NO139823B

NO139823B - METHOD AND APPLIANCE FOR BURNING CALCIUM SULPHATE DIHYDRATE

Info

Publication number: NO139823B
Application number: NO744190A
Authority: NO
Inventors: James Stanley George; Arthur George Terry Ward; Percy Nariman Pastakia
Original assignee: Bpb Industries Ltd
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1974-11-20
Publication date: 1979-02-05
Also published as: JPS5084497A; LU71346A1; DE2454857A1; DE2454857C3; NO139823C; AU7560974A; AT363376B; CH605449A5; BE822555A; ZA747209B; NL181501C; FI59383C; DK153939C; GB1488665A; ES432269A1; FI59383B; ATA949574A; IE40249L; IT1026570B; IE40249B1

Description

Totakt-dieselmotor med avgass-turbokompressor. Two-stroke diesel engine with exhaust gas turbo compressor.

Denne oppfinnelse vedrører en totakt-dieselmotor med avgass-turbokompressor og innstillbar forutstrømning som styres fra en styreinnretning som betjenes av minst en kamskive. This invention relates to a two-stroke diesel engine with exhaust gas turbo compressor and adjustable pre-flow which is controlled from a control device which is operated by at least one cam disc.

Por opprettholdelse av turbinturtallet Por maintenance of the turbine speed

i de lave belastnings- og turtallområder ved totakt-dieselmotorer med avgass-tur-bovifte er det tidligere kjent å åpne ut-strømningsventilen tidligere og derved øke forutstrømningsvinkelen, dvs. den på veivakselen målte vinkeldifferanse mellom åp-ningen av utløpet og spylingens begynnelse. På denne måte tilføres turbinen mere ytel- in the low load and rpm ranges of two-stroke diesel engines with an exhaust gas-travel overhead fan, it is previously known to open the outflow valve earlier and thereby increase the pre-flow angle, i.e. the angular difference measured on the crankshaft between the opening of the outlet and the beginning of the flushing. In this way, more capacity is supplied to the turbine

se på bekostning av motorens ytelse. Ved en kjent utførelse oppnåes dette ved at kamakselen som betjener utløpsventilene dreies i avhengighet av spylelufttrykket i forhold til veivakselen, nemlig i den retning at utløpsventilene åpner tidligere ved synkende lufttrykk. Denne utførelse er beheftet med den ulempe at med utløpsven-tilenes tidligere åpning samtidig følger ven-tilenes tidligere stengning, hvilket er forbundet med visse vanskeligheter, idet det ikke er mulig å utforme kamskiven tilfreds-stillende for de enkelte belastningsområ-der. Dessuten bærer kamakselen vanligvis også kamskivene for brennstoffinnsprøyt-ning. Disse kamskiver vil da også vinkelfor-skyves hvilket forårsaker en uønsket en-dring av innsprøytnings-tidspunktet. Man har også foreslått å utforme kamskiven for styring av en utstrømningsventil som funk-sjonslegeme som forskyves aksialt i avhengighet av spyletrykket, slik at kamskivens forskjellige styrebaner som fører til forskjellige spyletrykk virkelig kan utformes look at the expense of engine performance. In a known embodiment, this is achieved by turning the camshaft which operates the outlet valves in dependence on the scavenging air pressure in relation to the crankshaft, namely in the direction that the outlet valves open earlier with decreasing air pressure. This design is burdened with the disadvantage that with the earlier opening of the outlet valves, the earlier closing of the valves simultaneously follows, which is associated with certain difficulties, as it is not possible to design the cam disk satisfactorily for the individual load areas. In addition, the camshaft usually also carries the cam discs for fuel injection. These cam discs will then also be shifted angularly, which causes an undesired change in the injection time. It has also been proposed to design the cam disc for controlling an outflow valve as a functional body that is displaced axially depending on the flushing pressure, so that the different control paths of the cam disc that lead to different flushing pressures can really be designed

hver for seg. Ved de kraftforhold og rom-forhold som forekommer ved dieselmotorer er det imidlertid som følge av den i dette tilfelle forekommende punktberøring mellom kamskivene og de på disse løpende rul-ler praktisk umulig å utføre slike kamskiver og anbringe dem i motoren. separately. With the power conditions and space conditions that occur with diesel engines, however, as a result of the point contact between the cam discs and the running rollers on them, which occurs in this case, it is practically impossible to make such cam discs and place them in the engine.

Hensikten med oppfinnelsen er å til-veiebringe en innretning som har de for-deler som er kjent fra de tidligere innretninger men som ikke er beheftet med deres ulemper, og innretningen i henhold til oppfinnelsen utmerker seg ved at kamskiven er forskyvbart aksialt og har i det minste for motorens ene dreieretning ikke over tre og minst to sylindriske styrebaner som til-hører forskjellige arbeidsområder, hvor ut-løpsstyreinnretningens omstyring på de enkelte baner foregår trinnvis ved overskri-delsen av de på forhånd bestemte arbeidsområder. The purpose of the invention is to provide a device which has the advantages known from the previous devices but which is not affected by their disadvantages, and the device according to the invention is distinguished by the fact that the cam disc is axially displaceable and has minimum for the engine's one direction of rotation no more than three and at least two cylindrical control paths belonging to different work areas, where the discharge control device's reversal of the individual paths takes place step by step when the predetermined work areas are exceeded.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av et eksempel under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 er et skjematisk riss av en dieselmotor med avgass-turbokompressor og innstillbar forutstrømning, The invention shall be explained in more detail by means of an example with reference to the drawing, where: Fig. 1 is a schematic diagram of a diesel engine with exhaust gas turbo compressor and adjustable pre-flow,

fig. 2 i større målestokk et sideriss av en kamskive sett i retning av pilen B på fig. 1, og fig. 2 on a larger scale, a side view of a cam disc seen in the direction of arrow B in fig. 1, and

fig. 3 er et diagram til forklaring av fig. 3 is a diagram for explanation of

oppfinnelsens prinsipp. principle of the invention.

Fig. 1 viser en sylinder 1 i en omstyrbar totakt-skipsmotor med et stempel 2, stempelstang 3, veivaksel 4, et veivhus 5. I sylinderen er anordnet spyleporter 6. De siste er forbundet med en lufttilførselstuss 7 som er koblet til en turbo-kompressors 9 utløp 8. Turbo-kompressorens sugeledning er betegnet med 10. I sylinderen 1 er anordnet en stengeventil 12 som stenger en utstrømningsledning 11 og som er utstyrt med en ventilfjær 13 og betjenes over en vippearm 14, en støtstang 15 og en rulle 16 fra en kamskive 17. Utløpsledningen 11 er forbundet med en avgassturbins 19 innløp 18. Turbinens 19 og turbo-kompressorens 9 rotorer sitter på en felles aksel 20. En kam-aksel 22 drives fra motoren over tannhjul 23, 24 og 25 og er lagret dreibart og aksialt forskyvbart i lagre 26. For klarhets skyld er akselen 22 vist som om den var anordnet loddrett på veivakselen 4. I virkeligheten er kamakselen parallell med veivakselen. Akselen 22 er utstyrt med en styremuffe 27 som tjener som føring for armen av en vinkelvefctstang 28. Vinkelvektstangen 28 er over en stang 29 og en dobbelvektstang 30 forbundet med en servomotor 31 for styring av forutstrømningen og en servomotor 32 for drift forover og bakover. Servomotor-ene 31 og 32 er utstyrt med tilløpslednlnger 33, 34 og styresleider 35, 35' som drives hy-draulisk eller pneumatisk. På akselen 22 er festet et legeme 36 med spor 37—39, og et fjærbelastet stempel 40 som låser akselen i vedkommende stilling griper i et av spor-ene. Sleiden 35' betjenes fra en turtallsre-gulator 41 som over tannhjul 42, 43 drives fra akselen 22. Fig. 1 shows a cylinder 1 in a reversible two-stroke marine engine with a piston 2, piston rod 3, crankshaft 4, a crankcase 5. Flush ports 6 are arranged in the cylinder. The latter are connected to an air supply nozzle 7 which is connected to a turbo compressor's 9 outlet 8. The turbo compressor's suction line is denoted by 10. In the cylinder 1 is arranged a shut-off valve 12 which closes an outflow line 11 and which is equipped with a valve spring 13 and is operated via a rocker arm 14, a push rod 15 and a roller 16 from a cam disc 17. The outlet line 11 is connected to the inlet 18 of an exhaust gas turbine 19. The rotors of the turbine 19 and the turbo-compressor 9 sit on a common shaft 20. A cam shaft 22 is driven from the engine via gears 23, 24 and 25 and is rotatably mounted and axially displaceable in bearings 26. For the sake of clarity, the shaft 22 is shown as if it were arranged vertically on the crankshaft 4. In reality, the camshaft is parallel to the crankshaft. The shaft 22 is equipped with a guide sleeve 27 which serves as a guide for the arm of an angle weight rod 28. The angle weight rod 28 is over a rod 29 and a double weight rod 30 connected to a servo motor 31 for controlling the forward flow and a servo motor 32 for forward and backward operation. The servomotors 31 and 32 are equipped with supply lines 33, 34 and guide slides 35, 35' which are operated hydraulically or pneumatically. A body 36 with grooves 37-39 is attached to the shaft 22, and a spring-loaded piston 40 which locks the shaft in the relevant position engages in one of the grooves. The slide 35' is operated from a speed regulator 41 which is driven from the shaft 22 via gears 42, 43.

Kamskiven 17 har styrebaner I, II og III. Banene I og II er for bevegelsen forover og banen III er for motorens bevegelse bakover, idet motoren er omstyrbar. Mellom de enkelte baner er på vanlig måte anordnet overgangsflater som gjør det mulig at rullen 16 kan rulle fra den ene bane på en annen under forskyvningsoperasjonen. Sty-rebanene begrenser geometriske legemer med ikke-sirkelformet tverrsnitt. The cam 17 has guideways I, II and III. Paths I and II are for the forward movement and path III is for the motor's backward movement, as the motor is reversible. Transition surfaces are arranged in the usual way between the individual tracks which make it possible for the roller 16 to roll from one track to another during the displacement operation. The guide lines constrain geometric bodies with non-circular cross-sections.

Ved fart forover og lavt motorturtall befinner rullen 16 seg på kamskivens 17 bane I. Når et forutbestemt turtall overskrides forskyves styresleiden 35' av regulatoren 41 mot høyre (ifølge fig. 1). Derved forskyves servomotorens 31 stempel til sin nederste stilling med den følge at vinkelvektarmen 28 dreies i retning mot urvise-ren. Vinkelvektarmen 28 forskyver da akselen 22 mot høyre (ifølge figuren), og rullen 16 begynner da å rulle på banen II som er bestemt for et høyere motorturtall og bevirker innstillingen av en mindre forut-str ømningsvinkel. At forward speed and low engine speed, the roller 16 is on track I of the cam disc 17. When a predetermined speed is exceeded, the guide slide 35' is moved by the regulator 41 to the right (according to fig. 1). Thereby, the piston of the servo motor 31 is moved to its lowest position with the result that the angle weight arm 28 is turned in the anti-clockwise direction. The angular weight arm 28 then displaces the shaft 22 to the right (according to the figure), and the roller 16 then begins to roll on the track II which is intended for a higher engine speed and causes the setting of a smaller forward flow angle.

Hvis motoren skal styres om for fart bakover, reduseres turtallet med den følge at akselen 22 forskyves av regulatoren 41 og servomotoren 31 mot venstre til rullen 16 kommer opp på kamskivens 17 bane I. Ved den deretter innledede startmanøvre-ring bakover forskyves styresleidens stempel til høyre og servomotorens stempel 32 når sin øverste stilling. Derved forskyves akselen 22 over vinkelvektarmen 28 til venstre til rullen 16 kommer på kamskivens 17 bane III, på hvilket tidspunkt motoren er innstilt for fart bakover. If the engine is to be controlled for backward speed, the speed is reduced with the result that the shaft 22 is displaced by the regulator 41 and the servo motor 31 to the left until the roller 16 comes up on the track I of the cam disc 17. During the then initiated starting maneuver backwards, the piston of the guide slide is displaced to the right and the servomotor's piston 32 reaches its top position. Thereby, the shaft 22 is displaced over the angle weight arm 28 to the left until the roller 16 arrives on the track III of the cam disc 17, at which point the motor is set for reverse speed.

Fig. 2 viser kamskiven 27 sett i pilens B retning på fig. 1. Som vist på figuren har banen I et punkt a hvor utstrømningsven-tilen begynner å åpne og som bevirker tidligere åpning enn banen II hvor tilsvar-ende punkt er betegnet med b. Ventilen er åpnet helt ved banen I i punkt c og ved banen II i punkt d. Utstrømningsventilens stengning begynner ved de to kammene for begge turtall samtidig i punkt e og Fig. 2 shows the cam disc 27 seen in the direction of arrow B in fig. 1. As shown in the figure, path I has a point a where the outflow valve begins to open and which causes an earlier opening than path II where the corresponding point is denoted by b. The valve is fully opened at path I at point c and at path II in point d. The closing of the outflow valve begins at the two cams for both revs at the same time in point e and

ventilen er stengt også samtidig for begge baners vedkommende i punkt f. Banen III the valve is also closed at the same time for both lanes in point f. Lane III

for fart bakover er symmetrisk med banen I og er for klarhets skyld bare vist med for speed backwards is symmetric with the path I and for the sake of clarity is only shown with

strekede linjer. Hvis det for fart bakover dashed lines. If there is too much speed backwards

forlanges samme største hastighet som for fart forover, kan kamskiven være utstyrt med en bane IV som er vist med strek-prikkede linjer som er symmetrisk med banen II. if the same maximum speed is required as for forward speed, the cam may be provided with a path IV which is shown in dash-dotted lines which is symmetrical with path II.

På fig. 3 viser kurven a det gunstigste forløp av forutstrømningsvinkelens V stør-relse med hensyn til brennstofforbruket, røkutvikling osv. i avhengighet av turtallet n ved en skipsmotor for direkte drift av skipspropelleren. Målinger har vist at kurven a forløper horisontalt til omtrent 40 % av fullasts-turtall, dvs. at på dette område er det tilstrekkelig med en eneste innstilling av forutstrømningsvinkelen. Under 40 % av dette turtall er det nødvendig å In fig. 3 shows the curve a the most favorable course of the magnitude of the pre-flow angle V with regard to fuel consumption, smoke development, etc. in dependence on the speed n of a ship's engine for direct operation of the ship's propeller. Measurements have shown that the curve a extends horizontally to approximately 40% of full load speed, i.e. that in this range a single setting of the preflow angle is sufficient. Below 40% of this rpm, it is necessary to

øke forutstrømningen, som den stigende kurve a viser. I henhold til oppfinnelsen anvendes en innstilling av forutstrøm-ningsvinkelen for området fra omtrent 40 % av turtallet ved fullbelastming til increase the pre-flow, as the rising curve a shows. According to the invention, a setting of the pre-flow angle is used for the area from approximately 40% of the speed at full load to

maksimalt turtallet, hvilken innstilling fåes ved banen II på kamskiven 17. I det lavere turtallsområde kommer banen II i virksomhet, hvilken bane bevirker økning av forutstrømningen. Som det også fremgår av diagrammet overskrides vesentlig den teo-retiske nødvendige størrelse av forutstrøm-ningen. Dette vil si at turbo-kompressor-aggregatet tilføres mere energi enn nød-vendig for de statiske forhold med hen-blikk på brennstofforbruket osv. Derved oppnåes imidlertid en økning av lufttryk-ket for spyling henholdsvis oppladning, slik at motorens akselerasjonsevne øker vesentlig. Følgen er at man i høyere turtallsområde med kamskivens bane II i virksomhet oppnår en optimal motorøkonomi, maximum speed, which setting is obtained at path II on the cam disc 17. In the lower speed range, path II comes into operation, which path causes an increase in the preflow. As can also be seen from the diagram, the theoretically necessary size of the pre-flow is substantially exceeded. This means that the turbo-compressor unit is supplied with more energy than necessary for the static conditions with regard to fuel consumption, etc. This, however, results in an increase in the air pressure for flushing or charging, so that the engine's acceleration capability increases significantly. The consequence is that in the higher rpm range with the cam's path II in operation, optimal engine economy is achieved,

mens man i det lavere turtallsområde med kamskivens bane I i virksomhet oppnår en økning av akselerasjonsevnen, hvilket er særlig viktig for dette turtallsområdet. Særlig merkbar er denne fordel ved skips-motorer med direkte drift av skipspropelleren. Ved slike motorer er ytelsen i samsvar med den kjente propellerlov avhengig av turtallet, og 40 % fullaststurtall svarer til omtrent 6 % ytelse. Dette betyr at en slik motor praktisk talt i hele belastningsom-rådet kan arbeide med optimal økonomi, mens den i området under 40 % fullast-turtall og 6 % ytelse, dvs. tomgangsområdet oppnår sin største akselerasjonsevne. Man kan ta i betraktning et noe større spesifikt forbruk i det lavere turtallsområdet, da totalforbruket ved liten ytelse allikevel er ubetydelig. Dertil kommer det viktige forhold at det ved slike motorer alltid finnes en omstyringsanordning og at utførelsen i henhold til oppfinnelsen krever bare mindre forandringer av kamskiven og omstyr-ingsmekanismen. Derved oppnåes den fordel at motoren kan brukes uten ytterligere spylepumper eller -kompressorer. while in the lower rpm range with the cam's track I in operation, an increase in acceleration is achieved, which is particularly important for this rpm range. This advantage is particularly noticeable in marine engines with direct operation of the marine propeller. In the case of such engines, the performance is in accordance with the well-known propeller law dependent on the speed, and 40% full load speed corresponds to approximately 6% performance. This means that such an engine can practically work with optimum economy in the entire load range, while in the area below 40% full load speed and 6% output, i.e. the idling area, it achieves its greatest acceleration capability. One can take into account a somewhat greater specific consumption in the lower rpm range, as the total consumption at low performance is still negligible. Added to this is the important fact that with such engines there is always a reversing device and that the design according to the invention requires only minor changes to the cam disc and the reversing mechanism. Thereby, the advantage is achieved that the engine can be used without additional flushing pumps or compressors.

Selv om motoren ifølge eksemplet er utstyrt med en kamskive med to styrebaner for bevegelsen forover, kan det tenkes at det for særlige formål, f. eks. lokomotiv-motorer, kan kamskivebanen inndeles i tre arbeidsområder. Although, according to the example, the engine is equipped with a cam disc with two guideways for the forward movement, it is conceivable that for special purposes, e.g. locomotive engines, the cam track can be divided into three work areas.

Kamskivens baneflater er sylindriske flater eller partier av sylindriske flater og tillater derfor linjeberøring mellom kamskiven og rullen, hvilket sikrer rimelige spenninger på berøringsstedene sammen-liknet med punktberøring, hvilket resulte-rer i at kamskiven og rullen får lengre leve-tid. Over gangsf låtene gjør det mulig at kamskiven på en enkel måte kan forskyves under omstyringsoperasjonen, idet rullen kan rulle over fra den ene bane til den annen. Man kan imidlertid også tenke seg en utførelse av kamskiven uten overgangs-flatene, men da må det anvendes en innretning som kan løfte rullen mens omstyringen foregår, f. eks. innretninger av en art som brukes for omstyringer fra fart forover til fart bakover. The track surfaces of the cam disc are cylindrical surfaces or parts of cylindrical surfaces and therefore allow line contact between the cam disc and the roller, which ensures reasonable stresses at the points of contact compared to point contact, which results in the cam disc and roller having a longer service life. Over the gangsf tracks make it possible for the cam disc to be easily displaced during the reversing operation, as the roller can roll over from one track to the other. However, one can also imagine a version of the cam disc without the transition surfaces, but then a device must be used which can lift the roller while the reversal takes place, e.g. devices of a kind used for reversals from forward speed to reverse speed.

Omstyringen fra forover til bakover og styringen av forutstrømningen kan også tilveiebringes ved hjelp av andre innretninger enn som vist på tegningen, f. eks. fra en servomotor som er anbragt på kamakselen og som bevirker forskyvningen. I stedet for å bruke turtalls-regulatoren for forandring av forutstrømningen kan det også anvendes et turtallsavhengig hydrau-lisk eller pneumatisk system. The reversal from forward to backward and the control of the forward flow can also be provided by means of devices other than those shown in the drawing, e.g. from a servo motor which is placed on the camshaft and which causes the displacement. Instead of using the speed regulator to change the pre-flow, a speed-dependent hydraulic or pneumatic system can also be used.

Forøvrig behøver ikke forskyvningen av kamskiven foregå i avhengighet av arbeidsområder som er bestemt ved turtallet. En slik forskyvning kan også foregå i avhengighet av andre driftsfaktorer, f. eks. spyletrykket. Regulatoren 41 kan da f. eks. erstattes av et trykkfølsomt organ som er koblet til spyleluftledningen. Otherwise, the displacement of the cam disc does not have to take place depending on working areas that are determined by the speed. Such a shift can also take place depending on other operational factors, e.g. the flushing pressure. The regulator 41 can then e.g. is replaced by a pressure-sensitive device which is connected to the flushing air line.

Claims

1. Two-stroke diesel engine with exhaust gas turbocompressor and adjustable pre-flow which is set by means of at least one outlet control device which is operated by an axially displaceable cam disc, characterized in that for at least one direction of rotation of the engine a maximum of three and at least two cylindrical control paths that belong to different work areas, where the outlet control device is switched over for the individual paths gradually when the predetermined work areas are exceeded.

2. Two-stroke diesel engine according to claim 1, characterized in that the switching takes place in dependence on the engine speed.

3. Two-stroke diesel engine according to claim 1, characterized in that the cam disc is equipped with two paths for one direction of rotation of the engine and only one path for the other direction of rotation of the engine.

4. Two-stroke diesel engine according to claim 3, characterized in that the switching takes place in the area of 40% of the full load speed.