CN106948972A - 气体燃料发动机燃气阀件单元及其总成 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种气体燃料发动机燃气阀件单元及其总成，包括壳体，所述壳体内设容腔，所述壳体包括圆柱形主体，所述圆柱形主体两端连接有盖体，所述盖体为圆弧面，所述盖体向远离容腔的一侧凸起，所述壳体上设有进气口和出气口，所述进气口与所述出气口设置在所述壳体同侧或者所述壳体异侧。根据本申请实施例提供的技术方案，通过在气体燃料发动机燃气阀件单元壳体上设置上下出气口，可以结合实际船体的情况，选择燃气出口形式，便于布置安装，并且壳体采用类似压力容器的圆筒型结构，承压能力强，满足安全使用需求。

Description

气体燃料发动机燃气阀件单元及其总成

技术领域

本公开一般涉及气体燃料发动机领域，尤其涉及气体燃料发动机燃气阀件单元及其总成。

背景技术

随着国家对能源需求的不断增长，天然气的开发利用能够优化中国的能源结构，有效减轻石油消耗的压力。有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，为实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。

传统船舶动力工业是一个对石油资源严重依赖的行业。船舶动力提高利用天然气资源的力度，对保障国家能源安全、实现节能减排具有战略意义。国外技术发展与应用实践表明，天然气发动机以其技术成熟、经济性好、减排效果等优点正逐渐成为替代船舶柴油机动力的首选，预计船用天然气发动机的数量会呈逐年较快增长趋势。

燃气阀件单元(Gas valve unit，以下简称GVU)，作为天然气发动机的一个关键配套设备，位于LNG(液化天然气，liquefied natural gas)气化器和发动机之间的燃气管路上，对进入发动机的燃气压力进行调节控制，向发动机提供符合使用要求的天然气。

目前，国内主机厂针对GVU的研究及投入相对较少，以致国产GVU无论在结构方面，还是功能方面较国外同等产品有着很大的技术差距。国产GVU一般均采取内部阀件串接，以长方体箱体环围的结构形式，如图1所示。该型GVU结构简单，功能单一，环围壳体为方形结构，存在尖角，不能承载较大压力。国外，如瓦锡兰气体燃料发动机所配GVU，采用前圆后方的环围结构，并配以本地控制箱及电磁阀箱，如图2所示。GVU整体布局合理、结构紧凑，环围内阀件集成度高，但该GVU只配备瓦锡兰本品牌气体机。

因此，研究并设计一款国产新型气体燃料发动机配套用GVU，提高天然气安全供应水平，具有重要的意义。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种气体燃料发动机燃气阀件单元及其总成。

第一方面，提供一种气体燃料发动机燃气阀件单元，包括壳体，所述壳体内设容腔，所述壳体包括圆柱形主体，所述圆柱形主体两端连接有盖体，所述盖体为圆弧面，所述盖体向远离容腔的一侧凸起，

所述壳体上设有进气口和出气口，所述进气口与所述出气口设置在所述壳体同侧或者所述壳体异侧。

第二方面，提供一种气体燃料发动机燃气阀件单元的总成，所述气体燃料发动机燃气阀件单元设置在公共底座上，所述公共底座上安装有支撑挂架，所述支撑挂架上安装有气体分析箱、本地控制箱和气源控制箱。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过在气体燃料发动机燃气阀件单元壳体上设置上下出气口，可以结合实际船体的情况，选择燃气出口形式，便于布置安装，并且壳体采用类似压力容器的圆筒型结构，承压能力强，满足安全使用需求。进一步的，通过将气体分析箱、本地控制箱和气源控制箱等等安装在公共底座上，便于阀件单元总成的安装以及各个控制箱对气体燃料发动机燃气阀件单元内燃气情况的控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有技术GVU结构示意图；

图2为现有技术瓦锡兰气体燃料发动机GVU；

图3为本发明实施例中GVU原理图；

图4为本发明实施例中GVU同侧进气出气结构示意图；

图5为图4的左视图；

图6为本发明实施例中GVU异侧进气出气结构示意图；

图7为图6左视图；

图8为本发明实施例中GVU总成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图3至图8，本实施例提供一种气体燃料发动机燃气阀件单元，包括壳体1，所述壳体1内设容腔，所述壳体1包括圆柱形主体，所述圆柱形主体两端连接有盖体，所述盖体为圆弧面，所述盖体向远离容腔的一侧凸起，

所述壳体上设有进气口A1和出气口B1，所述进气口A1与所述出气口B1设置在所述壳体1同侧或者所述壳体异侧。

本发明实施例中气体燃料发动机燃气阀件单元的壳体为圆筒型结构，采用类压力容器设计，承压能力强，满足安全使用的需求；并且在壳体上下两端分别设置出气口，采用上下双出气的结构形式，可以结合实际船体的情况，选择燃气出口形式，便于布置安装；壳体上开设的用于进气和出气的管口上预置有管道，采用法兰与外围系统连接。

进一步的，所述壳体侧面设有氮气进气口和燃气排空口，所述出气口、进气口、氮气进气口和燃气排空口分别预置管道。壳体内部连接有燃气阀件，安装在壳体内部的燃气阀件与外部壳体上的预置管道可拆卸连接，出现故障时，可以直接将内部的燃气阀件拆卸下来进行维修工作。

进一步的，所述壳体包括沿圆筒轴向对合设置的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体之间通过法兰固定连接。

本发明实施例中燃气阀件单元的壳体包括对合设置的第一壳体和第二壳体，两部分壳体通过法兰固定连接，壳体之间的法兰采用0圈密封，满足安全使用的需求。壳体中间为圆柱面结构，上下两端分别为圆弧形结构，其中，第一壳体中间圆柱面结构为可拆卸结构，上面设有固定片，固定片向上折叠固定第一壳体上端圆弧形结构和中间圆柱面，第一壳体中间圆柱面可打开，可对内部阀件进行检修，使得故障发生时，对燃气阀件单元的检查和修理更加清楚。

进一步的，所述进气口A1与所述出气口B1之间通过管道顺次连接有阻火器R01、燃气过滤阀B01、手动球阀V01、第一气动球阀V03、第二气动球阀V05和气动调压阀V06。

燃气经进气口进气，首先通过阻火器用以阻止天然气的火焰蔓延和防止发动机回火而引发爆炸，其中本实施例中采用管道防爆波纹阻火器，使得该单元更加的安全；随后通过燃气过滤阀进行过滤，提供满足发动机要求的过滤精度的燃气，并且在阻火器和燃气过滤器之间的管路上连接压力变送器PT01、温度变送器TT01和压力表P01，最后气动调压阀和出气口之间连接压力变送器PT03，通过压力变送器PT01和PT02采集的压力值计算压差，通过压差对燃气过滤阀进行监测，气动调压阀为带定位器的气动薄膜单座调节阀，是气动单元组合仪表中的执行单元，配用的定位器(电-气转换装置)能接受来自发动机控制器的信号，直接改变被调介质(天然气)的压力及流量，实现燃气供气压力的自动调节功能。

本发明实施例中的外壳上设有两个出气口，可以根据实际情况选择使用与进气口同侧的或者异侧的出气口，如图4和图5为进气口A1和出气口B1位于同一侧的结构示意图，图6和图7为进气口A1和出气口B1位于异侧的结构示意图，通过管路将气动调压阀与相应的出气口连接起来即可，不使用的出气口上安装法兰进行封闭，便于本发明中气体燃料发动机燃气阀件单元的布置和安装。

进一步的，所述手动球阀V01和第一气动球阀V03之间的管路连接至第三气动球阀V02一端，所述第一气动球阀V03和所述第二气动球阀V05之间的管路连接至第四气动球阀V04一端，所述第三气动球阀V02另一端和所述第四气动球阀V04另一端连接至燃气排空口D1。

在燃气阀件单元停止工作后需要将管路中的燃气排空保证安全，因此需要通过在第三气动球阀V02另一端和所述第四气动球阀V04另一端设置燃气排空口D1将管道内的燃气排出，当燃气阀件单元停止工作，第一气动球阀V03和第二气动球阀V05关闭，第三气动球阀V02和第四气动球阀V04打开，燃气因为自身较轻通过第三气动球阀V02和第四气动球阀V04经燃气排空口D1排出，管路内的燃气形成短路，发生危险时也不会出现整条管路起火或者爆炸的情况；该燃气排空口D1还可作为氮气出口，作为对GVU上游燃气管路进行氮气吹扫的出口。

进一步的，包括第五气动球阀V07，所述第五气动球阀V07一端连接至所述第二气动球阀V05与所述气动调压阀V06之间的管路上，另一端连接至氮气进气口B2。氮气经过氮气进气口B2和第五气动球阀V07实现对GVU下游管路的吹扫，该GVU下游管路即为GVU至主机的管路。

同时，本发明实施例中的第一气动球阀V03和第四气动球阀V04可以合并做成一个三通的气动球阀，使得燃气阀件单元内部结构紧凑，减小了整体阀件的体积，在生产、使用等各方面都有较大的优势，或者将第四气动球阀V04和第二气动球阀V05做成三通的气动球阀，同样能够达到上述的目的。

进一步的，所述氮气进气口B2与所述燃气排空口D1之间安装有延伸手柄2，所述延伸手柄2连接至手动球阀。手动球阀配置延伸手柄，手柄置于壳体外，紧急情况下，在GVU壳体外手动切断燃气供应，保证供气的安全。

如图8所示，本发明实施例还提供一种包括气体燃料发动机燃气阀件单元的总成，所述气体燃料发动机燃气阀件单元3设置在公共底座上4，所述公共底座4上安装有支撑挂架5，所述支撑挂架5上安装有气体分析箱6、本地控制箱7和气源控制箱8。

根据船舶布置的需求，气体燃料发动机燃气阀件单元的总成可以设计为卧式或者立式两种结构，图8所示的为立式结构的总成，通过设置公共底座，将气体燃料发动机燃气阀件单元、气体分析箱、本地控制箱和气源控制箱都设置在公共底座上，形成撬装模块，便于对燃气阀件单元总成的整体吊装，使得安装更加便利。其中，气体分析箱采用抽吸采集方式分析GVU壳体内是否有燃气泄漏，气体分析箱内的抽吸气体的泵功率较小，因此设计图8所示的总成，气体分析箱靠近壳体放置，保证了整个总成的稳定性。

进一步的，所述气体燃料发动机燃气阀件单元内的第一气动球阀V03、第二气动球阀V05、第三气动球阀V02、第四气动球阀V04和第五气动球阀V07的执行器还分别连接至所述气源控制箱内的电磁阀，通过电磁阀连接至空气进气口X1；

气动调压阀的执行器直接连接至空气进气口。

进一步的，所述电磁阀与所述空气进气口之间还连接有稳压罐ST01、减压阀V08和过滤器B02。

GVU内的多个气动球阀分别需要使用压缩空气，因此通过气源控制箱将控制阀箱内的各气动球阀用的压缩空气的电磁阀集中设置，另外还包括手动截止阀、过滤器、带表调压阀、压缩空气缓冲罐等，过滤器应有自动排水功能，集中实现气源控制箱的功能。

安装在总成上的本地控制控制箱内主要设置有五部分，电源模块、主控单元、显示单元和隔离模块，外围器件。电源模块为整个控制系统提供电源；主控单元主要功能为控制各个电磁阀的开关、调压阀调节、各路传感器的采集分析、燃气泄漏测试以及GVU单元的排气通风控制；显示单元用于显示GVU单元各个传感器的实测值、各个阀件的开关状态以及报警信息；隔离模块对所有输入输出数字模拟信号进行隔离，减少对主控单元产生的电磁干扰；外围器件主要是指继电器及驱动器件。

本发明提供的气体燃料发动机燃气阀件单元及其总成通过在气体燃料发动机燃气阀件单元壳体上设置上下出气口，可以结合实际船体的情况，选择燃气出口形式，便于布置安装，并且壳体采用类似压力容器的圆筒型结构，承压能力强，满足安全使用需求；通过将气体分析箱、本地控制箱和气源控制箱等等安装在公共底座上，便于阀件单元总成的安装以及各个控制箱对气体燃料发动机燃气阀件单元内燃气情况的控制。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种气体燃料发动机燃气阀件单元，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设容腔，所述壳体包括圆柱形主体，所述圆柱形主体两端连接有盖体，所述盖体为圆弧面，所述盖体向远离容腔的一侧凸起，

所述壳体上设有进气口和出气口，所述进气口与所述出气口设置在所述壳体同侧或者所述壳体异侧。

2.根据权利要求1所述的气体燃料发动机燃气阀件单元，其特征在于，所述壳体侧面设有氮气进气口和燃气排空口，所述出气口、进气口、氮气进气口和燃气排空口分别预置管道。

3.根据权利要求1所述的气体燃料发动机燃气阀件单元，其特征在于，所述壳体包括沿圆筒轴向对合设置的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体之间通过法兰固定连接。

4.根据权利要求1所述的气体燃料发动机燃气阀件单元，其特征在于，所述进气口与所述出气口之间通过管道顺次连接有阻火器、燃气过滤阀、手动球阀、第一气动球阀、第二气动球阀和气动调压阀。

5.根据权利要求3所述的气体燃料发动机燃气阀件单元，其特征在于，所述手动球阀和第一气动球阀之间的管路连接至第三气动球阀一端，所述第一气动球阀和所述第二气动球阀之间的管路连接至第四气动球阀一端，所述第三气动球阀另一端和所述第四气动球阀另一端连接至燃气排空口。

6.根据权利要求3所述的气体燃料发动机燃气阀件单元，其特征在于，包括第五气动球阀，所述第五气动球阀一端连接至所述第二气动球阀与所述气动调压阀之间的管路上，另一端连接至氮气进气口。

7.根据权利要求3所述的气体燃料发动机燃气阀件单元，其特征在于，所述氮气进气口与所述燃气排空口之间安装有延伸手柄，所述延伸手柄连接至手动球阀。

8.一种包括权利要求1-7任一所述的气体燃料发动机燃气阀件单元的总成，其特征在于，所述气体燃料发动机燃气阀件单元设置在公共底座上，所述公共底座上安装有支撑挂架，所述支撑挂架上安装有气体分析箱、本地控制箱和气源控制箱。

9.根据权利要求8所述的气体燃料发动机燃气阀件单元的总成，其特征在于，所述气体燃料发动机燃气阀件单元内的第一气动球阀、第二气动球阀、第三气动球阀、第四气动球阀和第五气动球阀的执行器还分别连接至所述气源控制箱内的电磁阀，通过电磁阀连接至空气进气口；

气动调压阀的执行器直接连接至空气进气口。

10.根据权利要求9所述的气体燃料发动机燃气阀件单元的总成，其特征在于，所述电磁阀与所述空气进气口之间还连接有稳压罐、减压阀和过滤器。