阅读说明：本技术 用于活塞式发动机的起动空气系统的管道元件和连接元件 (Pipe element and connecting element for a starting air system of a piston engine ) 是由 I·霍蒂 J·桑贝格 于 2018-01-30 设计创作，主要内容包括：用于活塞式发动机(20)的起动空气系统(1)的管道元件(15)包括：纵向中央导管(14),其用于输送增压空气,所述中央导管(14)包括用于将所述管道元件(15)的圆筒状外表面连接到所述中央导管(14)的分支(14a)；用于控制空气的一组纵向传输导管(12.1、12.2、2.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10),所有传输导管都具有相同的直径并且被布置成与所述管道元件(15)的外表面相距相同的径向距离；以及用于控制空气的纵向连接导管(12.11),所述连接导管(12.11)包括用于将所述管道元件(15)的圆筒状外表面连接到所述连接导管(12.11)的分支(12.11a)。(A duct element (15) for a starting air system (1) of a piston engine (20) comprises: -a longitudinal central duct (14) for conveying pressurized air, said central duct (14) comprising branches (14a) for connecting the cylindrical outer surface of said duct element (15) to said central duct (14); a set of longitudinal transport ducts (12.1, 12.2, 2.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9, 12.10) for the control air, all having the same diameter and being arranged at the same radial distance from the outer surface of the pipe element (15); and a longitudinal connecting duct (12.11) for the control air, said connecting duct (12.11) comprising branches (12.11a) for connecting the cylindrical outer surface of said pipe element (15) to said connecting duct (12.11).)

用于活塞式发动机的起动空气系统的管道元件和连接元件

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的用于活塞式发动机的起动空气系统的管道元件。本发明还涉及如另一独立权利要求中限定的与两个管道元件协作的连接元件。

背景技术

诸如船舶发动机这样的大型内燃机通常是通过使用增压空气来起动的。在某些发动机中，使用气动起动马达。另一种选择是以适当的顺序将增压空气引入发动机的汽缸中，以使活塞移动并使曲轴旋转。因此，发动机的每个汽缸都设置有控制增压空气流入汽缸中的起动阀。起动阀可被气动地控制。气动控制的起动阀连接到控制空气管道。每个控制空气管道都连接到控制控制空气流向每个起动阀的正时设备。由于连续汽缸之间的距离不同，每个发动机都需要自己的发动机专用管路。因点火顺序不同，即使是特定发动机类型的不同汽缸配置也需要特定的管路布置。因此，需要大量不同的部件来构造不同发动机的起动空气系统。

发明内容

本发明的目的是提供用于活塞式发动机的起动空气系统的改进的管道元件。在权利要求1中给出了根据本发明的管道元件的表征特征。本发明的另一目的是提供与两个管道元件协作的连接元件。在另一独立权利要求中给出了连接元件的表征特征。

根据本发明的管道元件具有圆筒状外表面、在所述管道元件的第一端处的第一端面以及在所述管道元件的第二端处的第二端面。所述管道元件包括：中央导管，其用于输送增压空气，所述中央导管从所述管道元件的所述第一端面延伸到所述第二端面，并且包括用于将所述管道元件的圆筒状外表面连接到所述中央导管的分支；用于控制空气的一组传输导管，每个传输导管从所述管道元件的所述第一端面延伸到所述第二端面，所有传输导管都具有相同的直径并且被布置在距所述管道元件的外表面相同径向距离处；以及用于控制空气的连接导管，所述连接导管从所述管道元件的所述第一端面延伸至所述第二端面，其中，所述连接导管的直径与所述传输导管相同，并且所述连接导管与所述传输导管布置在距所述管道元件的外表面相同的径向距离处，并且包括用于将所述管道元件的圆筒状外表面连接到所述连接导管的分支。

利用根据本发明的管道元件，可使用模块化元件构造活塞式发动机的起动空气系统，其中，所有控制空气管道都被集成到单个元件中。中央导管可被用作工作流体的通道。每个管道元件都包括用于一个汽缸的控制空气出口和例如用于起动空气系统的工作流体或用于其他目的的附加出口。相同的管道元件可被用于不同发动机的起动空气系统。

根据本发明的连接元件包括主体，所述主体具有圆筒状空腔，所述空腔被配置为接纳管道元件的一端和另一相同的管道元件的相对端，使得所述两个管道元件被同心地定位并且所述两个管道元件的端面彼此面对，其中，所述主体包括第一钻孔和第二钻孔，所述第一钻孔从所述连接元件的外表面延伸到所述圆筒状空腔中以与所述管道元件之一的所述中央导管的所述分支流体连通，所述第二钻孔从所述连接元件的外表面延伸到所述圆筒状空腔中以与所述管道元件之一的所述连接导管的所述分支流体连通。

利用根据本发明的连接元件，两个管道元件可被彼此连接。连接元件包括用于控制空气的出口和例如用于工作流体的附加出口。相同的连接元件可被用于不同发动机的起动空气系统中，并且连接元件允许控制空气管道和用于工作流体的通道被连接到与发动机的汽缸连接的起动阀。

根据本发明的实施方式，所述传输导管仅在所述管道元件的所述第一端面和所述第二端面上具有开口。所述中央导管仅经由单个分支连接到所述管道元件的所述圆筒状外表面。另外，所述连接导管仅经由单个分支连接到所述管道元件的所述圆筒状外表面。因此，每个管道元件仅包括外表面上的两个出口，并且为发动机的单个汽缸提供连接。

根据本发明的实施方式，所述中央导管与所述管道元件的纵向中心轴线同心地布置。

根据本发明的实施方式，所述传输导管和所述连接导管围绕所述中央导管。

根据本发明的实施方式，所述传输导管和所述连接导管沿着环形路径分布在所述管道元件中，使得每个传输导管或所述连接导管与前一导管相距相同的角距离。

根据本发明的实施方式，所述管道元件包括一个连接导管和至少八个传输导管。

根据本发明的实施方式，所述中央导管的直径大于所述传输导管。

根据本发明的实施方式，所述中央导管的所述分支被布置成靠近所述管道元件的第二端。

根据本发明的实施方式，所述连接导管的所述分支被布置成靠近所述管道元件的第二端。

根据本发明的实施方式，所述中央导管的所述分支与所述连接导管的所述分支被布置成在所述管道元件的纵向方向上彼此相距一距离。

根据本发明的实施方式，所述管道元件是挤压的铝型材。

根据本发明的实施方式，所述连接元件包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽被布置在所述连接元件的所述圆筒状空腔中以在所述管道元件的所述中央导管的所述分支与所述连接元件的所述第一钻孔之间建立流体连通，所述第二凹槽被布置在所述连接元件的所述圆筒状空腔中以在所述管道元件的所述连接导管的所述分支与所述连接元件的所述第二钻孔之间建立流体连通。

根据本发明的实施方式，所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述连接元件的圆周方向上延伸。

根据本发明的实施方式，所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述连接元件的整个内周长上延伸。

根据本发明的一种起动空气系统包括用于发动机的每个汽缸的上面限定的一个管道元件。

根据本发明的实施方式，所述起动空气系统还包括在所述起动空气系统的任两个连续的管道元件之间的上面限定的连接元件。

根据本发明的一种活塞式发动机包括上面限定的起动空气系统。

附图说明

以下，将参照附图来更详细地描述本发明的实施方式，在附图中，

图1示意性示出了活塞式发动机的起动空气系统，

图2示出了根据本发明的实施方式的管道元件的部分，

图3示出了根据本发明的实施方式的连接元件，

图4示出了图1的管道元件的剖视图，

图5示出了图3的连接元件的剖视图，

图6示出了管道元件和连接元件的剖视图，

图7示出了连接到连接元件的两个管道元件，

图8示出了图7的组件的剖视图，

图9示出了起动空气系统的尾端件，

图10示出了尾端件和管道元件的剖视图，

图11示出了六缸直列式发动机的管道元件组件，以及

图12示出了六缸直列式发动机的管道元件和连接元件的剖视图。

具体实施方式

图1示意性示出了活塞式发动机20的起动空气系统1。发动机20是诸如船舶的主发动机或辅助发动机或者在发电厂用于发电的发动机这样的大型内燃机。发动机20的汽缸直径至少为150mm。发动机的额定功率至少为150kW/缸。在图1的实施方式中，发动机20是包括六个汽缸3的直列式发动机。发动机20可包括任何合理数量的汽缸3。汽缸3也可被布置成V型配置。起动空气系统1被配置为将增压空气引入发动机20的汽缸3中，以使活塞移动并使发动机20的曲轴旋转，直到发动机20达到足以使燃烧开始的转速为止。起动空气可被引入发动机20的所有汽缸3中。然而，特别是在V型发动机中，起动空气可以仅被引入汽缸3中的一些中。

起动空气系统1包括压缩空气源2。压缩空气源2可以是压缩空气网络、压缩机或储气罐。压缩空气经由管道系统4通过主起动阀5通向发动机20的汽缸3，并通过阻火器6进一步通向每个汽缸3。由起动阀7结合每个汽缸3来控制压缩空气的供应。由正时设备10使用控制空气来控制每个起动阀7的操作。

另外，主起动阀5被控制空气气动地控制。经由电控的电磁阀9从压缩空气储藏器8接收控制空气。压缩空气到汽缸3的分配是通过正时设备10对阀7进行气动控制来执行的。压缩空气通过管道13通向正时设备10。借助正时设备10，压缩空气被供应到在该特定情况下需要打开的特定起动阀7。因此，借助正时设备10将起动阀7的操作与发动机20的工作周期同步。导管12分别从正时设备10通向每个起动阀7。管道系统4还设置有闭塞阀(blockingvalve)11，闭塞阀11用于确保在例如发动机齿轮啮合时发动机不能起动。正时设备10可与诸如凸轮轴这样的发动机20的旋转部机械地联接，由此正时设备10与发动机的旋转部直接连接，从而使得能够适时地向每个汽缸3供应压缩空气。

由于需要将控制空气供应到发动机20的每个起动阀7，因此每个起动阀7都需要连接到正时设备10。从正时设备10到每个起动阀7的距离是不同的，这意味着在起动阀7与正时设备10之间的导管12具有不同的长度。可以以不同的汽缸配置(例如，四缸、六缸或八缸直列式发动机以及不同的V型发动机)来提供某种发动机类型。由于例如六缸发动机的点火顺序不同于八缸发动机的点火顺序，因此即使在两个连续汽缸之间的距离相同的情况下，不同的发动机也需要不同的控制空气管路。因此，构造用于不同发动机的控制空气管道布置所需的不同部件的数量可能非常大。

根据本发明的管道元件和连接元件提供了模块化的解决方案，该解决方案允许在不同发动机的空气喷射系统中使用相同的部件。根据本发明的管道元件将用于控制空气的空气导管12集成为单个部件。

图2示出了根据本发明的实施方式的管道元件15的部分。在图4、图6至图8以及图10至图12中示出了管道元件15的其他视图。管道元件15是细长的圆筒状部分。管道元件15的长度对应于发动机20的两个汽缸3之间的距离。管道元件15可由例如铝或铝合金制成。管道元件15可例如通过挤压制成。管道元件15具有在管道元件15的第一端处的第一端面15a(图2中未示出)和管道元件15的第二端处的第二端面15b。管道元件15包括用于输送增压空气的中央导管14。中央导管14可用于输送被引入发动机20的汽缸3中的空气，以起动发动机20。中央导管14因此可充当用于起动空气系统的工作流体的通道，并且它可形成起动空气系统的管路的部分。例如，中央导管14可形成管道的在阻火器6下游的部分。中央导管14因此可被布置在紧邻起动空气阀7的上游。另选地，中央导管可被用于某些其他目的。

中央导管14从管道元件15的第一端面15a延伸到第二端面15b。中央导管14与管道元件15的纵向中心轴线同心地布置。中央导管14包括分支14a，该分支14a用于将管道元件15的圆筒状外表面连接到中央导管14。分支14a因此形成中央导管14的空气出口。分支14a允许中央导管14例如连接到起动空气阀7。分支14a在管道元件15的径向方向上从中央导管14向外延伸。分支14a被布置成靠近管道元件15的第二端。

管道元件15还包括用于控制空气的一组传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10。每个传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10从管道元件15的第一端面15a延伸到第二端面15b。除了管道元件15的端面15a、15b上的开口之外，传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10不包括任何其他开口。所有传输导管都具有相同的直径，并且它们布置在距管道元件15的外表面相同径向距离处。管道元件15的传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10形成了在正时设备10与起动阀7之间的导管12的至少部分。传输导管因此用于将控制空气从正时设备10输送到起动空气阀7，以控制起动空气阀7的打开。

管道元件15还包括用于控制空气的连接导管12.11。连接导管12.11从管道元件15的第一端面15a延伸到第二端面15b，并且具有与传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10相同的直径。连接导管12.11还与传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10布置在距管道元件15的外表面相同的径向距离处。连接导管12.11包括分支12.11a，该分支12.11a用于将管道元件15的圆筒状外表面连接到连接导管12.11。分支12.11a因此形成连接导管12.11的空气出口。分支12.11a从连接导管12.11a径向向外延伸。分支12.11a被布置成靠近管道元件15的第二端。在管道元件15的纵向方向上，连接导管12.11的分支12.11a被布置成与中央导管14的分支14a相距一距离。在附图的实施方式中，连接导管12.11的分支12.11a和中央导管14的分支14a被布置在管道元件15的相反侧。除了分支12.11a之外，连接导管12.11与传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10相同。因此，除了分支12.11a和管道元件15的端面15a、15b上的开口之外，连接导管12.11不包括任何其他开口。

在附图的实施方式中，管道元件15包括十个传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10。每个传输导管被布置成与相邻的传输导管相距相同的角距离。在附图的实施方式中，两个相邻的传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10之间的角度是30度。然而，最后一个传输导管12.10和第一传输导管12.1形成一个例外，这两个导管之间的角距离是不同的，在附图的实施方式中，大于30度。一对传输导管12.10、12.1之间的较大角距离有助于容纳中央导管14的分支14a。传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10和连接导管12.11都围绕中央导管14。传输导管和连接导管沿着环形路径分布，并且除了沿着路径的第一导管12.1之外，每个导管与前一导管相距的角距离相同。在附图的实施方式中，连接导管12.11处于11个导管的最中间。中央导管14的直径大于传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10和连接导管12.11。

多个管道元件15可以被连续连接，以形成用于控制空气的导管12和例如用于将增压空气引入到发动机20的汽缸3中以起动发动机20的附加空气导管14。针对发动机20的每个汽缸3设置一个管道元件15。由于每个管道元件15都设置有中央导管14的分支14a以及包括分支12.11a的一个连接导管12.11，因此控制空气和工作流体二者都经由管道元件15之一被输送到每个起动空气阀7。管道元件15可借助例如在图3中示出的连接元件16彼此连接。管道元件15的外表面设置有对准标记27，对准标记27可用于为每个管道元件15选择正确的角位置。

图3示出了根据本发明的实施方式的连接元件16。图5至图8和图10至图12示出了连接元件16的其他视图。连接元件16可被用在两个管道元件15之间。连接元件16被配置为与两个管道元件15协作。连接元件16包括具有圆筒状空腔17的主体。空腔17被配置为接纳管道元件15的第一端和另一管道元件15的第二端。如图8中所示，管道元件15可被同心地插入空腔17中。管道元件15之一的第二端面对另一管道元件15的第一端。连接元件16包括第一钻孔18和第二钻孔19。第一钻孔18和第二钻孔19从连接元件16的外表面延伸到空腔17。第一钻孔18和第二钻孔19在空腔17的纵向方向上彼此以一定距离布置。第一钻孔18可被布置成与中央导管14的分支14a流体连通。第二钻孔19可以被布置成与连接导管12.11的分支12.11a流体连通。第一钻孔18与第二钻孔19之间的距离对应于中央导管14的分支14a与连接导管12.11的分支12.11a之间的距离。空腔17设置有第一凹槽21。第一凹槽21在连接元件16的圆周方向上在连接元件16的整个内周长上延伸。第一钻孔18通入第一凹槽21中。第一凹槽21将第一钻孔18连接到中央导管14的分支14a，而不管腔室17内的管道元件15的角位置如何。然而，第一凹槽21不是必需的，而且管道元件15的外表面可设置有用于在中央导管14的分支14a与连接元件16的第一钻孔18之间建立流体连通的凹槽。空腔17还设置有第二凹槽22。第二凹槽22在连接元件16的圆周方向上在连接元件16的整个内周长上延伸。第二钻孔19通入第二凹槽22中。第二凹槽22将第二钻孔19连接到连接导管12.11的分支12.11a。第二凹槽22也可被布置在管道元件15的外表面上。第一凹槽21与第二凹槽22之间的距离对应于在管道元件15的外表面上的中央导管14的分支14a的开口与连接导管12.11的分支12.11a的开口之间的距离。

图7示出了连接到连接元件16的两个管道元件15。图8示出了图7的组件的剖视图。两个管道元件15都被插入连接元件16的空腔17中。管道元件15之一的第一端面15a面对另一管道元件15的第二端面15b。密封件26被布置在端面15a、15b之间。密封件23、24、25也在空腔17的纵向方向上被布置在空腔17的第一凹槽21和第二凹槽22的两侧。密封件23、24、25可以是例如O型圈。在附图的实施方式中，一个环形密封件24被布置在凹槽21、22之间，并且一个环形密封件23、25在空腔17的纵向方向上从凹槽21、22中的每一个向外布置。管道元件15被布置成，使得管道元件15之一的中央导管14的分支14a在空腔17的纵向方向上与连接元件16的第一凹槽21对准。类似地，同一管道元件15的连接导管12.11的分支12.11a在空腔17的纵向方向上与连接元件16的第二凹槽22对准。因此，中央导管14与连接元件16的第一钻孔18流体连通，并且连接导管12.11与连接元件16的第二钻孔19流体连通。管道元件15借助切割环配件(cutting ring fitting)被附接到连接元件16。切割环配件包括切割环28和螺母29。

图11和图12示出了六缸发动机的管道元件15。发动机的每个汽缸设置有管道元件15。连接元件16被布置在每两个管道元件15之间。尾端件30被布置在由管道元件15形成的导管的一端处。每个管道元件15将控制空气供应到一个汽缸3的起动空气阀7。通过将每个管道元件15布置在适当的角位置，来自起动空气系统的正时设备10的控制空气以正确的正时被供应到每个起动空气阀7。连续管道元件15的传输导管12.1、12.2、12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8、12.9、12.10形成用于控制空气的连续导管。当控制空气从正时设备10被供应到传输导管之一时，控制空气进一步在导管中流动，直到它到达管道元件15之一的连接导管12.11。经由连接导管12.11，控制空气被输送到起动空气阀7，该起动空气阀7被控制空气的压力致动。

在图12的示例中，发动机的点火顺序为1-2-4-6-5-3。在管道元件15的零位置(zero position)处，对准标记27和连接导管12.11的分支12.11a向下指向。汽缸1的管道元件15与零位置相比旋转了30°。汽缸2的管道元件15(点火顺序中的第二个汽缸)的旋转位置为60°。汽缸4的管道元件15的旋转位置为90°，汽缸6的管道元件15的旋转位置为120°，汽缸5的管道元件15的旋转位置为150°，并且汽缸3的管道元件15的旋转位置为180°。通过将每个管道元件15布置到预定的角位置，因此可以将正确的控制空气导管连接到每个起动空气阀7。

图9和图10示出了用于将管道元件5之一连接到正时设备10的尾端件30。借助包括切割环28和螺母29的切割环配件，管道元件15按与附接到连接元件相同的方式附接到尾端件30。

本领域的技术人员应该理解，本发明不限于上述实施方式，而是可在随附权利要求书的范围内变化。