CN101331311A - 具有通风口控制装置的船用油气分离器 - Google Patents

Abstract

一种舷外船用发动机的燃料供应系统包括气体分离器(28)，具有单向气体出口装置(36)，用于在发动机(12)翻倒时阻止燃料泄漏。气体分离器(28)包括封闭的内部腔室(50)，其通过真空泵充满液体燃料。单独的高压泵将液体燃料从内部腔室(50)传送到发动机(12)的燃料喷射系统(32)。气体出口装置(36)包括大体管状的套管，具有由逸出通道(84)穿过的封闭的顶端，浮筒(94)滑动地设在套管(82)内用于朝向和远离与逸出通道(84)的密封配合而移动。

Description

具有通风口控制装置的船用油气分离器

相关申请的交叉参考

[0001]本申请要求主题为“具有通风口控制装置的船用油气分离器”、序列号60/727,151、申请日为2005年10月14日的美国临时申请的优选权。

技术领域

[0002]本发明涉及用于船用发动机燃料系统的油气分离器，以便当发动机侧倾时防止燃料溢出。

背景技术

[0003]小型舷外船用发动机通常可拆除地安装在船尾板上。这些发动机通常包括集成的燃料系统，其在吸力作用下从船的油罐或油箱中抽出液体燃料。燃料输送通过蒸气体分离器以液化或排出气体，然后高压传输到燃料喷射系统。

[0004]燃料气(Fuel vapor)是在船用燃料工业中长期公认的问题。主要是因为在负压下将燃料从油箱中抽出。船舶安全规则要求在油箱和发动机之间输送的燃料在真空下抽吸。万一燃料管路破裂，这样可防止燃料溢出到船上。然而，在如此低压下，燃料很容易气化。结合高温和振动条件，会导致气阻威胁。

[0005]气体分离器被设计用来解决这种产生多余气体的问题。除了从该真空抽吸步骤自然产生的气体之外，来自该燃料分配管的加热的燃料返回到该气体分离器，在那里，在该燃料被重新导入高压泵和燃料分配管之前，燃料蒸气被液化成液体。根据需要，通过真空管路连接器，可将燃料蒸气排放到空气中或者吸入发动机进气系统。

[0006]大多数船用气体分离器中的气体通风口系统包括浮筒驱动阀门，每当该分离器中的燃料液位升高到预设的液位之上，用于自动关闭该出口管线。这个阀门防止液体燃料通过该真空管线被吸入该发动机。另外，该阀门机构设计为当发动机倾斜时关闭该出口管线，从而液体燃料不会由于重力而排出该真空出口管线。

[0007]现有技术中的油气通风阀布置一般根据浮筒和针阀原理构造，其中，浮筒恰好支撑在该气体出口管线下面并且连接到针阀，当该气体分离器中的液体燃料举升该浮筒时关闭该阀。在图4中描述了典型的现有技术的通风阀系统。浮筒一般支持在枢轴销上，该浮筒枢轴的转动轴相对于发动机安装支架的枢转轴平行定位，从而每当发动机转动到倾斜(即，螺旋桨离开水面)状态时，浮筒关闭该出口通道。这个是重要的，这样当发动机关闭时液体燃料不会溢出发动机并且倾倒到船上。

[0008]更小的舷外船用发动机往往较轻而能够在使用后手工从船上搬走并且存储在拖车、车辆行李箱或皮卡的货舱中。如果该舷外船用发动机翻倒，这可能是直观的方法以便保护该螺旋桨和舵臂，该通风阀机构的枢转轴不可能促使关闭该浮筒阀门。结果，液体燃料就可能从发动机泄漏到车辆中。因此，需要一种改进的燃料气体分离器，其中该通风口控制装置能够适应发动机在非常规方向的倾斜。

[0009]气体分离器并不用在气车中，因为在这些应用中产生过多气体的因素并不存在。某些气车排放系统将一种所谓的“翻转安全保护(roll-over)”通风阀(翻转阀)接在该燃料箱上。然而，这些系统是排放系统的被动结构，仅仅保护通到该气体收集罐的打开的出口管线。如果这个翻转阀失效或者移除，气车发动机将继续不受影响地运转并且不会停下。在船用燃料系统中并非如此，在此该油气通风阀是主动部件，如果没有正确运行，它会停止整个发动机。油气通风阀在船用和车用应用之间的另一个区别是它们所要保护的是什么。车用翻转油气通风阀保护燃料箱的倾斜，然而，船用通风阀保护安装有发动机的气体分离器的倾斜。

发明内容

[0010]本发明包括用于舷外船用发动机的燃料供应系统。该燃料供应系统包括气体分离器，具有用于汇集大量液体燃料和燃料气体的封闭的内部腔室。真空泵在负压下将液体燃料从远端的燃料箱传送到该气体分离器的内部腔室。高压泵在正压下将液体燃料从该内部腔室传送到发动机的燃料喷射系统。该气体分离器包括通风阀装置，其与该内部腔室连通以允许存留在该内部腔室中的燃料气体逸出。该通风阀装置包括大体上管状的套管，具有由逸出通道穿过的封闭的顶端。浮筒滑动地设置在该套管内，用于朝向以及远离与该逸出通道压接配合而移动。当浮筒压抵时，密封结构在浮筒和逸出通道之间形成流体和气体紧密封。该通风阀装置进一步包括偏置件，其在使用中介于该套管和浮筒之间用于驱动浮筒朝向该逸出通道。

[0011]根据本发明的燃料供应系统通过为舷外船用发动机的气体分离器提供单向通风阀而克服了现有技术的短处和缺点。因此，该通风阀装置的单向特性防止当发动机向任何方向倾斜时液体燃料从该发动机泄漏。所以，如果该舷外船用发动机由于运输翻倒，那么燃料将不会泄漏。

[0012]本发明还提出一种气体分离器，包括用于舷外船用发动机的燃料供应系统的单向油气通风阀装置。该气体分离器包括封闭的内部腔室，用于汇集液体燃料或燃料气体。顶部壁封闭该内部腔室并且包括气体出口。该通风阀装置设在该顶部壁中并且与该气体出口连通，用于允许存留在该内部腔室的燃料气体通过该气体出口逸出。该通风阀装置包括大体上管状的套管，具有由逸出通道穿过的封闭的顶部。浮筒滑动地设在该套管内，用于朝向和远离与该逸出通道压接配合而移动。当浮筒压抵时，密封结构在浮筒和逸出通道之间形成流体和气体紧密密封。该通风阀装置包括偏置件，其在使用中介于该套管和浮筒之间用于驱动浮筒朝向该逸出通道。

[0013]此外，本发明还提出一种用于如在舷外船用发动机的燃料系统中使用的气体分离器的顶部壁。该顶部壁包括气体出口和容置腔。气体通道将该容置腔连接到该气体出口，用于引导燃料气体在其中流通。通风阀装置设在该容置腔内，用于有选择地阻止燃料气体和液体通过气体出口的逸出。该通风阀装置包括大体上管状的套管，具有由逸出通道穿过的顶部。浮筒滑动地设在该套管内，用于朝向和远离与该逸出通道的压接配合而移动。该通风阀装置包括偏置件，其在使用中介于套管和浮筒之间，用于驱动浮筒朝向逸出通道。

附图说明

[0014]当结合下面的详细描述和附图考虑时，本发明的这些和其它特征和优点将变得容易理解，其中：

[0015]图1是一般的舷外船用发动机的侧面视图；

[0016]图2为用于舷外船用发动机的燃料传送系统的示意图；

[0017]图3是根据本发明的船用气体分离器的剖视图；

[0018]图4是现有技术的顶壁和出口控制装置的剖视图；

[0019]图5是出口控制装置的正视图；

[0020]图6是本发明出口控制装置的立体剖视图，所示浮筒为打开状态；

[0021]图7是如图6的立体剖视图，但是所示浮筒处于关闭状态；

[0022]图8描述了本发明出口控制装置的组成部件的分解图；

[0023]图9描述了当该浮筒处于打开状态时通过该出口控制装置排出燃料气体的简化视图；

[0024]图10是如图9的视图，但是所示浮筒处于关闭状态，这是因为在该气体分离器中燃料液位上升；以及

[0025]图11是如图9和10的示图，但是示出气体分离器倾斜近25度的角度以及因为弹簧的偏斜效果，将浮筒移动至关闭状态，因此阻止液体燃料通过该通风阀逸出。

具体实施方式

[0026]参考附图，其中在这此些图中，相似的标号指明相似的或对应的部件，图1中示出了附着于船的船尾板14上的舷外船用发动机12。这种类型的小型舷外船用发动机12通常安装在支架16上，从而能够快速从船移除发动机12以便运输和/或维护。该支架16具有倾斜结构，使马达头部可以转动至船内，同时螺旋桨18向上摆离开水，以便于在浅滩状态下启动和移动。例如，马达12可围绕A轴在这些使用和非使用位置之间枢转，对于平稳控制也一样。

[0027]图1示出的这种类型的发动机通常使用像汽油或乙醇的液体燃料。液体燃料通过安装有发动机的船用燃料系统(一般在图2中以22示出)从燃料箱20抽出。除了燃料箱20和供油管路24，燃料系统22的其余部分完全集成在发动机12中，这样这些部件可以与发动机12一起从船移除。低压输油泵26通过该供油管路24从该箱20抽取燃料。该燃料传送到气体分离器28。该气体分离器28收集和排除气体，这些气体是从输入的低压燃料以及从发动机12返回的热的、搅动的燃料散发的。然后，高压泵30将燃料加压泵入燃料喷射器系统32，供发动机使用。未使用的燃料经由返回管路34返回气体分离器28。通风阀装置(通常以36指明)，提供有真空配件38，用于连接到发动机进气真空系统。该真空在出口管路40中产生负压，从而燃料气体可以循环通过该发动机12。

[0028]现在参考图3，显示了一个示例性的气体分离器28用于说明。本领域技术人员将会理解，气体分离器28的具体构造可采用许多形式。在这个例子中，高压燃料泵30包括在其底端的燃料入口42和在其顶端的直接通到燃料喷射器系统32的出口44。通过电线46向高压泵30提供电力。在该泵30的顶部设有施拉德气阀(schrader valve)76以对出口压力进行压力测试。该分离器组件28包括中空的、通常圆柱形的壳体48，形成中空的内部腔室50。在该壳体48的顶端安装有顶部壁52。O形环5抵靠该壳体48的顶部边缘密封顶部壁52的周边以产生液体和气密密封。承座形的容置腔55形成在该顶部壁52的下侧，用于容置该通风阀装置36。

[0029]设置在该壳体48底端的是底部壁56。O形密封58密封该壳体48和底部壁56的交汇处以防止液体和气体泄漏。该分离器组件28还包括安装法兰60，具有贯穿该法兰形成的开口62，用于在发动机12内的连接。设置在该开口62内的橡皮环64提供隔振。

[0030]气体通道66截止于贯穿该顶部壁52形成并且作为真空装置38的一部分的气体出口68。该容置腔55与该气体通道66连通。该气体出口68通过该出口管路40连接到发动机的进气歧管。设置在该气体通路66下端的是通风阀装置36。该通风阀装置36区别于如图4中说明的现有技术结构，例如，其特有地包括针阀，具有针阀柱塞和针阀座。浮筒组件安装到该针阀组件上并且包括一个支撑臂和连接到浮筒臂一端的浮筒。该浮筒臂的另一端通过一个枢销枢装在支撑臂上，这样浮筒能够上下枢转。因此，该针阀柱塞安装在该浮筒臂上，从而当浮筒向上枢转时，该针阀柱塞抵在该针阀座关闭，密封该针阀。然而，当浮筒向下枢转时，该针阀柱塞与该针阀座脱离，因此打开该阀门并允许来自该腔室的气体和空气通过而到达气体通路并离开气体出口。该枢销的方向确定为使其轴大体上平行于该马达倾斜轴A，同时该针阀组件通常位于该枢销和该马达倾斜轴A之间，从而当该马达旋转到螺旋桨离开水面的情况时，该针阀组件关闭。

[0031]再次参考如图3中所示的该发明，所示该顶部壁组件52包括减压阀70，其通过通路72与气体通路66连通。当该室50内的压力超过预定限度时该减压阀70打开，以允许内部空气和气体通过该通路72和出口68逸出。

[0032]该底部壁56具有燃料返回入口，连接到来自发动机12的燃料分配管32的燃料返回管路34(图2)，从而来自燃料分配管32的过多燃料返回到气体分离器组件28的腔室50。该底部壁组件56还包括中空的内部74，其与该内部腔室50连通。施拉德气阀76设在该燃料入口通道的末端，用于排放和卸压。该燃料入口78从该低压泵26延伸通过该底部壁组件56并且与该底部壁组件56的中空内部部分74连通。可选的冷却线圈80设在该腔室50内并且循环冷却流体，以作为热交换器冷却包含在该腔室50内的燃料，从而使气化最小化。

[0033]当发动机12翻倒时，现有技术的出口控制结构-如图4所示的枢转浮筒组件的固有问题就会显现。当翻转时，浮筒销可能不会正确的定向以允许该针阀抵着该阀门座关闭。结果，液体燃料会经过气体通道逸出，导致危险逸出物。

[0034]参考图5-7，该通风阀装置36示为包括大体上管状的、杯形的套管82，具有敞开的底端和封闭的顶端。逸出通道84形成用于从套管82顶部逸出燃料气体进入气体出口68的通路。自锁帽86附接于套管82的最上端并且包括柔性裙部88，用于在该容置腔55内形成流体和气体紧密封。如图5和8所示，可设置可选的自锁卡环90，从而当插入该容置腔55时阻止出口控制装置36的断开。在套管82上的突出部91限制了帽86能够插入容置腔55的深度。

[0035]套管82的开口的底部端利用穿孔的塞子92关闭，通过这个塞子，液体燃料和燃料气体能够自由通过。浮筒94能够在套管82内在该逸出通道84和该塞子92之间轴向地自由滑动。该浮筒94包括密封结构，在所描述的实施例中，其包括弹性的密封垫96，适于抵靠该逸出通道84的口压入而密封接触。在图8中，所示该弹性密封垫96以及该逸出通道84的口形成为相对于该浮筒94的纵向滑动方向稍微倾斜，并且构成为互相完全面与面接触匹配。该浮筒94可键接于该套管82的内部，这样其只能以特定的方向安装在该套管82内并且当其上下滑动时不能转动。浮筒94在该套管82内的键接在一些情况下是特别有利的，即需要弹性密封垫96以在如图8所示倾斜构造的特定方向安放在该逸出通道84的口上。在该浮筒94的侧面和该套管82的内部壁之间有足够的间隙，从而使气体自由的流过。

[0036]轻偏置件98，优选地但非必要地为盘绕压缩弹簧件，介于该柱塞92和该浮筒94之间，用于驱使浮筒94朝向该逸出通道84的口。然而，在缺少浮力液体-如燃料的情况下，弹簧98太软不能克服浮筒94的重量。因此，当燃料液位低于该气体分离器组件28的出口控制装置36的液位位置时，弹簧98的强度不足以举升浮筒94远离如图6和9所示的完全打开位置。

[0037]现在参考图9-11，该出口控制装置36示为设在气体分离器组件28的上段。图9描述了燃料液位100低于出口控制装置36的情况。在这种情况中，如由线条102所表示的气体在气体出口68产生的负压下被抽出气体分离器组件28。该气体102通过多孔塞92，在浮筒94的肋侧周围，通过逸出通道84，通过该帽86进入气体通道66。

[0038]图10描述了燃料液位100在气体分离器组件28内升高的情况，由此举升在套管82内的浮筒94。当燃料液位100上升足够高，在该浮筒94顶上的弹性密封垫96啮合该逸出通道84的口，由此关闭气体通道66防止任何气体进一步排出。在这种情况中，如果在该气体分离器组件28中积聚了过量的气体压力，减压阀70将在致命的故障发生之前泄掉过量的压力。

[0039]图11描述了气体分离器组件28倾斜的情况，如当发动机12在存放或倾斜为非常规方位时所发生的。这里，该燃料液位100示为低于通风阀装置36，这样浮筒94不会受到浮力。在这种情况中，该轻弹簧98的作用就变得很关键。如图所示，浮筒94的正常重量分成x和y矢量，该y矢量包括垂直(正常)尺寸。该弹簧98的反作用在预定的角度104变得足以自动将浮筒94朝向其关闭状态移动，而弹性密封垫96压在逸出通道84的口上。因此，即使燃料液位100在该气体分离器组件28内相对低，出口控制装置36仍然关闭，由此关闭液体燃料通过气体出口68的泄漏路径。尽管该角度104可建立为通常偏离垂直线25°，但是可能需要别的角度，并且可以基于该弹簧98的设计弹力常数(designed spring force constant)预先确定该角度。

[0040]相应的，现有技术的设计使用浮筒和铰链销(如图4)，这意味着浮筒运动的轴需要设置为尽可能的接近平行于发动机的倾斜/平衡轴，这样浮筒将不允许燃料在发动机通常为倾斜的存放过程中排出。然而发动机的翻倒，如当发动机放置在气车的后背箱中时，不能够确保出口管路的关闭以及可能导致燃料泄漏。不过，该通风阀装置36在任何倾斜角度起到截流阀的作用，从而即使发动机12翻倒，也可防止液体燃料逸出气体分离器组件78。该出口控制装置36包括自备单元，其不依赖于浮筒运行的固定轴。

[0041]显然，根据上述教导本发明的许多修改变化是可能的。所以，可以理解的是在所附权利要求的范围内，本发明可以以不同于所具体描述的方式而实现。

Claims (19)

1、一种舷外船用发动机的燃料供应系统，所述燃料供应系统包括：

气体分离器，具有用于汇集液体燃料和燃料气的封闭的内部腔室；

真空泵，用于在负压下将液体燃料从远端燃料箱传送至所述气体分离器的所述内部腔室；

高压泵，用于在正压下将液体燃料从所述内部腔室传送到发动机燃料喷射系统；

所述气体分离器包括与所述内部腔室连通的通风阀装置，以使存留在所述内部腔室内的燃料气体逸出；

所述通风阀装置包括管状的套管，该套管具有由逸出通道穿过的封闭的顶部端，还有一个浮筒滑动地设在所述套管内用于朝向和远离与所述逸出通道的压接配合而移动，以及密封结构，用于当所述浮筒被压抵时，在所述浮筒和所述逸出通道之间形成流体和气体紧密封；

所述通风阀装置包括偏置件，使用时位于所述套管和所述浮筒之间，用于驱使所述浮筒朝向所述逸出通道。

2、根据权利要求1所述的系统，其中所述浮筒具有重量，所述偏置件具有的反作用力不足以克服在法向矢量重力情况下的所述浮筒的重力。

3、根据权利要求2所述的系统，其中所述偏置件的反作用力足以克服在斜向矢量重力情况下所述浮筒的重力，而所述斜向矢量偏离法向大于25度。

4、根据权利要求2所述的系统，其中所述偏置件包括盘绕压缩弹簧。

5、根据权利要求2所述的系统，其中所述气体分离器组件包括覆盖所述内部腔室的顶部壁，所述通风阀装置设在所述顶部壁内。

6、根据权利要求5所述的系统，其中所述通风阀装置包括弹性密封裙部，用于在所述套管和所述顶部壁之间形成流体紧密封。

7、根据权利要求5所述的系统，其中所述通风阀装置包括挡圈，用于阻止所述通风阀装置从所述顶部壁脱离。

8、一种气体分离器，包括用于舷外船用发动机的燃料供应系统的单向气体出口装置，所述气体分离器包括：

封闭的内部腔室，用于汇集液体燃料和燃料气体；

顶部壁，封闭所述内部腔室，所述顶部壁包括气体出口；

通风阀装置，设在所述顶部壁并且与所述气体出口连通，以使存留在所述内部腔室的燃料气体通过所述气体出口逸出；

所述通风阀装置包括管状的套管，其具有由逸出通道穿过的封闭的顶部端，还有一个浮筒滑动地设在所述套管内用于朝向和远离与所述逸出通道的压接配合而移动，以及密封结构，用于当所述浮筒被压抵时，在所述浮筒和所述逸出通道之间形成流体和气体紧密封；

所述通风阀装置包括偏置件，在使用中位于所述套管和所述浮筒之间，用于驱使所述浮筒朝向所述逸出通道。

9、根据权利要求8所述的系统，其中所述浮筒具有重量，所述偏置件具有的反作用力不足以克服在法向矢量重力情况下的所述浮筒的重力。

10、根据权利要求9所述的系统，其中所述偏置件的反作用力足以克服在斜向矢量重力情况下所述浮筒的重力，而所述斜向矢量偏离法向大于25度。

11、根据权利要求9所述的系统，其中所述偏置件包括盘绕压缩弹簧。

12、根据权利要求9所述的系统，其中所述通风阀装置包括弹性密封裙部，用于在所述套管和所述顶部壁之间形成流体紧密封。

13、根据权利要求12所述的系统，其中所述通风阀装置包括挡圈，用于阻止所述通风阀装置从所述顶部壁脱离。

14、一种用于气体分离器的顶部壁，用于舷外船用发动机的燃料供应系统的气体分离器，所述顶部壁包括：

气体出口；

容置腔；

气体通道，将所述容置腔连接到所述气体出口，用于引导燃料气体在其中流过；

通风阀装置，设在容置腔中用于选择性地阻止燃料气体和液体通过所述气体出口逸出；

所述通风阀装置包括管状的套管，其具有由逸出通道穿过的封闭的顶部端，还有一个浮筒滑动地设在所述套管内用于朝向和远离与所述逸出通道的压接配合而移动，以及密封结构，用于当所述浮筒被压抵时，在所述浮筒和所述逸出通道之间形成流体和气体紧密封；

所述通风阀装置包括偏置件，在使用中位于所述套管和所述浮筒之间，用于驱使所述浮筒朝向所述逸出通道。

15、根据权利要求14所述的系统，其中所述浮筒具有重量，所述偏置件具有的反作用力不足以克服在法向矢量重力情况下的所述浮筒的重力。

16、根据权利要求15所述的系统，其中所述偏置件的反作用力足以克服在斜向矢量重力情况下所述浮筒的重力，而所述斜向矢量偏离法向大于25度。

17、根据权利要求15所述的系统，其中所述偏置件包括盘绕压缩弹簧。

18、根据权利要求15所述的系统，其中所述通风阀装置包括弹性密封裙部，用于在所述套管和所述容置腔之间形成流体紧密封。

19、根据权利要求12所述的系统，其中所述通风阀装置包括挡圈，用于阻止所述通风阀装置从所述容置腔脱离。

Images