DE1902377C3

DE1902377C3 - Cooling system for cooling large marine diesel engines

Info

Publication number: DE1902377C3
Application number: DE19691902377
Authority: DE
Inventors: John Alfred Ashford Middlesex Lipscombe (Grossbritannien)
Original assignee: Walton Engineering Co. Ltd., London
Priority date: 1968-01-18
Filing date: 1969-01-18
Publication date: 1976-07-01

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.The invention relates to a cooling system for cooling of large marine diesel engines with one located at a considerable distance from the marine diesel engine located Kühiaggegat, which has a first circuit for a primary cooling medium and a second circuit for a secondary cooling medium, such as seawater, and also with a Shunt line that bridges the cooling unit either on the primary or secondary side and a rotatable one Has three-way valve which controls the flow through the bypass line via a sensing element controls that on the temperature of the primary cooling medium appeals to.

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).A cooling system for cooling marine diesel engines is already known in which seawater flows through a cooling unit and thereby cools the cooling water of the marine diesel engine in a closed circuit, the seawater being the primary cooling medium and the cooling water being the secondary cooling medium. The circuit of the cooling water has a bypass line that bridges the cooling unit or the part of the circuit located there. The flow through the bypass line is regulated by a control valve designed as a three-way valve, which in turn is controlled by a sensor element. This sensor element is arranged close to the control valve and acts directly on the control valve. This means that the control valve and the sensor element are at a great distance from the ship's diesel engine and therefore not able to adjust the control valve and thus the cooling of the cooling water quickly when the temperature of the cooling water of the ship's diesel engine changes. In this connection it should be mentioned that the heat exchanger is usually at a considerable distance from the machine, primarily because there must be sufficient space around the machine in order to be able to carry out the necessary maintenance and repair work. The larger the machine, the more space is required around the machine, and the further away the heat exchanger is from it. This factor, combined with the fact that very large tankers and rock girders such as are now in use, require very large diameter conduits for the supply and discharge of cooling water to and from the engine, results in a condition that the response of the Three-way valve is too slow to respond to changes in the engine operating condition, although sufficient power is available to operate the three-way valve through the use of batteries of wax-filled thermostatic elements within the enlarged valve body. Once the cooling water leaving the machine, which by its changed temperature gives a signal for the corresponding steepness of the three-way valve, has to flow through a line to reach the temperature-sensitive sensor element, and during this time a corresponding amount of cooling water flowed to the machine. which, however, has been cooled to a temperature in the heat exchanger, the value of which is no longer appropriate. Since, on the other hand, the three-way valve is only adjusted. If the water with the changed temperature reaches the temperature-sensitive sensor element, all the cooling water from the downstream side of the three-way valve to the machine is at the wrong temperature, but still flows to the machine (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.The invention is based on the object of making the arrangement so that a change in the secondary Cooling medium, so for example the cooling water of the ship's diesel engine, a quick adjustment of the three-way valve and thus rapid regulation of the cooling medium to the prescribed level Temperature. This object is achieved in the initially mentioned cooling system according to the invention solved in that the sensor element at a considerable distance upstream of the three-way valve and is arranged close to the ship's diesel engine and the position of this valve via a valve rotor attacking servomotor controls. The use of the temperature-sensitive sensor element for Changing the flow pressure of the servo fluid now allows the sensor element to be very close to the Machine so that an early indication of the changed machine working conditions is now in a correspondingly early adjustment of the three-way valve can be implemented.

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.It is also advantageous if the control of the sensor SS element is such that the on the piston of the servo motor The pressure exerted is a maximum when the flow through the refrigeration unit is a minimum. This Arrangement is advantageous when starting the cooling system, since then the full power of the available servo pressure acts on the motor piston and a tendency of the servo motor and / or the three-way valve to Getting stuck is surely overcome.

In der nachfolgenden Beschreibung ist im Zusammenhang mit der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel 6s der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigtThe following description is related an exemplary embodiment 6s of the invention is explained with the drawing. In the drawing shows

F i g. I ein schematisches Diagramm eines Kühlsystems zum Kühlen einer Schiffsdieselmaschine, F i g. 2 einen Teilschnitt durch ein Regelventil für dasF i g. I is a schematic diagram of a cooling system for cooling a marine diesel engine, F i g. 2 a partial section through a control valve for the

Kühlsystem,Cooling system,

F i g. 3 einen Teilschnitl gemäß Linie 3-3 der F i g. 2.F i g. 3 shows a partial section along line 3-3 of FIG. 2.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.) fließt ein Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, einer Sehiffsdieselmaschine 10 von der Maschine über eine LeitungIn the embodiment according to FIG. 1 flows in Cooling medium, in particular cooling water, of a Sehiff diesel engine 10 from the machine via a line

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 Kühlaggregat11 through a cooling unit 12 and then through the line 3 back to the machine. The sea water used as a cooling medium is in a heat exchange relationship to the coolant in the cooling unit 12. The sea water is supplied to the cooling unit via a supply line '4, a control valve 15 designed as a three-way valve and a connecting line 16 are supplied. The control valve 15 works in such a way that part of the sea water flowing in the supply line 14 in a bypass line 17 flows which is connected to the refrigeration unit

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.12 passes, and reunites with the seawater that has flowed through the cooling unit 12 is and flows off in a drain line 18. Adjusting the control valve 15 changes the ratio the amounts of water that flow through the cooling unit 12 and through the bypass line 17. This adjustment is controlled by a temperature responsive sensing element 19, which is in the coolant division 11 protrudes near the machine. The sensing element 19 regulates the actuation of a pressure regulator 20, for example a servo valve, from which a Servo fluid under one of the sensor element 19 controlled pressure flows to a single-acting servomotor 21 which is attached to the housing of the control valve 15 is disordered. The piston of the servo motor 21 is pivotably connected to a crank arm 22 which is attached to the rotor shaft of the control valve 15 is attached. Therefore, when the sensing element 19 has an increase in temperature of the cooling water leaving the machine 10, the sensor element produces a Adjustment of the valve rotor of the control valve 15 in such a way that the amount of the cooling unit 12 flowing sea water and the amount of sea water flowing through the bypass line 17 increases is reduced. If the sensor detects a drop in the temperature of the coolant, it will the control valve 15 is operated in such a way that the amount of sea water flowing through the cooling unit 12 is reduced and the amount of sea water flowing through the bypass line 17 is increased.

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.The servo fluid comes from any suitable fluid source, such as one Machine lubricating oil system with collecting tank, from an independently electrically driven hydraulic one Pump circuit or from a compressed air source on board the ship.

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 these arrangements the sensing element is preferably such that as the temperature increases a piston rod outwards against the resistance of a return spring due to the expansion of in a closed chamber enclosed wax is pressed. The wax is in such sensor elements usually mixed with a finely divided metal such as copper powder to improve the response to improve temperature. An example of such a temperature responsive temperature element is shown and described in British Patent No. 5,767,779.

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.In the F i g. 2 and 3, a servomotor 21 is shown as a single-acting hydraulic or pneumatic motor provided with a return spring, which is arranged on the body of the control valve 15. The servo fluid acts on the head of a piston of the engine. Furthermore, a controlled leakage flow of the servo flow medium past the piston is provided through a metering opening 40a in the channel 40 which extends through the piston. The leak fluid medium can not dargestelhe a drain opening at the cylinder on the rear side of the piston in a sump back flow when a hydraulic Se ^r vofließmedium is used, or it can be discharged to the atmosphere, if a pneumatic actuator is used. A movement of the piston through the servo fluid is limited by a spacer sleeve 41 which surrounds a piston rod 42. A movement of the piston by the return spring 43 in the opposite direction is limited by the cylinder head 44.

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.Furthermore, a fork 42a attached to the end of the piston rod 42 surrounds the crank arm 22, which is on a The rotor spindle 45 of the control valve 15 is keyed and coupled to the crank arm by a pin 4b which is lulled in its position by a bracket 47. The body of the control valve 15 has a cylindrical shape Valve chamber which is coaxial with the rotor spindle 45 and three equally spaced about the axis of the chamber has openings arranged around it. The outlet opening 48 communicates from these three openings with the connecting line 16 and the AusLissoffiuing 49 with the bypass line 17. The third inlet opening, not shown, leads seawater from the supply line 14 of the cylindrical valve chamber. The valve body also has coupling flanges 50 so that it can be connected to lines 14, 16 and 17. The valve rotor carries two arched masks 52, 53, which cooperate with the outlet openings 48, 49. The valve rotor rotates inside the valve chamber, so that the two masks can move via the outlet openings 48,49. The order is such that the sum of the effective opening areas of the outlet openings 48, 49 is constant Has value so that the control valve has essentially no throttling on the flow of seawater through the supply line 14 exerts. The valve rotor is firmly connected to the rotor spindle 45, which is in the Valve body is mounted. A hand lever 54 is keyed to the roller spindle 45, and a roller bearing 55 is arranged between a shoulder of the hand lever 54 and the valve body. Between approaches of the Lever 54 and the crank 22 a spacer sleeve 56 is provided, which via a pin 57 with the Valve spindle is firmly connected.

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.If any failure occurs in the automatic control system, the pin 46 can be removed in order to to separate the crank arm 22 from the piston rod 42 so that the valve rotor can be manually operated with the aid of the hand lever 54 can be set. Furthermore, the pin 57 can optionally be removed and one on the end of the Valve spindle attached nut 58 are tightened to tighten the valve spindle and thus the To keep the valve rotor in any desired position by having a shoulder 59 of the valve stem is pressed against the valve body.

Ein innerhalb der Ventilkammer angeordneter Anschlag 54a begrenzt die Bewegung des Ventilrotors inA stop 54a arranged inside the valve chamber limits the movement of the valve rotor in FIG

⁶S beiden Richtungen und verhütet dabei ein Schließen der Einlaßöffnung durch eine der Masken 52 oder 53. ⁶ S in both directions and prevents the inlet opening from being closed by one of the masks 52 or 53.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims: ^

1. Cooling system for cooling large marine diesel engines with one in one substantial Distance from the ship's diesel engine located cooling unit, which has a first circuit for a primary cooling medium and a second circuit for a secondary cooling medium, for example Sea water, and also with a bypass line, which the cooling unit either primarily or bridged on the secondary side and has a rotatable three-way valve that controls the flow through the shunt line via a sensing element that controls the temperature of the primary Cooling medium responds, characterized in that the sensor element (19) in one considerable distance upstream from the three-way valve (15) and close to the ship's diesel engine (10) is arranged and the position of this valve (15) via a servo motor acting on the valve rotor (21) controls.

2. Cooling system according to claim 1, characterized in that that the control of the sensor element (19) is such that the on the piston of the servo motor (21) exerted pressure is a maximum when the flow through the cooling unit (12) is a minimum is.