CN103089496B - 应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其包括内置的水路和气路相连通的过滤器组件、多功能块、板式换热器和温控阀，其中，所述的过滤器组件、板式换热器和温控阀经由多功能块整合为所述的多功能系统。利用本发明应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，可在不改变现有功能和工艺流程的前提下具备较为紧凑的结构以达到较小的体积用以适用于容置空间有限的气体发动机，也具备较强的通用性用以适用于不同排气量的气体发动机。

Description

应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统

技术领域

本发明涉及应用于气体发动机的燃料过滤和温度调节的多功能系统，特别涉及一种适用于气体燃料利用多功能块整合具有过滤与温控功能的系统。

背景技术

天然气作为清洁且廉价的能源，越来越受到广泛的重视。特别是汽车发动机行业，使用天然气发动机比使用传统的柴油发动机有明显的经济效益和环境效益。

天然气进入发动机燃烧室前需要进行预处理。如图1所示，现有技术的预处理过程如下：高压的天然气经高压减压到一预设值后，进入到一滤清器2，用以去除掉天然气中的固体颗粒、液态油和水分。经过滤的天然气经由一外置的天然气管路5进入一板式换热器1与其中的高温的发动机冷却水进行换热，从而将天然气的温度加热至所需的温度范围内。经加热的天然气从板式换热器1经由另一天然气管路7进入一温控器3，该温控器3包括有气侧和水侧。气侧通过感温包感测天然气的温度，进而控制水侧阀门的开度用以调节冷却水的流量，以便将天然气的温度控制在所需的温度范围内。冷却水进入板式换热器1后与板式换热器1中的天然气形成逆流换热，离开板式换热器1后经由一外置的冷却水管路6进入温控器3的水侧入口，然后从温控器3的水侧出口排出。

图1所示的是目前应用于气体发动机的燃料的滤清器2、板式换热器1与温控器3的典型结构。滤清器2、板式换热器1和温控器3是三个完全独立的组件，它们之间先通过三根外置的管路（即两天然气管路5、7和一冷却水管路6）和若干接头相连接，再通过一额外的安装支架固定在气体发动机上。在实际应用中，这种结构设计有几个明显的缺陷：首先，该结构整体体积大，所需的安装空间也大，由于发动机容置空间有限且布置困难，不同的气体发动机均需特定的布置；其次，滤清器2、板式换热器1和温控器3均通过外置的管路相连接，管路连接的工作量大，易产生碎屑，且泄漏点多，因而成本高，质量风险也大；再者，对于不同排量的气体发动机，管路与安装支架均不相同，所需的物料多而不利于组织生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于气体发动机的整合燃料杂质过滤和温度调节功能的多功能系统，在不改变现有功能和工艺流程的前提下，该多功能系统具有较为紧凑的结构以达到较小的体积用以适用于容置空间有限的气体发动机，也具备较强的通用性适用于不同排气量的气体发动机。

为解决上述问题，本发明的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其包括内置的水路和气路相连通的过滤器组件、多功能块、板式换热器和温控阀，其中，所述的过滤器组件、板式换热器和温控阀经由所述的多功能块整合为所述的多功能系统。

作为本发明的较佳实施方式，所述的多功能块包括用以天然气的流入和排出的天然气出、入口，连通所述的天然气出、入口的内置气路用以使天然气在所述过滤器组件和板式换热器之间流通，以及用以使冷却水在所述温控阀和板式换热器之间流通的内置水路。

作为本发明的较佳实施方式，所述的温控阀进一步包括：温控阀气路组件，其外接于所述的多功能块且与所述的板式换热器相连通；温控阀水路组件，其整合于所述的多功能块且通过所述的内置水路与所述的板式换热器相连通，用以使冷却水自所述的板式换热器组件经由所述的内置水路进入所述的多功能块；以及温控阀控制组件，其整合于所述的多功能块且位于所述的温控阀气路组件和温控阀水路组件之间，用以感应所述的温控阀气路组件中天然气的温度变化进而调节所述的温控阀水路组件中冷却水的流量。

作为本发明的较佳实施方式，所述的温控阀控制组件包括：温度感应元件，其进一步包括与所述的温控气路组件相连的感温包，用以感受温控气路组件中的天然气温度；以及动作执行元件，其进一步包括依次相连的弹簧和活塞，其中，所述弹簧还连接所述的温度感应元件，所述活塞还连接所述的温控阀水路组件用以调节温控阀水路组件中冷却水的流量。

作为本发明的较佳实施方式，还包括外置气路，用以使天然气在所述板式换热器和温控阀气路组件之间流通。

作为本发明的较佳实施方式，还包括过滤器组件接口，该过滤器组件接口与所述的过滤器组件相可拆式连接用以形成过滤腔体。

作为本发明的较佳实施方式，所述的过滤腔体通过所述的内置气路与所述的板式换热器相连通；天然气经所述的天然气入口进入过滤腔体，经由所述的内置气路进入所述的板式换热器，经换热后通过所述的外置气路经所述的温控阀气路组件从所述的天然气出口排出。

作为本发明的较佳实施方式，还包括有安装部，其位于所述板式换热器的背部，用以将所述的多功能系统安装在气体发动机上。

作为本发明的较佳实施方式，所述的安装部包括装设于所述板式换热器的背面的安装螺栓。

作为本发明的较佳实施方式，所述的安装部包括所述板式换热器背面的外轮廓于纵向或横向对称地向外延伸所形成的安装板，该安装板上具有安装螺孔。

本发明的技术效果在于，所需的安装空间大为减少，大约为现有技术的40%，并且可适用于各种不同排量的气体发动机。

本发明的技术效果也在于，结构简单、所需的劳动强度低，可有效降低制造成本。

本发明的技术效果也在于，连接管路减少，泄漏点也随之减少，可以进行整体泄漏和功能检查，大幅降低了质量风险。

本发明的技术效果也在于，简化了OEM发动机厂商的装配流程，提高了效率。

附图说明

下面结合附图和较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术的应用于气体发动机的滤清器、板式换热器与温控器的结构原理图。

图2是本发明的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统的结构示意图。

图3是本发明的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统的结构分解示意图。

图4是本发明的板式换热器的结构示意图。

图5A是本发明的多功能块的结构示意图之一。

图5B是本发明的多功能块的结构示意图之二。

图5C是本发明的多功能块的结构示意图之三。

图6A是本发明的多功能系统安装于发动机的较佳方式之一。

图6B是本发明的多功能系统安装于发动机的较佳方式之二。

图6C是本发明的多功能系统安装于发动机的较佳方式之三。

图7是本发明的另一较佳实施方式的结构示意图。

具体实施方式

 如图2和图3所示，本发明创造的应用于气体发动机的燃料过滤和温控多功能系统包括过滤器组件11、多功能块12、板式换热器10、温控阀气路组件13、外设的用以连通板式换热器10和温控阀气路组件13的气管14以及若干管路接口。其中，多功能块12集成了现有技术的温控阀水路组件、温控阀控制组件以及外置的天然气管路5、7和外置的冷却水管路6的功能，板式换热器10还集成了现有技术的安装支架4的功能。

多功能块12通过螺栓15与板式换热器10相连、通过过滤器组件接口24的螺纹与过滤器组件11相连以及通过温控阀水路组件和温控阀控制组件经由螺栓与温控阀气路组件13相连。各管路接口均采用O型圈加以密封。如图6A至图6C所示，整个多功能系统通过板式换热器10背部的螺栓28或螺栓孔25，26安装于发动机上。如图6A所示，在板式换热器10背面装设有安装螺栓28，其优选4个且根据背面的外轮廓分布在四个方位。如图6B所示，沿板式换热器背面的纵向向外延伸有安装板，螺栓孔25即位于该向外延伸的安装板上，其优选4个且根据该安装板的外轮廓分布在四个方位。如图6C所示，沿板式换热器背面的横向向外延伸有安装板，螺栓孔26即位于该向外延伸的安装板上，其优选4个且根据该安装板的外轮廓分布在四个方位。

结合图4、图5A至图5C，经减压的天然气从多功能块12的内置气路20的天然气入口进入由过滤器组件11和多功能块12构成过滤腔体，过滤后的天然气经多功能块12的内置气路20和板式换热器的天然气入口16进入板式换热器10，进而与冷却水逆流换热，当天然气加热至所需的温度后，经板式换热器10的天然气出口18和外设的气路14进入温控阀气路组件13和温控阀控制组件，然后进入发动机。温控阀控制组件位于多功能块12与温控阀气路组件13之间，其包括感温包121、活塞、弹簧和密封圈，感温包121的一端伸入温控阀的气路组件以感受其中的天然气的温度，当温度升高时，感温包内液体膨胀从而推动感温包另一端的顶杆伸出。顶杆连接活塞，活塞随着顶杆的运动压缩与之连接的弹簧并将温控阀水路组件中冷却水的通流面积减小，从而减小了冷却水的流量。当天然气的温度降低时，感温包中液体体积收缩，顶杆逐渐复位，活塞在弹簧的作用下随之复位，温控阀水路组件中的冷却水的流通面积也随之增大，从而冷却水流量增大。将多功能块12、温控阀控制组件和温控阀气路组件13装配在一起，构成了温度感应和动作执行，通过气体的温度来控制水路的流量，使得流过板式换热器的水量刚好将天然气加热至所需的温度。

进一步地，板式换热器10在换热量不减小、压降不增加的前提下，减小了板式换热器的外形尺寸，并适当增加散热板片的数量。这样，板式换热器所需安装面积减小为不足现有技术的40%，极大的缩小了安装所需的空间。

如图7所示，改变板式换热器10内的天然气和冷却水的流动，即：将板式换热器的天然气出口18与冷却水入口17进行调换，这时外设的换热器-温控器气路14的位置也相应发生了变化，但其工艺流程和特征与图2和图3中的相同。

以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：包括内置水路和气路相连通的过滤器组件、多功能块、板式换热器和温控阀，其中，所述的过滤器组件、板式换热器和温控阀经由所述的多功能块整合为所述的多功能系统；所述的多功能块进一步包括：

天然气出、入口，用以天然气的流入和排出；

内置气路，连通所述的天然气出、入口，用以使天然气在所述过滤器组件和板式换热器之间流通；以及

内置水路，用以使冷却水在所述温控阀和板式换热器之间流通；

所述内置气路与内置水路均为通孔管路。

2.根据权利要求1所述的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：所述的温控阀进一步包括：

温控阀气路组件，其外接于所述的多功能块且与所述的板式换热器相连通；

温控阀水路组件，其整合于所述的多功能块且通过所述的内置水路与所述的板式换热器相连通，用以使冷却水自所述的板式换热器经由所述的内置水路进入所述的多功能块；以及

温控阀控制组件，其整合于所述的多功能块且位于所述的温控阀气路组件和温控阀水路组件之间，用以感应所述的温控阀气路组件中天然气的温度变化进而调节所述的温控阀水路组件中冷却水的流量。

3.根据权利要求2所述的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：所述的温控阀控制组件包括：

温度感应元件，其进一步包括与所述的温控气路组件相连的感温包，用以感受温控气路组件中的天然气温度；以及

动作执行元件，其进一步包括依次相连的弹簧和活塞，其中，所述弹簧还连接所述的温度感应元件，所述活塞还连接所述的温控阀水路组件用以调节温控阀水路组件中冷却水的流量。

4.根据权利要求2所述的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：还包括外置气路，用以使天然气在所述板式换热器和温控阀气路组件之间流通。

5.根据权利要求4所述的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：还包括过滤器组件接口，该过滤器组件接口与所述的过滤器组件相可拆式连接用以形成过滤腔体。

6.根据权利要求5所述的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：所述的过滤腔体通过所述的内置气路与所述的板式换热器相连通；

天然气经所述的天然气入口进入过滤腔体，经由所述的内置气路进入所述的板式换热器，经换热后通过所述的外置气路经所述的温控阀气路组件从所述的天然气出口排出。

7.根据权利要求1所述的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：还包括有安装部，其位于所述板式换热器的背部，用以将所述的多功能系统安装在气体发动机上。

8.根据权利要求7所述的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：所述的安装部包括装设于所述板式换热器的背面的安装螺栓。

9.根据权利要求7所述的应用于气体发动机的燃料过滤和温控的多功能系统，其特征在于：所述的安装部包括所述板式换热器背面的外轮廓于纵向或横向对称地向外延伸所形成的安装板，该安装板上具有安装螺孔。