大型涡轮增压两冲程压燃式内燃机的安全阀制造技术

一种用于在放气事件中为大型两冲程压燃式两冲程发动机的燃烧室中的气体提供减压的安全阀(50)。安全阀(50)包括壳体(51，70，73)，壳体(51，70，73)中的第一孔(64)，可滑动地设置在第一孔中并在第一孔(64)中限定第一气动压力室(60)的第一活塞(56)，以及由第一活塞(56)带动的阀构件(52)，阀构件(52)具有杆(53)和与环形座(55)可接合的头部(54)。在入口开口(57)和出口开口(58)之间，壳体(51)设置有其中具有环形座(55)的减压通道。减压通道包括在环形座(55)和出口开口(58)之间的减压室(63)。第一活塞(56)的第一侧形成面向第一气动压力室(60)的第一有效压力表面(61)，第一活塞的第二侧形成面向减压室(63)的第二有效压力表面(62)。头部(54)的第一侧形成面向入口开口(57)的第三有效压力表面(59)。第一有效压力表面(61)大于第三有效压力表面(59)。

【技术实现步骤摘要】
大型涡轮增压两冲程压燃式内燃机的安全阀
本专利技术涉及在具有十字头的大型涡轮增压两冲程压燃式内燃机中放气事件的控制。
技术介绍
十字头型大型两冲程涡轮增压压燃式内燃机，例如用于推进大型远洋船舶或作为发电厂的主要动力。不仅由于尺寸庞大，这些两冲程柴油发动机与其他内燃机的结构也不同。他们的排气阀可能重达400公斤，活塞的直径可达100厘米，燃烧室内的最大工作压力通常为几百帕。这些高压力水平和活塞尺寸所涉及的力量是巨大的。例如由于错误的燃料喷射时间或数量，在其中一个汽缸中偶尔会出现过度的压力。为了适应这些过度的压力，将汽缸盖压在汽缸套顶部的力通过被施加到将汽缸盖连接到底板上并保持发动机的结构一体的拉杆螺栓上的张力来小心控制。因此，当过度的压力出现时，汽缸盖被抬升，过度的压力从汽缸套的顶部和汽缸盖的底部之间被吹出。这个系统—在本领域的通常使用中—并非没有问题。汽缸盖升起是一种爆炸性气体泄漏，其中不受控制的气体在高达170db的响声下被释放。当这种侧向放气发生时，任何旁观者都可能由于暴露在一股热气体中(通常是火焰形式)受到严重的伤害。另外，极度高温高压的气体会腐蚀汽缸套和汽缸盖的精密加工的配合面，破坏设置在汽缸套顶部与汽缸盖底部之间的密封环。因此，放气事件通常需要这些表面是被加工的，并且密封环被更换以获得所需的流体密封性。因此，放气后修理成本是显著的。而且，由于发动机和环境的温度变化，拉杆螺栓的张力也会变化，因此不能很精确地控制。如果在拉杆螺栓的张力相对较高的时刻发生放气，在过去，活塞和曲轴上的力曾造成损坏大端和其他昂贵的发动机部件。这样的情况比更好的控制放气更为昂贵。船舶保险公司(船级社)要求大型船用发动机采取安全措施保护，防止被燃烧室内过高压力造成损坏。在此，一些现有技术的发动机在燃烧室的壁中设置有爆破片，该爆破片被设计成失效以便保护发动机免受来自于燃烧室中的过度压力的可能损害。这些爆破盘的一个缺点是，由于暴露在燃烧室内的压力波动中，它们会随着时间的推移而弱化，并最终在相对较小的过度压下失效。例如，由于小的不发火。因此，爆破盘往往会过早失效。这是有问题的，尤其因为必须停止发动机以用新的盘替换发生故障的爆破盘。因此，目前最常用的使用爆破盘的措施并不是最佳的。其他发动机已经配备安全阀，以便符合在燃烧室中出现过度压力时应该打开以从燃烧室排出气体的要求。这些都是弹簧加载提升阀。然而，由于它们的最大开度不足以足够快速地释放压力，放气发生的爆炸性使得这些提升阀相对无效。因此，这些安全阀不能在足够短的时间内有效地提供所需要的开口面积，并且仅在汽缸盖升起之前具有指示器或鸣笛的效果，但是这些已知的阀不能防止汽缸盖升起。GB817018中公开了这种阀。该文献公开了一种大型两冲程柴油发动机，其在汽缸套和汽缸盖之间具有隔离环，该隔离环具有用于接收安全阀的孔。然而，这种已知的安全阀是不可靠的，所以该安全阀被停止使用了。因此，需要一种用于十字头型大型两冲程压燃式内燃机的改进的放气控制系统。GB745714公开了一种用于大型两冲程压燃式两冲程发动机的安全阀。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种克服或至少减少上述问题的、用于十字头型大型两冲程压燃式内燃机的安全阀。前述和其他目的通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实施形式显而易见于从属权利要求、说明书和附图。根据第一方面，提供了一种用于在放气事件中为大型两冲程压燃式两冲程发动机的燃烧室中的气体提供减压的安全阀，所述安全阀包括：-壳体，-壳体中的第一孔，-可滑动地设置在第一孔中并在第一孔中形成第一气动压力室的第一活塞，以及-由所述第一活塞带动的阀构件，所述阀构件具有杆和可与环形座接合的头部，-在入口开口和出口开口之间，所述壳体设置有其中具有所述环形座的减压通道，-所述减压通道包括在所述环形座和所述出口开口之间的减压室，-所述第一活塞的第一侧形成面向所述第一气动压力室的第一有效压力表面，并且所述第一活塞的第二侧形成面向所述减压室的第二有效压力表面，-所述头部的第一侧形成面向所述入口开口的第三有效压力表面，-所述第一有效压力表面大于所述第三有效压力表面。通过在所述阀构件上设置带有有效压力表面的活塞，该活塞的有效压力表面明显大于燃烧室压力作用于其上的所述头部的有效压力表面，气动压力室中的气压可以被保持为明显低于燃烧室中的压力，在该压力下安全阀被设计为打开。此外，一旦在第三有效压力表面连同更大的第二有效压力表面的所述阀构件的开口方向发生阀抬升，面向减压室的第二有效压力表面的设置引起减压室内的压力，从而确保阀将保持打开足够长的时间，以便为燃烧室内的压力提供足够的减压。在没有这个附加的第三有效压力表面的情况下，一旦存在小的泄压，即一旦燃烧室中的压力有小的下降时，阀构件就会有关闭的风险，这是不希望的。根据第一方面的第一种可能的实施方式，第一气动压力室与用于连接到气动压力源的端口流体连接。由此，在第一气动压力室内能够维持正确的气压。根据第一方面的第二种可能的实施方式，第一有效压力表面优选为第三有效压力表面的尺寸的至少两倍，甚至更优选为第三有效压力表面的尺寸的四倍。根据第一方面的第三种可能的实施方式，阀构件被弹性地偏离环形座。因此，当发动机在气动压力被移除而关闭时，阀构件移动到其完全打开位置。从而，确保安全阀有规律地运行。根据第一方面的第四种可能的实施方式，壳体包括第二孔和第二活塞，第二活塞可滑动地设置在第二孔中并且在第二孔中限定第二气动压力室，第二活塞可操作地连接到所述杆。通过在所述杆上提供第二活塞和提供第二气动压力室，通过气动压力施加到阀构件的闭合力显著增加，并且如果第一活塞和第二活塞的直径相等，则闭合力基本上加倍。根据第一方面的第五种可能的实施方式，第二气动压力室与用于连接到气动压力源的端口流体连接。因此，第二气动压力室中保持正确的压力水平。根据第一方面的第六种可能的实施方式，头部和杆的一部分设置在减压室中。根据第一方面的第七种可能的实施方式，阀构件在头部抵靠于环形座上时的关闭位置和完全打开位置之间可轴向移动，完全打开位置和完全关闭位置之间具有一系列的中间位置。根据第一方面的第八种可能的实施方式，出口开口是径向出口开口。根据第一方面的第九种可能的实施方式，入口开口是轴向入口开口。根据第一方面的第十可能的实施方式，第二活塞具有面向第二气动压力室的第四有效压力表面，第四有效压力表面与第一有效压力表面面向相同的方向。根据第一方面的第十一种可能的实施方式，第四有效压力表面具有与第一有效压力表面大致相同的尺寸。根据第一方面的第十二种可能的实施方式，第二活塞具有面向第四有效压力表面的相反方向的第五有效压力表面，并且其中，第二活塞在第二孔中限定气动阻尼室，第五有效压力表面面向气动阻尼室。通过提供一个气动阻尼室，阀构件的关闭动作可以被抑制，并且可以防止阀头的损坏。根据第一方面的第十三种可能的实施方式，所述气动阻尼室设置有一孔口，所述孔口允许空气困在所述气动阻尼室中，从而确保在阀关闭后，所述气动阻尼室中的气压不在打开方向上起作用。根据第一方面的第十四种可能的实施方式，第一孔设置在第一壳体部，第二孔设置在第二壳体部，并且其中第一壳体部和第二壳体部通过弹性元件连接，所述弹性元件允许第一壳体部和第二壳体部之间的相对运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全阀(50)，用于在放气事件中为大型两冲程压燃式两冲程发动机的燃烧室中的气体提供减压，所述安全阀(50)包括：‑壳体(51，70，73)，‑所述壳体(51，70，73)中的第一孔(64)，‑可滑动地设置在所述第一孔中并在所述第一孔(64)中限定第一气动压力室(60)的第一活塞(56)，以及‑由所述第一活塞(56)带动的阀构件(52)，所述阀构件(52)具有杆(53)和与环形座(55)可接合的头部(54)，‑在入口开口(57)和出口开口(58)之间，所述壳体(51)设置有其中具有所述环形座(55)的减压通道，‑所述释放通道包括在所述环形座(55)和所述出口开口(58)之间的减压室(63)，‑所述第一活塞(56)的第一侧形成面向所述第一气动压力室(60)的第一有效压力表面(61)，所述第一活塞的第二侧形成面向所述减压室(63)的第二有效压力表面(62)，‑所述头部(54)的第一侧形成面向所述入口开口(57)的第三有效压力表面(59)，‑所述第一有效压力表面(61)大于所述第三有效压力表面(59)。

【技术特征摘要】
2016.11.22 DK PA2016709271.一种安全阀(50)，用于在放气事件中为大型两冲程压燃式两冲程发动机的燃烧室中的气体提供减压，所述安全阀(50)包括：-壳体(51，70，73)，-所述壳体(51，70，73)中的第一孔(64)，-可滑动地设置在所述第一孔中并在所述第一孔(64)中限定第一气动压力室(60)的第一活塞(56)，以及-由所述第一活塞(56)带动的阀构件(52)，所述阀构件(52)具有杆(53)和与环形座(55)可接合的头部(54)，-在入口开口(57)和出口开口(58)之间，所述壳体(51)设置有其中具有所述环形座(55)的减压通道，-所述释放通道包括在所述环形座(55)和所述出口开口(58)之间的减压室(63)，-所述第一活塞(56)的第一侧形成面向所述第一气动压力室(60)的第一有效压力表面(61)，所述第一活塞的第二侧形成面向所述减压室(63)的第二有效压力表面(62)，-所述头部(54)的第一侧形成面向所述入口开口(57)的第三有效压力表面(59)，-所述第一有效压力表面(61)大于所述第三有效压力表面(59)。2.根据权利要求1所述的安全阀(50)，其中，所述第一气动压力室(60)与用于连接到气动压力源的端口(79)流体连接。3.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述第一有效压力表面(61)至少是所述第三有效压力表面(59)的尺寸的两倍。4.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述阀构件(52)弹性偏离所述环形座(55)。5.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述壳体(51，70，73)包括第二孔(72)和可滑动地设置在所述第二孔(72)中并在所述第二孔(72)中限定第二气动压力室(68)的第二活塞(65)，所述第二活塞(65)可活动地连接到所述杆(53)。6.根据权利要求5所述的安全阀(50)，其中所述第二气动压力室(68)与用于连接到气动压力源的端口(79)流体连接。7.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述头部(54)和所述杆(53)的一部分设置在所述减压室(63)中。8.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述阀构件(52)能够在头部(54)抵靠于环形座(55)上时的关闭位置和完全打开位置之间可轴向移动，完全打开位置和完全关闭位置之间具有一系列的中间位置。9.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述出口开口(58)是径向出口开口。10.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述入口开口(57)是轴向入口开口。11.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述第二活塞(65)具有面向所述第二气动压力室(68)的第四有效压力表面(66)，所述第四有效压力表面(66)与所述第一有效压力表面(61)面向相同的方向。12.根据权利要求11所述的安全阀(50)，其中，所述第四有效压力表面(66)具有与所述第一有效压力表面(61)大致相同的尺寸。13.根据权利要求5至12中任一项所述的安全阀(50)，其中，所述第二活塞(65)具有面向所述第四有效压力表面(66)的相反方向的第五有效压...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克·奥弗泰德尔，
申请(专利权)人：曼狄赛尔公司德国曼柴油机欧洲股份公司的联营公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK