(57)【要約】【課題】ガスエンジンのプレチャンバに接続されたガスラインの流れ断面を解放するための装置であって、既知の装置よりも摩耗し難く、補修又は交換の頻度が少なく、かつ交換すべき構成部品に対しよりアクセスしやすい装置を提供する。【解決手段】本発明は、ガスエンジン（２１）の燃焼室（２２）に接続されたガスライン（２８）の流れ断面を制御状態で解放するための装置（４）に関する。装置（４）は逆止弁（１）及び撓み装置（２）を有している。撓み装置（２）は、逆止弁（１）の熱膨張の結果生ずる力を吸収するために設けられている。【選択図】図１
2013185595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスエンジン（２１）の燃焼室（２２）に接続されたガスライン（２８）の流れ断面を制御下で解放するための、逆止弁（１）を有した装置（４）において、前記逆止弁（１）の熱膨張により生じる力を吸収するための撓み装置（２）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記撓み装置（２）は皿バネ装置として構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の装置において、前記撓み装置（２）は、前記逆止弁（１）における前記燃焼室（２２）から離れた側に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項記載の装置において、ボア（２９）を有した弁スリーブ（３）を備え、前記逆止弁（１）及び前記撓み装置（２）が該ボア（２９）内に構成されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、前記弁スリーブ（３）内に配置され、前記逆止弁（１）を該弁スリーブ（３）に取り外し可能に固定するロック用ネジ（５）を備え、前記撓み装置（２）が、該ロック用ネジ（５）と前記逆止弁（１）との間に設けられていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の装置において、前記弁スリーブ（３）を前記燃焼室（２２）の近傍に取外し可能に固定するための圧力ネジ（６）を有することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項記載の装置において、前記撓み装置（２）と前記逆止弁（１）との間にスペーサ―スリーブ（１）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項記載の装置において、前記撓み装置（２）と前記スペーサスリーブ（７）との間にダイアフラム（８）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項９】
少なくとも一つのプレチャンバ（２２）を有したガスエンジンにおいて、前記プレチャンバ（２２）に接続されたガスライン（２８）内に、請求項１ないし８の何れか一項記載の装置（４）を備えていることを特徴とするガスエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンの燃焼室に接続されたガスラインの流れ断面を制御状態で解放 (release) するための、請求項１のおいて書きに従う装置に関する。さらに本発明は、請求項９のおいて書きに従うガスエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスエンジンのプレチャンバに至るガスラインには圧力制御された逆止弁が装着される。前記逆止弁の前記プレチャンバから離れた側に対する圧力が、プレチャンバに向いた側に対する圧力（この圧力は本質的にプレチャンバ内の圧力に対応する）よりも大きいと、この圧力差による力が、通常、バネの力に抗して、逆止弁を開状態に保持することになる。これによりガスラインの流れ断面が解放され、ガスがプレチャンバ内に運ばれる。
【０００３】
前記逆止弁に作用する力、すなわちバネの力とプレチャンバ内の圧力により付与される力の合計が、供給ガスにより付与される圧力を超えて上昇した場合には、逆止弁は閉じ、かつ流体がガスライン内に流れ戻ることが防止される。この状態はガスエンジンの圧縮工程で生ずるもので、主燃焼室内で生ずる圧縮力が前記プレチャンバ内に連続し、かつ生じた圧力により逆止弁が閉じられ、ガスラインへの還流が防止される。
【０００４】
プレチャンバを有したガスエンジンにおいては、混合ガスの点火は各シリンダのプレチャンバ内で開始され。また、伝播炎前縁が、シリンダの主燃焼室内の混合ガスを燃焼させる。
【０００５】
逆止弁が点火システムの一部を構成することは、例えば〔特許文献１〕に示されるように周知である。
【０００６】
実際には、逆止弁としてボール弁がよく用いられる。ボア内に配されたボールが、圧力により、バネによる作用に抗して移動する。ボール弁は、比較的単純な方法で構成され、かつ安く製造できる。しかしながら、ボール弁には、ボールによって叩かれる力の影響によってボアの内面が著しく腐食するという欠点がある。この欠点について改良されたボール弁が〔特許文献２〕から知られている。この引用した文献に記載されているボール弁のボールは、以下の如くボア内にガイドされている。すなわち、ボア内部のクリアランスにより本質的でない僅かな動きが存在し、かつそれによってボール及び前記ボア内の表面が摩耗し難くなるように、である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】GB 2 172 652 A
【特許文献２】米国特許公開第 2003/0127140 号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記文献に開示されたボール弁及び他の既知の逆止弁は憂慮すべき摩耗の問題を抱えている。これは特に、ガスエンジンに用いられる逆止弁にとっては本質的である。何故なら、そのような逆止弁は通常、燃焼室に隣接して配設され、従って非常に高い熱ストレスに晒されるからである。非常なる高温が燃焼室の近傍に存在するため、ガスエンジンの作動中に、逆止弁の支持体といった構成部品が膨張する。この熱膨張を補償するため、現在の逆止弁はしばしば軟鉄製のシールリングを備えている。この軟鉄製シールリングは、熱膨張の結果生じる力を吸収するために設けられている。
【０００９】
軟鉄製シールリングは可塑的であり、従って、作用する力によって不可逆的に変形する。このため、それらは非常に速く摩耗し、かつ頻繁に交換しなければならない。このことはすなわち、ガスエンジンの保守間のインターバルもまた相応に短くなるということである。軟鉄製シールリングは通常、ガスエンジンのプレチャンバ内の深いところに設けられる。従って、この種の軟鉄製シールリングを交換するために、プレチャンバ全体を取り外し、その後再装着しなければならない。このことが、逆止弁を交換すること、あるいは単に軟鉄製シールリングを交換することですら非常に高価な作業にする。
【００１０】
また、現行の逆止弁の別の欠点は、特に軟鉄製シールリングが非常に摩耗するため、極めて早く漏れを生じるということである。このことは、プレチャンバに至るガスライン内部の汚染及びカーボン堆積につながる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、ガスエンジンのプレチャンバに接続されたガスラインの流れ断面を解放するための装置であって、既知の装置よりも摩耗し難く、補修又は交換の頻度が少なく、かつ交換すべき構成部品によりアクセスしやすい装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は請求項１による特徴を有した本発明よって達成される。有利な実施形態は追加の請求項に記載されている。本発明による装置を備えたガスエンジンは独立請求項９に記載してある。
【００１３】
本発明による、ガスエンジンの燃焼室に接続されたガスラインの流れ断面の制御された解放のための装置は、柔軟性（可撓性）を持ったデバイスを備えた逆止弁を有しており、この撓み装置 (flexible device) は、逆止弁の熱膨張により生じる力を吸収するために設けられている。この装置によって、燃焼室（とりわけガスエンジンのプレチャンバ）に至るガス供給のための流れ断面は解放され、かつ、燃焼残留物又はガスが前記プレチャンバからガス供給ラインに逆流可能となる前に障害物は除去される。
【００１４】
前記逆止弁が高温となりかつ熱膨張が生じると、前記撓み装置に弾性変形が生じて、生じた力を吸収する。従ってこれは、逆止弁の熱膨張の結果生じた力を吸収するための従来のデバイス、例えば軟鉄製シールリングによるものとは異なり、変形は可塑的にではなく、弾性的に生ずる。従って、撓み装置の変形は可逆的であり、かつ該撓み装置はとても摩耗し難い。従って、本発明による装置は、従来装置に比べ、保守又は交換の機会が非常に少なくて済む。
【００１５】
本発明による装置の更なる改良によれば、前記撓み装置は皿バネ装置として構成されている。この皿バネ装置は一又は複数の皿バネを有している。また、該皿バネ装置が複数の皿バネを有している場合、これら皿バネは、例えば同一方向を向いた一つのバネセットとして構成されている。この一つ又は複数の皿バネは、前記逆止弁が熱膨張する際に曲がるように、すなわちバネ力に抗して圧縮されるように構成されている。
【００１６】
前記皿バネ装置の予圧力は、特に燃焼中に生じる圧縮力に対して調整することができる。また、燃焼室内の燃焼により生じる最大燃焼圧及び／又は最大瞬間圧力に最大予圧力を適用することが可能である。皿バネが弾性変形することの優位性は、摩耗し難いこと、及び、これら皿バネによってバネの剛性を各ガスエンジンに対して正確に適合させることが出来ることにある。
【００１７】
この撓み装置は、好ましくは、前記逆止弁における燃焼室から離れた側に配設される。従って、この撓み装置は、知られている軟鉄リングよりも燃焼室からさらに遠く離れて装着される。
【００１８】
前記逆止弁が該撓み装置と燃焼室との間に設けられているために、該撓み装置は燃焼熱から保護されており、そのため、従来の軟鉄製シールリングよりも熱ストレスを受けない。
【００１９】
本発明の更なる改良によれば、本装置は、ガスの通路のためのボアを有した弁スリーブ、及び、該ボア内に設けられた前記逆止弁及び撓み装置を有している。従来の装置とは異なり、前記逆止弁及び撓み装置は該弁スリーブの内部に構成されている。該弁スリーブを、特に逆止弁及び撓み装置を備えた完全なるパッケージとして交換することにより、保守が実質的に容易になる。
【００２０】
また、好ましい実施形態によれば、前記弁スリーブには、前記逆止弁を該弁スリーブに取外し可能に取り付けるロック用ネジが設けられ、前記撓み装置は、該ロック用ネジと前記逆止弁との間に設けられる。保守のために、必要ならば例えば交換のために、前記ロック用ネジを緩めて、前記撓み装置及び／又は逆止弁を前記弁スリーブから引き出すことができる。そして、上述した構成部品を弁スリーブ内に再度組み付け後、ロック用ネジを締結することができる。さらに、前記撓み装置がロック用ネジと逆止弁との間に設けられているため、逆止弁を弁スリーブから引き出さずとも撓み装置にアクセスすることもできる。従って、上述の構成部品に対する保守は、軟鉄性シールリングを有した既知の装置の保守と比べて簡易となる。
【００２１】
好ましい実施形態によれば、前記弁スリーブは、圧力ネジ (pressure screw) によって、ガスエンジンの燃焼室近傍に取外し可能に取り付けられる。また、前記圧力ネジは、前記弁スリーブの外部に設けられており、弁スリーブを、燃焼室内で生ずる圧力に抗して固定するよう働く。従来装置では、軟鉄製シールリング及び逆止弁といった構成部品が一体的に前記圧力ネジ内に組み付けられているのに対し、上述の構造部品は弁スリーブ内に一体的に組み付けられており、アクセスがより容易になっている。
【００２２】
好ましい実施形態によれば、前記撓み装置と逆止弁との間にはスペーサースリーブが設けられている。このスペーサースリーブは、逆止弁と撓み装置との間のスペーサとして、従って撓み装置の熱ストレスを低減するよう機能する。
【００２３】
さらに、好ましくは、前記スペーサースリーブと撓み装置との間にはダイアフラムが設けられており、このダイアフラムの貫通孔は、ガスが供給されるシリンダの要求スペックに応じた通路を持ったダイアフラムを用いて単位時間に流れるガスの質量流れを簡単に変化させ得るように、異なる径とすることが出来る。このようにして、本発明による装置は異なるガスエンジンに適用可能である。
【００２４】
ピストンの排気量に応じ、例えば単位時間あたりより多くの、あるいはより少ないガスが燃焼室に入るように、前記ダイアフラムの開口面積は増減する。本発明による多くの部品は標準化された寸法で製造することができ、よって異なるエンジンに使用できる利点がある。
【００２５】
本発明はまた、少なくとも一つのプレチャンバを備えたガスエンジンを含んでおり、本発明による装置は、該プレチャンバに接続されたガスライン内に構成されている。もちろん、複数のプレチャンバを備えたガスエンジンにおいては、本発明による装置もまた、各プレチャンバにそれぞれ接続された複数のガスラインに設けることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
以下、本発明を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【図１】本発明による装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】分解された従来技術による装置の一部の拡大図である。
【図３】本発発明による装置が装着されたガスエンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、図３に示すガスライン２８の流れ断面を解放するための本発明による装置４の一実施形態の断面図である。比較のため、図２には従来装置９の拡大図を示す。本発明による装置４から説明する。
【００２８】
図１に示す装置４は逆止弁１を備える。逆止弁１は、弁スリーブ３の前方部、すなわち図１における右側に配置されている。前記弁スリーブ３を貫通してボア２９が延在している。このボア２９をガスが流れることができる。この逆止弁は、図における左から右への一方向の流れ、すなわち図３に示す燃焼室２４及びプレチャンバ２２の方向の流れを可能とし、他方向、つまり図の右から左の流れは生じさせない。
【００２９】
図３に示すように該逆止弁１は、ガスエンジン２１の作動中高温となるプレチャンバ２２に隣接して位置しているため、高い熱ストレスに晒される。逆止弁１は、熱の影響により膨張する。本発明による該装置４は皿バネ２を備えている。これら皿バネ２は、前記逆止弁１の長手方向の膨張により生ずる、図の左側に向かって作用する力を、バネの力に抗して圧縮することによって吸収する。同じ方向にバネの組を形成するように配置されたこれら皿バネ２のバネの力は、特に、逆止弁１の長手方向の膨張により生じる力に対して設計されている。
【００３０】
これら皿バネ２と逆止弁１との間にはスペーサースリーブ７及びダイアフラム８が設けられている。プレチャンバと皿バネの組との間の距離がスペーサースリーブ７によって稼がれており、このため皿バネ２に対する熱ストレスが低減される。
【００３１】
ガス供給圧力及びガスの質量流れは前記ダイアフラム８によって調節可能である。ダイアフラム８の開口断面積は、図３に部分的に示した特定のガスエンジン２１に対して特に調節されている。前記開口断面積は、ガスエンジン２１の備えるシリンダの容量に対応した一定量のガスが流れるように定められている。
【００３２】
前記逆止弁１、皿バネ２、スペーサースリーブ７、及びダイアスラム８は、ロック用ネジ５によって、弁スリーブ３に取外し可能に固定されている。ロック用ネジ５が緩められると、交換が必要であった場合、まず最初に前記皿バネ２を引き出すことができる。このことはこのように該装置４の保守作業を単純化する。
【００３３】
弁スリーブ３全体が、図３に示すプレチャンバ２２の近傍に、圧力ネジ６によって取外し可能に取り付けられている。前記圧力ネジ６は、前記弁スリーブ３にプレチャンバ２２から高い圧力が作用した場合でも、該弁スリーブ３を適所に保持するよう構成されている。逆止弁と協働する上述した機能的部品は、同一の弁スリーブ３内に、ただし前記圧力ネジ６の外に、設けられると有利である。圧力ネジ６が緩められると、弁スリーブ３はその全部を引き出すことができ、必要ならば、全体を交換することができる。
【００３４】
本発明による装置４は、特に上述したほとんどの点において従来装置９と異なる。この従来装置９を、比較のため、図２に分解断面図で示した。
【００３５】
該装置９の逆止弁１０、及び逆止弁１０と協働するその他の構成部品は、それら全てが一緒に圧力ネジ２０内に装着状態に装填されている。この従来装置９では、分解図に示すように、圧力ネジ２０の内部空間１３が構成部品を受け入れるよう構成されている。これらの構成部品は、図では、内部空間１３の右側に、装着される順番で断面で示されている。
【００３６】
これらの構成部品のうち、装着状態において圧力ネジ２０の低位置に位置するものが軟鉄製シールリング１１である。この軟鉄製シールリング１１は、熱による逆止弁１０の長手方向の膨張により生ずる力を吸収するように、かつ長手方向の圧縮を許容するように機能する。しかしながら、ここで生じる力によって該軟鉄製シールリング１１は、弾性変形ではなく塑性変形し、従って本発明による装置４の前記皿バネ２に比べ、より摩耗しやすい。
【００３７】
図示の従来装置９における逆止弁１０は特にボール弁１４、弁バネ１５、スリーブ１６、及び、ガスの通路のためのボアを有した弁本体１７、を備える。ガスが燃焼室に向かって流れると、図に詳しくは示されていないが、前記ボールがガスの圧力により弁バネ１５のバネ力に抗して変位し、該ボール弁１４の孔が解放されてガスを流す。それによってプレチャンバ内のガス圧が上昇し、詳細は図示してないが、ガスが後方（図の右から左に）に流れ始めると、ボールへの圧力はもはや圧縮された弁バネ１５のバネ力に対抗できずに、ボールは該ボール弁１４の開口を覆って押し戻される。従って、燃焼は生じず、かつ、圧縮された燃料ガスが燃焼室からガス供給ラインに逆流することもない。
【００３８】
前記圧力ネジ２０の内部１３であって逆止弁１０の近傍に、スペーサ１８及びシールプラグ１９が装着されている。上述の構成部品はロック用ネジ１２によって前記圧力ネジ２０の内部に固定される。従って、本発明による装置４の構成とは反対に、圧力ネジ２０自体を除く全ての構成部品が、この従来技術の装置９における圧力ネジ内に装着されている。
【００３９】
前記軟鉄製シールリング１１は非常に摩耗しやすいため頻繁に交換しなければならない。このことから、軟鉄製シールリング１１が最も低い位置、すなわち圧力ネジ２０における最もアクセスし難い位置に位置している従来技術による装置９を備えたガスエンジンの保守を行うことの欠点が証明された。
【００４０】
本発明による装置では、軟鉄製シールリング１１に替わって皿バネ２が装着されている。これらの皿バネ２は摩耗し難いだけでなく、迅速にアクセス可能な位置、すなわち弁スリーブ３の前方に装着される。従って、本発明による装置４を装着するガスエンジン２１の保守は実質的により簡単に行われる。
【００４１】
図３は、本発明による装置４が装着されたガスエンジン２１の一部を示したものである。該装置４は、プレチャンバ２２に至るガスライン２８に位置している。ピストン２６を備えた主燃焼室２４はプレチャンバ２２に近接している。さらに、前記プレチャンバ２２の上方には点火プラグ２５及びプレチャンバホルダ２３が見え、かつ、該ガスエンジン２１の弁２７がプレチャンバ２２の両側に位置している。前記逆止弁１は、前記プレチャンバからの燃焼産物、及び、ピストン２６の圧縮工程中に圧縮された燃料ガスが、ガスライン２８に逆流しないことを保証する。
【００４２】
最後に、本発明の詳細に説明されなかった特徴に関しては、クレーム及び図面に明確に記載している。
【符号の説明】
【００４３】
１  逆止弁
２  撓み装置、皿バネ
３  弁スリーブ
４  本発明による装置
５  ロック用ネジ
６  圧力ネジ
７  スペーサースリーブ
８  ダイヤフラム
９  従来技術による装置
１０  逆止弁
１１  軟鉄製シールリング
１２  ロック用ネジ
１３  圧力ネジの内部
１４  ボール弁
１５  弁バネ
１６  スリーブ
１７  ボアを有した弁本体
１８  スペーサ
１９  シール用プラグ
２０  圧力ネジ
２１  ガスラインの部分断面図
２２  プレチャンバ
２３  プレチャンバホルダー
２４  主燃焼室
２５  点火プラグ
２６  ピストン
２７  弁
２８  ガスライン
２９  ボア
【図１】
2013185595.tif 000003
【図２】
2013185595.tif 000004
【図３】
2013185595.tif 000005
【外国語明細書】
2013185595000001.pdf