DE1902377C3 - Kühlsystem zum Kühlen von großen Schiffsdieselmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsysiem zum Kühlen von großen Schiffsdieselmaschinen mit einem sich in einem erheblichen Abstand von der Schiffsdieselmaschine befindlichen Kühiaggegat, das einen ersten Stromkreis für ein primäres Kühlmedium und einen zweiten Stromkreis für ein sekundäres Kühlmedium, beispielsweise Meerwasser, hat, und ferner mit einer Nebenschlußleitung, die das Kühlaggregat entweder primär- oder sekundärseitig überbrückt und ein drehbares Dreiwegeventil aufweist, das den Durchfluß durch die Nebenschlußleitung über ein Fühlerelement steuert, das auf die Temperatur des primären Kühlmediums anspricht.

Es ist bereits ein Kühlsystem zum Kühlen von Schiffsdieselmaschinen bekannt, bei dem Meerwasser durch ein Kühlaggregat hindurchströmt und dabei das Kühlwasser der Schiffsdieselmaschine in einem geschlossenen Stromkreis kühlt, wobei das Meerwasser als primäres Kühlmedium und das Kühlwasser als sekundäres Kühlmedium bezeichnet werden können. Der Stromkreis des Kühlwassers hat eine Nebenschlußleitung, die das Kühlaggregat bzw. den dort befindlichen Teil des Stromkreises überbrückt. Der Durchfluß durch die Nebenschlußleitung wird über ein als Dreiwegeventil ausgebildetes Regelventil geregelt, das seinerseits über ein Fühlerelement gesteuert wird. Dieses Fühlerelement ist dicht beim Regelventil angeordnet und wirkt unmittelbar auf das Regelventil. Damit ist das Regelventil samt Fühlerelement in einem großen Abstand von der Schiffsdieselmaschine und daher nicht in der Lage, bei einer Änderung der Temperatur des Kühlwassers der Schiffsdieselmaschine eine entsprechend rasche Verstellung des Regelventils und damit der Kühlung des Kühlwassers durchzuführen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der Wärmetauscher üblicherweise in einem erheblichen Abstand von der Maschine ist, und zwar in erster Linie deshalb, weil ausreichend Platz um die Maschine herum vorhanden sein muß, um die notwendigen Instandhaltungsarbeiten und Reparaturarbeiten durchführen zu können. Je größer die Maschine ist, um so mehr Raum ist um die Maschine he.-um erforderlich, und um so weiter ist damit der Wärmetauscher von ihr entfernt. Dieser Faktor in Verbindung mit der Tatsache, daß sehr große Tanker und Gesteinsträger, wie sie jetzt im Gebrauch sind, für die Zu- und Abführung des Kühlwassers von und zur Maschine Leitungen von sehr großem Durchmesser erfordern, ergibt so einen Zustand, daß das Ansprechen des Dreiwegeventils auf Änderungen in dem Maschinenbetriebszustand zu langsam ist, obgleich eine ausreichende Leistung zum Betätigen des Dreiwegeventils durch Verwendung von Batterien von wachsgefüllten Thermostatelementen innerhalb der vergrößerten Ventilkörper zur Verfügung steht. Einmal hat das die Maschine verlassende Kühlwasser, das durch seine geänderte Temperatur ein Signal für die enlsprechende Verstei lung des Dreiwegeventils ergibt, eine Leitung zu durchfließen, um das temperaturempfindliche Fühlerelement zu erreichen, und während dieser Zeit floß zur Maschine eine entsprechende Kühlwassermenge. die in dem Wärmetauscher jedoch auf eine Temperatur gekühli wurde, deren Wert nicht mehr angemessen ist. Da ferner zum anderen das Dreiwegeventil nur verstellt wird. wenn drs Wasser mit der geänderten Temperatur das temperaturempfindliche Fühlerelement erreicht, so ist das ganze Kühlwasser von der Stromabwärtsseite des Dreiwegeventils bis zur Maschine auf einer falschen Temperatur, fließt jedoch trotzdem zu der Maschine (DS-PS 23 65 Ib6).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Anordnung so zu treffen, daß eine Änderung des sekundären Kühlmediums, also beispielsweise des Kühlwassers der Schiffsdieselmaschine, ein rasches Verstellen des Dreiwegeventils und damit eine rasche Einregulierung des Kühlmediums auf die vorgeschriebene Temperatur nach sich zieht. Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Kühlsystem gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Fühlerelement in einem erheblichen Abstand stromaufwärts vom Dreiwegeventil und dicht bei der Schiffsdieselmaschine angeordnet ist und die Stellung dieses Ventils über einen am Ventilrotor angreifenden Servomotor steuert. Die Verwendung des temperaturempfindlichen Fühlerelements zur Änderung des Strömungsdrucks der Servoflüssigkeii gestattet es nun, das Fühlerelement sehr dicht an die Maschine heranzubringen, so daß eine frühe Anzeige der geänderten Maschinenarbeitsbedingungen nun in eine entsprechend frühe Verstellung des Dreiwegeventils umgesetzt werden kann.

Ferner ist es günstig, wenn die Steuerung des Fühler-SS elements derart ist, daß der auf den Kolben des Servomotors ausgeübte Druck ein Maximum ist, wenn der Strom durch das Kühlaggregat ein Minimum ist. Diese Anordnung ist beim Anlassen des Kühlsystems vorteilhaft, da dann die volle Kraft des verfügbaren Servodrucks auf den Motorkolben wirkt und eine Tendenz des Servomotors und/oder des Dreiwegeventils zum Hängenbleiben mit Sicherheit überwunden wird.

In der nachfolgenden Beschreibung ist im Zusammenhang mit der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel 6s der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. I ein schematisches Diagramm eines Kühlsystems zum Kühlen einer Schiffsdieselmaschine, F i g. 2 einen Teilschnitt durch ein Regelventil für das

Kühlsystem,

F i g. 3 einen Teilschnitl gemäß Linie 3-3 der F i g. 2.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.) fließt ein Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, einer Sehiffsdieselmaschine 10 von der Maschine über eine Leitung

11 durch ein Kühlaggregat 12 und dann durch die Leitung 3 zurück zur Maschine. Das als Kühlmedium verwendete Meerwasser steht dabei in Wärmeiauscherbeziehung zu dem Kühlmittel im Kühlaggregat 12. Das Meerwasser wird dem Kühlaggregat über eine Zufuhrleitung '4, ein als Dreiwegeventil ausgebildetes Regelventil 15 und eine Verbindungsleitung 16 zugeführt. Das Regelventil 15 arbeitet in der Weise, daß ein Teil des in der Zufuhrleitung 14 strömenden Meerwassers in eine Nebenschlußleitung 17 fließt, die am Kühlaggregat

12 vorbeiführt, und sich wieder mit dem Meerwasser vereinigt, das durch das Kühlaggregat 12 hindurchgeflossen ist und in einer Abflußleitung 18 abfließt. Eine Verstellung des Regelventils 15 ändert das Verhältnis der Wassermengen, die durch das Kühlaggregat 12 und durch die Nebenschlußleitung 17 strömen. Diese Verjtellung wird durch ein auf Temperatur ansprechendes Fühlerelement 19 gesteuert, das in die Kühlmitteileilung 11 in der Nähe der Maschine hineinragt. Das Fühlerelement 19 regelt die Betätigung eines Druckreglers 20, beispielsweise eines Servoventil, von dem aus ein Servofließmedium unter einem vom Fühlerelemcni 19 gesteuerten Druck einem einfach wirkenden Servomotor 21 zuströmt, der am Gehäuse des Regelventils 15 ungeordnet ist. Der Kolben des Servomotors 21 ist Schwenkbar mit einem Kurbelarm 22 verbunden, der an der Rotorwelle des Regelventils 15 befestigt ist. Wenn daher das Fühlerelement 19 eine Erhöhung in der Temperatur des die Maschine 10 verlassenden Kühlwassers feststellt, so ergibt sich durch das Fühlerelement eine Verstellung des Ventilrotors des Regelventils 15 in der Weise, daß die Menge des durch das Kühlaggregat 12 fließenden Meerwassers erhöht und die Menge des durch die Nebenschlußleitung 17 fließenden Meerwassers herabgesetzt wird. Wenn der Fühler einen Abfall in der Temperatur des Kühlmittels feststellt, so wird das Regelventil 15 in der Weise betätigt, daß die durch das Kühlaggrcgat 12 fließende Meerwassermenge reduziert wird und die durch die Nebenschlußleitung 17 Strömende Meerwassennenge erhöht wird.

Das Servofließmedium kommt von irgendeiner geeigneten Fließmediumquelle, beispielsweise von einem Maschinenschmierölsystem mit Sammeltank, von einem unabhängig elektrisch angetriebenen hydraulischen Pumpenkreis oder von einer Druckluftquelle an Bord des Schiffes.

Bei diesen Anordnungen ist das Fühlerelement vorzugsweise von der Art, daß bei Erhöhung dei Temperatur eine Kolbenstange nach auiien gegen den Widerstand einer Rückzugfeder durch die Ausdehnung von in einer geschlossenen Kammer eingeschlossenem Wachs gedrückt wird. Das Wachs wird in derartigen Fühlerelementen gewöhnlich mit einem fein verteilten Metall, beispielsweise Kupferpulver, gemischt, um das Ansprechen auf Temperatur zu verbessern. Ein Beispiel eines solchen auf Temperatur ansprechenden Temperaturelements ist in der britischen Patentschrift 5 76 779 dargestellt und beschrieben.

In den F i g. 2 und 3 ist ein Servomotor 21 als einfach wirkender, mit einer Rückzugfeder versehener Hydraulik- oder Pneumatikmotor dargestellt, der am Körper des Regelventils 15 angeordnet ist. Das Servofiießmedium wirkt auf den Kopl eines Kolbens des Motors. Ferner ist ein gesteuerter Leckfluß des Servofließmediums am Kolben vorbei durch eine Dosieröffnung 40a im Kanal 40 vorgesehen, der sich durch den Kolben hindurcherstreckt. Über eine nicht dargestelhe Ablauföffnung am Zylinder auf der Rückseite des Kolbens kann das Leckfließmedium in einen Sumpf zurückfließen, wenn ein hydraulisches Se^rvofließmedium verwendet wird, oder es kann an die Atmosphäre abgegeben werden, falls eine pneumatische Betätigung benutzt wird. Eine Bewegung des Kolbens durch das Servofließmedium wird durch eine Abstandshülse 41 begrenzt, die eine Kolbenstange 42 umgibt. Eine Bewegung des Kolbens durch die Rückzugsfeder 43 in entgegengesetzter Richtung wird durch den Zylinderkopf 44 begrenzt.

Ferner umgibt eine am Ende der Kolbenstange 42 befestigte Gabel 42a den Kurbelarm 22, der auf einer Rotorspindel 45 des Regelventils 15 aufgekeilt ist und der mit dem Kurbelarm durch einen Stift 4b gekuppelt ist, der in seiner Lage durch eine Klammer 47 gelullten wird. Der Körper des Regelventils 15 hat eine zylindrische Venlilkammer, die koaxial zur Rotorspindel 45 ist und drei in gleichem Abstand um die Achse der Kammer herum angeordnete Öffnungen aufweist. Von diesen drei Öffnungen kommuniziert die AuslalSöffnung 48 mit der Verbindungsleitung 16 und die AusLißoffiuing 49 mit der Nebenschlußleitung 17. Die dritte, nicht dargestellte Einlaßöffnung führt Meerwasser von der Zuführleitung 14 der zylindrischen Ventilkammer zu. Der Ventilkörper hat ferner Kupplungsflansche 50, so daß er mit den Leitungen 14, 16 und 17 verbunden worden kann. Der Ventilrotor trägt zwei bogenförmige Masken 52, 53, die mit den Auslaßöffnungen 48. 49 zusammenwirken. Der Ventilrotor dreht sich innerhalb der Venlilkammer, so daß sich die beiden Masken über die Auslaßöffnungen 48, 49 bewegen können. Die Anordnung ist dabei derart, daß die Summe der wirksamen Öffnungsbereichc der Auslaßöffnungen 48, 49 einen konstanten Wert hat, so daß das Regelventil im wesentlichen keine Drosselung auf den Fluß des Meerwassers durch die Zufuhrleitung 14 ausübt. Der Ventilrotor ist mit der Rotorspindel 45 fest verbunden, die im Ventilkörper gelagert ist. Ein Handhebel 54 ist mit der Rolorspindel 45 verkeilt, und ein Wälzlager 55 ist zwischen einem Ansatz des Handhebeis 54 und dem Ventilkörper angeordnet. Zwischen Ansätzen des Hebels 54 und des Kurbelanns 22 ist eine Abstandsbuchse 56 vorgesehen, die über einen Stift 57 mit der Ventilspindel fest verbunden ist.

Falls irgendein Fehler in dem automatischen Regelsystem eintritt, so kann der Stift 46 entfernt werden, um den Kurbelarm 22 von der Kolbenstange 42 zu trennen, so daß der Ventilrotor von Hand mit Hilfe des Handhebels 54 eingestellt werden kann. Ferner kann gegebenenfalls der Stift 57 entfernt und eine auf das Ende der Ventilspindel aufgesetzte Mutter 58 angezogen werden, um die Ventilspindel festzuziehen und damit den Ventilrotor in irgendeiner gewünschten Einstellage dadurch zu halten, daß eine Schulter 59 der Ventilspindel gegen den Ventilkörper gedrückt wird.

Ein innerhalb der Ventilkammer angeordneter Anschlag 54a begrenzt die Bewegung des Ventilrotors in

⁶S beiden Richtungen und verhütet dabei ein Schließen der Einlaßöffnung durch eine der Masken 52 oder 53.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: ^

1. Kühlsystem zum Kühlen von großen Schiffsdieselmaschinen mit einem sich in einem erheblichen Abstand von der Schiffsdieselmaschine befindlichen Kühlaggregat, das einen ersten Stromkreis für ein primäres Kühlmedium und einen zweiten Stromkreis für ein sekundäres Kühlmedium, beispielsweise Meerwasser, hat, und ferner mit einer Nebenschlußleitung, die das Kühlaggregat entweder primär- oder sekundärseitig überbrückt und ein drehbares Dreiwegeventil aufweist, das den Durchfluß durch die Nebenschlußleitung über ein Fühlerelement steuert, das auf die Temperatur des primären Kühlmediums anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerelement (19) in einem erheblichen Abstand stromaufwärts vom Dreiwegeventil (15) und dicht bei der Schiffsdieselmaschine (10) angeordnet ist und die Stellung dieses Ventils (15) über einen am Ventilrotor angreifenden Servomotor (21) steuert.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Fühlerelements (19) derart ist, daß der auf den Kolben des Servomotors (21) ausgeübte Druck ein Maximum ist, wenn der Strom durch das Kühlaggregat (12) ein Minimum ist.