之后进行的。峰值示出注射，并且水平基准示出空闲阶段中的压力水平。图6b中的曲线图示出了1百万次循环后的类似测量结果。实线曲线的下降示出了由于单向阀102泄漏而导致的空闲阶段中的压力损失。

图7示出了在2百万次注射循环之后的改造的润滑器的性能测量结果。实验结果示出了在注射阶段的尖峰之间的空闲阶段中的水平压力曲线。与图6b的压力减小曲线相比，图7的水平压力级表示改造的单向阀102在密封性方面的寿命增加了2倍以上。

图7的测试实验中的润滑器11具有阀座24，该阀座被改造为部分球形构型，该部分球形构型相对于圆对称性具有更小的表面粗糙度和更高的精度。

用于图7的实验的阀座的改造是通过用相当于200kg的力将与球形阀构件23大小大致相同的球形变形构件压在锐利边缘阀座24上而实现的。该力足以使锐利边缘阀座24从图4的构型变形为具有较小表面粗糙度和更精确的圆对称性的球体的一部分的形状。

通过将变形构件压入阀室中而产生的变形(例如，受力的钢球)是改造图4的锐利边缘阀座24的简单方式。

另外先进的是用于机加工阀座的技术，例如电火花机加工，钻孔、铣削、焊接、研磨、抛光、蚀刻、电镀和/或电解机加工。为了获得最佳结果，可以组合不同的技术。

图8示出了其中通过将阀座加工成尺寸更精确的凹形段(例如部分球形段)而改造阀座24的实例，该凹形段类似于用于图7的测试实验的凹形段。其示出了抵靠阀座24搁置的球形阀构件23。

如图8所示，为了进一步说明，阀座24的曲率半径33和球形阀构件的曲率半径34在与阀座正交且位于阀座中心的平面中测量。两个曲率半径在图8中示出，该图是横截面视图，并且因此是该平面上的视图。

图9示出了改造的阀座的显微镜图像，其中变形构件已经用于使阀座变形。在实验中，表面粗糙度为0.06μm(算术平均粗糙度值Ra)的球形变形构件以相当于200kg的力压入阀座，引起变形，并导致0.8μm的表面粗糙度变化。环形阀座的宽度为0.06mm。阀座的表面积为约0.5mm2。

尽管，变形的结果大幅提高了寿命，但是通过上述方法机加工阀座甚至增加了尺寸精度，同时甚至进一步提高了寿命。

例如，最终阀座具有凹形形状，通常为部分球形形状，例如具有与球形阀构件相同的曲率半径或基本相同的半径。由于这种部分球形阀座，球形阀构件23和阀座24之间的接触区域28比图4中球形阀构件23和锐利边缘阀座24之间的接触区域更平滑。另选地，阀座获得凹形形式，该凹形形式具有比阀构件的曲率半径更大的曲率半径。作为另一替代方案，最终阀座具有圆锥形状或凸形环面形状。

Claims (5)

1.一种改进大型低速发动机的润滑系统的方法，其中所述发动机包括气缸(1)，所述气缸具有在内部的往复活塞并且具有沿着所述气缸(1)的周边分布的多个润滑剂注射器(4)，以用于在注射阶段期间在所述周边上的各种位置处将润滑剂注射到所述气缸(1)中；

其中所述润滑系统被配置用于在所述注射阶段中向所述注射器(4)提供润滑剂；其中所述润滑系统包括润滑器(11)，所述润滑器通过润滑剂供给导管(9)管道式连接到每个注射器(4)，以用于在所述注射阶段中通过所述润滑剂供给导管(9)将加压润滑剂提供给每个注射器(4)；

其中所述润滑器(11)包括壳体(101)，在所述壳体中，液压驱动的致动器活塞(123)被布置成沿着冲程长度往复运动，

其中所述壳体(101)还包含多个注射柱塞(119)和对应的多个定量给料通道(115)以及单向阀(102)，针对每个定量给料通道(115)存在一个单向阀，每个注射柱塞(119)滑动地布置在所述定量给料通道(115)中的一个定量给料通道中，其中所述注射柱塞(119)联接到所述致动器活塞(123)，以便通过所述致动器活塞(123)在所述冲程长度上共同移动，并因此在定量给料通道距离上对所述定量给料通道(115)中的润滑剂加压，以将所加压的润滑剂从每个定量给料通道(115)通过对应的单向阀(102)排出，以将所述润滑剂注射到所述发动机气缸(1)中；其中所述定量给料通道距离限定在所述注射阶段期间从所述定量给料通道(115)通过所述单向阀(102)排出的润滑剂的体积；

其中每个单向阀(102)设置在所述壳体(11)中的对应阀室(102')中并且包括通过弹簧(25)的负载抵靠阀座(24)被预压紧的球形阀构件(23)；

其特征在于，所述方法包括从所述阀室(102’)移除所述弹簧(25)和所述球形阀构件(23)，并通过将所述阀座(24)加工成圆对称形状，其中当横跨不同的阀座(24)测量时，圆对称性变化小于0.2mm，加工包括通过提供小于12.5μm的所述阀座(24)的表面粗糙度将所述阀座(24)加工成使所述阀座(24)具有减小的表面粗糙度，用于所述球形阀构件(23)与所述阀座(24)之间的紧密接触，加工是用加工工具实现的，由此来改造所述阀室(102’)中的所述阀座(24)，所述加工工具将材料移位、移除或添加到所述阀座；随后改装所述弹簧(25)和所述球形阀构件(23)，然后利用所述改造的阀座(24)操作所述发动机的所述润滑系统中的所述润滑器(11)；

其中所述方法还包括将所述阀座(24)改造成具有第一曲率半径(34)的凹形形状，以及提供以等于或小于所述第一曲率半径(34)的第二曲率半径(33)凸出的所述球形阀构件(23)；其中所述第一曲率半径和所述第二曲率半径在与所述阀座(24)正交的平面中测量；

其中所述第一曲率半径比所述第二曲率半径大5％-50％；且

其中所述方法包括在所述改造之前使所述润滑系统中的所述润滑器(11)操作至少100,000个润滑注射循环，并且在所述改造之后利用所述润滑器(11)和所述改造的阀座(24)继续操作所述润滑系统。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述加工包括电火花机加工、钻孔、铣削、焊接、研磨、抛光、蚀刻、电镀、电解机加工中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括通过以下方式来操作所述润滑系统：利用经改造的润滑器(11)在20巴-100巴范围内的润滑剂压力下将润滑剂供给到所述注射器以及通过所述注射器将润滑剂的雾化液滴的薄雾注射到所述发动机气缸内的涡旋扫气中并且在所述液滴通过涡旋运动朝向所述气缸的上止点即TDC传输期间将所述液滴分配到气缸壁上。

4.一种改进大型低速发动机的润滑器(11)的方法，所述发动机包括气缸(1)，所述气缸具有在内部的往复活塞并且具有沿着所述气缸(1)的周边分布的多个润滑剂注射器(4)，以用于在注射阶段期间在所述周边上的各种位置处将润滑剂注射到所述气缸(1)中；其中所述润滑器(11)被配置用于在所述注射阶段中向所述注射器(4)提供加压润滑剂；

其中所述润滑器(11)包括壳体(101)，在所述壳体中，液压驱动的致动器活塞(123)被布置成沿着冲程长度往复运动，

其中所述壳体(101)还包含多个注射柱塞(119)和对应的多个定量给料通道(115)以及单向阀(102)，针对每个定量给料通道(115)存在一个单向阀，每个注射柱塞(119)滑动地布置在所述定量给料通道(115)中的一个定量给料通道中，其中所述注射柱塞(119)联接到所述致动器活塞(123)，以便通过所述致动器活塞(123)在所述冲程长度上共同移动，并因此在定量给料通道距离上对所述定量给料通道(115)中的润滑剂加压，以将所加压的润滑剂从每个定量给料通道(115)通过对应的单向阀(102)排出，以将所述润滑剂注射到所述发动机气缸(1)中；其中所述定量给料通道距离限定在所述注射阶段期间从所述定量给料通道(115)通过所述单向阀(102)排出的润滑剂的体积；

其中每个单向阀(102)设置在所述壳体(11)中的对应阀室(102')中并且包括通过弹簧(25)的负载抵靠阀座(24)被预压紧的球形阀构件(23)；

其特征在于，所述方法包括从所述阀室(102’)移除所述弹簧(25)和所述球形阀构件(23)，并通过将所述阀座(24)加工成圆对称形状，其中当横跨不同的阀座(24)测量时，圆对称性变化小于0.2mm，加工包括通过提供小于12.5μm的所述阀座(24)的表面粗糙度将所述阀座(24)加工成使所述阀座(24)具有减小的表面粗糙度，用于所述球形阀构件(23)与所述阀座(24)之间的紧密接触，加工是用工具实现的，由此来改造所述阀室(102’)中的所述阀座(24)，所述工具将材料移位、移除或添加到所述阀座；随后改装所述弹簧(25)和所述球形阀构件(23)，然后利用所述改造的阀座(24)操作所述发动机的所述润滑系统中的所述润滑器(11)；

其中所述方法还包括将所述阀座(24)改造成具有第一曲率半径(34)的凹形形状，以及提供以等于或小于所述第一曲率半径(34)的第二曲率半径(33)凸出的所述球形阀构件(23)；其中所述第一曲率半径和所述第二曲率半径在与所述阀座(24)正交的平面中测量；

其中所述第一曲率半径比所述第二曲率半径大5％-50％；且

其中所述方法包括在所述改造之前使所述润滑系统中的所述润滑器(11)操作至少100,000个润滑注射循环，并且在所述改造之后利用所述润滑器(11)和所述改造的阀座(24)继续操作所述润滑系统。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述加工包括电火花机加工、钻孔、铣削、焊接、研磨、抛光、蚀刻、电镀、电解机加工中的至少一者。