DE STORK SCHEEPSDIESELMOTOR
3.000 -
32.000 pk.
DOOR
ir. A. HOOTSEN
Overdruk uit het Weekblad
'DE INGENIEUR'
no. 8, 1963. Werktuig- en Scheepsbouw 3.
•
•
De Stork Scheepsdieselmotor 3.000 - 32.000 pk.
door i·r. A . Hoot se n, Afdeling Dieselmoto ren der Kon. Mach inefabriek Gebr. Stork & Co. N.V. - Hengelo (0.).
Summary: The Stork marine diesel engine 3,000-32,000 bhp.
Description of the Stork two-stroke single acting marine
diesel engine with uniflow scavenging and pulse systc;n,
turbocharging without any additional means of air supply.
The engine is designed for the use of heavy fuel oil up to
3,500 sec. Redwood I (Bunker-C).
Discussion of the high efficiency of this Stork engine with
the favourable characteristics of its four exhaust valves,
involving a high turbocharging efficiency and thus a large
quantity of scavenging air and a low thermal load of the
.
eng me.
Quick and easy maintenance is a feature of this Stork
engine. Special refe,r ence is made to the hydraulic method
of stressing bolts and studs and quick exchange of piston
rings and removal of the complete piston crown sideways
through the scavenging air belt, without disturbing the
cylinder cover.
Algemene inleiding
De Stork Scheepsdieselmotor, zie fig. 1, 2 en 3, is een
enkelwerkende tweetakt kruishoofd motor met langsspoeling en drukvulling, geconstrueerd voor bet gebruik van
zware brandstofolie tot een viscositeit van 3500 s Redwood I bij 100° F (zgn. Bunker-C).
De spoellucht wordt onder in de cilinder toegelaten
door een rij tangentiaal geplaatste spoelpoorten over de
gehele omtrek van bet onderste gedeelte van de cilindervoering; de uitlaatgassen verlaten de cilinder aan de
bovenzijde door 4 uitlaatkleppen in het cilinderdeksel.
Voor de drukvulling zijn nabij de cilinderdeksels een
aantal druk.vulgroepen, fig. 4·, opgesteld die elk bestaan
uit een door de uitlaatgassen gedreven turbine die direct
gekoppeld is met een centrifugaal compressor voor levering van de Iucht voor spoeling en drukvulling. De drukvulgroepen zijn niet mechanisch met de motoras gekoppeld. Door toepassing van h~t zgn. stootsysteem, waarbij
zowel gebruik wordt gemaakt van de statische eneq~ie in
de uitlaatgassen als van de kinetische energie daarvan
tijdens de uitlaatstoten, wordt bereikt dat onder alJ..e
omstandigheden, met inbegrip van starten en manoeuvreren, voldoende Iucht wordt geleverd voor een rookloze verbranding. Hierdoor zijn de, vroeger voor tweetakt motoren noodzakelijke, spoelpompen overbodig geworden en· wordt een hoog mechanisch rendement (tot
92 % ) en - mede daardoor - een laag brandstofverbruik
van minder dan 150 g/ epk.h bereikt. D aar zelfs bij bet
uitvallen van een drukvulgroep nog voldoende Iucht wordt
geleverd voor gereduceerd vermogen, is ook de bedrijfszekerheid voldoende gewaarborgd om gebeel zonder spoelpompen, ook in letterlijke zin, in zee te gaan.
V oor bet gebruik van zware olie is deze motor, door
een volledige afscheiding tussen cilinder en krukkast, bij
uitstek geschikt, daar geen zwavelboudende verbrandingsprodukten langs de zuiger kunnen ontwijken naar de
krukkast, waar zij de smeerolie in korte tijd zo zouden
verontreinigen dat deze voor verder gebruik ongeschikt
zou zijn. Aangezien zware olie wegens haar hoge viscositeit
v66r gebruik moet worden verhit tot max. ca. 115° C,
zijn de brandstofpomr>en zo dicbt mogelijk bij de cilinderdeksels geplaatst om, door een korte persleiding naar de
brandstofklep, afkoeling te voorkomen. H et thermisch
rendement is bij deze motor met zware olie gelijk aan dat
met dieselolie.
De motor wordt in 4 afmetingen gemaakt, met boringen
van 540, 630, 750 en 850 mm, bij een slaglengte =
2-2,14 maal de boring en met max. continue cilindervermogens tot resp. 700, 1100, 1670 en 2670 epk, b1_1
toerentallen tot resp. 150, 135, 118 en 115 per rninuut.
Nadat de eerste motor van dit type in 1954 in dienst werd
genomen, zijn iruniddels meer dan 125 motoren afgeleverd, waarvan een aantal door onze Nederlandse licentienemer, de Nederlandse Dok en Scheepsbouw Maatschappij
te Amsterdam, werd vervaardigd.
In Groot-Brittannie werden licentierechten verleend
aan Fairfield Shipbuilding & Engineering Co. Ltd. te
Glasgow (Lithgow Group), Wallsend Slipway & Engineering Co. Ltd. te W all.send on Tyne (Swan Hunter
Group) en H awthorn Leslie (Engineers) Ltd. te New
Castle on Tyne; in Duitsland aan Howaldtswerke A.G.
te Hamburg.
Door een voortdurend nauw contact met de technische
diensten van vooral de Nederlandse rederijen kon bet
motortype naar aanleiding van bun bedrijfservaringen
steeds weer in details worden verbeterd. Tevens konden
door de fusie tussen Stork en Werkspoor een aantal constructie-elementen van de Werkspoor-Lugtmotor worden
overgenomen, waardoor een combinatie van de beste
eigenschappen van beide motortypen werd bereikt.
1
•
Fig. l. 8-Cilindermotor type SW 85.
•
--·--··--
'
-~~F-. .
(
....
·' ~"'":J.
"""
\-- •
•
•
I
1
j
.~-Cj
, f
'
!
•I
o-..,, -;: ,
- .. '. .... '..
.~ - -
I
" :;:- r.-:\'
'I
'l ; ;
i
,.
-·
·11\ ~J
L~-( ~~
..
0-,..lJ
/-
ij
!
I
'
I
I
.......... ...
l .
··I
•
a
•
.._
Daarnaast maakte echter de snelle ontwikkeling van
deze tijd het bezit van een of meer proefmotoren absoluut
noodzakelijk en daarom beschikt Stork thans over twee
3-cilinder proefmotoren; zie fig. 5. De achterste motor
op deze figuur heeft een boring van 750 mm en een
slaglengte van 1600 mm; de voorste een boring en slag
van resp. 850 mm en 1700 mm. Beide proefmotoren zijn
voorzien van de modernste apparatuur ter registratie van
de belangrijke gegevens voor controle in het algemeen en
van de warmtebelasting in het bijzonder.
Fig. 6 en 7 tonen de resultaten van de grootste motor
tot 2500 epk per cilinder, waarbij de uitlaattemperatuur
na de kleppen nog slechts 310° C bedraagt bij een maximale verbrandingsdruk van minder dan 70 kg/ cm2 en een
drukstijging bij de verbranding van slechts 10 kg/ cm2
boven de compressiedruk.
Op grond van deze resultaten kon het toelaatbare
maximum continu vermogen van deze motor verhoogd
worden tot 2670 epk per cilinder, overeenkomend met
een gemiddelde effectieve druk van bijna 11 kg/ cm2 •
Hierbij zal de uitlaattemperatuur na de kleppen de, nog
steeds relatief lage, waarde van 320° C - zoals ook bij
de kleinere motoren van de serie - niet overschrijden en
kan de verbrandingsdruk beperkt blijven tot 70 kg/ c'm2
bij gelijkblijvend brandstofverbruik, door vergroting van
de capaciteit van het brandstofinspuitsysteem.
Daar voor eenzelfde motor zonder drukvulling een gemiddelde effectieve druk van 5, 3 kg/ cm2 normaal zou
zijn, is door de toepassing van drukvulling het vermogen
dus meer dan verdubbeld, waarmee wel zeer duidelijk
de enorme ontwikkeling van de laartste 10 jaren geillustreerd wordt.
Constructie
fi'ig. 2. Dwarsdoorsnede SW 85.
De constructie van de motor zij beschre~en aan de hand
van de doorsneden (fig. 2 en 3) van de grootste motor
2
•
-
,.,w
-
1-
1--
8
;s
I----1 \V -
B
8
13
~I..t
13
'-1~
8
_M
Fig. 3. Langsdoorsnede SW 85.
van de serie, daar in deze jongste uithreiding van het
programma uit de aard der zaak de nieuwste inzichten en
ervaringen zijn verwerkt.
Zoals gehruikelijk hij de Stork motoren, worden de drie
boofddelen van de motorconstructie, t.w. fundatieplaat,
kolommen en cilinderhalk, verhonden door lange doorlopende trekankers. Hierdoor worden trekkrachteh in deze
hoofddelen als gevolg van de druk in de cilinder vermeden.
De gelaste fundatieplaat hestaat uit 2 delen die in het
midden van de motor door middel van flenzen en ruimhouten stijf met elkaar zijn verhonden. De plaat is opgehouwd uit duhhele langsliggers die tussen de cilinders zijn
verhonden door dwarsschotten. Ben relatief dunne hodemplaat, uitsluitend voor het opvangen van de cartersmeerolie, sluit het geheel aan de onderzijde af.
Het middenstuk van de dwarsschotten, met het zadel
voor het hoofdltiger en ter weerszijden daarvan de kokers
voor de trekankers, hestaat uit een s:tuk gietstaal, zodat
geen enkele lasnaad door de cilin_derdruk rechtstreeks
wordt helast.
De langsliggers van de fundatieplaat zijn aan de vliegwielzijde van de motor verlengd voor het opnemen van
het aangehouwde stuwhlok. De gelaste kolommen tussen
de cilinders zijn onderling verhonden met zware gelaste
tussenstukken en door de oliegekoelde gietijz.eren lei.:
hanen. Dit gebeel vormt een stijf middenstuk tussen fundatieplaat en cilinderhalk. Aile lasconstructies zijn v66r
de mechanische hewerking spanningsvrij gegloeid.
De krukkast wordt tussen de kolommen afgedicbt door
stijve plaatstalen deuren die met doorlopende houten zijn
hevestigd. Aan de niet-hedieningszijde zijn deze deuren in
scharnieren opgehangen om de krukkast gemakkelijker
toegankelijk te maken.
De cilinderhalk is opgehouwd uit een aantal gietijzeren
cilinderhlokken, ieder van een tot drie cilinders, die door
middel van flenzen en ruimhouten stijf met elkaar zijn
v~rhonden. Het hovendeel van de cilindervoering is hovenin het cilinderblok opgehangen door middel van een
topflens, die door het cilinderdeksel wordt vastgedrukt.
Deze hovenvoering wordt met zoetwater gekoeld. Het
onderste deel van de cilindervoering met de spoelpoorten
is in de spoelluchtruimte van bet cilinderhlok met een
flens hevestigd tegen de onderzijde van het watergekoelde
hovendeel van bet cilinderhlok. Beide voeringen kunnen
naar heneden vrij uitzetten. Door een gegolfde scheiding
tussen hoven- en ondervoering is een geleidelijke overgang
van de zuigerveren gewaarhorgd.
Het loopvlak van de cilindervoeringen wordt als regel
voorzien van een barde cbroomlaag; de voeringen kunnen
echter ook worden vervaardigd van een slijtvaste gietijzerlegering zonder chroomlaag.
Onder de spoelpoorten hevinden zicb 6 smeerpunten
waardoor cilindersmeerolie tussen zuiger en cilindervoering
wordt geperst in de tijd waarin de zuiger zicb nabij het
onderste dode punt hevindt. Per cilinder is hiervoor een
smeertoestel aanwezig dat door een bulpas vanuit de
krukkast wordt aangedreven.
De hodem van bet cilinderhlok is duhhelwandig uitgevoerd met pakkinghussen voor Iucht- en oliedichte doorvoering van de zuigerstang ter volledige scbeiding van
cilinder en krukkast.
Door de ondervoering op de hodem van het cilinderblok te Iaten zakken, kunnen zuigerveren worden ver-
3
•
'
'
.--
__.,.;
I
\
\\
\\
\ \\
.
···-···---···.
\ \\
1 \ ', \
~:
x/·.,
. I \
.A,~...
ll
iflij ' - - - ' \\
t-.:;
'
i
•
··········1F···············'{f...
• ....... .,............................... . .............. J
••
Fig. 4. Dntk vul groep.
J
Fig. 5. Proefmotoren.
wisseld in de spoelluchtruimte zonder dat verder iets
aan de motor gedemonteerd behoeft te worden. Ook kan
zo de boring van de bovenvoering worden opgemeten.
Door een verticale deling van de ondervoering kan deze
bovendien nog in twee helften zijdelin gs uit de spoelluchtruimte van bet cilinderblok worden verwijderd, waarna
het mogelijk is ook de zuigerkop op deze wijze te verwijderen.
Bovengenoemde demontages worden geheel uitgevoerd
met behulp van de torninrichting van de motor. H et
cilinderdeksel blijft daarbij volledig op zijn plaats. Demontage van een cilinderdeksel is derhalve aileen nog nodig
bij verwisseling van een bovenvoering.
De krukas is opgebouwd uit smeedstalen krukwangen
met ingekrompen astappen en bestaat uit twee delen, die
in het midden van de motor met flenzen en ruimbouten
aan elkaar zijn verbonden. Door de krukpenlagers te
smeren vanaf de kruishoofden konden smeerolieboringen
in de . krukas en daarmee bronnen van spanningsconcentraties worden vermeden.
Waar nodig wordt de krukas voorzien van contragewichten voor uitwendige balancering en/ of voor outlasting van lagers die door hun ligging tussen twee krukken
met gering hoekverschil te zwaar zouden wordt belast
door de massakrachten van de roterende delen; zie fig. 8.
De hoofdlagers zijn voorzien van afzonderlijke stalen
lagerschalen die gevoerd zijn met witmetaal en verwisseld
kunnen worden zonder de krukas van zijn plaats te
nemen.
De stalen krukpen- en kruishoofdlagers zijn direct met
witmetaal gevoerd, zonder afzonderlijke lagerschalen en
worden beide vanuit bet kruishoofd gesmeerd; de drijf-
4
,
stang is daarvoor van een centrale boring voorzien. Het
kruishoofdlager bestaat uit drie delen, namelijk een lang
ondermetaal dat over de gehele lengte van de kruishoofdtap draagt waardoor een lage vlaktedruk wordt bereikt,
alsmede twee smalle bovenmetalen die ter weerszijden van
bet kruishoofd de kruishoofdtap omvatten. Het smeedstalen kruishoofd, fig. 9, is met bouten bevestigd tegen
een flens onderaan de zuigerstang en is voorzien van een
sleutelgatvormige opening waardoor de ingeklemde afzonderlijke kruisboofdtap aan de onderzijde over de gebele
1
__... v
400
380
360
340
v
v
voor turbine
/
v
v
'-
]
i
~
~
.
•
320
-
L-
300
~
280
260
I-"
na kleppen
.
~ I-"
70
na turbine
~
~
~
·-:.
~
verbrandingsdrvk
60
0,9
50
0,8
40
"'e:
"'~
compressiedruk
'~
<.>
0,7
'~
0,6
0,5
7000
v
0,4
v
I;'
v
/
v
I/
~
v
spoelluchtdruk
L-
toerental
drukvulgroep
5000
160
4000
brandstof
verbruik
150
140
~5
7
7.5
8
8.5
9
9.5 10 10,5
gem. eff. druk in kg/cm2
~----+---~---+~----~
1600
1800
2000
2200 2400 2500
epk !cit .
Fig. 6. Prestatie-diagram.
100
90
80
V?/
lengte vrij blijft. Aan de leibaanzijde is de gietstalen
leislof, voorzien van witmetalen loopvlakken, tegen bet
kruishoofd bevestigd.
De afzonderlijke kruishoofdtap van deze Werkspoor
constructie kan gemakkelijk en daardoor zeer nauwkeurig
op de draaibank worden bewerkt waardoor een zuiver
draagvlak over de gehele lengte gewaarborgd wordt. Het
kruisboofd wordt met smeerolie gevoed vanuit een aan
de kolom bevestigde stoel door middel van korte scharnierpijpen. Hiermee wordt tevens de toevoer van koelolie
naar de zuiger verzorgd.
De koelolie wordt na terugkeer uit de zuiger op dezelfde
wijze door scbarnierpijpen naar een stoel aan de tegenoverstaande kolom en vandaar naar een verzamelleiding
buiten de motor afgevoerd. Door een thermometer en
kijkglas buiten de motor kan de koelolie van elke cilinder
afzonderlijk worden gecontroleerd .
De koelolie gaat naar de zuiger door een centrale
boring in de zuigerstang en wordt door een vulstuk in de
zuiger eerst langs de zuigeromtrek omboog en vervolgens
door een spiraalvormig kanaal langs de zuigerbodem naar
bet midden geleid om vandaar door een binnenpijp in de
centrale boring van de zuigerstang te worden afgevoerd.
De smeedstalen zuigerkop is met bouten op een flens
bovenaan de zuigerstang bevestigd en kan de cilindervoering niet raken doordat onder tegen deze flens een
(tweedelige) gietijzeren geleidering is bevestigd van grotere
diameter.
Het cilinderdeksel van molybdeen gietstaal wordt met
zoetwater gekoeld en omvat volledig de verbrandingsruimte; zodat de bete brandstofstralen nergens ongekoelde
wanden kunnen raken. In bet midden van bet cilinderdeksel is de brandstofklep geplaatst. De verstuiver spuit
de brandstof door een aantal radiale gaatjes, dus stervorrnig symmetrisch, in de verbrandingsruimte waardoor
een zeer goede menging met de - door de tangentiaal geplaatste spoelpoorten - rondwervelende verbrandingslucht
V /r/ ///, r / / / / / / /V / / ' / / /
-----
v~
~
~
I
8
.... ,
'===="
10kg/cm2
.... ,
'
-------, ·...
I
f:// [/// r
' / / / "///
[ / //
~
'//
/
\
\
I'V\:
'///
.I
'
vr r
I
I
I
I
\
/ / / Vrr
///
\
I
\
I
\
~
t\
' ' ' .......
effectief
vermogen
~
/
180"
/
........
~
0
I
·\
1'. '\.'\.
goo
I
••
\
///
\
I
\
////,
~
10
\
I
koe/water
1/
1/
\
mo ,
Vr r lr r / lr ".6k~el r en/m~erolie
/
/ I/ r r r r
~'\..'\..'\1:\..
'\.."\: l '""' !'--"\."\."\ !:'\"\"'
"'
~
.....
'
v
~//
,
I
f --
uitlaatgassen
~
70
met contragewichfen
zonder contragewichfen
_... ... .
l.
-- I •
/
/
/
1800
~
~
~
~'\' I'-''
7
1600
''''8
1800
l '\.'\.'\.
,,,,!'\.'\.''
2000
Fig. 7. Warmtebalans.
9
krukken
•
l'\.' '
10
gem.eff. druk in kg/cm2
2200
2400
epk /cit.
--==T'.rP.~
270°
confragewichten
2600
F ig. 8. Hoofdlagerbelastingen - polair diagram.
5
'
-.
Behalve bovengenoemde kleppen bevat het cilinderdeksel nog een veiligheidsklep, een pneumatisch bediende
aanzetluchtklep en een indicateuraansluiting. Dit cilinderdeksel is op het cilinderblok bevestigd met 8 lange tapeinden die hydraulisch worden vastgezet. Ook de eerder
genoemde trekankers, de 4 tapeinden voor bevestiging van
elk uitlaatklephuis, de hoofdlager-, krukpenlager- en
kruishoofdlagerbouten, de tapeinden voor bevestiging van
zuiger en kruishoofd tegen de zuigerstang en de klepveren
worden hydraulisch gespannen.
Fig. 9. Kruishoofd.
wordt verkregen. De vier uitlaatkleppen , van hittebestendig staal met stelliet zitting, zijn symmetrisch rondom de
brandstofklep gegroepeerd. Bike klep is ondergebracht in
een afzonderlijke gietijzeren klephuis dat tot op de zitting
met zoetwater wordt gekoeld. De uitlaatkleppen wo·r den
automatisch gesmeerd en - door middel van een juk,
klephefboom, stootstang en rol - paarsgewijs vanaf de
hooggelegen nokkenas aangedreven. De gasuitlaten van de
klephuizen zijn ook paarsgewijs gecombineerd, in zorgvuldig gestroomlijnde uitlaatkanalen in het cilinderdeksel,
zodat er dus 2 gasuitlaten aan elk cilinderdeksel zijn.
Het principe van deze hydraulische span-methode volgt
uit fig. 10. Op het verlengde van tapeind of bout wordt
de plunjer van een vijzel geschroefd die daarna, met
behulp van een oliepomp, op (de voorgeschreven) druk
wordt gebracht. Vervolgens wordt de (ronde) moer uit
de hand vastgedraaid en de oliedruk afgelaten, waarna
dus tapeind of bout door de moer op spanning wordt
gehouden.
Een manometer met dubbel binnenwerk en twee wijzers
waarborgt de juistheid van de afgelezen oliedruk. Deze
hydraulische methode waarborgt niet aileen de juiste spankracht en afwezigheid van ongewenste torsiespanningen in
tapeinden en bouten; door •toepassing van enige vijzels
tegelijk op een pomp wordt bovendien een gelijkmatig
en snel vastzetten van het betreffende onderdeel bereikt.
Bij het huidige gebrek aan personeel en de vaak korte
ligtijden (tankers) is deze snelheid een belangrijke factor,
waarnaast het vervallen van de noodzaak tot gebruik van
voorhamers en slagsleutels voor het aanhalen van de zware
moeren zeker niet onderschat mag worden.
Het speciale hydraulische gereedschap en de reeds
eerder beschreven gemakkelijke verwisseling van zuigerveren en demontage van ondervoering en zuigerkop zijn
kenmerken van de Storkmotor ten aanzien van gemakkelijk en snel onderhoud.
De toepassing van 4 uitlaatkleppen per cilinder houdt
ten nauwste verband met de 'drilkvulling waarvoor deze
motor van begin af aan is geconstrueerd. Hierbij moet
•
•
Fig. 10. Hydraulisch gereedschap.
6
•
., 1--"""1
l or-~--~------~,t
0.
-- -
- - -,
~
_ _ _ _ _.J
:::;;
symmetrische verbrandingsruimte, waartegenover bij een
grote uitlaatklep 2 tot 3 excentrisch geplaatste brandstofkleppen nodig zijn. Tenslotte zijn kleine kleppen gemakkelijker te hanteren en bieden, bij toepassing van 4 uitlaatkleppen, de twee gescheiden uitlaatkanalen in bet cilinderdeksel bepaalde voordelen, daar dan de uitlaatgassen van
een cilinder over twee drukvulgroepen verdeeld kunnen
worden. Dit maakt, o.a. bij oneven cilinderaantallen, een
gelijkmatige verdeling van uitlaatgasenergie over de druk-
..-··
t
--
/
/
/
/
/
a = versnelling
v = snelhei d
L = k/ep heffing
A = k /ep doorfochf
n = a.anfal k·teppen
D = k/ep diameter
/
4 kleppen
1 k/ep
T :-: f1)d doorfaat
J:l' ig. 11. Uitlaatklep-diagrammen.
(Verg.elijking tussen 4 kleine kleppen en 1 grote klep).
tijdens de uitlaatperiode v66r het openen van de spoelpoorten voldoende energie van de uitlaatgassen aan de
gasturbine van de drukvulgroep worden toegevoerd. Deze
v66ruitlaatperiode moet echter zo kort mogelijk zijn, om
weinig expansiearbeid aan de cilinder te onttrekken ten
einde het gelndiceerde rendement van de motor hoog te
houden en derhalve het brandstofverbruik laag. Daartoe
moet aan twee voorwaarden worden voldaan, namelijk de
uitlaat moet zo snel mogelijk openen en de maximum
uitlaatdoortocht moet zo groot mogelijk zijn.
De eerste voorwaarde kan worden vervuld met zo klein
mogelijke kleppen met evenredig kleine benodigde lichthoogte; de tweede voorwaarde vraagt naar een zo groot
mogelijke klepdoortocht. Beide voorwaarden worden
aileen vervuld door 4 uitlaatkleppen met een gezamenlijke
doortocht die even groot is als die van een klep, echter
bij een lichthoogte die slechts de helft is van die van een
grote klep. Daar de kleine kleppen gezamenlijk een tweemaal zo grote omtrek hebben als een grote klep, zal
de doortocht bij gelijke openingssnelheid tweemaa1 zo
snel toenemen. Bij gelijke totale versnellingskrachten zullen bovendien de toelaatbare versnellingen bij de achtmaal
lichtere kleine kleppen tweemaal zo groot mogen zijn.
Als gevolg hiervan kunnen de kleinere kleppen in de
helft van de tijd geopend worden en kan dezelfde tijddoorlaatintegraal in ongeveer drie kwart van de tijd worden bereikt; zie fig. 11 .
De 4 kleppen hebben door hun kleine afmetingen een
lagere warmtebelasting en veroorzaken een veel kleinere
totale 'spoelschaduw'. Bovendien veroorloven zij de toepassing van een centrale brandstofklep met stervormig
.I
I
- - - -···
•
Fig. 12. Brandstofpom.p.
7
•
zonder rustdrukklep
Fig. 13. Inspuit-diagrammen.
met rustdrukk/ep
I
•
I.
.I
•
r---t---- - - -
openingsdruk
,-,+ __ -----•
openinr;sdruk
1
I
I
I
I
I
I
I
I
I
slui tdru k
•
~~
I
1
~·
ll
.... .
•- I
1
-
-- - - -
-
rustdruk
I
I
-
I
I
I
·
1
: ...1
, .lc I
I ~.
I . :::. .
1
il
·
I
t
I
s/uildruk .,..
rusfdrok
.
'f''--
r;raden krukhoek
I
I
I
~
'L._..
~
I
I
___ j - i
---graden krukhoek
druk in de brands/of perslei dinr;
heffing van de brandsfofnaaldklep
vulgroepen mogelijk, met als res.ultaat een zeer stabiel
bedrijf.
Daar de hydraulisch gespannen tapeinden van de uit·
laatklephuizen snelle demontage mogelijk maken en daarbij
de klephefbomen, compleet met jukken en tuimelas, gemakkelijk en snel verwijderd kunnen worden na losdraaien
van enkele moeren en bouten, zijn de 4 uitlaatklephuizen
van e~n cilinder even snel te verwijderen als een grote
uitlaatklep.
Een afzonderJijke brandstofpomp is bij elke cilinder hoven
de nokkenas gemonteerd. De brandstofplunjer wordt op
de gebruikelijke wijze vanaf de nokkenas aangedreven
door een brandstofnok - die tweedelig is en gemakkelijk
verstelbaar - door middel van een rol met rolhouder,
(fig. 12), die tevens dienst doet om via twee kniehefbomen
de zuigklep na een bepaalde plunjerslag open te drukken
en zo het einde van de inspuiting te bepalen. Dit moment
bepaalt de inspuitduur en daarmee het afgegeven motorvermogen en is daarom vanaf het centrale manoeuvreerpaneel regelbaar door verdraaiing van het excentrisch
gelagerde asje van de bovenste kniehefboom. Bij vollast
is de inspuitduur ongeveer 25 krukgraden.
Ter outlasting van de aandrijving is de zuigklep voorzien van een ingebouwd ontlastklepje, dat 0,5 mm wordt
opengedrukt v66r het de zuigklep meeneemt.
Met het oog op het gebruik van zware olie wordt door
8
Fig. 14. Brandstofklep.
I
.t.
Fig. 15. Bovenaanzicht cilinderdeksel.
een extra scheidingswand onder brandstofplunjer en zuigklep, met onder druk gesmeerde stempeldoorvoeringen,
lekkage van brandstof naar de nokkenaskast met absolute
zekerheid verhinderd. Eveneens voor het gebruik van
zware olie is de brandstofzuigruimte van 2 aansluitingen
- een aan elke kant van het pompblok - voorzien, waardoor een drie- tot vijfvoudige overmaat verwarmde zware
olie-door het pompblok gecirculeerd wordt om dit onder
aile omstandigheden op temperatuur te houden.
In het persklephuis van de brandstofpomp is een ontlastklepje ingebouwd dat door de druk in de brandstofpersleiding wordt geopend, zodra deze druk meer dan
ca. 100 kg/ cm.J2 hoger wordt dan de druk in de pompruimte. Hierdoor wordt de persleiding aan het eind van
elke pomp slag snel tot op 100 kg/ cm:2 ontlast en daarmee
de kans op na-inspuiting met zekerheid vermeden; zie
fig. 13.
De brandstofklep, fig. 14, wordt met 2 tapeinden op het
cilinderdeksel bevestigd met schotelveren onder de moeren
voor de nodige elasticiteit. Door de reeds eerder genoemde
toepassing van 2 uitlaatklephefbomen is de brandstofklep
tussen de uitlaatkleppen goed toegankelijk, fig. 15, en kan
gemakkelijk verwijderd worden, mede dankzij de toepassing van rubberslangen met zelfsluitende snelkoppelingen
voor koelwater en lekolie. De brandstofklep bevat een
veerbelaste naaldklep die door de brandstofdruk wordt
geopend; zitting en geleiding van deze naaldklep bevinden
zich in een afzonderlijk element dat, samen met de verstuiver, met een dopmoer tegen het brandstofklephuis
wordt gedrukt en zodanig is gevormd dat tussen element
en dopmoer een koelruimte overblijft voor koeling met
zoetwater. Na verwijdering van de dopmoer komen dus
element, verstuiver en koelruimte vrij voor inspectie, ·
schoonmaken en zonodig verwisseling.
De brandstofklepveer wordt afgesteld voor een openingsdruk van 300 kg/ cm2 en de lichthoogte van de naald,
afhankelijk van de grootte van de motor, op 0,6-1 mm.
D aar het motorkoelwater op 60-65 o C moet worden gehouden tegen corrosie door condensatie van zwavelprodukten uit de brandstof, is voor de brandstofklepkoeling een apart koelsysteem nodig om de gewenste lage
temperatuur van ca. 40° C te kunnen bereiken. Tevens is
in dit systeem een verwarmingselement geplaatst om het
klepkoelwater te kunnen verhitten. Dit is nodig voor het
geval de motor gestopt zou zijn op zware olie en in deze
toestand gelegenheid zou hebben gehad om af te koelen,
waardoor de zware olie in de brandstofklep te dik zou
zijn geworden voor inspuiting bij weer aanzetten van de
motor.
Om dezelfde reden is langs de brandstofpersleiding
tussen brandstofpomp en brandstofklep een stoomleidinkje
gelegd en samen met de persleiding in isolatie verpakt,
zodat ook de persleiding op temperatuur kan worden
gebracht. Door bovengenoemde voorzieningen is het dus
mogelijk de motor onder aile omstandigheden te starten
en te manoeuvreren op zware olie.
Fig. 16. Manoeuvreerpaneel.
De nokkenas wordt vanaf het midden van de krukas
aangedreven door een rollenketting en bevat behalve de
uitlaat- en brandstofnokken ook nog de aanzetnokken
voor aandrijving van de stuurschuifjes, die pneumatisch
de aanzetluchtkleppen van de cilinders commanderen.
Deze stuurschuifjes zijn samengebracht in een gemeenschappelijk huis aan een der einden van de nokkenas.
9
Het manoeuvreerpaneel, fig. 16, is overgenomen van de
Werkspoor-Lugt motor en bevindt zich aan de leibaanzijde (bakboordzijde) in bet midden van de motor, voor
bediening vanaf de machinekamervloer. De manoeuvres
worden uitgevoerd met een enkel bandwiel dat vanuit de
stopstand naar links gedraaid moet worden voor vooruitdraaien en naar recbts voor acbteruit. Vanuit de stopstand wordt eerst de draairicbtingpositie zonodig omgekeerd door verstelliog van de nokkenas met behulp van
een draairicbtingservomotor. Slecbts bij overeenstemrning
van de draairichtiogpositie van de motor met de draairichting van het manoeuvreerwiel, is bet wieJ mechanisch
ontgrendeld voor doordraaien naar de aanzetstand en
vervolgens naar de normale bedrijfsstand. In deze bedrijfsstand wordt de brandstofinspuiting door het manoeuvreerwiel geregeld; dit is daarvoor aan de omtrek van een
vertanding voorzien voor fijnregeling door middel van
een worm en handwieltje die zich midden hoven het
manoeuvreerwiel bevinden en bij manoeuvreren kunnen
worden weggeklapt.
Ben handel achter bet manoeuvreerwiel, draaiend om
dezelfde as, bedient de antwoordwijzer van de machinekamertelegraaf hoven in bet manoeuvreerpaneel. Dit handel is zodanig mechaniscb vergrendeld met bet manoeu-
I
2.0 -
2,1
I
-~
I
I
I
I
I
1 kg/em? adiabatisch compressor
r endement 80%
v
/
/
/
De drukvulgroepen, fig. 4, zijn op stoelen direct t'egen
de cilinderbalk bevestigd waardoor geen trillingen op bet
/
1,9
naastliggende hordes kunnen worden overgebracht. De
/
/
- 1,8
uitlaatleidingen tussen cilinders en drukvulgroepen kunnen
/
L
hierbij tevens gemakkelijk worden gemonteerd, terwijl
1, 7
/
tuchtdichtheid na
eveneens wordt voldaan aan de voorwaarde dat deze
/
koeter bij 40"C
1,6
"/
1::1
leidingen, in verband met bet stootsysteem van drukq,
v
./
-<:: 1, 5
vulling, zo kort mogelijk moeten zijn.
-<::
·1.1
~uchtdichtheid na
1::1
/
De drukvulgroepen zijn van bet fabrikaat Brown Boveri,
....
1,
4
compressor
-<::
...,
/
mede omdat de bijzondere goede samenwerking met de
::,
~
1, 3
technici van deze firma van groot belang is bij de steeds
-doorgaande ontwikkeJing van de motoren met drukvulling.
1,2 - · /'~
/
tuchtdichtheid voor compressor
De groepen zijn voorzien van een open hogedrukwaaier
I
1, 1
voor de compressor en bij bet afgebeelde grootste type
I
1,0
tevens van een diffusor ook achter de turbine. Mede bier1.0 f. I
1,2 1.3
1,4
1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 zo
drukverhouding
door werden met dit nieuwste type weer verrassend goede
resultaten bereikt.
Fig. 17. Luchtdichtheid-diagram.
De afgebeelde drukvulgroep is voorzien van glijdlagers
2, 4
die vanuit een apart smeersysteem voor de gezamenlijke
2,2
drukvulgroepen van de motor, onder druk worden ge(\
2.0
smeerd. Daar in dit systeem een hooggeplaatste tank met
1, 8
niveau-alarm is opgenomen, is de smering van de lagers,
druk in uittaatleiding
1, 6
vvoor turbine
I
ook na uitvallen van de oliecirculatiepomp, voldoende lang
1, 4
f"E. :8,5 kglcm2
gewaarborgd om tijdig de nodige maatregelen te kunnen
~I
1, 2
'l = 115 omw /min
nemen.
1, 0
druk in cit . 2
druk in spoe{[uchfLuk in cit. 1
De kleinere drukvulgroepen kunnen naar keuze wor0, 8
.
receiver
/
/
t:
den geleverd met glijdlagers of met kogel- en rollagers.
~ 0,6
In het laatste geval is elke drukvulgroep selfsupporting
z. 0, 4
0,2
wat de smering betreft en is dus geen uitwendig systeem
bodem cit.1
.
0
nodig; daar staat tegenover dat de kogel- en roUagers
._/
, spoetpoorten
-0,2
spoetpoorten
periodiek (om de 8000 uur) moeten worden vernieuwd.
l
'
uittaa tkleppen
De drukvulgroepen worden aan de turbinezijde met zoetuittaat kt;p~en
I
~
100
uo ~ ~ ~o ~ 340 ~~w
water gekoeld.
krukgraden cit. 1
E lke drukvulgroep is voorzien van een aangebouwde
gecombineerde luchtaanzuigfilter-geluiddemper. De geFig. 18. Uitlaatstoot-diagram.
v
I
•
I
omgevingstemperatuur en druk resp. 30 °C en
vreerwiel dat bet wiel alleen vanuit de stopstand kan
worden bewogen als bet handel - en dus de telegraaf niet in de stopstand staat; daarbij kan bet wiel uitsluitend
gedraaid wordep. in de richting die correspondcert met de
door de telegraaf gevraagde draairicbting van de motor.
De omkeerbeweging van de motor is mechanisch vergrendeld in de aanzet- en bedrijfsstanden van bet manoeuvreerwiel en een pneumatische vergrendeling maakt bet
onmogelijk de motor aan te zetten als de tornmachine
is ingeschakeld.
Direct hoven bet manoeuvreerwiel is een synchroon
met de motor draaiende schijf ingebouwd voor controle
van de draairichting en bet eventueel bepalen van bet
toerental met een handtachometer. Bij stilstaande motor
geeft deze schijf tevens de stand van de krukken aan.
Boven deze draairichtingaanwijzer is de mecbaniscbe
tachometer ingebouwd en verder uiterst links de kwikbuis
spoellucbtdrukmanometer, links de standaanwijzer van de
brandstofregelas, recbts de aanwijzer van de draairichtingpositie en uiterst rechts het handwiel voor insteUing van
de Woodward veiligheidsregulateur.
Ter weerszijden van de telegraaf zijn de elektronische
tachometers van de drukvulgroepen (een voor reserve)
ingebouwd. Boven bet paneel bevindt zich bet manometerbord met de diverse manometers voor aanzetlucht, koelolie en smeerolie, brandstof en water. De thermometers
voor uitlaatgassen en koelwater zijn in de leidingen ter
plaatse overzichtelijk gemonteerd.
v
--
v
/
-
I
('<
v
v
I
10
bodemcil. ~
I
I
I
beta sf
waterrem
I
max. onbelast
toerenverst ellifl9
regulateur
/
.
60
20
J
·<::
1201~
80
/
...
/
loerental
motor
1-
220
0,4
0,3
0,2
0,1
0
18:)
"'§
'~
~- 9000
7000
5000
3000
1000·
10000
7500
5000
2500
v"'
/
·!::
e:
........_
./"
3CO
260
stand
regelas
/
~
340-
/
/
..... /
'!!:
-
~
~
/
_,/
L
,....,.,.
:::::
~
~
~
/
0
10
li'ig. 19. Belastiogsvariatie-diagram.
vuldruk
aangezogen
I uchthoeveefheid
v
20
uitfaafgaslemp
verzame{{eiding
foerenfal
drukvulgroepen
30
40
seconden
••
comprimeerde en daardoor verwarmde Iucht wordt, v66r
aflevering aan de spoelluchtreceiver langs de motor, gekoeld in een zeewatergekoelde luchtkoeler waardoor dus
teveos de dichtheid van de Iucht wordt verhoogd. Met de·
luchtkoeler wordt daarom niet aileen een lagere luchtintreetemperatuur voor de motor en daarmee een verlaging van de procestemperaturen bewerkstelligd, maar
door de hogere dichtheid wordt tevens een toename van
het gewicht der luchtvulling bereikt waardoor meer brandstof kan worden ingespoten. Dit effect wordt gei1lustreerd
door fig. 17, waaruit blijkt dat de toename van de luchtdichtheid door compressie nog eens met ca. 50 % wordt
verhoogd door de koeling. De luchtkoelers zijn opzij tegen
de spoelluchtreceiver geplaatst waardoor het mogelijk is
het binnenwerk rechtstandig omhoog te hijsen na verwijdering van de bovenliggende bordesplaat. Dit is nodig
voor periodieke reiniging van dit binnenwerk, waarvan het
belang met het oog op bovengenoemd koeleffect wei
zonder meer duidelijk zal zijn.
Per motor worden, afhankelijk van het aantal cilinders,
minstens. 2 drukvulgroepen toegepast, daar bij het stootsysteem moet worden voorkomen dat uitlaatstoten en
spoelperioden van verschillende cilinders elkaar zouden
storen, wat bij aansluiting op eenzelfde turbine (gedeelte)
het geval kan zijn.
Fig. 18 laat zien dat bij een krukhoekverschil van 120°
de uitlaatstoot van de tweede cilinder de spoelperiode v..an
de eerste cilinder nog juist niet stoort, zodat deze krukhoek als minimum bepalend is voor de aansluiting van
verschillende cilinders op eenzelfde uitlaatleiding tussen
cilinders en drukvulgroep. Tevens geeft dit diagram een
indruk van de grootte der uitlaatstoten en van de lage
spoelweerstand van de motor.
Algemeen kan gesteld worden dat bij de Storkmotoren
1Yz tot 3 cilinders worden aangesloten op een drukvulgroep, waarmee het maximum aantal drukvulgroepen beperkt wordt tot 4 stuks bij een 12 cilinder motor.
.
Tot slot illustreert fig. 19 het gedrag van de motor bij
plotselinge belastingsvariatie, zoals kan voorkomen bij toepassing van een verstelbare schroef waarbij de bladen bij
gereduceerd toerental worden versteld en daarna het
toerental snel wordt opgevoerd door middel van de
regulateur. D it diagram toont dat de drukvulgroepen snel
genoeg volgen om door voldoende luchtlevering de uitlaattemperaturen binnen redelijke grenzen te houden gedurende het verloop van dit proces .
•
I1
© Copyright 2024 ExpyDoc
