ES2263665T3

ES2263665T3 - Sistema de dosificacion.

Info

Publication number: ES2263665T3
Application number: ES01978232T
Authority: ES
Inventors: Sven Lauritsen
Original assignee: Hans Jensen Lubricators AS
Current assignee: Hans Jensen Lubricators AS
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2006-12-16
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: NO20031786D0; PL200399B1; CN1471610A; ATE322612T1; KR20040010547A; EP1328709A1; DK1328709T3; AU2002210405A1; RU2280769C2; KR100763591B1; PL360942A1; EP1328709B1; DE60118589D1; JP4685329B2; US20040026174A1; HK1060383A1; NO20031786L; NO335532B1; DE60118589T2; CN1239814C

Abstract

Un sistema de dosificación de aceite lubricante de cilindros para los cilindros de grandes motores diesel, por ejemplo, en motores marinos, con un tubo de alimentación y un tubo de retorno provistos cada uno con su válvula respectiva (3, 27) y conectados a una bomba de alimentación central y varias unidades de inyección correspondientes al número de cilindros del motor, y conectadas con los tubos, comprendiendo cada unidad: - una boquilla de inyección para inyectar aceite lubricante de cilindros atomizado en un correspondiente cilindro, - un pistón (1) instalado en el extremo posterior de un vástago de la boquilla, y - un motor controlable (37) contiguo al pistón (1) a través de un tornillo (33, 36) destinado a regular la carrera de la bomba del pistón (1), sistema que comprende también - un ordenador central para controlar las válvulas (3, 27) y el motor (37).

Description

Sistema de dosificación.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de lubricación para grandes motores diesel en el que el aceite lubricante de los cilindros se aplica a la superficie de los cilindros a través de numerosas boquillas en forma de una neblina de diminutas gotas de aceite. Un sistema de este tipo se conoce, por ejemplo, a través del documento WO 00/28194.

El suministro de aceite a cada boquilla se realiza por medio de un aparato de lubricación con sincronización convencional desde el cual unas pequeñas bombas de pistón envían unas cantidades medidas de aceite a cada una de las boquillas a través de una válvula.

Un aparato de lubricación abastece a uno de los cilindros del motor, o a un grupo de cilindros del motor, y suele ser accionado directamente por el motor diesel, en sincronía con el mismo, ya que las citadas cantidades de aceite se deben dosificar a la superficie del cilindro de manera sincronizada, es decir, en unos momentos determinados. El aparato de lubricación suele instalarse a cierta distancia de cada punto de lubricación individual. En el caso de tubos de gran longitud, la capacidad de compresión del aceite ejerce una influencia decisiva sobre la precisión de la dosificación. Aunque la experiencia con el sistema demuestra que en longitudes de tubo de hasta 6-7 metros aparentemente no se generan grandes desviaciones en la precisión de la dosificación, siempre tienen ventajas unas longitudes de tubo lo más cortas posible entre la unidad determinante de la cantidad de dosificación y la sincronización y el punto de dosificación sobre la pared del cilindro.

No todos los motores diesel permiten el accionamiento mecánico directo del aparato de lubricación en sincronía con el número de revoluciones. Además, existe la creciente necesidad de disponer de una adaptación fácil y flexible de la cantidad dosificada de aceite lubricante de los cilindros según las necesidades reales e inmediatas del motor, en función de los diversos parámetros del motor susceptibles de medición. Conviene, además, adaptar la sincronización al estado de funcionamiento real de una forma continuada y flexible. Todas estas adaptaciones deberían controlarse, preferentemente, de manera centralizada.

El accionamiento de los aparatos de lubricación en sincronía con las rpm del motor se puede efectuar electrónicamente, aunque esta aplicación es de gran amplitud y coste. Con un sistema de este tipo, la sincronización se puede modificar de inmediato.

Debido a que el aceite lubricante de los cilindros debe dosificarse según una cantidad de aceite por cada revolución del motor, la única posibilidad de modificar la dosificación consiste en regular la carrera de las bombas. Un sistema para tal fin se describe en la solicitud de patente danesa 4999/85. Este sistema usa un mecanismo de levas que regula la carrera de las bombas dependiendo de la carga del motor. El cambio de esta dependencia se logra solamente con la sustitución de las levas por nuevas levas que proporcionen una función de transformación diferente.

También se ha sugerido regular la carrera de las bombas por medio de un motor controlable, tal como un motor paso a paso. El sistema se ha utilizado para la lubricación de puntos concretos, y es difícil implementarlo en aparatos de lubricación convencionales.

Respecto a la lubricación tradicional de las paredes de los cilindros, la práctica hasta este momento ha consistido en usar simples válvulas de retención presionadas por muelle capaces de resistir la presión interna del cilindro pero que ceden a una presión de inyección externa ligeramente mayor. En relación con esta invención, es deseable y necesario que la apertura del sistema de válvulas se produzca solamente ante una presión de aceite muy superior con el fin de que la inyección del aceite pueda adquirir, desde el comienzo, un carácter de inyección atomizada. Esto implica un factor diferencial de la presión de varios cientos por ciento.

La finalidad de la presente invención es proporcionar un sistema de lubricación pulverizada de los cilindros de grandes motores diesel con el que se consigue un control centralizado flexible de la carrera de la bomba, y en consecuencia de la cantidad de aceite, además de un control preciso de la sincronización.

Esto se logra, según la presente invención, con un sistema dosificador que tiene un tubo de alimentación y un tubo de retorno, cada cual provisto de una válvula y conectado a una bomba de alimentación central, y que además tiene varias unidades de inyección correspondientes al número de cilindros del motor y conectadas con los tubos, comprendiendo cada una de dichas unidades:

-: una boquilla de inyección para inyectar aceite lubricante de cilindros atomizado en un correspondiente cilindro,

-: un pistón instalado en el extremo posterior de un vástago de la boquilla, y

-: un motor controlable contiguo al pistón a través de un tornillo destinado a regular la carrera del pistón de la bomba, sistema que comprende también

-: un ordenador central para controlar las válvulas y el motor.

Con este sistema se puede regular fácilmente la carrera mediante ajustes del motor controlable. Esto lo realiza el ordenador centralmente sobre la base de la información recibida relativa a los parámetros operativos del motor. Se puede también controlar la apertura y cierre de las válvulas a través del ordenador. Con el sistema según la invención, se pueden transformar los parámetros operativos del motor para alterar la sincronización y la cantidad dosificada de aceite lubricante de los cilindros. Este aceite puede dosificarse en cualquier momento del ciclo operativo del motor. Debido a que se inyecta un chorro pulverizado, se consigue una lubricación particularmente eficaz del motor.

Un cilindro puede tener una o más unidades de inyección. Normalmente, el número de unidades de inyección es un múltiplo del número de cilindros.

Según una realización particular de la invención, el sistema es singular en el sentido de que la boquilla comprende un vástago cilíndrico que encaja a través de un orificio de la pared del cilindro, teniendo este vástago de la boquilla un conducto central para alojar un cuerpo de válvula de aguja presionado por muelle hacia el exterior para cerrar el asiento interno de una válvula en la boca del vástago de la boquilla, y un segundo conducto axial para la alimentación controlada del aceite a presión a una cámara de presión frontal en la que el aceite a presión puede ejercer una presión en sentido inverso del cuerpo de la válvula de aguja para abrir el asiento de la válvula interna, además de una inyección de aceite a sobrepresión a través de la boquilla abierta por dicha inyección hasta que la presión de aceite disminuye para cerrar la válvula de aguja, estando el conducto central constituido por un espacio cilíndrico anular situado entre un vástago cilíndrico tubular y externo de la boquilla y un tubo pasante situado centralmente para la acomodación central del cuerpo de válvula de aguja.

Según la invención, se usa una boquilla de inyección controlada por válvula para inyectar el aceite lubricante a los cilindros de grandes motores diesel. Se logra así la deseada atomización, ya que se trabaja a una presión de inyección muy superior a la de un aceite lubricante que meramente fluye a través de los orificios de lubricación de los cilindros.

Se conocen algunas válvulas de boquilla que trabajan en condiciones similares, tales como las de diversas unidades de inyección de combustible a los cilindros del motor; no obstante, estos dispositivos de la técnica anterior no guardan relación con la inyección de aceite lubricante a los cilindros, y no resultan inmediatamente apropiados para tal finalidad debido a que se disponen en unas condiciones de instalación diferentes a las de la introducción a través de la pared del cilindro.

No obstante, y en relación con la invención, se observa que conviene basar la nueva válvula en ciertas características básicas de las válvulas de combustible de la técnica anterior, principalmente en lo referente a su diseño en forma de un vástago redondo dotado de un conducto central destinado a recibir un cuerpo de válvula provisto de una aguja de válvula frontal que actúa en reciprocidad con un asiento de válvula situado muy próximo a la abertura de la boquilla exterior y un muelle de compresión situado en la parte posterior para impulsar el cuerpo y la aguja de la válvula contra el asiento, además de un conducto para líquidos que conduce el fluido a presión hacia un compartimento a presión frente al cuerpo de la válvula, siendo dicho cuerpo, y por consiguiente la aguja de la válvula, impulsados hacia atrás al aplicárseles la necesaria presión al líquido. En consecuencia, la boquilla se abre solamente al establecerse una presión alta, es decir la atomización del líquido se puede producir inmediatamente después del inicio de la apertura de la válvula y hasta que la alta presión del líquido se reduce en una medida tal que es incapaz de vencer la acción del citado muelle de compresión, es decir, la atomización se detendrá bruscamente cuando aún subsista una presión muy elevada en el líquido. Desde dicho compartimento de presión surgirá una pequeña fuga de líquido en sentido inverso que simplemente será descargada a través del citado conducto central.

En principio, las citadas válvulas de combustible se pueden fabricar e instalar sin dificultad alguna en las cabezas de cilindro del motor, proporcionándose la necesaria dimensión a dichos vástagos de válvula. Al respecto, es condición indispensable que esta disposición brinde la necesaria amplitud para que los vástagos tengan el tamaño necesario en su sección transversal que permita establecer dicho conducto central y el conducto de alimentación de líquido en paralelo a él, que en las válvulas de combustible presentan un espesor considerable.

Respecto a las válvulas de lubricación de la pared de los cilindros, sus tamaños y prácticas de montaje difieren totalmente. Es crucial minimizar el diámetro del vástago de la válvula, ya que, particularmente en los cilindros de motor existentes, no se permiten las perforaciones pasantes de "orificios de lubricación" que tengan un tamaño superior al inicialmente previsto, siendo tales orificios, en la práctica, considerablemente más pequeños que los orificios provistos en la cabeza del cilindro para el paso de las válvulas de combustible.

Sobre la base de estos antecedentes, y al usar la citada técnica para la lubricación de la pared de los cilindros, conviene que el conducto de alimentación de líquido sea apreciablemente más estrecho, ya que el flujo de líquido necesario en este caso constituye sólo una pequeña fracción del flujo total de combustible, lo cual favorece un diámetro pequeño del vástago de la válvula. En la práctica, sin embargo, existe el problema de la dificultad de formar un fino conducto a través de un cuerpo de vástago relativamente largo, particularmente cuando se pretende instalar el conducto en el exterior del conducto central del cuerpo del vástago. Por consiguiente, una aplicación directa de dicha técnica anterior supondría una fabricación inusitadamente cara del estrecho cuerpo del vástago o un espesor inaceptablemente grande del cuerpo del vástago.

De la invención se desprende que se pueden cambiar radicalmente estas circunstancias si se dispone el conducto de alimentación de líquido descentralizado a modo de conducto anular en torno al conducto central, formando una o más ranuras axiales en el área entre el tubo interno central y el tubo del vástago que lo rodea, respectivamente. Mediante tal división en dos tubos, se proporciona, sin necesidad de complicadas operaciones de corte, un estrecho conducto capaz de ocupar un mínimo de espacio en dirección radial; en la práctica, aparentemente se pueden adaptar las válvulas de boquilla de manera que presenten un espesor tan reducido como para que resultan totalmente apropiadas para la finalidad específica aquí descrita.

Descripción del dibujo

La invención se explica a continuación haciendo referencia al dibujo adjunto, en el que:

la Fig. 1 muestra un sistema según la invención con tres unidades de inyección,

la Fig. 2 muestra una sección parcial, a escala ampliada y sobre la línea II-II de la Fig. 1, de una unidad de inyección, y

la Fig. 3 muestra una sección parcial a través de otra realización de una válvula para uso en una unidad de dosificación.

El sistema según la invención ilustrado en la Fig. 1 se define como una instalación con tres unidades/válvulas de inyección, aunque su número no se limita a tres. La unidad de inyección comprende una unidad de dosificación montada directamente sobre cada válvula individual.

La unidad de dosificación, mostrada con mayor claridad en la Fig. 2, consiste en un pistón 1 que, según se ilustra, puede tener un pistón diferencial. El pistón permanece en el extremo izquierdo por la acción del muelle 1' cuando el sistema está libre de presión. Al abrirse la válvula 3, se alimenta aceite a presión al compartimento 5 desde una bomba no mostrada, a través del tubo de presión 17, con lo cual el pistón se mueve hacia la derecha, siendo el aceite desplazado por el extremo derecho del pistón y conducido a través de la válvula de presión 7, por los conductos 9, 24 y 28, hasta el compartimento 30 situado delante de la aguja de boquilla 18, para luego discurrir a través del conducto de boquilla 12 de la boquilla 11. La función de la válvula se describe más detalladamente a continuación.

El aceite que se fuga desde la válvula es conducido a través de los conductos 13, 15 y 21 hasta el tubo de retorno 23. El compartimento 25 en torno al muelle 1' permanece en conexión constante con el tubo de retorno 23 a través del orificio 19, de manera que el volumen variable de aceite de este compartimento 25 no entorpece la función. Cuando el pistón 1 alcanza su posición inferior, la válvula 27 se abre y la válvula 3 se cierra. Así, el compartimento 5 se conecta con el tubo de retorno 29, el muelle 1' fuerza al pistón 1 de regreso a su posición extrema izquierda, y el compartimento 5 es alimentado con aceite nuevo a través de la válvula de succión 31 del pistón 1. La válvula de succión no necesariamente deberá estar instalada en el pistón 1. La carrera de la bomba se regula mediante el tornillo 33, que gira al ser accionado por el motor controlable 37.

La apertura y cierre de las válvulas 3 y 27 y el control del motor 37 se puede realizar centralmente desde un ordenador (no mostrado) que recibe los parámetros operativos del motor y los transforma en cambios de la sincronización y de la carrera de la bomba, respectivamente.

La unidad de dosificación descrita no necesariamente debe montarse en cada unidad de boquilla individual, sino que puede montarse conjuntamente con las unidades de dosificación de las restantes unidades de boquilla de cada cilindro, de manera que la regulación de la carrera se puede efectuar a través de un único motor 37 aplicable a todas las unidades de dosificación. A continuación, la unidad de dosificación se conecta a las válvulas en la pared de los cilindros mediante conexiones de tubo. Debido a que las unidades de dosificación son pequeñas en comparación con las de un aparato de dosificación convencional, dichas unidades de dosificación acopladas entre sí se pueden montar en cualquier sitio próximo a los puntos de lubricación sin incurrir en las limitaciones impuestas por un aparato de lubricación convencional de mayor tamaño. Según esto, las necesarias conexiones de tubo entre la unidad de dosificación y las válvulas pueden mantenerse relativamente cortas.

La unidad mostrada en la Fig. 3 comprende un tubo externo 2, fino y alargado, que se inserta en una perforación transversal 4 señalada mediante línea discontinua de la pared de un cilindro delimitada por las líneas discontinuas curvas 6a y 6b. En la pared interna 6a del cilindro, este tubo acaba en un tapón de boquilla insertado 8 cuya boca se encuentra en una prolongación de boquilla 10 que tiene un conducto de boquilla externo 12 inclinado que atomiza el aceite a presión alimentado a través de un conducto de acceso central 14.

En dicho conducto 14 está acomodado un extremo 16 de una aguja de válvula 18, siendo la aguja 18 guiada axialmente dentro de una parte de bloque 20 asegurada a un tubo interno 22 que se prolonga hacia el exterior a lo largo de todo el tubo externo 2, a una cierta distancia radial del mismo, delimitando un conducto anular cilíndrico 24 entre los citados tubos. Este conducto anular conduce el aceite a presión desde una carcasa de conexión 26, situada justo fuera de la pared externa 6b del cilindro del motor, hasta la parte de bloque 20, donde se forman unos conductos inclinados 28 que conducen al aceite a presión hacia abajo y lo impulsan hasta comunicarse con un compartimento 30 delante de un engrosamiento 32 de la aguja de válvula 18. Así, el aceite a presión alimentado puede ejercer una fuerza de presión inversa sobre la aguja de válvula.

En su extremo posterior, la aguja de válvula 18 es contigua a un muelle de compresión 32 que está insertado en el tubo interno 22 y soportado en el extremo delantero de una corredera cilíndrica 34 que se desliza longitudinalmente dentro del tubo interno 22, pudiendo ser regulada en uno y otro sentido mediante un tornillo 36 del extremo posterior de la parte de bloque 26, tornillo que gira por la acción del motor 37. El giro de la corredera 34 se evita mediante una guía 35. El conducto cilíndrico 24 de la parte de bloque 26 está conectado a un conducto radial 38 que está unido, a través de un filtro 40, a una conexión de tubo 42 para el aceite a presión. El lado interno del tubo interno 22 está conectado, a través de una conexión 44, a una segunda conexión de tubo 46 destinada a drenar la fuga de aceite que pudiera penetrar desde el área de la zona de boquilla a través del tubo interno, donde no existe ningún sello especial.

El muelle 32 se mantiene bajo una precarga adecuada que se corresponde con la presión de apertura que se desea para la aguja de válvula, y, al llegar la presión del aceite de la conexión 42 al nivel deseado, la aguja de válvula es forzada ligeramente hacia atrás por la presión del aceite sobre el engrosamiento 32 de la aguja, de manera que la punta de la aguja de válvula abandona el contacto con su asiento al final de un estrecho tubo que desemboca en el conducto de boquilla 12, con lo cual, desde el primer momento, la apertura provoca la atomización a alta presión de la eyección del aceite, designada 48, desde la boquilla. Esta situación se mantiene hasta que la presión del aceite suministrado comienza a bajar, con lo que finaliza bruscamente la atomización de la boquilla.

Podrá apreciarse que toda la parte de tubo puede tener un diámetro relativamente pequeño, que los conductos de alimentación y descarga del aceite a presión y las fugas de aceite, respectivamente, no requieren una operación de corte específica, salvo para los conductos inclinados externos 28, que el muelle 32 puede disponerse perfectamente en el tubo interno 22, y que la parte de bloque 20 puede tener un tamaño reducido debido al hecho, entre otros, de que no tiene por finalidad contener al muelle 32.

En la Fig. 3, la boquilla presenta una orientación radial a través de la pared de cilindro 6a, 6b. Alternativamente, la boquilla puede estar orientada con un ángulo de inclinación relativo a una radiante. Esto depende de las condiciones de espacio, del espesor del material, etc.

Cabe mencionar que la alimentación del aceite a presión se puede establecer, alternativamente, por medio de una o más ranuras longitudinales en el tubo externo 2 o en el tubo interno 22, que supondrán la misma facilidad de producción que se ha descrito anteriormente.

Claims

1. Un sistema de dosificación de aceite lubricante de cilindros para los cilindros de grandes motores diesel, por ejemplo, en motores marinos, con un tubo de alimentación y un tubo de retorno provistos cada uno con su válvula respectiva (3, 27) y conectados a una bomba de alimentación central y varias unidades de inyección correspondientes al número de cilindros del motor, y conectadas con los tubos, comprendiendo cada unidad:

-: un pistón (1) instalado en el extremo posterior de un vástago de la boquilla, y

-: un motor controlable (37) contiguo al pistón (1) a través de un tornillo (33, 36) destinado a regular la carrera de la bomba del pistón (1), sistema que comprende también

-: un ordenador central para controlar las válvulas (3, 27) y el motor (37).

2. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la boquilla comprende un vástago de boquilla cilíndrico (2) para encajarse a través de un orificio (4) de la pared del cilindro, teniendo el vástago de boquilla un conducto central (14) para un cuerpo de válvula de aguja (18) presionado por muelle hacia el exterior para cerrar el asiento de una válvula interno en la boca del vástago del vástago de boquilla, y un segundo conducto axial (24) para la alimentación controlada del aceite a presión a una cámara de presión delantera (30) en la que el aceite a presión puede ejercer una presión en sentido inverso del cuerpo de la válvula de aguja para abrir el asiento de la válvula interna, además de realizar una inyección de aceite a sobrepresión a través de la boquilla abierta por la misma hasta que la presión de aceite disminuye para cerrar, de forma eficaz, la válvula de aguja, estando el conducto central constituido por un espacio cilíndrico anular (24) situado entre un vástago de boquilla cilíndrico (2) tubular y externo y un tubo pasante (22) situado centralmente para el alojamiento central del cuerpo de válvula de aguja (18).

3. Un sistema según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el pistón (1) está presionado por un muelle (1') que impulsa al pistón hacia un compartimento de suministro de aceite (5) cuando el sistema está libre de presión.

4. Un sistema según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque la boquilla (11) tiene un conducto de boquilla externo (12) inclinado.

5. Un sistema según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la boquilla de inyección y el motor controlable están dispuestos concéntricamente en torno a un eje común.

6. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2-5, caracterizado porque el muelle (32) que actúa sobre el cuerpo de válvula de aguja es contiguo a una corredera (34) de desplazamiento longitudinal cuya carrera está determinada por el motor controlable (37).

7. Un sistema según la reivindicación 6, caracterizado porque la corredera (34) se mantiene fija de manera giratoria mediante una guía (37).

8. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2-7, caracterizado porque el muelle (32) que actúa sobre el cuerpo de válvula de aguja tiene una precarga que se corresponde con la presión de apertura que se desea para la aguja de válvula (18).