特許 7631190 大型低速２ストローク機関のルブリケータポンプユニット及び潤滑系統を改良するためのバルブシートの変更形態、ならびに改良されたルブリケータポンプユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-07

(45)【発行日】2025-02-18

(54)【発明の名称】大型低速２ストローク機関のルブリケータポンプユニット及び潤滑系統を改良するためのバルブシートの変更形態、ならびに改良されたルブリケータポンプユニット

(51)【国際特許分類】

   F04B 53/18 20060101AFI20250210BHJP

   F04B 53/10 20060101ALI20250210BHJP

【ＦＩ】

F04B53/18

F04B53/10 J

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021518085

(86)(22)【出願日】2019-10-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-13

(86)【国際出願番号】 DK2019050289

(87)【国際公開番号】W WO2020069706

(87)【国際公開日】2020-04-09

【審査請求日】2022-09-30

(31)【優先権主張番号】PA201870648

(32)【優先日】2018-10-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DK

(73)【特許権者】

【識別番号】511081141

【氏名又は名称】ハンス イェンセン ルブリケイターズ アクティーゼルスカブ

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100196221

【弁理士】

【氏名又は名称】上潟口 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】バック ペール

(72)【発明者】

【氏名】フロドガード エミル

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１２１９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３４０２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０７４５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２４２０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５３３８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１７３６０１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ５３／１８

Ｆ０４Ｂ ５３／１０

Ｆ０１Ｍ １／１６

Ｆ１６Ｋ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

大型低速機関の潤滑系統を改善する方法であって、
前記大型低速機関は、シリンダ（１）を含み、前記シリンダ（１）は内側に往復動ピストンを備え、噴射フェーズ中に前記シリンダ（１）の周囲のさまざまな位置で前記シリンダ（１）への潤滑剤の噴射のために前記周囲に沿って配設される複数の潤滑剤インジェクタ（４）を備え、
前記潤滑系統は、前記噴射フェーズ中に前記潤滑剤インジェクタ（４）に潤滑剤を供給するように構成され、
前記潤滑系統は前記噴射フェーズ中に潤滑剤供給コンジット（９）を介して前記各潤滑剤インジェクタ（４）に加圧潤滑剤を供給するために、前記潤滑剤供給コンジット（９）によって各潤滑剤インジェクタ（４）にパイプ連結されるルブリケータ（１１）を含み、
前記ルブリケータ（１１）は、油圧駆動アクチュエータピストン（１２３）がストローク長に沿って往復動するように配置されるハウジング（１０１）を含み、
前記ハウジング（１０１）は、複数の噴射プランジャ（１１９）及び対応する複数の添加チャネル（１１５）、ならびに前記添加チャネル（１１５）ごとに１つの逆止弁（１０２）をさらに含み、
各噴射プランジャ（１１９）は前記添加チャネル（１１５）の１つに摺動自在に配置され、
前記噴射プランジャ（１１９）は、前記ストローク長にわたって前記油圧駆動アクチュエータピストン（１２３）によって共通に移動されるように、前記油圧駆動アクチュエータピストン（１２３）に結合され、添加チャネル距離にわたって前記添加チャネル（１１５）内の潤滑剤を加圧して、前記加圧された潤滑剤を各添加チャネル（１１５）から前記対応する逆止弁（１０２）を通して排出し、前記潤滑剤を前記シリンダ（１）に噴射し、
前記添加チャネル距離は、前記噴射フェーズ中に前記添加チャネル（１１５）から前記逆止弁（１０２）を通って排出される潤滑剤の容積を画定し、
各逆止弁（１０２）は、前記ハウジング（１１）内の対応するバルブチャンバ（１０２’）に設けられ、ばね（２５）の荷重によってバルブシート（２４）に対して予応力を負荷される球形バルブ部材（２３）を含み、
前記方法は、
前記ばね（２５）及び前記球形バルブ部材（２３）を前記バルブチャンバ（１０２’）から除去することと、
前記バルブチャンバ（１０２’）内で前記バルブシート（２４）を加工することによって前記バルブシート（２４）を円対称形状に変更することと、を含み、
前記加工は、１２．５μｍ未満の前記バルブシート（２４）の算術平均粗さを前記加工によって提供することによって、前記球形バルブ部材（２３）と前記バルブシート（２４）との間の緊密な接触のために前記バルブシート（２４）の算術平均粗さを減少させるように前記バルブシート（２４）を加工することを含み、
前記加工は、加工工具で行なわれ、前記加工工具は、材料を前記バルブシートに対して置換し、除去し、または追加し、
その後、前記ルブリケータ（１１）を、前記変更されたバルブシート（２４）を備える前記大型低速機関の前記潤滑系統内で作動させる前に、前記ばね（２５）及び前記球形バルブ部材（２３）を再び取り付けることと、を含み、
前記方法は、
第一曲率半径（３４）を有する凹状の形状に前記バルブシート（２４）を変更することと、前記第一曲率半径（３４）以下の第二曲率半径（３３）を有する凸状の前記球形バルブ部材（２３）を提供することと、を含み、
前記第一曲率半径及び前記第二曲率半径は前記バルブシート（２４）に直交する平面内で測定され、
前記第一曲率半径は、前記第二曲率半径よりも５～５０％大きく、
前記方法は、
前記変更前に、少なくとも１００，０００回の潤滑剤噴射サイクルの間、前記潤滑系統内で前記ルブリケータ（１１）を作動させることと、
前記変更後に、前記ルブリケータ（１１）及び前記変更されたバルブシート（２４）を用いて前記潤滑系統の作動を継続することと、
を含むことを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記加工は、放電加工、穴あけ加工、フライス削り加工、溶接加工、研削加工、研磨加工、エッチング加工、めっき加工、電解加工のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

２０～１００バールの範囲内の潤滑剤圧力で前記変更されたルブリケータ（１１）を用いて前記潤滑剤インジェクタ（４）に潤滑剤を供給することによって前記潤滑系統を作動させることと、
前記潤滑剤インジェクタ（４）によって、潤滑剤の微粒化液滴の霧を前記シリンダ（１）内側の旋回する掃気に噴射することと、
前記シリンダの上死点（ＴＤＣ）に向かって旋回運動することによって前記微粒化液滴の霧の輸送中に前記微粒化液滴の霧を前記シリンダ壁部に分配することと、
を含む、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

大型低速機関のためのルブリケータ（１１）を改良する方法であって、
前記大型低速機関は、シリンダ（１）を含み、前記シリンダ（１）は内側に往復動ピストンを備え、噴射フェーズ中に前記シリンダ（１）の周囲のさまざまな位置で前記シリンダ（１）への潤滑剤の噴射のために前記周囲に沿って配設される複数の潤滑剤インジェクタ（４）を備え、
前記ルブリケータ（１１）は、前記噴射フェーズ中に加圧潤滑剤を前記潤滑剤インジェクタ（４）に供給するように構成され、
前記ルブリケータ（１１）は、油圧駆動アクチュエータピストン（１２３）がストローク長に沿って往復動するように配置されるハウジング（１０１）を含み、
前記ハウジング（１０１）は、複数の噴射プランジャ（１１９）及び対応する複数の添加チャネル（１１５）、ならびに前記添加チャネル（１１５）ごとに１つの逆止弁（１０２）をさらに含み、
各噴射プランジャ（１１９）は前記添加チャネル（１１５）の１つに摺動自在に配置され、
前記噴射プランジャ（１１９）は、前記ストローク長にわたって前記油圧駆動アクチュエータピストン（１２３）によって共通に移動されるように、前記油圧駆動アクチュエータピストン（１２３）に結合され、添加チャネル距離にわたって前記添加チャネル（１１５）内の潤滑剤を加圧して、前記加圧された潤滑剤を各添加チャネル（１１５）から前記対応する逆止弁（１０２）を通して排出し、前記潤滑剤を前記シリンダ（１）に噴射し、
前記添加チャネル距離は、前記噴射フェーズ中に前記添加チャネル（１１５）から前記逆止弁（１０２）を通って排出される潤滑剤の容積を画定し、
各逆止弁（１０２）は、前記ハウジング（１１）内の対応するバルブチャンバ（１０２’）に設けられ、ばね（２５）の荷重によってバルブシート（２４）に対して予応力を負荷される球形バルブ部材（２３）を含み、
前記方法は、
前記ばね（２５）及び前記球形バルブ部材（２３）を前記バルブチャンバ（１０２’）から除去することと、
前記バルブチャンバ（１０２’）内で前記バルブシート（２４）を加工することによって前記バルブシート（２４）を円対称形状に変更することと、を含み、前記円対称は、前記異なるバルブシート（２４）を横切って測定されるときに０．２ｍｍ未満まで変化し、
前記加工は、１２．５μｍ未満の前記バルブシート（２４）の算術平均粗さを前記加工によって提供することにより、前記球形バルブ部材（２３）と前記バルブシート（２４）との間の緊密な接触のために前記バルブシート（２４）の算術平均粗さを減少させるように前記バルブシート（２４）を加工することを含み、
前記加工は、工具によって行なわれ、前記工具は、材料を前記バルブシートに対して置換し、除去し、または追加し、その後、前記ルブリケータ（１１）を、前記変更されたバルブシート（２４）を備える前記大型低速機関の潤滑系統内で作動させる前に、前記ばね（２５）及び前記球形バルブ部材（２３）を再び取り付けることと、を含み、
前記方法は、第一曲率半径（３４）を有する凹状の形状に前記バルブシート（２４）を変更することと、前記第一曲率半径（３４）以下の第二曲率半径（３３）を有する凸状の前記球形バルブ部材（２３）を提供することと、を含み、
前記第一曲率半径及び前記第二曲率半径は前記バルブシート（２４）に直交する平面内で測定され、前記第一曲率半径は、前記第二曲率半径よりも５～５０％大きく、
前記方法は、
前記変更前に、少なくとも１００，０００回の潤滑剤噴射サイクルの間、前記潤滑系統内で前記ルブリケータ（１１）を作動させることと、
前記変更後に、前記ルブリケータ（１１）及び前記変更されたバルブシート（２４）を用いて前記潤滑系統の作動を継続することと、を含む、
ことを特徴とする方法。

【請求項5】

前記加工は、放電加工、穴あけ加工、フライス削り加工、溶接加工、研削加工、研磨加工、エッチング加工、めっき加工、電解加工のうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大型低速２ストローク機関内の潤滑系統のためのルブリケータポンプユニットを改良する方法に関する。既存の潤滑系統を、寿命が長く漏れのないように変更する。例えば、大型低速２ストローク機関は、船用機関または発電所の大型機関である。

【背景技術】

【0002】

環境保護に重点を置いているため、船用機関からの排出物の削減に関する試みに取り組んでいる。これは、特に競争の激化により、それらのような機関についての潤滑系統の着実な最適化も伴う。注目を集めている経済的側面の１つは、石油消費量の削減であり、これは、環境保護だけのためでなく、船舶の運用コストの著しい部分であるためである。

【0003】

船用機関についての潤滑系統は、ドイツの特許文書ＤＥ１９７４３９５５Ｂ４及び同等のデンマークの特許ＤＫ１７３２８８Ｂ１に開示されている。それは、中央制御装置が船用機関の各シリンダについてのルブリケータに潤滑剤を供給する潤滑系統を開示している。ルブリケータは、シリンダ外周部の周囲に配設される複数の潤滑剤インジェクタに潤滑剤を分配する。ルブリケータは、ハウジングを含み、このハウジングの中では、複数のピストンポンプは円形の周りに配置され、油圧駆動アクチュエータピストンによって合わせて同期して駆動される。各ピストンポンプは、逆止弁を介して単シリンダのインジェクタの１つに潤滑剤をポンピングしている噴射プランジャを含む。油圧駆動アクチュエータピストンは、その静止した後方エンドストッパと前方エンドストッパとの間の調整可能な距離を越えて移動しており、この調整可能な距離は調整ねじによって調整可能である。調整ねじを回すために、エンドキャップでアクセス可能であり、このエンドキャップがハウジングのフランジを覆い、このフランジを通って調整ねじが延在する。

【0004】

船用機関シリンダへのコンパクトな潤滑剤ジェットの噴射に関連して、またピストンリング間のピストン上への潤滑剤クイル用に、このシステムは広く普及しており、ＭＡＮ Ｂ＆Ｗ Ｄｉｅｓｅｌ ａｎｄ Ｔｕｒｂｏ社からアルファルブリケータポンプユニットの商品名で販売されている。

【0005】

図１は、インターネットページ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｒｉｎｅｓｓ．ｃｏ．ｋｒ／０２＿ｂｕｓｉｎｅｓｓ／Ｄｏｏｓａｎ％２０Ｒｅｔｒｏｆｉｔ％２０Ｓｅｒｖｉｃｅ．ｐｄｆ？ＰＨＰＳＥＳＳＩＤ＝ｆｄ５６ｄａ９ｄｅ６ｅａｃａ２ｆ１ｆ４４６５１２ｅ８４ｆｃｆ６９）上にあるアルファ潤滑系統用のルブリケータポンプユニットの一実施例を示す。

【0006】

原理をより詳細に説明するために、図面は追加の参照番号に関して若干変更されている。簡潔にするために、ＭＡＮ Ｂ＆Ｗ Ｄｉｅｓｅｌ ａｎｄ Ｔｕｒｂｏによって販売されているアルファ潤滑系統用のルブリケータポンプユニットは、以下では「アルファルブリケータ」と称される。この用語は、船用機関の技術分野で通常使用されている用語と一致しており、インターネット上の関連出版物及び技術文献と一致している。

【0007】

上記のＤＥ１９７４３９５５Ｂ４及びＤＫ１７３２８８Ｂ１と同様に、アルファルブリケータ１００は、金属ハウジング１０１を備え、この金属ハウジング１０１は、複数の噴射プランジャ１１９が１つの円形に配置され、油圧駆動アクチュエータピストン１２３によって合わせて同期して駆動される。各噴射プランジャ１１９は、入口開口部１１３を介してハウジング１０１の内部容積１１４から潤滑剤を受容する添加チャネル１１５内に摺動自在に配置される。入口開口部１１３は、噴射プランジャ１１９の前進運動中に噴射プランジャ１１９によって閉じられ、その結果、噴射プランジャ１１９によるさらなる前進運動は、添加チャネル１１５の残りの部分に受容した潤滑剤を加圧し、それを逆止弁１０２に通してパイプ１０３中に、そして単シリンダのインジェクタの１つまでポンピングする。予応力を負荷されたばね１０９によって引き起こされるアクチュエータピストン１２３の後退中に、噴射プランジャ１１９は、噴射プランジャ１１９の前端部が入口開口部１１３を越えて後退するまで、後退し、添加チャネル１１５内に真空を生成し、潤滑剤を入口開口部１１３に流入させ、添加チャネル１１５を再充填することができる。

【0008】

添加チャネル１１５内の噴射プランジャ１１９によって加圧され、逆止弁１０２を通して排出される潤滑剤の容積は、入口開口部１１３から後退前の最大前進位置までの噴射プランジャ１１９の運動距離によって確定される。ストローク長にわたるアクチュエータピストン１２３の運動中、噴射プランジャ１１９の運動の第一部分は入口開口部１１３を通過し、噴射プランジャ１１９が入口開口部１１３を通過してそれを閉じた場合にのみ、潤滑剤は加圧され、残りの添加チャネル距離から排出される。

【0009】

油圧駆動アクチュエータピストン１２３は、その静止した後方エンドストッパ１０４と前方エンドストッパ１０５との間の調整可能な距離を越えて移動しており、この調整可能な距離は調整ねじによって調整可能である。調整ねじ１２１を回すために、エンドキャップ１０６でアクセス可能であり、このエンドキャップがハウジング１０１のフランジ１０７を覆い、このフランジを通って調整ねじ１２１が延在する。アルファルブリケータ１００内のフランジ１０７は、スペーサ１２２を支持し、調整ねじ１２１の調整のためにねじ部１１０を含む。往復動アクチュエータピストン１２３は、アクチュエータピストン１２３の後ろのボリューム１０８内で振動する油圧によって駆動され、電磁弁１１６は、アクチュエータピストン１２３の後ろのこのボリューム１０８内での２つの圧力レベル間でシフトする。達する圧力レベルが低いほど、ばね１０９の荷重は、アクチュエータピストン１２３を後方エンドストッパに押し戻す。電磁弁１１６は、制御ユニットからの対応する信号によって調節される。

【0010】

図１に見られるように、ポンプストロークの基本設定のためのスペーサ１２２は、エンドキャップ１０６の後ろのフランジ１０７に設けられ、そこで調整ねじ１２１の頭部は、回転による調整のためにアクセス可能である。

【0011】

アルファルブリケータは、静電容量フィードバックセンサ１２０を使用して油圧アクチュエータのストローク長が十分に長いことを検証するという点で、上記の特許ＤＥ１９７４３９５５Ｂ４及びＤＫ１７３２８８Ｂ１とは相対的に異なる。

【0012】

このフィードバックセンサ１２０は、図１にも示されている。示されるように、油圧アクチュエータピストンは、２つの円周方向溝部１１１を含み、油圧アクチュエータピストン１２３のストロークがフィードバックセンサ１２０を通過して移動するのに、第二溝部１１１に対して十分な長さである場合、フィードバックセンサ１２０は、中央制御装置に適切な潤滑の確認信号を与える。フィードバックセンサ１２０が第一及び第二溝部１１１を通過すると、フィードバックセンサ１２０は、中央制御装置が適切な潤滑の確認として受信するダブルパルス信号を生成する。フィードバックセンサ１２０が第一溝部１１１の１つだけを通過する場合、フィードバックセンサ１２０からの対応するシングルパルス信号は、フィードバックセンサ１２０の一般的な機能と、適切な潤滑のためにアクチュエータピストン１２３の十分な運動がないが、少なくとも短い距離にわたるアクチュエータピストン１２３の運動とを中央制御装置に示す。フィードバックセンサ１２０が何らかの信号を発している場合、ストロークが適切な潤滑に十分な長さとして測定されなかった警告メッセージが制御装置によって提供される。

【0013】

逆止弁１０２は、バルブチャンバ１０２’の内側に設けられ、従来、ばねによってバルブシートに対して予応力を負荷されたバルブ部材、この場合には球形バルブ部材を備えることによって構築される。加圧潤滑剤によって生じる力が予応力を負荷した力を上回る所定の限界値を超えて潤滑剤の圧力が上昇すると、添加チャネル１１５内の潤滑剤は、つる巻きばねの予応力を負荷する力に対して球形バルブ部材を変位させる。一旦開かれると、逆止弁１０２は、圧力が噴射フェーズ中に増加した状態にある限り、インジェクタへの潤滑剤の流れのためにパイプ１０３に通路を与える。添加チャネル１１５内の油圧が所定の限界値以下に減少すると、逆止弁１０２は、アイドルフェーズの間、再び閉じ、次の噴射フェーズまで閉じたままである。

【0014】

アルファタイプルブリケータを備えた船用機関についての潤滑系統が、比較的短時間の機能の後では不十分であることがわかっている。アルファルブリケータを含むシステム全体が比較的高価であり、長期的な信頼性が一般的に要求されるため、適切な機能をより長い期間にわたって延長することが望ましい。

【0015】

ＵＳ２０１３／２６０６４７は、最大２０００バールの圧力で燃料が上昇した速度で制御チャンバから漏れ出る、コモンレール高圧燃料噴射システムを開示する。高圧バルブのボールとボールシートとの間の距離が５０ミクロンしか上がらないという事実が原因で、燃料が非常に高速になり、キャビテーションのリスクがある。キャビテーションのリスクを最小にするために、工具は特殊な面取り領域を設けられ、バルブ本体のボールシートディフューザに面取りされたアンダーカット部分を提供する。面取り部分は、燃料流量の力を低下させ、キャビテーションを減少させる。

【0016】

アルファルブリケータでは、この圧力は、１００バールをはるかに下回り、ＵＳ２０１３／２６０６４７での２０００バールと比較して、通常、３０分の１より低いアルファルブリケータにはキャビテーションが存在しないため、ディフューザも必要ではない。したがって、特殊な方法のＵＳ２０１３／２６０６４７でのこの開示は、ディフューザ内のキャビテーションを回避するためにコモンレール高圧燃料噴射システムでの非常に特殊な燃料バルブを微調整するものであり、アルファタイプのルブリケータが短時間の作動後に適切に機能していない場合にそのルブリケータを修復する方法についての手がかりを与えない。アルファルブリケータに当該技術での改良を提供するために、他の考慮事項が適用される。

【発明の概要】

【0017】

本発明の目的は、当該技術分野の改良を提供することである。特定の目的は、上述されるようなタイプのルブリケータを備えた潤滑系統、特にアルファルブリケータを備えたアルファ潤滑系統を改良する方法を提供することである。

【0018】

「ルブリケータ」という用語は、本明細書ではルブリケータポンプユニットに使用され、このルブリケータポンプユニットは、対応する大型低速２ストローク機関（通常はディーゼルまたはガス燃料を燃料とする）内の潤滑剤インジェクタのための潤滑剤を加圧して添加する。ルブリケータ及びその機能は、図１を参照して上述された、アルファルブリケータを一実施例として参照して以下で詳細に説明される。

【0019】

「噴射フェーズ」という用語は、インジェクタによって潤滑剤がシリンダに噴射されている時間に使用される。「アイドルフェーズ」という用語は、噴射フェーズ間の時間に使用される。「噴射サイクル」という用語は、噴射シーケンスを開始するのにかかる時間、及び次の噴射シーケンスが開始するまでにかかる時間に使用され、通常、噴射シーケンスは各噴射シーケンス中にすべての潤滑剤インジェクタを伴う。例えば、噴射シーケンスは、各インジェクタによる単一の噴射を含み、その場合、噴射サイクルは、噴射フェーズの開始から次の噴射フェーズの開始まで測定される。噴射の「タイミング」という用語は、シリンダ内側のピストンの特定の位置に対するインジェクタによる噴射フェーズの開始の調整に使用される。

【0020】

第一値と第二値との間として記述された間隔の場合、エンドポイントは任意選択で含まれる。

【0021】

表面粗さは算術平均粗さの値Ｒａとして表される。

【0022】

アルファ潤滑系統の寿命が比較的短いという問題を徹底的に調査した結果、性能の低下がアルファルブリケータ内の逆止弁からの漏れが原因であることが明らかになった。これは、比較的短い機能の後に劣化問題に直面すると一般に考えられている構成要素ではないため、驚くべきことである。これらの調査では、１００万サイクル後に逆止弁がすでに漏れていたことがわかっている。一見すると１００万サイクルは、多いように見えるかもしれないが、これは、その後のエンジンのメンテナンス停止の間の時間経過未満に相当することがあるため、実際にはそうではない。

【0023】

特に、アルファルブリケータを圧力上昇時の潤滑剤噴射に使用する場合、この問題はより顕著になる。

【0024】

この問題がアルファルブリケータの逆止弁における漏れが原因であったという認識では、比較的小さな構成要素、すなわち使用されたルブリケータの逆止弁のみを変更することによって、潤滑系統全体の機能が改良される可能性がある。

【0025】

漏れの問題の認識から、技術的な解決策は簡単ではなかった。特に、ルブリケータの単なる交換は、高価な解決策であるだけでなく、機能をさらに１００万回だけの潤滑剤噴射サイクルに制限する。したがって、アルファルブリケータへのアップグレードを提供することがさらなる目的であった。

【0026】

この目的は、工具でバルブシートを加工することにより、バルブチャンバ内のバルブシート（通常は金属製のバルブシート）を変更することで達成された。通常、加工することによって材料が除去される。ただし、一部の技法の結果、塑性変形または融解変形が生じ、一部の技法はバルブシートに材料を追加する場合もある。加工することにより、より高い精度で変更されたバルブシートが作製される。より高い精度の実施例は、より低い表面粗さ、及び正確な円対称である。

【0027】

加工技術の実施例は、放電加工、穴あけ加工、フライス削り加工、溶接加工、研削加工、研磨加工、エッチング加工、めっき加工、または電解加工である。このリストは排他的ではない。

【0028】

例えば、この加工によって表面粗さを、１２．５μｍ未満、任意選択で６．３μｍ未満または１．６μｍ未満まで減少させることが有利である。任意選択で、表面粗さは、１２．５～０．８μｍ、１６．３～０．８μｍ、または１．６～０．８μｍの範囲内である。

【0029】

以下により詳細に提示される例示的な実験では、変形部材をバルブシートに単に押し込み、塑性変形を引き起こしたことによる簡単な方法で、バルブシートを変更した。顕微鏡検査により、バルブシート上へのそのような変形部材のインプレッションが、十分な力で行われた場合、バルブシートの表面粗さを実質的に減少させることが明らかになった。

【0030】

驚くべきことに、この表面粗さの減少は、バルブ部材とバルブシートとの間のより近く、より密な接触を提供するだけでなく、結果として、逆止弁の寿命を何倍にも延ばすことになることで、ルブリケータの寿命を延ばし、潤滑系統全体を改良することが判明した。

【0031】

上記の加工技術により、変形部材のインプレッションよりも高い精度までバルブシートの変更ができる。また、提示された加工技術は、バルブシートの最終的な形状に関して高い自由度を有する。

【0032】

例えば、これらの加工技術を使用して、バルブシートの凹面を作製する。有用な変更は、バルブが球の一部をたどる部分球形へのものである。

【0033】

ただし、円錐形へのバルブシートの加工も可能である。

【0034】

さらなるオプションとして、この変更を使用して、バルブシートの凸形状を作製する。一実施例は、例えば楕円形または円形の断面を有する、円対称トーラスとして形成される凸状バルブシートである。バルブ部材も凸状、例えば球形である場合、バルブ部材及びトロイダルバルブシートは、接線方向の接触のために非常に狭い相互接触リングを含む。それらのようなトーラスと円錐形のバルブ部材との間にも、狭い接触リングが得られる。

【0035】

変更後、バルブ部材は、バルブシートの変更後に円形リングに沿ってバルブシートに対して締着するためにバルブチャンバに装着される。

【0036】

例えば、この方法は、第一曲率半径を有する凹形状を達成するようにバルブシートを変更することを含み、第一曲率半径はバルブシートに直交する平面内で測定される。「バルブシートに直交する」という用語は、バルブシートとバルブ部材との間の接触リングを含む平面に直交することとして理解されたい。

【0037】

任意選択で、加工されたバルブシートは、バルブシートに対して予応力を負荷されていることによって弁を閉じる、凸状バルブ部材、典型的にはボール部材の第二曲率半径を下回らない第一曲率半径を有する。

【0038】

例えば、バルブ部材は、変更前にバルブチャンバ内側にあったものと同じである。あるいは、例えば異なるサイズ及び／または形状を有する、新しいバルブ部材を装着する。典型的なバルブ部材は球形のものであるため、弁はボール逆止弁である。

【0039】

通常、バルブ部材は金属、例えば鋼から作製される。あるいは、バルブ部材はポリマーまたはセラミックスから作製される。

【0040】

いくつかの実施形態では、バルブシートについての曲率半径は、バルブ部材と同じ、またはほぼ同じである。他の実施形態では、バルブシートについての曲率半径は、バルブ部材、例えばボール部材の曲率半径よりも大きく、例えばこれよりも５～５０％以内で大きい。この場合、バルブシートの曲率は、湾曲したバルブ部材がバルブシート上の中央に装着されるようにガイドするのに十分である。しかしながら、曲率が異なるため、バルブ部材の凸面とバルブシートの凹面との間の接触リングは比較的薄く、これは、逆止弁の良好な密封性及び迅速な応答にとって有利である。

【0041】

例えば、バルブシートが３～１０ｍｍの直径を有する場合、バルブ部材とバルブシートとの間のリング状の接触面の厚さは、０．０１から０．５ｍｍの範囲内、任意選択で、０．０５から０．５ｍｍの範囲内、または０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲内である。極角における角度スパンの点から、これはおよそ０．１～１０度に相当する。いくつかの実用的な実施形態では、有用な接触偏角は、０．１から５度の範囲内にある。例えば、バルブ部材とバルブシートとの間の接触面は、０．１ｍｍ²から２ｍｍ²の範囲内の面積を有する。

【0042】

通常、バルブ部材はバルブシートの内径よりも３０～１００％大きい。例えば、バルブシートの内径が３ｍｍである場合、ボール部材は直径では４～６ｍｍの範囲内にある。例えば、バルブシートの上流にあり、逆止弁によって閉じられているコンジットの直径に、バルブシートの内径がほぼ等しい。

【0043】

変更された凹状バルブシートの曲率半径が凸状バルブ部材の曲率半径よりも大きい場合、バルブシートとバルブ部材との間の曲率半径の精度は要求されない。これにより、変更プロセスが比較的簡単になる。

【0044】

バルブシート及び同じ曲率半径を有するバルブ部材の拘束がないことにより、楕円体、放物線、または双曲線など、バルブシートの他の凹面形状も可能になる。円錐形を使用することも可能である。

【0045】

しかしながら、長寿命のために、バルブシートが円対称であることが有利である。例えば、円対称性は、バルブシート全体で測定した場合、０．２ｍｍ未満まで、例えば０．１ｍｍ未満まで変化する。

【0046】

いくつかの実施形態では、バルブチャンバ内のバルブシートは、非球形から部分球形である形状に変更される。部分球形のバルブシートは、球面切頭体とも称される球形セグメントの表面に似ている。以下では、このような形状を有するバルブシートは部分球形バルブシートと称される。

【0047】

任意選択で、バルブチャンバ内で変更されたバルブシートは、バルブシートに当接しているバルブ部材の曲げ半径に等しいが、または実質的に等しいが、それより小さくない曲げ半径を有する部分球形である形状を有する。例えば、すでに上述されるように、変更後のバルブシートの曲率半径は、加工手順後に挿入されるバルブ部材の曲率半径よりも大きい。

【0048】

任意選択で、システムをさらに改良するために、さらなる逆止弁が既存の逆止弁に追加され、二重弁システムが設けられる。二重弁システムは、このシステムの密封性及び寿命を向上させる。例えば、変更された逆止弁に直列に、さらに逆止弁が追加される。このような追加の逆止弁は、潤滑剤出口でルブリケータハウジングに取り付けられる可能性がある。

【0049】

例えば、この方法は、変更前に少なくとも１００，０００回の潤滑剤噴射サイクルの間、潤滑系統内のルブリケータを作動させること、及び変更後にルブリケータ及び変更された逆止弁を用いて潤滑系統を作動させることを含む。

【0050】

ただし、変更は、上記のアルファルブリケータなどの新しいルブリケータがその作動を開始する前に行われる可能性がある。

【0051】

より詳細には、潤滑系統の具体的な実施形態を以下に説明する。

【0052】

潤滑系統は、大型低速２ストローク機関のエンジン（例えば、船用エンジンまたは発電所の大型機関）内の１つまたは複数のシリンダを潤滑するための潤滑剤をインジェクタに提供する。通常、機関はディーゼルまたはガス燃料を燃焼させている。この機関は、１つ以上のシリンダを含み、それぞれのシリンダは、内側に往復動ピストンを備え、噴射フェーズ中にシリンダの周囲のさまざまな位置でシリンダへの潤滑剤の噴射のためにこのシリンダの周囲に沿って配設される複数の潤滑剤インジェクタを備える。

【0053】

潤滑系統はルブリケータを含み、このルブリケータは、潤滑剤供給コンジット、例えばインジェクタごとに１つの供給コンジットによって、各インジェクタにパイプ連結され、噴射フェーズ中に潤滑剤供給コンジットを介して各インジェクタに加圧潤滑剤を供給する。

【0054】

ルブリケータは、ハウジング、通常は金属ハウジングを含むタイプのものであり、ハウジング内には、油圧駆動のアクチュエータピストンがストローク方向に沿ったストローク長で往復するように配置される。任意選択で、ルブリケータは、ストローク長調整機構をさらに備え、このストローク長調整機構は、最小ストローク長と最大ストローク長との間で往復油圧駆動アクチュエータピストンのストローク長を可変的に調整するように構成される。

【0055】

ルブリケータは、対応する添加チャネルに摺動自在に配置された複数の噴射プランジャをさらに含み、噴射プランジャは、アクチュエータピストンに結合され、アクチュエータピストンによって移動し、この移動中に添加チャネル内の潤滑剤を加圧する。アクチュエータピストンがストローク長にわたって移動すると、インジェクタプランジャは対応する長さにわたって移動する。添加チャネル内側の噴射プランジャの移動は、噴射プランジャが添加チャネル距離にわたって移動する間、添加チャネル内の潤滑剤を加圧し、添加チャネル距離は、機関シリンダへの潤滑剤の噴射のために、噴射フェーズ中に添加チャネルから逆止弁及び供給コンジットを通ってインジェクタに排出される、ポンプアクションにおける潤滑剤の容積を画定する。

【0056】

例えば、添加チャネル距離はストローク長以下である。これは構成によって決まる。任意選択で、添加チャネル距離は、最小ストローク長と最大ストローク長との間のアクチュエータピストンの可変ストローク長に対応する、最小添加チャネル距離と最大添加チャネル距離との間で調整可能である。

【0057】

また、ルブリケータは、バルブ、通常は電気バルブを備え、このバルブは、アクチュエータピストンに作用している油圧レベル間で切り替えて、アクチュエータピストンを圧力レベルの切り替えによって往復動で油圧駆動することを引き起こすように配置される。通常、アクチュエータピストンは、つる巻きばねによって後方エンドストッパに対して予応力を負荷される。

【0058】

いくつかの具体的な実施形態では、ルブリケータは、アクチュエータピストンを駆動するための高圧オイルを受容し、バルブは、
ａ）噴射フェーズ中のアクチュエータピストンへの加圧油のアクセス、及び
ｂ）噴射フェーズ間にアクチュエータピストンからの油の排出のために、アクチュエータピストンとドレンとの間の連結、
の間で切り替わる。

【0059】

潤滑系統は、バルブの切り替えを制御する制御装置をさらに備える。電気バルブの場合には、制御装置は、電気バルブに電気的に接続され、対応する電気信号が制御装置から電気バルブに送信されることによって、噴射フェーズの間の切り替えのタイミングを制御する。あるいは、制御装置は、アクチュエータピストンを駆動するための高圧オイルの切り替えを提供するために、ルブリケータの上流で高圧バルブを作動させる。

【0060】

上記の目的によれば、潤滑系統は、ルブリケータの逆止弁を変更することによって改良され、その結果、バルブチャンバ内のバルブシート（通常は金属製のバルブシート）は、通常はある一定の作動時間後に改良されるが、ルブリケータがまだ新しい間の作動開始前にも改良される可能性がある。最終的な技術的解決策は、既存のルブリケータの比較的低コストでの簡単な変更であることが判明したが、それでも潤滑系統の短寿命の問題を解決した。

【0061】

明確にするために、「インジェクタ」という用語が潤滑剤入口ポートを含むインジェクタハウジングを備える噴射バルブシステムに使用されることが示され、この潤滑剤入口ポートは、潤滑剤供給コンジットに流体連通され、そこからシリンダへの噴射のための潤滑剤を受容する。さらに、インジェクタは、噴射フェーズ中に、この入口ポートからシリンダに潤滑剤を噴射するために、シリンダ内に延在する潤滑剤出口としてノズル開口部を含む１つの単一噴射ノズルをさらに備える。インジェクタがシリンダ壁部を通ってシリンダ内に延在する単一のノズルを含むが、インジェクタが適切に取り付けられている場合、ノズル自体は、任意選択で、複数の開口部を有する。例えば、複数の開口部を有するノズルは、ＷＯ２０１２／１２６４８０に開示されている。

【0062】

例えば、各インジェクタは、ノズルに出口弁システムを備え、このノズルは、出口弁システムで所定の限界値を超える圧力上昇時に、噴射フェーズ中にノズル開口部への潤滑剤の流れのために開き、噴射フェーズ後に出口弁システムを閉じるように構成される。出口弁システムは、シリンダからの背圧のために閉じ、その上、出口弁が開かない限り、潤滑剤がシリンダに入るのを防止する。例えば、出口弁システムは、出口逆止弁を含む。出口逆止弁では、ボール、楕円体、プレート、またはシリンダなどの出口弁部材は、出口弁ばねによって出口弁シートに対して予応力を負荷される。出口弁システムの上流のフローチャンバ内への加圧潤滑剤の供給時に、ばねの予応力を負荷された力は潤滑剤の圧力によって反作用され、圧力がばねの力よりも高い場合、その出口弁シートから出口弁部材を移し、出口逆止弁はノズル開口部を通したシリンダへの潤滑剤の噴射のために開く。例えば、出口弁ばねは、ノズル開口部から離れる方向でバルブ部材に作用するが、反対の運動も可能である。

【0063】

例えば、中央制御装置は、コンピュータを含み、またはコンピュータに電子の有線接続もしくは無線接続によって接続され、コンピュータは、機関の実際の状態及び動きについてのパラメータを監視することで、これらのパラメータに基づいて潤滑剤噴射の量及びタイミングを制御するように構成されるタイプのものである。

【0064】

任意選択で、インジェクタは、シリンダの掃気に潤滑剤の霧を供給するように構成されるＳＩＰインジェクタである。微粒化液滴のスプレーは、オイルミストとも称され、ＳＩＰ潤滑では重要であり、ピストンがＴＤＣに向けたその移動中にインジェクタを通過する前に、潤滑剤のスプレーは、インジェクタによってシリンダ内側の掃気に繰り返し噴射される。掃気では、微粒化液滴は、ＴＤＣに向かう掃気の旋回運動が原因で、ＴＤＣに向かう方向に輸送されるときに、拡散され、シリンダ壁部上に分配される。ＳＩＰ噴射用のそれらのようなインジェクタの例は、ＷＯ２０１２／１２６４７３及びＷＯ２０１４／０４８４３８に開示されている。電気バルブを備えるＳＩＰインジェクタについての追加オプションは、デンマークの特許出願ＤＫ２０１７７０９３６及びＤＫ２０１７７０９４０に見いだされる。例えば、インジェクタは、０．１から１ｍｍの間、例えば０．２から０．５ｍｍの間のノズル開口部を有するノズルを含み、オイルミストとも称される微粒化液滴のスプレーを排出するように構成される。スプレーの微粒化は、ノズルでの潤滑剤インジェクタ内の高加圧化潤滑剤が原因である。ルブリケータからの圧力は、１０バールよりも高く、この高圧噴射については、通常は２０バールから１２０バールの間にある。一実施例は、３０～１００バールの間の間隔である。別の例は、６０～１２０バールの間、例えば６０～１００バールの間の間隔である。噴射時間は短く、通常は５～３０ミリ秒（ｍｓｅｃ）のオーダーである。ただし、噴射時間は、１ｍｓｅｃ、または１ｍｓｅｃ未満でもあり、例えば０．１ｍｓｅｃまで下げることができる。

【0065】

ＳＩＰ噴射の場合には、ルブリケータは、対応する必要なパラメータ、特に圧力間隔を用いて作動する。例えば、方法は、ＳＩＰインジェクタと組み合わせて２０～１００バールの範囲内の潤滑剤圧力で変更されたルブリケータを備える潤滑系統を作動させることと、ＳＩＰインジェクタによって、潤滑剤の微粒化液滴の霧を機関シリンダ内側の旋回する掃気に噴射することと、シリンダの上死点（ＴＤＣ）に向かって旋回運動することによって液滴の輸送中に液滴をシリンダ壁部に分配することとを含む。

【0066】

また、粘度は微粒化に影響する。船用機関で使用される潤滑剤は、通常、４０℃で約２２０ｃＳｔ、１００℃で２０ｃＳｔの典型的な動粘度を有し、これは２０２～３７ｍＰａ・ｓの間の動粘度に変換される。有用な潤滑剤の一実施例は、高性能の船用ディーゼル機関シリンダオイルＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ（登録商標）Ｍｏｂｉｌｇａｒｄ（商標）５６０ＶＳである。船用機関に有用な他の潤滑剤は、他のＭｏｂｉｌｇａｒｄ（商標）オイル及びＣａｓｔｒｏｌ（登録商標）Ｃｙｌｔｅｃｈオイルである。船用機関に一般的に使用される潤滑剤は、４０～１００℃の範囲内でほぼ同じ粘度プロファイルを有し、例えば０．１～０．８ｍｍのノズル開口径を有し、潤滑剤が開口部で３０～８０バールの圧力、及び３０～１００℃または４０～１００℃の範囲内の温度を有する場合、微粒化にすべて有用である。また、Ｒａｔｈｅｓａｎ Ｒａｖｅｎｄｒａｎ、Ｐｅｔｅｒ Ｊｅｎｓｅｎ、Ｊｅｓｐｅｒ ｄｅ Ｃｌａｖｉｌｌｅ Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ、Ｂｅｎｎｙ Ｅｎｄｅｌｔ、Ｅｒｉｋ Ａｐｐｅｌ Ｊｅｎｓｅｎ、（２０１７）「Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｉｌｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｗｏ－ｓｔｒｏｋｅ ｍａｒｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅｓ」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．６９ Ｉｓｓｕｅ：５，ｐｐ．７５０－７５３，ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１０８／ＩＬＴ－０３－２０１６－００７５によるこの主題に関する公開記事を参照する。

【0067】

本発明は、図面を参照してより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0068】

【図1】インターネットサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｒｉｎｅｓｓ．ｃｏ．ｋｒ／０２＿ｂｕｓｉｎｅｓｓ／Ｄｏｏｓａｎ％２０Ｒｅｔｒｏｆｉｔ％２０Ｓｅｒｖｉｃｅ．ｐｄｆ？ＰＨＰＳＥＳＳＩＤ＝ｆｄ５６ｄａ９ｄｅ６ｅａｃａ２ｆ１ｆ４４６５１２ｅ８４ｆｃｆ６９）上に公開されている通りのアルファ制御装置の図面の再現である。

【図2】潤滑系統を備えた機関内のシリンダの一部のスケッチである。

【図3】変更用のルブリケータの一実施例を示す。

【図4】変更前のルブリケータの一実施例を示す。

【図5】アルファルブリケータのバルブシートの顕微鏡画像を示し、ａ）では新しいバルブは金属フリンジを含み、ｂ）では新しいバルブシートはエッジを含み、ｃ）では使用されているバルブシートは偏摩耗を示す。

【図6】ａ）では３８５０回の噴射サイクル、及びｂ）では１００万回のサイクルの後、変更前のルブリケータの性能の測定を示す。

【図7】２００万回の噴射サイクル後、変更されたルブリケータの性能の測定を示す。

【図8】変更後のルブリケータの一実施例を示す。

【図9】変形したバルブシートの顕微鏡画像を示す。

【発明を実施するための形態】

【0069】

図１は、インターネットサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｒｉｎｅｓｓ．ｃｏ．ｋｒ／０２＿ｂｕｓｉｎｅｓｓ／Ｄｏｏｓａｎ％２０Ｒｅｔｒｏｆｉｔ％２０Ｓｅｒｖｉｃｅ．ｐｄｆ？ＰＨＰＳＥＳＳＩＤ＝ｆｄ５６ｄａ９ｄｅ６ｅａｃａ２ｆ１ｆ４４６５１２ｅ８４ｆｃｆ６９）上に公開されている通りのアルファ制御装置の図面の再現である。

【0070】

本明細書に記載の方法について、アルファルブリケータのこの図は、変更されているルブリケータの具体的な実施形態についての例として役立つ。したがって、序論で与えられた説明は、変更の説明にも同様に当てはまる。

【0071】

図２は、船用ディーゼル機関などの大型低速２ストローク機関のシリンダの半分を示す。シリンダ１は、シリンダ壁部３の内側にシリンダライナ２を備える。シリンダ壁部３の内側には、シリンダ１への潤滑剤の噴射のための複数のインジェクタ４が設けられている。

【0072】

図示されるように、インジェクタ４は、隣接するインジェクタ４間で同じ角距離を有する円に沿って配設されているが、これは厳密には必要ではない。また、軸方向にシフトしたインジェクタを用いる配置も可能であり、例えば、隣接するインジェクタに対してピストンの上死点（ＴＤＣ）に向かって毎秒シフトしたインジェクタを用いる配置も可能であることがわかり、円に沿った配置は必要ではない。

【0073】

図示されるように、インジェクタ４は、潤滑剤供給ライン９を介してルブリケータ１１から加圧潤滑油を受容する。供給された油は、通常、特定の温度、例えば、５０～６０度まで加熱される。ルブリケータ１１は、機関のシリンダ１内のピストン運動と同期して、正確なタイミングのパルスで、加圧潤滑油をインジェクタ４に供給する。ルブリケータ１１による噴射は、制御装置１２によって制御される。同期のために、制御装置１２は、クランクシャフトの速度、負荷、及び位置を含む、機関の実際の状態及び動きについてのパラメータを監視し、後者は、シリンダ内のピストンの位置を明らかにする。

【0074】

インジェクタ４のそれぞれは、ノズル開口部５’を含むノズル５を備え、このノズル開口部から潤滑剤は、例えば、コンパクトジェットの形態で、またはＳＩＰ噴射用の微小液滴７を用いる微細霧化スプレー８として、高圧下でシリンダ１に排出される。

【0075】

例えば、ＳＩＰ噴射について、ノズル開口部は、０．２～０．５ｍｍの間などの０．１～０．８ｍｍの間の直径を有し、高圧で微細スプレー８に潤滑剤を霧化するものであり、潤滑剤のコンパクトジェットとは対照的である。圧力は、１０バールを上回り、例えば１０～１２０バール、任意選択では２０～１２０バール、もしくは２０～１００バール、３０～８０バール、もしくは５０～８０バール、もしくは６０～１２０バールの範囲内にある、または１２０バールよりも高い圧力でもある。シリンダライナ２上の潤滑油の均一な分配が達成されるように、シリンダ１内の掃気の旋回１０は、スプレー８を輸送し、シリンダライナ２に押し付ける。

【0076】

任意選択で、シリンダライナ２は、スプレー８のための、またはインジェクタ４からの噴射のための適切なスペースを提供するためのフリーアウト６を備える。

【0077】

ルブリケータ１１は、オイルポンプを含む潤滑剤供給部１５から潤滑剤を受容するための供給コンジット１４と、任意選択で潤滑剤の再循環のために、典型的にはオイルリザーバへの潤滑剤の戻りのための戻りコンジット１３とに連結される。供給コンジット１４内の潤滑剤圧力は、戻りコンジット１３内の圧力よりも高く、例えば、少なくとも２倍高い。潤滑剤供給コンジット１４は、ルブリケータ１１内のアクチュエータピストンを駆動することに加えて、潤滑用の潤滑剤を供給するためにも使用される。

【0078】

図３は、変更用のルブリケータ１１の一実施例を示す。番号付けは、図１の変更された従来技術のルブリケータに等しい。変更前に、バルブチャンバ１０２’は、図１の単一の逆止弁１０２を含む。

【0079】

図４は、図１の従来技術のルブリケータ１１のバルブチャンバ１０２’内の逆止弁１０２のより詳細な図である。２つの拡大部分Ｂ及びＣは、それぞれ３倍及び６倍のさらなる倍率で詳細を示す。逆止弁１０２は、つる巻きばね２５からの荷重によってバルブシート２４に対して予応力を負荷される球形バルブ部材２３を含む。添加チャネル１１５内の潤滑剤が所定の限界値を上回る圧力に達すると、添加チャネル１１５内の潤滑剤は、ばね２５の予応力を負荷する力に対してバルブ部材２３を変位させる。図示されるように、バルブチャンバ１０２’が一般に円錐形の端部２７を有するにもかかわらず、バルブシート２４は鋭いエッジである。ルブリケータ１１の早期不具合の徹底的な調査は、漏れは鋭いエッジのバルブシート２４の密封性の問題が原因であることを明らかにした。

【0080】

バルブシート２４を変更する場合、改良が達成される。例えば、変更後のバルブシートは、球の一部である輪郭を有し、任意選択で球形のバルブ部材と同じ半径を有する。

【0081】

図５は、変更前のアルファルブリケータのバルブシートのいくつかの顕微鏡画像を示す。図５ａは、新しいアルファルブリケータのバルブシート、及びバルブシート内の金属フリンジ３５の顕著な粗さを示し、これは逆止弁の密封性に損害を与える。図５ｂは、新しいアルファルブリケータのバルブシート２４内のエッジ３４を示し、これは、バルブシート２４とボール部材との間の適切な封止を妨げる。図５ｃは、使用されたアルファルブリケータの顕微鏡写真を示し、バルブシートの楕円形が原因で、バルブシートの断面２４’が他の断面２４’’よりも広く見えることを図示する。楕円形のバルブシートは、おそらく使用中の偏摩耗が原因である。それは、球形のバルブ部材に対して適切に封止しなくなる。バルブシート内のこれらの不具合のすべては、新しいアルファルブリケータから生じるものもあれば、使用中の摩耗から生じるものもあり、特に潤滑剤の圧力が高い場合、十分な封止を妨げる。

【0082】

図６ａ及び６ｂは、変更前のルブリケータの性能の測定を示し、バルブシート２４は、図４に示されるように鋭利なエッジであり、図５に示されるような不具合があった。図６ａ及び図６ｂの６つのグラフは、アルファルブリケータの６つの出口に対して作成されており、各出口は１つの逆止弁を含む。図８ａの測定は、３８５０回の噴射サイクル後に行われた。ピークは噴射を示し、水平レベルはアイドルフェーズ中の圧力レベルを示す。図８ｂのグラフは、１００万回のサイクル後の同様の測定を示す。実線で描かれた曲線のドロップは、逆止弁１０２の漏れが原因であるアイドルフェーズ中の圧力損失を示す。

【0083】

図７は、２００万回の噴射サイクル後、変更されたルブリケータの性能の測定を示す。実験結果は、噴射フェーズのスパイク間のアイドルフェーズ中の水平圧力曲線を示す。図７の水平圧力レベルは、図６ｂの減少する圧力曲線とは対照的に、密封性に関して、変更された逆止弁１０２の２倍を上回るまで増加した寿命を表す。

【0084】

図７の試験実験におけるルブリケータ１１は、より小さな表面粗さ、及び円対称に関してより高い精度を有する部分球形構成に変更されたバルブシート２４を含む。

【0085】

図７の実験のためのバルブシートの変更は、ボール形状のバルブ部材２３とほぼ同じサイズのボール形状の変形部材を、２００ｋｇに相当する力で鋭利なエッジのバルブシート２４上に押し付けることによって行われた。この力は、図４の構成から、表面粗さが少なく円対称性がより正確である球形の一部の形状に、鋭利なエッジのバルブシート２４を変形させるのに十分であった。

【0086】

変形部材、例えば力を負荷された鋼のボールをバルブチャンバに押し付けることによる変形は、図４の鋭利なエッジのバルブシート２４を変更する簡単な方法である。

【0087】

さらに進んだのは、放電加工、穴あけ加工、フライス削り加工、溶接加工、研削加工、研磨加工、エッチング加工、めっき加工、及び／または電解加工など、バルブシートの機械加工についての技法であり、最適な結果のために、さまざまな技法を組み合わせることができる。

【0088】

図８は、図７の試験実験に使用されたものと同様の、寸法精度が高い凹状セグメント、例えば、部分球形セグメントなどにバルブシートを加工することによって、バルブシート２４が変更された一実施例を示す。これは、バルブシート２４に対して静止しているボール形のバルブ部材２３を示す。

【0089】

図８に示されるように、さらに明確にするために、バルブシート２４の曲率半径３３、及び球形バルブ部材の曲率半径３４は、バルブシートに対して直交して中心となる平面で測定される。２つの曲率半径は図８に示され、図８は断面図であるため、そのような平面上への図である。

【0090】

図９は、変形部材を使用してバルブシートを変形させた、変更されたバルブシートの顕微鏡画像を示す。実験では、表面粗さ０．０６μｍ（算術平均粗さの値Ｒａ）を有する球形変形部材を２００ｋｇ相当の力でバルブシートに押し付け、変形を引き起こし、表面粗さ０．８μｍの変化をもたらした。リング状のバルブシートの幅は０．０６ｍｍであった。バルブシートの表面積は約０．５ｍｍ²であった。

【0091】

変形の結果、寿命は大幅に改善されたが、上記の方法でバルブシートを機械加工することで、寸法精度がさらに向上し、寿命もさらに改善された。

【0092】

例えば、最終的なバルブシートは、球形バルブ部材と同じ曲率半径、または実質的に同じ半径などを有する、凹形、典型的には部分球形を含む。この部分球形バルブシートが原因で、球形バルブ部材２３とバルブシート２４との間の接触領域２８は、図４の球形バルブ部材２３と鋭いエッジのバルブシート２４との間よりも滑らかである。あるいは、バルブシートは、バルブ部材についての曲率半径よりも大きい曲率半径を有する凹状の形態を達成する。さらなる代替案として、最終的なバルブシートは、円錐形状または凸状トロイダル形状を有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】