CN109790956B - 燃料箱单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料箱单元。本发明涉及一种用于储存液化气体燃料和常见单元中的另一种液体的燃料箱单元(10)，该燃料箱单元包括用于液化气体燃料的第一燃料箱(14)和用于第二液体的第二燃料箱(16)。第一燃料箱(14)被第一壳(18)围绕，并且第一壳(18)被第二壳(20)围绕，其中，在第一壳(18)与第二壳(20)之间设置有隔热层(24)，并且第二壳(20)至少部分地被第三壳(22)围绕，其中，第二燃料箱(16)设置在第二壳(20)与第三壳(22)之间。

Description

燃料箱单元
技术领域
本发明涉及一种用于储存液化气体燃料和液体燃料的燃料箱单元，该燃料箱单元包括用于液化气体燃料的第一燃料箱和用于液体燃料的第二燃料箱。
背景技术
被构造为将多于一种燃料用于燃烧中来操作的内燃活塞式发动机分别需要若干燃料系统。这还意味着对于燃料中的每一种均需要单独的燃料箱。作为示例，这种发动机是将第一燃料用作主燃料并将第二燃料用作用于点燃第一燃料的引燃燃料的发动机。特别地，在船舶和陆基动力装置中，可以使用大型燃气发动机，其中，主燃料是被储存为液化气体的气体燃料，并且引燃燃料是诸如轻燃料油或船用柴油的液体燃料。
例如，天然气是室温下是气体形式。在将天然气用作船舶动力装置中的燃料的船舶中，天然气通常作为液化天然气以液体形式储存在船上。天然气可以通过将其温度维持在其沸点以下来保持在液体形式下，该沸点近似为-163℃。通常，LNG箱是圆柱形、双壁或单壁隔热箱。
WO2016097461 Al公开了一种位于船舶的箱保持空间中的LNG箱，该LNG箱包括内金属壳、外金属壳以及有利地包含真空的、在壳之间的隔离空间。文献还示意性示出了在由LNG提供燃料的船上的已知燃料系统的架构。
WO 2016087705 Al公开了一种远洋轮，该远洋轮包括一个或更多个发动机，发动机中的至少一个可使用第一燃料来操作，并且至少一个可使用第二燃料来操作，发动机被构造为接收液态的第一燃料和气态或作为超临界流体的第二燃料。在船舶的第一侧上设置用于第一燃料的第一燃料箱，在船舶的第二侧上设置用于第一燃料的第二燃料箱，并且在第一燃料箱与第二燃料箱之间设置用于第二燃料的第三燃料箱。燃料箱被横舱壁与船的发动机舱分开。如可以从文献中观察到的，将燃料箱定位到船舶中可能繁琐且耗空间，并且需要尽可能高效地使用船舶中的空间。
文献EP 3012509 Al公开了一种包括内壳和外壳的卧式圆柱形双壳箱。内壳包括储存液化气体的内壳主部。外壳形成内壳与外壳之间的真空空间。箱包括覆盖双壳箱的箱盖。双壳箱与箱盖之间的空间可以填充有空气。然而，期望地，惰性气体被封闭在该空间中。惰性气体的示例包括氮气和氩气。通过封入这种惰性气体，在液化气体例如是超冷液化氢的情况下，可以防止在箱支撑单元周围生成液化氧，箱支撑单元可能受到来自内壳的热量的极大影响。
文献US8651313 B1公开了一种用于储存流体的低温储存器皿，其被设计为用于水下交通工具的燃料系统中。密切关注于提供用于水下环境下的燃料电池的燃料和污水储存。该储存器皿包括至少两个同心设置的储存箱，该储存箱包括第一储存箱和第二储存箱。第一储存箱围绕第二储存箱，使得第一储存箱被构造为保护第二储存箱免受外部环境条件的影响。
文献JP 2002089983 A公开了一种再生式制冷机和用于储存液化氦和液化氮的液化气体储存箱。储存箱包括内腔室，被真空隔热夹套围绕的液化氦储存在内腔室中，真空隔热夹套又被其中储存有液化氮的第三空间围绕。
本发明的目的是提供一种与现有技术解决方案相比显著提高储存效率的燃料箱。
发明内容
本发明的目的可以通过本发明的不同实施方式来实质地满足。
根据本发明的一个实施方式的燃料箱单元被构造为储存是液化气体燃料的第一液体和常见燃料箱单元中的第二液体。由此，燃料箱单元包括用于液化气体燃料的第一燃料箱和用于第二液体的第二燃料箱。第一燃料箱被第一壳围绕，并且第一壳被第二壳围绕，其中，在第一壳与第二壳之间设置有真空隔热层，并且第二壳至少部分地被第三壳围绕，其中，燃料箱设置在第二壳与第三壳之间。
根据本发明的另一个实施方式的燃料箱单元被构造为储存液化气体燃料和常见燃料箱单元中的另一种液体。由此，燃料箱单元包括用于液化气体燃料的第一燃料箱和用于液体燃料的第二燃料箱。第一燃料箱被第一壳围绕，并且第一壳被第二壳围绕，其中，在第一壳与第二壳之间设置有真空隔热层，并且第二壳至少部分地被第三壳围绕，其中，第二燃料箱设置在第二壳与第三壳之间。
这种燃料箱在储存用于设置有大型燃气发动机的船舶和陆基动力装置中的燃料方面是特别有利地，在大型燃气发动机中，主燃料是被储存为液化气体的气体燃料，并且引燃燃料是诸如轻燃料油或船用柴油的液体燃料。
根据本发明的一个实施方式，第二壳被第三壳完全围绕，其中，第二燃料箱的容积可以在使用于双燃料发动机的主燃料和引燃燃料这两者仅使用大致一个燃料箱的占地面积储存的同时最大化。
根据本发明的一个实施方式，燃料箱单元为细长形式，该细长形式具有长度、宽度、高度以及沿燃料箱单元纵向的纵轴，并且第二壳具有垂直于纵轴的圆形横截面。
根据本发明的一个实施方式，第三壳具有垂直于纵轴的、有利地设置在矩形内部的横截面，该矩形的侧壁与第二壳正切。
根据本发明的一个实施方式，燃料箱单元为细长形式，该细长形式具有长度、宽度、高度以及沿燃料箱单元纵向的纵轴，并且第二壳具有垂直于纵轴的圆形横截面，并且第三壳具有垂直于纵轴的矩形横截面形状。
根据本发明的一个实施方式，第三壳的至少一个壁靠着第二壳。
根据本发明的一个实施方式，第三壳的至少两个壁靠着第二壳。
根据本发明的一个实施方式，第三壳的至少两个壁在第二壳附近。
根据本发明的一个实施方式，第三壁的至少两个壁与第二壳正切。
根据本发明的一个实施方式，第三壳的所有壁都与第二壳正切。
根据本发明的一个实施方式，第一壳和第二壳具有垂直于纵轴的圆形横截面。
根据本发明的一个实施方式，第一壁与第二壁之间的隔热层是被构造为用于低温液化气体的隔热层的真空隔热层。
根据本发明的一个实施方式，燃料箱单元包括燃料管道，该燃料管道穿过第二壳和第三壳以及真空隔热层延伸到第一燃料箱，并且燃料管道用隔热层围绕。
根据本发明的一个实施方式，第二燃料箱包括至少两个单独的隔室，其中，有利地，第二燃料箱的第一隔室具有第一燃料箱的容积的1％至5％的容积。第一隔室被构造为储存用于启用内燃发动机的气体模式操作的必要容积的引燃燃料。
本发明在用于双燃料发动机的主燃料和引燃燃料这两者可以仅使用一个燃料箱的占地面积来储存时提供显著的空间节省。
根据本发明的一个实施方式，通过合适地构造第二空间，可以将例如清水和液化气体储存在同一燃料箱单元中。这在燃料和诸如清水的第二液体这两者可以仅使用一个燃料箱的占地面积来储存时提供显著的空间节省。
在该专利申请中提出的本发明的示例性实施方式不被解释为对所附权利要求的适用性造成限制。动词“包括”在该专利申请中用作不排除此外未列举特征的存在的开放限制。从属权利要求中所列的特征可互相自由组合，除非另外明确陈述。所附权利要求中特别阐述了被认为是本发明的特性的新型特征。
附图说明
在下文中，将参照示例性示意附图来描述本发明，附图中：
图1例示了根据本发明的一个实施方式的燃料箱单元；
图2例示了图1的剖面图II-II；
图3至图8例示了根据本发明的不同实施方式的图1的剖面图II-II；以及
图9例示了根据本发明的另一个实施方式的燃料箱单元。
具体实施方式
在附图中，本发明的原理被说明为两种不同燃料储存在箱单元10中的实施方案。图1例示了在船舶的甲板或平台12上的、根据本发明的优选实施方式的燃料箱单元10。图2例示了图1的剖面图II-II。现在参照图1和图2，燃料箱单元10包括由第一壳18围绕的、用于液化气体燃料的第一燃料箱14。第一燃料箱取决于实际应用可以被建造为压力器皿，但它至少被设置为保留第一燃料箱14内部的低温环境。第一壳18还被第二壳20围绕，并且在第一壳与实际上遍及第一壳18的第二壳20之间存在空间。该空间设置有隔热层24。隔热层24有利地是真空隔热层。在真空隔热层中，第一壳18与第二壳20之间的空间实际上完全排空空气，这产生显著减少由穿过空间的传导或对流产生的热传递的接近真空。
燃料箱还包括被第三壳22围绕的、用于液体燃料的第二燃料箱16。第三壳22还围绕第二壳20。根据本发明的一个实施方式，箱单元被构造为向所谓的双燃料发动机供应燃料，在该双燃料发动机中，液化气体用作主燃料，并且诸如船用柴油或轻燃料油的液体燃料用作用于点燃发动机中的主燃料的引燃燃料。第一燃料箱14被第二燃料箱16围绕。第二燃料箱16还围绕设置在第一燃料箱与第二燃料箱之间的隔热层24。
箱单元10为细长形式，该细长形式具有长度L、宽度W、高度H以及单元纵向的纵轴A。如可以在图2中看到的，第一壳18和第二壳20具有与纵轴A垂直的圆形横截面。第一壳和第二壳这两者包括圆柱部和在圆柱部的纵向端处的穹顶状端部18’、20’。相应地，第三壳22具有垂直于纵轴A的矩形横截面形状和在其端处的端部22’。
如可以在图2的实施方式中看到的，箱单元的宽度W实质对应于第一燃料箱14的宽度，并且箱单元10的高度H仅略高于第一燃料箱14的高度或直径。这里，第三壳22的壁中的两个壁接触第二壳20。第三壁中的这些壁与第二壳正切。这在用于双燃料发动机的主燃料和引燃燃料这两者可以仅使用一个燃料箱的占地面积来储存时提供显著的空间节省。换言之，在第一燃料箱14的横截面是圆形且第二燃料箱16的横截面是矩形甚至正方形时，第二燃料箱16的容积主要被形成为圆形第二壳20与矩形第三壳22之间的区域。如更早提及的，第一壳18与第二壳20之间的空间构成用于第一燃料箱14的隔热层。在一些应用中，可能必须仅将第三壳22的一个壁设置为靠着第二壳20，但在一定程度上获得空间节省的益处。还取决于情况，第三壳的至少两个壁仅设置在第二壳的附近，即，存在设置在壳之间的小间隙。
在图3中，示出了第三壳的所有壁都靠着第二壳且与其正切的本发明的一个实施方式。这提供最空间有效的解决方案。由于第三壳22和第二壳20的形状，角部处的不同截面在箱单元10的两端处与彼此连通。
在图4中，示出了本发明的一个实施方式，在该实施方式中，第三壳22的壁中的两个壁由磨圆倒角与彼此连接，该倒角遵守船舶甲板结构12或船体的磨圆形状。
在图5中，示出了第三壳22集成到船舶甲板和/或船体结构的本发明的一个实施方式。换言之，船舶的甲板和/或船体壁形成第三壳22。
在图6中，示出了第三壳22具有垂直于纵轴的多边形横截面的本发明的一个实施方式。多边形第三壳22设置在侧壁与第二壳20正切的虚构矩形内部。
在图7中，示出了第三壳22仅部分围绕第二壳20的本发明的一个实施方式。这里，第二燃料箱16设置在第一燃料箱14的顶部上。第三壳包括与第二壳20正切的三个侧壁。这里，第三壳22具有宽度等于第二壳20的直径的一个截面和宽度等于第二壳20的半径的另外两个截面。
在图8中，示出了第三壳22仅部分围绕第二壳20的本发明的另一个实施方式。这里，第二燃料箱16设置到箱单元的一端，使得第三壳22实质仅覆盖第二壳20的穹顶状端部20’。这里，第三壳22为直径小于或等于第二壳20的直径的圆形。
第一壁与第二壁之间的隔热层是被构造为用于液化气体的隔热层的真空隔热层。空间还可以用膨胀珍珠岩颗粒来填充。作为示例，隔热层的导热系数低于
Figure GDA0002697002610000061
燃料箱单元10设置有室或空间30，该室或空间焊接到箱单元10的第三壳20或由一些其他适当手段设置为与其连接，空间30容纳管道系统、加热器、蒸发器和其他可选设备以及在填充或排空燃料箱单元10时需要的器械(现在示出)。燃料箱单元10包括至少两个液化气体燃料管道32，该至少两个液化气体燃料管道穿过第二壳20和第三壳22以及隔热层延伸到第一燃料箱14。液化气体燃料管道32用隔热层围绕。液化气体燃料管道中的一个液化气体燃料管道通向第一燃料箱14的底部，而另一个液化气体燃料管道通向第一燃料箱14的上部(即，缺量空间)中，并且设置有喷嘴。燃料箱单元10包括至少一个液体燃料管道34，该至少一个液体燃料管道延伸穿过第三壳22，该液体燃料管道通向第二燃料箱16的底部。
在图9中，示出了本发明的一个实施方式，该实施方式除了由第三壳22围绕的、用于液体燃料的第二燃料箱16具有至少两个单独隔室16.1、16.2之外在其他方面类似于图1所示的实施方式。第一隔室和第二隔室都设置有延伸穿过第三壳22的液体燃料管道34、35。第一液体燃料管道34通向第二燃料箱16的第一隔室16.1的底部，并且第二液体燃料管道35通向第二燃料箱16的第二隔室16.1的底部。第一隔室和第二隔室由流体密封中间壁17分离。
根据本发明的一个实施方式，箱单元10被构造为向所谓的双燃料发动机供应燃料，在该双燃料发动机中，液化气体用作主燃料，并且诸如船用柴油或轻燃料油的液体燃料用作用于点燃发动机的燃烧室中的主燃料的引燃燃料。现在，第一隔室16.1的尺寸被定制为包含用于将液化气体作为主燃料消耗的发动机的引燃燃料。第二燃料箱16的第一隔室16.1的容积具有有利地是第一燃料箱14的容积的1％至5％的容积，因此，容积实质上对应于引燃燃料与主燃料的消耗比。第二燃料箱16的第二隔室16.2可以用于储存用于发动机在所谓的柴油模式下操作时的后备操作的液体燃料。
虽然这里关于目前被认为是最优选实施方式的内容用示例的方式描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是旨在覆盖其特征的各种组合或修改、以及被包括在如所附权利要求限定的本发明的范围内的若干其他应用。结合上述任意实施方式提及的细节可以结合另一个实施方式使用(在这种组合在技术上可行时)。

Claims (14)

1.一种燃料箱单元(10)，该燃料箱单元(10)用于储存作为第一液体的液化气体燃料和船舶中的第二液体燃料，所述燃料箱单元(10)包括用于液化气体燃料的第一燃料箱(14)和用于所述第二液体燃料的第二燃料箱(16)，所述第一燃料箱(14)被第一壳(18)围绕，并且所述第一壳(18)被第二壳(20)围绕，其中，在所述第一壳(18)与所述第二壳(20)之间设置有真空隔热层(24)，并且所述第二壳(20)至少部分地被第三壳(22)围绕，其中，所述第二燃料箱(16)设置在所述第二壳(20)与所述第三壳(22)之间，其特征在于：所述燃料箱单元(10)包括用所述真空隔热层(24)围绕的至少两个液化气体燃料管道(32)，所述液化气体燃料管道(32)穿过所述第二壳(20)和所述第三壳(22)以及所述真空隔热层延伸到所述第一燃料箱(14)，其中，所述液化气体燃料管道中的一个液化气体燃料管道通向所述第一燃料箱(14)的底部，而另一个液化气体燃料管道通向所述第一燃料箱(14)的上部中并且设置有喷嘴；并且所述燃料箱单元(10)包括延伸穿过所述第三壳(22)的至少一个液体燃料管道(34)，所述液体燃料管道通向所述第二燃料箱(16)的底部。
2.根据权利要求1所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第一燃料箱(14)被构造为储存液化气体燃料，并且所述第二燃料箱(16)被构造为储存液体燃料，其中，所述第二燃料箱(16)设置在所述第二壳(20)与所述第三壳(22)之间。
3.根据权利要求1所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第二壳(20)被所述第三壳(22)完全围绕。
4.根据权利要求1所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述燃料箱单元(10)为细长形式，所述细长形式具有长度(L)、宽度(W)、高度(H)以及沿所述燃料箱单元(10)纵向的纵轴(A)，并且所述第二壳(20)具有垂直于所述纵轴的圆形横截面。
5.根据权利要求4所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第三壳(22)具有垂直于所述纵轴的多边形横截面。
6.根据权利要求4所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第三壳(22)具有垂直于所述纵轴的在矩形内部的横截面，所述矩形的侧壁与所述第二壳(20)正切。
7.根据权利要求4所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第三壳(22)具有垂直于所述纵轴的矩形横截面形状。
8.根据权利要求3所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第三壳(22)的至少一个壁靠着所述第二壳(20)。
9.根据权利要求3所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第三壳(22)的至少两个壁靠着所述第二壳(20)。
10.根据权利要求3所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第三壳(22)的所有壁都与所述第二壳(20)正切。
11.根据权利要求4所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第一壳(18)和所述第二壳(20)具有垂直于所述纵轴的圆形横截面。
12.根据权利要求1所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第一壳与所述第二壳之间的所述真空隔热层(24)是被构造为用于对低温液化气体进行隔热的真空隔热层。
13.根据权利要求1所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第二燃料箱(16)包括至少两个单独的隔室(16.1、16.2)。
14.根据权利要求13所述的燃料箱单元(10)，其特征在于：所述第二燃料箱(16)的第一隔室(16.1)具有所述第一燃料箱(14)的容积的1％至5％的容积。
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