CN107228235A - 一种船用燃气发动机双壁管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃气发动机技术领域，涉及一种船用燃气发动机双壁管。提出的一种船用燃气发动机双壁管具有呈直管状的进气总管；进气总管具有同轴设置的进气总管内管和进气总管外管，且两者之间具有环形空腔；进气总管上设置有多组进气支管；每组进气支管为两个；进气支管由同轴心布置的进气支管外管和进气支管内管构成；进气支管外管、进气支管内管的上端分别焊接在进气总管外管、进气总管内管的下部，进气支管外管、进气支管内管的下端焊接在连接法兰上；进气支管外管和进气支管内管之间的环形空腔与连通进气总管内管和进气总管外管之间的环形空腔。本发明实现了直接对各缸提供天然气的目的；并可确保天然气在发动机供气管路不发生泄漏。
Description
技术领城
本发明属于燃气发动机技术领域，涉及一种船用燃气发动机双壁管。
背景技术
自我国加入MARPOL 73/78公约后，海事部门对船舶排放提出了更严格的要求；LNG作为一种清洁能源，在降低成本、减少排放，特别是NOX、SOX和颗粒物的排放方面优势明显；近年来燃气发动机在船舶领域的应用得到进一步发展，燃气发动机用双壁管不仅要保证机舱燃气无泄漏，还需在线监测燃气压力以精确控制燃气喷射量，同时具备在线检漏功能，且双壁管安装于发动机本体，除向发动机各缸供给燃气外，还需安装专用法兰与外界连接，满足燃气和保护气体的补给。而现有双壁管均无法满足此要求。
现有技术中，专利201610068172.1公布了一种双壁管，直通管结构，内管与外管之间采用均匀分布的支撑板固定，支撑板一端与内管焊接，另一端与特氟龙垫块连接；专利CN205278599U所述双壁管内管与外管间采用滚动支撑件支撑，该结构支撑件复杂，且其同样为直通管结构。该结构仅可用于船舶燃气主管路燃气输送，无法安装于发动机本体向各缸提供燃气，且缺少专用连接件，无法满足发动机燃气管路保护气体充装换气要求。此外，上述专利所述双壁管结构不具备发动机燃气管路在线监测燃气压力、在线检漏功能，无法满足燃气量的精确控制。由于内外管间装有支撑件，减小了环形腔的流通面积，增大了流阻，不利于吹扫，导致环形腔内泄露燃气残留，增大了爆炸风险。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的是提出一种船用燃气发动机双壁管。
本发明通过以下技术方案完成其发明任务：
一种船用燃气发动机双壁管，所述的双壁管具有呈直管状的进气总管；所述的进气总管具有套置设置的进气总管内管和进气总管外管；所述的进气总管内管与进气总管外管同轴设置，且两者之间具有环形空腔；所述进气总管的两端分别通过圆板封堵，进气总管其中一端的所述圆板上具有吹扫接口，且所述的扫接口连通进气总管内管与进气总管外管之间的环形空腔；所述的进气总管上设置有多组沿进气总管长度方向设置的进气支管；每组所述的进气支管为两个；每组两个所述的进气支管对应一个发动机缸设置；所述的进气支管呈90°弯头状，由同轴心布置的进气支管外管和进气支管内管构成；所述进气支管外管、进气支管内管的上端分别焊接在进气总管外管、进气总管内管的下部，所述进气支管外管、进气支管内管的下端焊接在连接法兰上；所述的连接法兰连接所对应发动机缸的燃气喷射阀块；所述进气支管外管和进气支管内管之间的环形空腔与进气总管内管和进气总管外管之间的环形空腔相连通；所述的进气支管内管与进气总管内管相连通；所述进气总管一侧的中部连通有进气干管；所述的进气干管垂直于所述的进气总管设置；所述进气干管为由同轴心布置的进气干管外管和进气干管内管构成的双壁直管；所述进气干管的另一端通过焊接法兰、配合法兰与输气外管、输气内管相连通；所述的输气内管连通进气干管的内管；所述的输气外管连通进气干管外管和进气干管内管之间的环形空腔；所述焊接法兰的中心具有用以焊接进气干管内管的圆形通孔Ⅰ；所述圆形通孔Ⅰ外侧加工有若干均布的长条形孔Ⅰ；若干所述的长条形孔Ⅰ与进气干管的环形腔连通，用于流通惰性气体；所述的配合法兰与焊接法兰配合使用；所述配合法兰中心具有用以焊接输气内管的圆形通孔Ⅱ；所述的输气内管与所述的进气干管内管相连通，用以输入天然气；所述圆形通孔Ⅱ外侧具有若干均布的长条形孔Ⅱ，所述长条形孔Ⅱ与焊接法兰上的长条形孔Ⅰ相连通，用于流通惰性气体；所述进气干管内管、进气干管外管上安装有焊接套管；所述的焊接套管连通所述的进气干管内管；所述的焊接套管内安装有用以监测进气干管内管内天然气压力的压力传感器。
所述连接法兰为矩形结构，四周对称加工有用于连接各缸燃气喷射阀块的通孔；所述连接法兰的中部具有通孔；所述的通孔由进气支管的一侧向另一侧依次为渐缩径的圆锥孔Ⅰ、等直径的圆柱型槽、等直径的圆柱孔Ⅰ和渐扩径的圆锥孔Ⅱ；所述圆柱型槽Ⅰ的直径与进气支管外管的直径相同；所述圆柱孔Ⅰ的直径与进气支管内管的直径相同；所述的进气支管外管穿过圆锥孔Ⅰ焊接在圆柱型槽内；所述的进气支管内管穿过圆锥孔Ⅰ、圆柱型槽焊接在圆柱孔Ⅰ内。
所述的焊接法兰为圆形结构，焊接法兰的径向均匀加工有通孔；所述焊接法兰中部具有套置在圆形通孔Ⅰ外侧的通孔；所述的通孔连通长条形孔Ⅰ，所述的通孔由配合法兰管一侧向另一侧依次为渐缩径的圆锥孔Ⅲ和等直径的圆柱孔Ⅱ；所述进气干管外管穿过圆锥孔Ⅲ焊接在圆柱孔Ⅱ内；所述焊接法兰与配合法兰结合的一侧端面加工有用于安装O型密封圈的凹槽；所述焊接法兰与配合法兰结合的一侧端面上具有环形凹槽。
所述配合法兰为中部具有环形凸起的圆形结构，配合法兰的径向均匀加工有通孔；配合法兰中部所述的环形凸起与焊接法兰上的环形凹槽吻配；所述配合法兰的外侧端面上具有用以焊接输气外管的通孔，所述的通孔连通长条形孔Ⅱ；所述的通孔具有由外向内渐缩径的圆锥孔Ⅳ和等直径圆柱孔Ⅳ；所述圆柱孔Ⅳ的直径与输气外管的直径相同。
本发明提出的一种船用燃气发动机双壁管，采用上述技术方案，具有如下有益效果：对应每个燃气发动机缸都设置有呈90°弯头状的进气支管，实现了直接对各缸提供天然气的目的；通过焊接法兰与配合法兰上设置的长条形孔实现对双壁管提供惰性气体的通孔，双壁管之间的环形腔无支撑用固定件，实现了流通面积的最大化，降低了阻力和泄露燃气残留的风险，保证了流通量；还具有结构简单，加工方便，制造成本低的特点；设置在焊接管内的压力传感器实现了天然气压力的在线监测，为天然气喷射量控制提供参数依据；可确保天然气在发动机供气管路不发生泄漏，将出现漏气引起爆炸的可能性控制为零。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明中焊接法兰的主视图。
图4为图3的剖面图。
图5为本发明中配合法兰的主视图。
图6为图5的剖面图。
图7为本发明中连接法兰的主视图。
图8为图7的剖面图。
图中：1、连接法兰；2、进气支管外管；3、进气支管内管；4、进气总管内管；5、进气总管外管；6、进气干管内管；7、焊接套管；8、进气干管外管；9、焊接法兰；10、配合法兰；11、吹扫接口；12、圆柱孔Ⅱ；13、圆锥孔Ⅲ； 14、凹槽；15、圆形通孔Ⅰ；16、圆柱孔Ⅳ；17、圆形通孔Ⅱ；18、圆锥孔Ⅳ；19、环形槽； 20、圆柱孔Ⅰ；21、圆锥孔Ⅱ；22、圆锥孔Ⅰ；23、圆柱型槽，24、长条形Ⅰ，25、长条形Ⅱ。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明的加以说明：
如图1、图2所示，一种船用燃气发动机双壁管，所述的双壁管具有呈直管状的进气总管；所述的进气总管具有套置设置的进气总管内管4和进气总管外管5；所述的进气总管内管4与进气总管外管5同轴设置，且两者之间具有环形空腔；所述进气总管的两端分别通过圆板封堵，进气总管其中一端的所述圆板上具有吹扫接口11，且所述的吹扫接口11连通进气总管内管4与进气总管外管5之间的环形空腔，用于吹扫环形腔内惰性气体；所述的进气总管上设置有多组沿进气总管长度方向设置的进气支管；每组所述的进气支管为两个；每组两个所述的进气支管对应一个发动机缸设置；所述的进气支管呈90°弯头状，由同轴心布置的进气支管外管2和进气支管内管3构成；所述进气支管外管2、进气支管内管3的上端分别焊接在进气总管外管5、进气总管内管4的下部，所述进气支管外管2、进气支管内管3的下端焊接在连接法兰1上；所述的连接法兰1连接所对应发动机缸的燃气喷射阀块；所述进气支管外管2和进气支管内管3之间的环形空腔与进气总管内管4和进气总管外管5之间的环形空腔相连通；所述的进气支管内管3与进气总管内管4相连通；所述进气总管一侧的中部连通有进气干管；所述的进气干管垂直于所述的进气总管设置；所述进气干管为由同轴心布置的进气干管外管8和进气干管内管6构成的双壁直管；所述进气干管的另一端通过焊接法兰9、配合法兰10与输气外管、输气内管相连通；所述的输气内管连通进气干管内管；所述的输气外管连通进气干管外管和进气干管内管之间的环形空腔；结合图3、图4，所述焊接法兰的中心具有用以焊接进气干管内管的圆形通孔Ⅰ15；所述圆形通孔Ⅰ15外侧加工有若干均布的长条形孔Ⅰ24；若干所述的长条形孔Ⅰ24与进气干管的环形腔连通，用于流通惰性气体；所述的配合法兰10与焊接法兰8配合使用；结合图5、图6，所述配合法兰10中心具有用以焊接输气内管的圆形通孔Ⅱ17；所述的输气内管与所述的进气干管内管相连通，用以输入天然气；所述圆形通孔Ⅱ17外侧具有若干均布的长条形孔Ⅱ25，所述长条形孔Ⅱ25与焊接法兰上的长条形孔Ⅰ24相连通，用于流通惰性气体；所述进气干管内管6、进气干管外管8上安装有焊接套管7；所述的焊接套管7连通所述的进气干管内管6；所述的焊接套管7内安装有用以监测进气干管内管内天然气压力的压力传感器。
结合图7、图8，所述连接法兰1为矩形结构，四周对称加工有用于连接各缸燃气喷射阀块的通孔；所述连接法兰的中部具有通孔；所述的通孔由进气支管的一侧向另一侧依次为渐缩径的圆锥孔Ⅰ22、等直径的圆柱型槽23、等直径的圆柱孔Ⅰ20和渐扩径的圆锥孔Ⅱ21；所述圆柱型槽Ⅰ23的直径与进气支管外管2的直径相同；所述圆柱孔Ⅰ20的直径与进气支管内管3的直径相同；所述的进气支管外管2穿过圆锥孔Ⅰ焊接在圆柱型槽23内；所述的进气支管内管3穿过圆锥孔Ⅰ、圆柱型槽焊接在圆柱孔Ⅰ20内。
结合图3、图4，所述的焊接法兰为圆形结构，焊接法兰的径向均匀加工有通孔；所述焊接法兰中部具有套置在圆形通孔Ⅰ15外侧的通孔；所述的通孔连通长条形孔Ⅰ24，所述的通孔由配合法兰管一侧向另一侧依次为渐缩径的圆锥孔Ⅲ13和等直径的圆柱孔Ⅱ12；所述进气支管外管穿过圆锥孔Ⅲ焊接在圆柱孔Ⅱ内；所述焊接法兰与配合法兰结合的一侧端面加工有用于安装O型密封圈的凹槽14；所述焊接法兰与配合法兰结合的一侧端面上具有环形凹槽。
结合图5、图6，所述配合法兰为中部具有环形凸起的圆形结构，配合法兰的径向均匀加工有通孔；配合法兰中部所述的环形凸起与焊接法兰上的环形凹槽吻配；所述配合法兰的外侧端面上具有用以焊接输气外管的通孔，所述的通孔连通长条形孔Ⅱ25；所述的通孔具有由外向内渐缩径的圆锥孔Ⅳ17和等直径圆柱孔Ⅳ16；所述圆柱孔Ⅳ16的直径与输气外管的直径相同。
燃气发动机工作时，双壁管内管充满天然气，内外管间的环形腔内充满压力高于内管气体压力的惰性气体。当环形腔内惰性气体压力降低时，与配合法兰相连的外围输送管路内外管间安装的压力传感器将压力信号传送至控制单元，声光报警器动作。当压力降至设定值，惰性气体自动补充至正常压力值。若双壁管出现故障，则气体燃料阀关闭，控制系统通过进气总管上的吹扫接口11对环形腔自动吹扫，保证机舱安全。所述焊接套管7上安装的压力传感器在线监测进气干管内管6的天然气压力，为天然气喷射量控制提供参数依据。
双壁管泄露判断方法：焊接套管7上安装的压力传感器在线监测进气干管内管6的天然气压力，外围输送管路内外管间安装的压力传感器在线监测内外管间惰性气体压力。若天然气压力持续上升，惰性气体压力持续下降，表明高压惰性气体进入天然气，则判定双壁管内管发生泄露；若天然气压力基本不变，惰性气体压力持续下降，则判定双壁管外管发生泄露。
Claims (4)
1.一种船用燃气发动机双壁管，其特征在于：所述的双壁管具有呈直管状的进气总管；所述的进气总管具有套置设置的进气总管内管和进气总管外管；所述的进气总管内管与进气总管外管同轴设置，且两者之间具有环形空腔；所述进气总管的两端分别通过圆板封堵，进气总管其中一端的所述圆板上具有吹扫接口，且所述的扫接口连通进气总管内管与进气总管外管之间的环形空腔；所述的进气总管上设置有多组沿进气总管长度方向设置的进气支管；每组所述的进气支管为两个；每组两个所述的进气支管对应一个发动机缸设置；所述的进气支管呈90°弯头状，由同轴心布置的进气支管外管和进气支管内管构成；所述进气支管外管、进气支管内管的上端分别焊接在进气总管外管、进气总管内管的下部，所述进气支管外管、进气支管内管的下端焊接在连接法兰上；所述的连接法兰连接所对应发动机缸的燃气喷射阀块；所述进气支管外管和进气支管内管之间的环形空腔与连通进气总管内管和进气总管外管之间的环形空腔；所述的进气支管内管与进气总管内管相连通；所述进气总管一侧的中部连通有进气干管；所述的进气干管垂直于所述的进气总管设置；所述进气干管为由同轴心布置的进气干管外管和进气干管内管构成的双壁直管；所述进气干管的另一端通过焊接法兰、配合法兰与输气外管、输气内管相连通；所述的输气内管连通进气干管的内管；所述的输气外管连通进气干管外管和进气干管内管之间的环形空腔；所述焊接法兰的中心具有用以焊接进气干管内管的圆形通孔Ⅰ；所述圆形通孔Ⅰ外侧加工有若干均布的长条形孔Ⅰ；若干所述的长条形孔Ⅰ与进气干管的环形腔连通，用于流通惰性气体；所述的配合法兰与焊接法兰配合使用；所述配合法兰中心具有用以焊接输气内管的圆形通孔Ⅱ；所述的输气内管与所述的进气干管内管相连通，用以输入天然气；所述圆形通孔Ⅱ外侧具有若干均布的长条形孔Ⅱ，所述长条形孔Ⅱ与焊接法兰上的长条形孔Ⅰ相连通，用于流通惰性气体；所述进气干管内管、进气干管外管上安装有焊接套管；所述的焊接套管连通所述的进气干管内管；所述的焊接套管内安装有用以监测进气干管内管内天然气压力的压力传感器。
2.如权利要求1所述的一种船用燃气发动机双壁管，其特征在于：所述连接法兰为矩形结构，四周对称加工有用于连接各缸燃气喷射阀块的通孔；所述连接法兰的中部具有通孔；所述的通孔由近进气支管的一侧向另一侧依次为渐缩径的圆锥孔Ⅰ、等直径的圆柱型槽、等直径的圆柱孔Ⅰ和渐扩径的圆锥孔Ⅱ；所述圆柱型槽Ⅰ的直径与进气支管外管的直径相同；所述圆柱孔Ⅰ的直径与进气支管内管的直径相同；所述的进气支管外管穿过圆锥孔Ⅰ焊接在圆柱型槽内；所述的进气支管内管穿过圆锥孔Ⅰ、圆柱型槽焊接在圆柱孔Ⅰ内。
3.如权利要求1所述的一种船用燃气发动机双壁管，其特征在于：所述的焊接法兰为圆形结构，焊接法兰的径向均匀加工有通孔；所述焊接法兰中部具有套置在圆形通孔Ⅰ外侧的通孔；所述的通孔连通长条形孔Ⅰ，所述的通孔由配合法兰管一侧向另一侧依次为渐缩径的圆锥孔Ⅲ和等直径的圆柱孔Ⅱ；所述进气支管外管穿过圆锥孔Ⅲ焊接在圆柱孔Ⅱ内；所述焊接法兰与配合法兰结合的一侧端面加工有用于安装O型密封圈的凹槽；所述焊接法兰与配合法兰结合的一侧端面上具有环形凹槽。
4.如权利要求1所述的一种船用燃气发动机双壁管，其特征在于：所述配合法兰为中部具有环形凸起的圆形结构，配合法兰的径向均匀加工有通孔；配合法兰中部所述的环形凸起与焊接法兰上的环形凹槽吻配；所述配合法兰的外侧端面上具有用以焊接输气外管的通孔，所述的通孔连通长条形孔Ⅱ；所述的通孔具有由外向内渐缩径的圆锥孔Ⅳ和等直径圆柱孔Ⅳ；所述圆柱孔Ⅳ的直径与输气外管的直径相同。
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