Uitleg over Krukashuis Explosie Ontlastklep

Wat zijn krukashuis explosie ontlastkleppen?

Een krukashuis explosie ontlastklep (CERV) is een veiligheidsvoorziening die wordt geïnstalleerd op middelgrote tot grote verbrandingsmotoren. Meestal wordt één CERV per cilinder van een motor gemonteerd, maar dit hangt af van de grootte van de motor. Een CERV heeft drie hoofdfuncties:

• Druk verlichten bij overdruk in het krukashuis.
• Vlammen tegenhouden om te voorkomen dat ze uit het krukashuis worden uitgestoten.
• Het krukashuis opnieuw afdichten na een overdrukgebeurtenis, zodat er geen lucht in het krukashuis kan komen. Het opnieuw afdichten van het krukashuis moet plaatsvinden na een krukashuisexplosie (drukstoot door verbranding), anders kan er lucht in het krukashuis komen, wat een secundaire explosie kan veroorzaken.

Goed om te weten - een krukashuis explosie ontlastklep wordt ook wel een 'krukashuis explosiedeur' of 'krukashuis ontlastdeur' genoemd, maar alle termen betekenen hetzelfde.

Mariene Twee-Takt Diesel Motor Krukashuis Explosie Ontlastkleppen

Wat is een krukashuisexplosie?

Een krukashuisexplosie is een plotselinge en gewelddadige verbrandingsgebeurtenis die plaatsvindt binnen het krukashuis van een verbrandingsmotor. Verbranding vereist brandstof, zuurstof en hitte, die allemaal onder bepaalde omstandigheden in een krukashuis aanwezig kunnen zijn.

• Smeeroliesysteem wordt in grote hoeveelheden binnen het krukashuis gebruikt, het fungeert als brandstof.
• Zuurstof wordt gevonden in lucht, die altijd binnen het krukashuis aanwezig is.
• Hitte kan worden geleverd door meerdere bronnen, zoals uitlaatgassen of wrijving (wrijving van motoronderdelen, enz.).

Krukashuisexplosies zijn een zeldzaam maar ernstig gevaar dat kan optreden in alle verbrandingsmotoren, met name in oudere motoren, motoren die slecht worden onderhouden of motoren die onder extreme omstandigheden worden bediend. De gevolgen van een krukashuisexplosie kunnen catastrofaal zijn, wat kan leiden tot aanzienlijke materiële schade, bedrijfsstilstand en/of verlies van mensenlevens.

Goed om te weten - u kunt onze cursussen website bezoeken als u meer wilt leren over maritieme techniek onderwerpen. Onze online videocursussen behandelen onderwerpen zoals grote mariene twee-takt dieselmotoren, brandstofpompen, reddingsvlotten, scheepsterminologie, stuurinrichtingen, pompen, kleppen, ketels en vele andere onderwerpen.

Gemonteerde Krukashuis Explosie Ontlastklep (CERV)

Wat veroorzaakt een krukashuisexplosie?

Verschillende scenario's kunnen leiden tot een krukashuisexplosie. Deze omvatten:

• Versleten of beschadigde zuigerveren – waardoor de zuiger niet goed afdicht binnen de cilinderbus. Dit kan ervoor zorgen dat het brandstof-luchtmengsel binnen de cilinder vanuit de verbrandingsruimte in het krukashuis terechtkomt; het brandstof-luchtmengsel kan dan ontbranden als het een hotspot binnen het krukashuis tegenkomt. Bij grote mariene twee-takt dieselmotoren moeten gassen langs de zuigerveren en stopbus lekken voordat ze het krukashuis binnenkomen.
• Hotspot binnen het krukashuis – waardoor smeerolie binnen het krukashuis verdampt (verandert van vloeibare toestand naar dampvormige toestand); de verdampte olie condenseert dan in een koelere zone van het krukashuis, waardoor alleen een fijne witte olienevel overblijft. De eerder genoemde hotspot kan dan dienen als een ontstekingsbron voor de olienevel (zodra de olienevelwolk groot genoeg is). Hotspots binnen een motor krukashuis worden vaak veroorzaakt door versleten krukassen lagers door een gebrek aan smering of lageroppervlakte onregelmatigheden. Grote langzame mariene diesel twee-takt motoren zijn uitgerust met olieneveldetectoren om de aanwezigheid van olienevel binnen het krukashuis te detecteren. Als olienevel binnen het krukashuis wordt gedetecteerd, activeert de olieneveldetector een alarm in de motorcontrolekamer.
• Blow-by binnen het krukashuis – blow-by treedt op wanneer verbrandingsgassen langs de zuigerveren en stopbus (indien geïnstalleerd) lekken en vervolgens in het krukashuis terechtkomen. Dit kan gebeuren wanneer de zuigerveren versleten zijn, waardoor de cilinder niet goed afdicht binnen de cilinderbus. Dit kan ook gebeuren als de cilinderbuswanden beschadigd zijn, wat ook een goede afdichting verhindert. Blow-by treedt meestal op bij hoge motorsnelheden of wanneer de motor zwaar belast is. 

Goed om te weten - een 'krukashuisexplosie' wordt soms aangeduid als een 'olienevelexplosie'.

Goed om te weten - smeerolie moet worden verwarmd tot ongeveer 200⁰C voordat het verdampt, en het vereist een hotspot van ongeveer 850⁰C om te ontbranden. De olieneveldruppels hebben een grootte van minder dan 10 micron. Goed om te weten - een secundaire krukashuisexplosie is meestal van een veel grotere omvang dan een primaire krukashuisexplosie. Na een primaire explosie bestaat er een vacuüm binnen het krukashuis, en dit zou een aanzienlijke hoeveelheid lucht aantrekken als er geen CERV's zijn geïnstalleerd.

Wat zijn de belangrijkste componenten van een CERV?

Een krukashuis explosie ontlastklep bestaat uit relatief weinig componenten, waaronder:

• Klephuis – de hoofdbehuizing van de klep. Het is gemaakt van een sterk, duurzaam materiaal, zoals aluminium of staal. Het klephuis is ontworpen om de hoge drukken te weerstaan die kunnen optreden tijdens een explosie.
• Klepplaat (klepschijf) – een dun, cirkelvormig stuk metaal dat zich binnen het klephuis bevindt. De klepplaat is verbonden met een veer die de klep onder normale bedrijfsomstandigheden gesloten houdt. Wanneer de druk in het krukashuis toeneemt, wordt de veer samengedrukt, de klepplaat beweegt weg van het klepdeksel, waardoor de klep effectief opent.
• Klepzitting – de klepplaat drukt tegen de klepzitting om de klep te sluiten.
• Vlamdover – de vlamdover is een apparaat dat voorkomt dat vlammen uit het krukashuis ontsnappen. Het wordt meestal vervaardigd als een fijnmazig scherm of een reeks geperforeerde platen. Vlammen worden gekoeld terwijl ze door de vlamdover gaan, waardoor ze worden gedoofd voordat ze de buitenkant van de motor bereiken. De vlamdover is soms met olie verzadigd vanwege zijn locatie binnen het krukashuis (afhankelijk van het CERV-ontwerp); dit voegt een extra vlamkoelend effect toe.
• Afdichting – een pakking of O-ring die zich tussen de klepzitting en de klepplaat bevindt. De afdichting vermindert de kans dat lucht of gas uit of in het krukashuis lekt.
• Veer – een metalen spiraal die zich binnen het klephuis bevindt. De veer houdt de klepplaat tegen de klepzitting onder normale bedrijfsomstandigheden, waardoor de klep in gesloten positie blijft. Wanneer de druk in het krukashuis toeneemt, wordt de veer samengedrukt en opent de klep.
• Deflector – leidt elke drukpuls en vlammen naar beneden om nabijgelegen personeel te beschermen; de opening waardoor de drukpuls wordt geleid is 120 graden van de totale klepomtrek.

Goed om te weten - een CERV is in wezen een terugslagklep, d.w.z. het laat de stroom slechts in één richting toe.

Goed om te weten - een CERV heeft geen klepsteel.

Krukashuis Explosie Ontlastklep

Hoe werkt een krukashuis explosie ontlastklep?

Tijdens normaal gebruik van de motor blijven de krukashuis explosie ontlastkleppen gesloten, waardoor het krukashuis effectief wordt afgedicht en de druk binnen het krukashuis binnen een acceptabel bereik blijft.

In het geval van een krukashuisexplosie treedt er een snelle drukverhoging op binnen het krukashuis. Als de druk niet wordt verlicht, kunnen motorschade, onderdeelschade en/of zelfs krukashuisbreuk optreden.

Hoe een Krukashuis Explosie Ontlastklep Werkt

Een krukashuis explosie ontlastklep is ontworpen om te reageren op elke plotselinge drukverhoging binnen het krukashuis. Wanneer de druk in het krukashuis toeneemt, werkt het op de CERV-klepplaat, overwint de veerkracht die de klep gesloten houdt, waardoor de klep opent.

Het openen van de krukashuis ontlastklep creëert een doorgang voor de hogedrukgassen om uit het krukashuis te ontsnappen; deze drukontlasting voorkomt dat het krukashuis overbelast raakt, waardoor de effecten van een explosie worden verminderd.

Om de voortplanting van vlammen uit het krukashuis te voorkomen, bevat een CERV een vlamdover. Dit onderdeel koelt de verbrandingsgassen en verstoort het vlamfront, waardoor vlammen de klep niet kunnen verlaten en mogelijk omliggende brandbare materialen kunnen ontsteken.

Zodra de druk in het krukashuis onder de openingsdruk van de klep (barstdruk) is gedaald, zal de kracht die door de veer wordt uitgeoefend ervoor zorgen dat de klepplaat tegen de klepzitting drukt, d.w.z. de klep sluit, waardoor het krukashuis effectief wordt afgedicht en wordt voorkomen dat er externe lucht of gas binnenkomt. Het afdichten van het krukashuis na een explosie is belangrijk omdat anders verse lucht het krukashuis kan binnendringen na een primaire explosie, wat dan kan leiden tot een extra grotere secundaire explosie.

Krukashuis Explosie Ontlastklep

Welke schade wordt veroorzaakt zonder een CERV?

Een motor die een krukashuisexplosie ervaart zonder de aanwezigheid van een CERV zou waarschijnlijk catastrofale structurele schade oplopen. Als dit scenario zich op een schip zou voordoen, zou het vaartuig zonder voortstuwing en mogelijk zonder elektrische stroom achterblijven. In het bijzonder kunnen krukashuisexplosies schade veroorzaken aan de volgende motoronderdelen:

• Krukashuis – het krukashuis is de behuizing die de krukas en andere bewegende delen van de motor omsluit. Een krukashuisexplosie kan het krukashuis scheuren, waardoor olie en puin uit het krukashuis worden uitgestoten, wat mogelijk letsel aan nabijgelegen personeel en schade aan de omgeving kan veroorzaken. Een dergelijk falen kan ook leiden tot een brand in de machinekamer, wat schade aan andere scheepssystemen kan veroorzaken.
• Conrod (drijfstang) falen – een drijfstang verbindt een zuiger met een krukas in bijna alle motoren, maar in een grote mariene twee-takt motor verbindt de drijfstang met een kruishoofd, dat vervolgens met een zuigerstang verbindt. Een krukashuisexplosie kan een drijfstang buigen of breken, waardoor de motor vastloopt.
• Zuigerschade – de zuigers zijn de onderdelen die op en neer bewegen binnen de cilinders om kracht te genereren. Een krukashuisexplosie kan de zuigers beschadigen door verkeerde uitlijning, wat resulteert in een gebrek aan afdichting tussen de zuigerveren en cilinder.

Hoe kan een krukashuisexplosie worden vermeden?

Een CERV bestaat alleen om de motor te beschermen als er een krukashuisexplosie optreedt. Krukashuisexplosies kunnen worden vermeden door ervoor te zorgen dat de motor goed wordt onderhouden en correct wordt bediend. Onderhoud moet altijd de onderhoudsrichtlijnen van de fabrikant volgen.

Wie heeft de CERV uitgevonden?

Krukashuis ontlastkleppen werden in de jaren 1950 ontwikkeld door de British Internal Combustion Engine Relief Association (BICERA). BICERA werd in 1948 opgericht als reactie op een reeks krukashuisexplosies die aan boord van schepen plaatsvonden. De organisatie deed onderzoek naar de oorzaken van deze explosies en ontwikkelde een aantal veiligheidsapparaten, waaronder de krukashuis ontlastklep.

De eerste krukashuis explosie ontlastklep werd in 1954 gepatenteerd door BICERA. De klep was ontworpen om te openen en druk te verlichten als er een krukashuisexplosie was en om te voorkomen dat vlammen uit het krukashuis ontsnapten. Krukashuis explosie ontlastkleppen zijn nu een standaard veiligheidsvoorziening op bijna alle middelgrote en grote verbrandingsmotoren.

Gerelateerde Online Technische Cursussen

Basisprincipes van Verbrandingsmotoren

Dieselmotor Grondbeginselen (Deel 1)

Dieselmotor Grondbeginselen (Deel 2)

Aanvullende Bronnen

https://www.marinetopics.com/articles-desktop-en/crankcase-relief-valve/

http://www.machineryspaces.com/explosion-relief-valve.html

https://man-es.com/docs/default-source/service-letters/sl2009-512.pdf?sfvrsn=6ff9c151_8

https://chiefengineerlog.com/2022/10/19/what-you-need-to-know-about-crankcase-relief-valves/