泵模块以及活塞式发动机

文档序号:90817 发布日期:2021-10-08 浏览:60次 >En<

阅读说明:本技术 泵模块以及活塞式发动机 (Pump module and piston engine ) 是由 A·M·劳里拉 于 2019-03-06 设计创作,主要内容包括:用于对发动机(1)的控制油进行加压以实现黑启动的泵模块(20)包括具有用于油管(17)与油槽(11)之间的流动的油通道(26)的主体(21)、泵腔室(27a、27b)、将泵腔室(27a、27b)连接到油通道(26)的流体通道(28)、控制油出口(30)、与泵腔室(27a、27b)同轴的致动腔室(31a、31b)、用于将压力介质引入到致动腔室(31a、31b)中的入口(32)、以及具有界定泵腔室(27a、27b)和致动腔室(31a、31b)的活塞表面(33c、33d、33e、33f)的活塞装置(33a、33b),泵模块(20)被构造成当压力被施加在活塞装置(33a、33b)的第二活塞表面(33d、33f)上时对泵腔室(27a、27b)中的油进行加压。(A pump module (20) for pressurizing control oil of an engine (1) for black start includes a body (21) having an oil passage (26) for flow between an oil pipe (17) and an oil groove (11), pump chambers (27a, 27b), a fluid passage (28) connecting the pump chambers (27a, 27b) to the oil passage (26), a control oil outlet (30), actuation chambers (31a, 31b) coaxial with the pump chambers (27a, 27b), an inlet (32) for introducing a pressure medium into the actuation chambers (31a, 31b), and piston means (33a, 33b) having piston surfaces (33c, 33d, 33e, 33f) defining the pump chambers (27a, 27b) and the actuation chambers (31a, 31b), the pump module (20) being configured to perform black start when pressure is applied to second piston surfaces (33d ) of the piston means (33a, 33b), 33f) When the pressure rises, the oil in the pump chambers (27a, 27b) is pressurized.)

泵模块以及活塞式发动机

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1所限定的用于对活塞式发动机的控制油加压以实现该发动机的黑启动的泵模块。本发明还涉及一种包括这种泵模块的活塞式发动机。

背景技术

在许多应用中,需要活塞式发动机的黑启动能力。术语“黑启动”是指发动机在不连接到外部电网的情况下启动的情形。例如,在船舶或发电厂中可能需要黑启动。在一些情况下,应急发电机可用于供应启动发动机所需的能量。然而,在许多情况下,发动机需要使用存储的能量来启动。通常,能量以压缩空气的形式被存储。出于各种目的,可能需要所存储的能量,例如用于使发动机的曲轴旋转、用于燃料供应以及用于为发动机的关键部件供应润滑油和控制油。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的泵模块,所述改进的泵模块用于对活塞式发动机的控制油加压以实现发动机的黑启动。根据本发明的泵模块的特征在权利要求1中给出。

根据本发明的泵模块包括:主体,该主体具有面向第一方向的第一连接表面和面向与第一方向相反的第二方向的第二连接表面,其中第一连接表面被构造成连接到发动机的油槽或润滑油箱,并且第二连接表面被构造成连接到发动机的润滑油系统的油管,主体包括通孔,通孔的壁限定允许油在油管和油槽或润滑油箱之间流动的油通道;用于对控制油加压的泵腔室;流体通道,该流体通道用于在油通道和泵腔室之间建立流体连通并用于允许从油通道到泵腔室中的流动;止回阀,该止回阀被布置在油通道和泵腔室之间以用于防止从泵腔室到油通道中的流动;用于从泵模块排出加压控制油的出口;与泵腔室同轴的致动腔室;用于将压力介质引入到致动腔室中的入口;以及活塞装置,该活塞装置具有界定泵腔室的第一活塞表面和界定致动腔室的第二活塞表面,其中,泵模块被构造成当压力被施加在活塞装置的第二活塞表面上时,借助于活塞装置的移动对泵腔室中的油加压。

利用根据本发明的泵模块,黑启动所需的控制油可以直接从发动机的润滑油流中获取。泵模块可以附接到油槽或附接到单独的润滑油箱。因此,泵模块可以更容易地定位在可用空间有限的发动机室中。只需对润滑油系统的管道进行微小的改变。在发动机的正常工作和启动期间,润滑油流过泵模块,并且泵腔室保持充满油,这在熄火情况下立即可用。

根据本发明的实施方式,泵模块包括弹簧,该弹簧用于将活塞装置朝向允许泵腔室中的油量最大的位置偏置。

根据本发明的实施方式,泵模块包括止回阀,该止回阀被布置在泵腔室和出口之间以用于防止从出口到泵腔室的流动。

根据本发明的实施方式,流体通道被布置在泵模块的主体内。

根据本发明的实施方式,致动腔室被构造成接收压缩空气。

根据本发明的实施方式,泵模块包括至少两个泵腔室和致动腔室。

根据本发明的实施方式,主体是单件式部件。

根据本发明的实施方式,泵腔室和致动腔室被布置在泵模块的主体内。

根据本发明的实施方式,泵腔室和致动腔室被布置在附接到泵模块的主体的单独的子模块中。

根据本发明的活塞式发动机包括上述限定的泵模块。

根据本发明的实施方式,发动机包括油槽,并且泵模块被布置在油槽的端部处。

根据本发明的实施方式,用于来自涡轮增压器的润滑油的回流管线连接到泵模块的第二连接表面。

根据本发明的实施方式,在泵模块和油槽之间布置有凸缘。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施方式,其中:

图1示意性地示出了活塞式发动机的润滑油系统,

图2示出了根据本发明的实施方式的泵模块,

图3示出了与发动机的油槽连接的图2的泵模块,

图4示出了图2的泵模块的横截面图,

图5示出了从另一个方向观察的图2的泵模块的横截面图,以及

图6示出了根据本发明的另一个实施方式的与发动机的油槽连接的泵模块。

具体实施方式

图1示意性地示出了活塞式发动机1的润滑油系统的简化图示。发动机1是大型内燃发动机,例如船舶的主发动机或辅助发动机,或者是在发电厂中用于产生电力的发动机。发动机的缸膛为至少150mm。发动机的额定功率为每个汽缸至少150kW。

发动机1包括多个汽缸2,图1中仅示出了其中一个。图1的发动机1是四冲程发动机。发动机1的每个汽缸2都设置有至少一个进气阀3和至少一个排气阀4,该进气阀和排气阀可以被称为换气阀3、4。发动机1还设置有至少一个涡轮增压器5。发动机1的每个汽缸2都设置有活塞8,该活塞连接到曲轴并且被构造成在汽缸2内以往复方式移动。

润滑油系统被构造成将润滑油输送到发动机1的部件以用于润滑和/或冷却目的。润滑油系统例如经由发动机1的大端部轴承7将润滑油供应到连杆6。在连杆6的内部,润滑油被供应到发动机的活塞8,在活塞处润滑油用于润滑活塞环和/或用于冷却活塞8。

润滑油系统包括油泵9,该油泵对润滑油加压并将其供给到润滑油管线10中,在该润滑油管线中润滑油被引导到使用润滑油的部件。在图1的示例中,发动机1设置有湿油槽11。湿油槽是这样的一种油槽,其用作发动机1的储油器。在图1的润滑油系统中,从发动机1的油槽11中获取润滑油。然而,发动机1也可以设置有干油槽和单独的润滑油箱,润滑油从油槽被引入到该润滑油箱中。因此,润滑油可以从单独的润滑油箱获取。油泵9由发动机驱动。然而,油泵9也可以由一些其它动力源驱动,例如电动马达。油泵9可以是例如螺杆泵。润滑油系统还设置有预润滑泵12,该预润滑泵确保在发动机1启动时润滑油流也可用。预润滑泵12与油泵9并联布置。预润滑泵12是电驱动的。

油冷却器13被布置在油泵9的下游以用于冷却加压润滑油。旁路管道14与油冷却器13并联布置以用于在润滑油温度低时,例如在发动机1启动时,允许绕过油冷却器13。旁通阀15将旁通管线14连接到位于油冷却器13的下游侧的润滑油管线10。旁通阀15用于选择性地引导来自油泵9的润滑油流穿过油冷却器13或旁通管线14。旁通阀15可以是温度控制的,以便自动地将润滑油温度保持在适当的温度范围内。过滤器16被布置在旁通阀15的下游。

润滑油也被供应到涡轮增压器5。回流管线17将润滑油从涡轮增压器5供应回到油槽11。

发动机1设置有可变进气阀关闭(VIC)系统18和可变排气阀关闭(VEC)系统19。润滑油用作用于使VIC系统18和VEC系统19工作的控制油。换气阀3,4的可变正时允许根据发动机1的工作条件调节进气阀3和排气阀4的关闭正时。换气阀3,4可以是液压致动的或凸轮致动的。在凸轮致动的换气阀3、4的情况下,控制油例如可以用于从由凸轮确定的正时延迟阀3、4的关闭。

为了确保VIC/VEC系统18、19的正常运行,当发动机1启动时需要加压控制油可用。在发动机1正常启动之前,电驱动预润滑泵12也将加压油供应到VIC/VEC系统18、19。然而,在黑启动情况下,其中发动机1需要在不供应电能的情况下被启动,控制油需要被供应到VIC/VEC系统18、19,而不依赖于预润滑泵12。为了允许在黑启动之前将加压控制油供应到VIC系统18和/或VEC系统19,润滑油系统设置有泵模块20。泵模块20从润滑油系统接收油并将其供应到VIC/VEC系统18、19。在图1的实施方式中,泵模块20附接到油槽11。

图2示出了根据本发明的实施方式的泵模块20。图3示出了连接到发动机的油槽11的图2的泵模块20。图4和图5示出了泵模块20的两个不同的横截面图。泵模块20包括主体21。主体21具有第一连接表面22和第二连接表面23。第一连接表面22被构造成面向油槽11或替代地面向润滑油箱。第二连接表面23被构造成面向油管17。在图3的实施方式中,油管17是将润滑油从涡轮增压器5供应到油槽11的回流管线。第二连接表面23与第一连接表面22平行。第一连接表面22和第二连接表面23面向相反的方向。第二连接表面23背向第一连接表面22。

泵模块20的主体21包括通孔25。通孔25的壁限定油通道26。油通道26建立油槽11和油管17之间的流体连通。因此油通道26允许从油管17到油槽11中的流动。

根据本发明的泵模块20包括至少一个泵腔室27a、27b。在图2至图5的实施方式中,泵模块20包括第一泵腔室27a和第二泵腔室27b。泵腔室27a、27b可以用于对发动机的黑启动所需的控制油加压。泵腔室27a、27b的数量可以根据控制油的所需流速来选择。流体通道28将泵腔室27a、27b中的每一个连接到油通道26。在图2至图5的实施方式中,流体通道28是T形的,并且包括从油通道26向外延伸的第一分支和将第一泵腔室27a和第二泵腔室27b连接到第一分支的第二分支。因此,泵腔室27a、27b可以从油通道26接收润滑油。流体通道28设置有止回阀29,该止回阀允许从油通道26到泵腔室27a、27b中的流动,但防止从泵腔室27a、27b到油通道26中的流动。止回阀29位于塞子41的后面,以允许维修止回阀29。泵模块20包括出口30,控制油可以穿过该出口从泵模块20被排出。在图2至图5的实施方式中,泵模块20设置有止回阀35,该止回阀允许油从泵模块20经由出口30排出,但是防止从出口30到泵腔室27a、27b中的流动。然而,止回阀35不需要是泵模块20的整体部件,但是止回阀可以被布置在出口30下游的控制油管线中。止回阀35位于塞子42的后面,以允许维修止回阀35。在图2至图5的实施方式中,泵模块20设置有两个泵腔室27a、27b共用的出口30,但是每个泵腔室27a、27b可以设置有自己的出口。流体通道28的第二分支将出口30连接到泵腔室27a、27b。

泵模块20还设置有与第一泵腔室27a同轴的第一致动腔室31a,以及与第二泵腔室27b同轴的第二致动腔室31b。因此,致动腔室31a、31b的数量对应于泵腔室27a、27b的数量。

泵模块20包括用于第一泵腔室27a和第一致动腔室31a的第一活塞装置33a以及用于第二泵腔室27b和第二致动腔室31b的第二活塞装置33b。每个活塞装置33a、33b包括界定泵腔室27a、27b的第一活塞表面33c、33e和界定致动腔室31a、31b的第二活塞表面33d、33f。第一活塞表面33c、33e和第二活塞表面33d、33f面向相反的方向,即彼此背离。泵模块20包括用于将压力介质引入到第一致动腔室31a和第二致动腔室31b的入口(图2至图5中未示出)。

泵模块20包括用于每个活塞装置33a、33b的弹簧34a、34b。弹簧34a、34b被构造成将活塞装置33a、33b朝向泵腔室27a、27b的容积最大且致动腔室31a、31b的容积最小的位置偏置。在图2至图4的实施方式中,每个弹簧34a、34b被布置在泵腔室27a、27b内。

活塞装置33a、33b可以以往复方式移动。当足以克服弹簧34a、34b的弹簧力的流体压力被施加到活塞装置33a、33b的第二活塞表面33d、33f上时,活塞装置33a、33b移动,并且泵腔室27a、27b中的油由第一活塞表面33c、33e加压。加压油经由流体通道28和出口30从泵模块20被排出。

泵模块20借助于压力介质管线43连接到压力介质源24,如图1所示。阀36被布置在压力介质源24和泵模块20之间以用于控制压力介质从压力介质源24到泵模块20的致动腔室31a、31b中的流动。压力介质源24可以是空气罐,因此压力介质可以是压缩空气。由于压缩空气经常用于启动大型活塞式发动机,使用压缩空气作为压力介质是有利的。然而,存储在蓄压器中的液压流体也可以用作压力介质。压力介质同时被引入到两个致动腔室31a、31b中。

在图3的实施方式中,油槽11设置有凸缘38,泵模块20附接到该凸缘。油管17设置有凸缘39,以允许油管17附接到泵模块20。泵模块20附接到油槽11的端部,位于油槽11的外部。

在图2至图5的实施方式中,泵模块20的主体21是单件式部件。泵腔室27a、27b和致动腔室31a、31b被集成到主体20中,即泵腔室和致动腔室被布置在主体21内。每个泵腔室27a、27b都设置有可移除的盖40a、40b,该盖允许将活塞装置33a、33b和弹簧34a、34b插入到主体21中。

图6示出了根据本发明的另一实施方式的泵模块20。泵模块20以与图2至图5的实施方式相同的方式附接在油槽11和油管17之间。然而,图6的泵模块包括四个泵腔室和致动腔室。图6的泵模块20包括四个子模块37a、37b、37c、37d,所述四个子模块附连到泵模块20的主体21。子模块37a、37b、37c、37d中的每一个包括泵腔室和对应的致动腔室。压力介质管线43连接到每个致动腔室的入口32以用于将压力介质供应到致动腔室。通过将泵腔室和致动腔室布置在可移除的子模块中,泵腔室和致动腔室的数量和/或尺寸可以改变。这允许为每个发动机选择具有期望流速的合适构造。

本领域技术人员将理解,本发明不限于上述实施方式,而是可以在所附权利要求的范围内变化。

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