CN105275670B - 用于燃料供给系统的阀 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于内燃发动机的燃料供给系统的阀。阀可以包括阀壳体，阀壳体限定穿过其的通道。通道可以在阀壳体的第一端处与惰性气体供给线路流体连通。阀壳体可以包括设置在其第二端处的第一凸缘。阀体可以设置在阀壳体的通道内并且可以允许阀壳体的通道与双壁连接元件的内孔连通。第二凸缘可以邻近第一凸缘设置。第一凸缘和第二凸缘可以联接到双壁连接元件。第二凸缘可以包括经过其的与双壁连接元件的检测空间流体连通的通路。第一凸缘和第二凸缘可以在其间限定检测间隙。检测间隙可以与第二凸缘的通路流体连通。

Description

用于燃料供给系统的阀
技术领域
本发明涉及一种气体或双燃料发动机，并且更具体地涉及一种用于发动机的燃料供给系统的阀。
背景技术
气体燃料内燃发动机的燃料供给系统包括多个部件，多个部件包括但不限于双壁连接元件、双壁燃料供给线路元件以及阀。双壁燃料供给线路元件和连接元件包括内部线路元件，用于接收经过其的气体燃料。随着气体燃料流经内部线路元件，会有气体燃料经过内部线路元件泄漏的可能性。为了防止气体燃料扩散到周围大气，围绕内部线路元件设置外部线路元件。外部线路元件和内部线路元件限定燃料泄漏检测空间，以接收从内部线路元件出来的气体燃料。此外，燃料供给系统设有阀，阀在惰性气体供给线路和双壁燃料供给线路元件之间流体地连通。阀能够选择性地用惰性气体吹扫整个燃料供给系统。
阀还包括用于在惰性气体供给线路和双壁燃料供给线路元件之间选择性地连通的内部主体。外部主体围绕内部主体设置以限定燃料泄漏检测空间。阀的泄漏检测空间还与燃料供给系统的泄漏检测空间连通。但是，设计并制造这种双壁阀是复杂的。
发明内容
本发明的一方面公开一种用于内燃发动机的燃料供给系统的阀。阀可以包括阀壳体，阀壳体限定穿过其的通道。通道可以在阀壳体的第一端处与惰性气体供给线路流体连通。阀壳体还可以包括设置在其第二端处的第一凸缘。第二端在阀壳体的第一端的远侧。阀体可动地设置在阀壳体的通道内。阀体可以被构造成选择性地允许阀壳体的通道与燃料供给系统的双壁连接元件的内孔连通。第二凸缘邻近第一凸缘设置。第一凸缘和第二凸缘可以联接到双壁连接元件。第二凸缘可以包括经过其的通路，通路与双壁连接元件的检测空间流体连通。第一凸缘和第二凸缘可以在其间限定检测间隙。检测间隙可以与第二凸缘的通路流体连通。
本发明的另一方面公开一种气体或双燃料内燃发动机。内燃发动机可以包括气缸和燃料入口阀。燃料入口阀能够向气缸供给气体燃料。内燃发动机还可以包括燃料供给系统。燃料供给系统可以包括具有外部线路元件和内部线路元件的双壁燃料供给线路元件。内部线路元件被包绕在外部线路元件内并且能够接收气体燃料。双壁连接元件可以邻近双壁燃料供给线路元件设置。双壁连接元件可以包括与双壁燃料供给线路元件的内部线路元件流体连通的内孔。内孔还与燃料入口阀流体连通。双壁燃料供给线路元件的外部线路元件可以与双壁连接元件的检测空间流体连通。检测空间还与惰性气体供给线路流体连通。
燃料供给系统还可以包括阀。阀可以包括阀壳体，阀壳体限定穿过其的通道，通道在阀壳体的第一端处与惰性气体供给线路流体连通。阀壳体还可以包括设置在其第二端处的第一凸缘。第二端在阀壳体的第一端的远侧。阀体可动地设置在阀壳体的通道内。阀体可以被构造成选择性地允许阀壳体的通道与燃料供给系统的双壁连接元件的内孔连通。第二凸缘邻近第一凸缘设置。第一凸缘和第二凸缘可以联接到双壁连接元件。第二凸缘可以包括经过其的通路，通路与双壁连接元件的检测空间流体连通。第一凸缘和第二凸缘可以在其间限定检测间隙。检测间隙可以与第二凸缘的通路流体连通。
在本发明的一种实施方式中，第一凸缘包括延伸到双壁连接元件的内孔中的轴向部分。轴向部分可以至少部分地接收在第二凸缘的中央开口内。检测间隙可以从轴向部分的外表面径向地延伸到第二凸缘的通路。第一密封构件可以从第二凸缘的通路向外沿径向设置在第一凸缘和第二凸缘之间。第二密封构件可以设置在轴向部分的外表面和第二凸缘之间。第三密封构件可以设置在第二凸缘和双壁连接元件的壁元件之间。阀体通常可以被偏置以防止阀壳体的通道和双壁连接元件的内孔之间流体连通。
在本发明的另一实施方式中，紧固件能够穿过第一凸缘和第二凸缘的相应孔口以将第一凸缘和第二凸缘联接到双壁连接元件。
在本发明的又一实施方式中，螺线管可以围绕阀壳体设置。螺线管被选择性地启动以使阀体运动，从而允许阀壳体的通道与双壁连接元件的内孔流体连通。
从以下说明和附图将清楚本发明的其它特征和方面。
附图说明
图1是图示根据本发明的实施方式的内燃发动机的燃料供给系统的框图；
图2是根据本发明的实施方式的装配有燃料供给系统的阀的立体图；以及
图3是沿着图2的线A-A’截取的装配有燃料供给系统的阀的剖视图。
具体实施方式
图1图示与内燃发动机102相关联的燃料供给系统100的框图。发动机102是气体或双燃料内燃发动机。双燃料内燃发动机可以包括第一燃料和第二燃料，第一燃料例如可以是汽油或柴油，第二燃料例如可以是LPG、CNG或氢气。在各种实施方式中，发动机102可以包括单个气缸或多个气缸。多个气缸可以为各种构型，诸如像直列、V型等。
燃料供给系统100可以与内燃发动机102流体联接以选择性地供给第一燃料和第二燃料。以下术语“燃料”总的可以用于任何类型的气体燃料以及任何类型的液体燃料。
在图1的实施方式中，发动机102可以包括三个气缸104。但是，可以设想本发明的发动机102可以包括任意数量的气缸。每个气缸104可以与燃料入口阀106相联。燃料入口阀106设置在气缸104的顶部上以向气缸104选择性地供给燃料。另外，燃料入口阀106与燃料供给系统100流体联接，用于从其接收燃料。燃料供给系统100可以包括燃料线路108和惰性气体供给线路110。燃料线路108包括多个双壁燃料供给元件112和多个双壁连接元件114。双壁连接元件114流体地连接到每个气缸104的燃料入口阀106。双壁连接元件114可以经由诸如螺柱或螺母和螺栓布置的紧固构件可移除地连接到燃料入口阀106。另外，双壁燃料供给元件112流体地连接在两个双壁连接元件114之间。双壁供给元件112包括外部线路元件113和内部线路元件115。外部线路元件113围绕内部线路元件115设置以限定空间117。内部线路元件115能够接收经过其的燃料。双壁燃料供给元件112可以经由诸如螺柱或螺母与螺栓布置的紧固构件连接到双壁连接元件112。这样，燃料线路108限定用于经由双壁连接元件114和燃料入口阀106接收经过其的燃料和向每个气缸104供给燃料的单个连续燃料线路。
燃料供给系统100的燃料线路108限定在内燃发动机102的第一纵向端118处的第一端116。燃料线路108的第一端116可以是与邻近发动机102的第一纵向端118的气缸104相联的双壁连接元件114的自由开口。燃料线路108还限定在发动机102的第二纵向端122处的第二端120。燃料线路108的第二端120可以是与邻近发动机102的第二纵向端122的气缸104相联的双壁连接元件114的自由开口。燃料线路108的第二端120还可以流体连接到双壁燃料供给线路124。双壁燃料供给线路124可以包括由内壁128限定的第一通路126和限定在内壁128和外壁132之间的第二通路130。第一通路126可以流体地连接到燃料容器134，例如气体燃料容器，用于接收经过其的燃料并向发动机102的气缸104供给。第二通路130可以流体地连接到惰性气体供给系统136，用于接收经过其的惰性气体并与燃料线路108连通。惰性气体供给系统136可以与控制器146电连通以从其接收控制信号。在接收到控制信号时，惰性气体供给系统136可以开始向燃料线路108供给惰性气体。惰性气体供给系统136还流体地连接到转换阀138，转换阀138向燃料线路108选择性地供给惰性气体。转换阀138可以设置在双壁燃料供给线路124的外壁132上以与第二通路130连通。转换阀138可以是电致动阀并且可以与控制器146连通以从其接收控制信号。在接收到控制信号时，转换阀138可以允许惰性气体从惰性气体供给系统136到燃料线路108。抽吸装置140可以通过流体通路141流体地连接到转换阀138。抽吸装置140能够经由惰性气体供给线路110中的真空或连续流动形成负压。
燃料线路108的第一端116流体地连接到阀142。阀142还与惰性气体供给线路110流体地连通。惰性气体供给线路110还与每个双壁连接元件114流体地连接。阀142能够选择性地从惰性气体供给线路110向燃料线路108供给惰性气体。惰性气体供给线路110还可以经由双壁燃料供给线路124的第二通路130流体地连通到惰性气体供给系统136。多个控制阀144可以设置在惰性气体供给线路110中。多个控制阀144中的每个可以设置在惰性气体供给线路110中，惰性气体供给线路110流体地连通在邻近彼此的两个双壁连接元件114之间。在一种实施方式中，控制阀144可以包括致动器(未示出)，其可以经由控制器146电致动。多个控制阀144中的每个可以在接收到来自控制器146的控制信号时被选择性地致动。控制器146可以基于在燃料线路108的具体位置处对气体燃料的泄漏检测来发送控制信号。
传感器148可以流体地连接到流体通路141。传感器148可以是能够检测惰性气体供给线路110中的气体含量的气体含量传感器。传感器148还可以与控制器146连通以确定惰性气体供给线路110中气体燃料的泄漏。
在气体燃料泄漏检测的操作中，抽吸装置140形成负压以从惰性气体供给线路110朝向传感器148抽吸空气。如果传感器148感测在泄漏情况下例如气体燃料的预定浓度，转换阀138可以被控制器146致动以将惰性气体供给系统136流体地连通到惰性气体供给线路110，用于给惰性气体供给线路110填充惰性气体。另外，在发动机是双燃料型的情况下，当发动机从气体燃料运行转换到液体燃料运行或从气体燃料运行停止时，可以用惰性气体冲刷燃料线路108的气体燃料。
图2示出根据本发明的实施方式装配有燃料供给系统100的阀142的立体图。阀142包括限定第一端152的阀壳体150。第一端152与惰性气体供给线路110可移除地连接。惰性气体供给线路110可以经由螺母螺纹连接到第一端152。但是，惰性气体供给线路110可以通过例如压配合的任何替代方式连接到阀142的第一端152。惰性气体供给线路110经由联接构件154流体地连接到每个双壁连接元件114。阀142的阀壳体150还限定第二端156。第二端156设有第一凸缘158。第一凸缘158可以经由诸如螺栓的紧固件160与阀142的阀壳体150可移除地附接，如图2所示。阀142还包括螺线管162，螺线管162可以设置在阀壳体150上以与控制器146电连通(图1中所示)。
图3示出沿着图2的线A-A’截取的装配有燃料供给系统100的阀142的剖视图。阀壳体150限定沿着纵向轴线151延伸经过其的通道164。通道164在阀壳体150的第一端152处与惰性气体供给线路110流体连通。另外，通道164与双壁连接元件114的内孔166流体连通。双壁连接元件114的内孔166由内壁元件168限定。内孔166还与双壁燃料供给线路元件112的内部线路元件115流体连通。双壁连接元件114还包括围绕内壁元件168的外壁元件170。外壁元件170和内壁元件168一起限定检测空间172。检测空间172被构造在双壁连接元件114内以接收可能从内孔166泄漏出的气体燃料。检测空间172还与由双壁燃料供给线路元件112的外部线路元件113限定的空间117流体连通。
阀142还包括可动地设置在通道164内的阀体174。阀体174在通道164内可以通过弹簧构件176偏置抵靠阀座178。因此，弹簧构件176可以确保阀体174通常被偏置到闭合位置。阀体174还可以与螺线管162操作地联接。螺线管162可以基于从控制器146(图1中所示)接收的输入克服弹簧构件176的偏置致动阀体174，以选择性地允许阀壳体150的通道164与双壁连接元件114的内孔166连通。
邻近阀壳体150的第二端156设置的第一凸缘158在垂直于阀壳体150的纵向轴线151的平面中限定表面180。多个孔口184邻近第一凸缘158的外周182设置。孔口184能够接收穿过其的紧固件186。紧固件186例如可以是螺栓或螺柱。第一凸缘158还包括沿着阀壳体150的中央轴线从其表面180延伸的轴向部分188。另外，轴向部分188延伸到双壁连接元件114的内孔166中。
阀142包括邻近第一凸缘158设置的第二凸缘190。第二凸缘190限定面向双壁连接元件114的第一表面192和面向第一凸缘158的第二表面194。第二凸缘190还限定可以与第一凸缘158的外周182径向对准的外周196。多个孔口198对应于第一凸缘158的多个孔口184邻近第二凸缘190的外周196设置。第一凸缘158的孔口184和第二凸缘190的孔口198彼此轴向对准。第二凸缘190包括沿着阀壳体150的中央轴线延伸的中央开口。凹槽200可以围绕中央开口径向地设置在第二凸缘190的第二表面194上。凹槽200可以径向地延伸到与中央开口间隔开的多个通路202。
双壁连接元件114包括与第二凸缘190的第一表面192相符以与其抵接的表面204。双壁连接元件114的表面204还设有对应于第一凸缘158和第二凸缘190的孔口的多个孔口206。第一凸缘158、第二凸缘190和双壁连接元件114的孔口彼此对准以接收经过其的紧固件186。
如图3所示，第一凸缘158的轴向部分188部分地接收在第二凸缘190的中央开口内。另外，第一凸缘158和第二凸缘190经由穿过限定在其间的孔口184、198的紧固件186联接到双壁连接元件114。第二凸缘190的第一表面192抵接双壁连接元件114的表面204，并且第二凸缘190的第二表面194抵接第一凸缘158的表面180。检测间隙208限定在第一凸缘158的表面180和第二凸缘190的凹槽200之间。因此，通路202与检测间隙208和检测空间172流体连通。在一种替代实施方式中，通过在第一凸缘158的表面180上设置凹槽(未示出)，检测间隙208可以从第一凸缘158的轴向部分188径向地延伸到通路202。在另一实施方式中，第一凸缘158和第二凸缘190可以包括互补凹槽(未示出)。在各种其它实施方式中，限定在第一凸缘158和第二凸缘190之间的检测间隙208可以是各种形状和尺寸，以便与通路202流体连通。
另外，第一密封构件210从通路202向外沿径向设置在第一凸缘158和第二凸缘190之间。第一密封构件210可以具有环形主体，环形主体具有圆形横截面。第一密封构件210设置在沟槽内，沟槽设置在第一凸缘158的表面180上。第一密封构件210还可以抵接第二凸缘190的第二表面194以在第一凸缘158和第二凸缘190之间提供流体密封。但是，在其它实施方式中，第一密封构件210可以具有例如方形、椭圆形等任何其它横截面。第一密封构件210也可以设置在第二凸缘190的第二表面194上的沟槽内，以与第一凸缘158的表面180抵接来提供流体密封。另一第一密封构件210可以从通路202向外沿径向设置在第二凸缘190和双壁连接元件114的外壁元件170之间。在各种实施方式中，第一密封构件210可以设置在第二凸缘的第一表面192中以与外壁元件170的表面204抵接，或者设置在外壁元件170的表面204中以与第二凸缘190的第一表面192抵接。
第二密封构件212设置在第二凸缘190和轴向部分188的外表面之间。第二密封构件212可以设置在第二凸缘190上并且抵接轴向部分188的外表面。在其它实施方式中，第二密封构件212可以设置在轴向部分188的外表面的沟槽内并且抵接第二凸缘190的中央开口。第三密封构件214设置在第二凸缘190和双壁连接元件114的内壁元件168之间。在各种实施方式中，第三密封构件214可以设置在第二凸缘190的第一表面192的沟槽内以抵接内壁元件168的表面204或设置在内壁元件168的表面204的沟槽内以抵接第二凸缘190的第一表面192。
工业实用性
气体燃料或双燃料内燃发动机的燃料供给系统包括由多个双壁燃料供给元件形成的燃料线路。双壁燃料供给元件还经由双壁连接元件与发动机的气缸联接。因此，双壁燃料线路在气缸和气体燃料容器之间流体连通以向气缸供给气体燃料。燃料供给系统还包括经由双壁阀与燃料线路流体联接的惰性气体供给线路。惰性气体供给线路还与惰性气体容器连通，用于向燃料供给系统供给惰性气体。双壁阀能够用惰性气体吹扫燃料线路。具有用于使燃料线路与惰性气体供给线路连通的内壁和围绕内壁以限定空间来接收从内壁泄漏出的气体燃料的外壁的阀的设计是复杂的。
本发明涉及具有在燃料线路108和惰性气体供给线路110之间流体连通的阀壳体150的阀142。如图3所示，第二凸缘190通过中央开口部分地接收在第一凸缘158的轴向部分188内。第一凸缘158连同第二凸缘190经由穿过限定在其间的孔口184、192的紧固件186联接到双壁连接元件114。限定在第一凸缘158和第二凸缘190之间的检测间隙208通过通路202与检测空间172流体连通。第一密封构件210设置在第一凸缘158和第二凸缘190之间，并且另一第一密封构件210设置在第二凸缘190和双壁连接元件114之间。第二密封构件212设置在第二凸缘190和轴向部分188的外表面之间，并且第三密封构件214设置在第二凸缘190和双壁连接元件114的内壁元件168之间。因此，流体密封地设置在阀142的第一凸缘158和双壁连接元件114之间的第二凸缘190带来的益处与通常由已知双壁阀提供的相同。另外，由于阀142的阀壳体150仅由单壁制造，与现有技术中已知的双壁阀相比，与其设计和制造相关的复杂性可以减小。另外，诸如螺线管162的电气部件安装在阀壳体150的外侧，并且因此与气体燃料隔离。这可以确保阀142不被要求满足有关易燃环境中电气部件的布置的法定规则。
在运行中，气体燃料可能由于例如第二密封构件212和第三密封构件214损坏等各种原因从内壁元件168泄漏出。泄漏的气体燃料可以流入检测间隙208并且随后流入通路202内。之后，泄漏的气体燃料可以流入检测空间172。随着检测空间172与惰性气体供给线路110流体连通，与惰性气体供给线路110连通的传感器148检测惰性气体供给线路110中的气体含量。另外，如果气体燃料通过阀座178泄漏到通道164中，随着通道164与惰性气体供给线路110流体连通，传感器148感测气体含量。因此，阀142的单壁设计能够提供气体燃料的任何泄漏的检测。
虽然已经参照上述实施方式具体地示出并描述本发明的各方面，本领域技术人员将理解通过本发明的机器、系统和方法的变型可以设想到各种附加实施方式，而不背离本发明的精神和范围。这些实施方式应当被理解为落入根据权利要求及其任何等效确定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种用于内燃发动机的燃料供给系统的阀，所述阀包括：
阀壳体，其限定穿过其的通道，所述通道在阀壳体的第一端处与惰性气体供给线路流体连通，阀壳体还包括设置在其第二端处的第一凸缘，所述第二端在所述第一端的远侧；
阀体，其可动地设置在阀壳体的通道内，所述阀体能够选择性地允许阀壳体的通道与燃料供给系统的双壁连接元件的内孔连通；以及
邻近第一凸缘设置的第二凸缘，其中第一凸缘和第二凸缘联接到双壁连接元件，并且其中第二凸缘包括经过其的通路，所述通路与双壁连接元件的检测空间流体连通；
其中，第一凸缘和第二凸缘在其间限定检测间隙，并且其中第二凸缘的通路与检测间隙流体连通。
2.根据权利要求1所述的阀，其中，第一凸缘还包括延伸到双壁连接元件的内孔中的轴向部分，并且其中轴向部分至少部分地接收在第二凸缘的中央开口内。
3.根据权利要求2所述的阀，其中，检测间隙从轴向部分的外表面径向地延伸到第二凸缘的通路。
4.根据权利要求2所述的阀，还包括从第二凸缘的通路向外沿径向设置在第一凸缘和第二凸缘之间的第一密封构件。
5.根据权利要求2所述的阀，还包括设置在轴向部分的外表面和第二凸缘之间的第二密封构件。
6.根据权利要求2所述的阀，还包括在第二凸缘和双壁连接元件的内壁元件之间的第三密封构件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的阀，还包括能够穿过第一凸缘和第二凸缘的相应孔口以将第一凸缘和第二凸缘联接到双壁连接元件的紧固件。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的阀，其中，阀体通常被偏置以阻止阀壳体的通道与双壁连接元件的内孔之间流体连通。
9.根据权利要求8所述的阀，其中，阀还包括围绕阀壳体设置的螺线管，螺线管被选择性地启动以使阀体运动，从而允许阀壳体的通道与双壁连接元件的内孔流体连通。
10.一种气体或双燃料内燃发动机，所述内燃发动机包括：
气缸；
第一入口阀，其能够向气缸供给气体燃料；
燃料供给系统，包括：
双壁燃料供给元件，其包括外部线路元件和被包绕在外部线路元件内的内部线路元件，其中内部线路元件能够接收气体燃料；
邻近双壁燃料供给元件设置的双壁连接元件，双壁连接元件包括与双壁燃料供给元件的内部线路元件流体连通的内孔和与双壁连接元件的外部线路元件流体连通的检测空间，其中内孔还与燃料入口阀流体连通；
惰性气体供给线路，其与双壁连接元件的检测空间流体连通；
阀，包括：
阀壳体，其限定穿过其的通道，所述通道在阀壳体的第一端处与惰性气体供给线路流体连通，阀壳体还包括设置在其第二端处的第一凸缘，所述第二端在所述第一端的远侧；
阀体，其可动地设置在阀壳体的通道内，所述阀体能够选择性地允许阀壳体的通道与双壁连接元件的内孔连通；以及
邻近第一凸缘设置的第二凸缘，其中第一凸缘和第二凸缘联接到双壁连接元件，并且其中第二凸缘包括经过其的通路，所述通路与双壁连接元件的检测空间流体连通；
其中，第一凸缘和第二凸缘在其间限定检测间隙，并且其中第二凸缘的通路与检测间隙流体连通。
11.根据权利要求10所述的内燃发动机，其中，第一凸缘还包括延伸到双壁连接元件的内孔中的轴向部分，并且其中轴向部分至少部分地接收在第二凸缘的中央开口内。
12.根据权利要求11所述的内燃发动机，其中，检测间隙从轴向部分的外表面径向地延伸到第二凸缘的通路。
13.根据权利要求11所述的内燃发动机，还包括从第二凸缘的通路向外沿径向设置在第一凸缘和第二凸缘之间的第一密封构件。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的内燃发动机，还包括设置在轴向部分的外表面和第二凸缘之间的第二密封构件。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的内燃发动机，还包括在第二凸缘和双壁连接元件的内壁元件之间的第三密封构件。
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