CN114135698A - 船舶发动机高压气体燃料安全切断阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，包括切断阀壳体，所述切断阀壳体的内部设置有气体流道，所述气体流道具有用于与外部相连通的主进气口和用于与发动机气缸相连通的主出气口，还包括设置在所述切断阀壳体上的第一控制阀以及紧急阀，所述切断阀壳体的内部还设置有用于安装所述第一控制阀的第一安装腔和用于安装所述紧急阀的第二安装腔，所述第一控制阀包括阀杆和用于驱动所述阀杆沿上下方向移动的控制驱动组件，通过控制所述阀杆沿上下方向移动能够改变所述气体流道的通断状态，所述紧急阀包括推杆，所述推杆能够带动所述阀杆朝向切断所述气体流道的方向移动。本发明具有多重保障，能够可靠的切断高压气体燃料供应通道。

Description

船舶发动机高压气体燃料安全切断阀

技术领域

本发明涉及船舶发动机，具体涉及一种船舶发动机高压气体燃料安全切断阀。

背景技术

随着国际海事组织推出TierⅢ级船舶航运排放标准，以及碳达峰和碳中和目标的提出，降低航运业碳排放的形势越来越严峻，而航运业的主要碳排放来自船舶动力系统的化石燃料燃烧。在此情形下，多种新型低碳或者零碳气体燃料被应用到船舶发动机技术中，如天然气、氨气等。在船舶所使用的大功率船舶发动机技术中，使用气体燃料主要有以下两种方案，一种是以奥拓循环为原理，在气体燃料与空气一起进入气缸，并一起被压缩，在压缩接触时被点燃作功。一种是以迪塞尔循环为原理，在发动机压缩过程中将高压气体燃料直接喷入气缸并点燃作功。目前船舶发动机在使用气体燃料时具有气体压力高、且具有毒性和易燃易爆等特性，当出现故障时必须能够及时切断气体燃料供应通道。因此应用于燃料供应系统中的高压气体燃料安全切断阀无疑成为核心零件之一。同时，气体燃料供应系统中的零部件需要同时接触高压气体燃料和高压液压油，因此，在工作中要避免油气混合，以免发生危险。现有的高压气体燃料安全切断阀已不符合需求，需要更加可靠的安全切断阀。

CN204239845U公开了一种电磁式燃气紧急切断阀，包括内部设置有阀座的阀体、阀盖、电磁组件和拉杆组件，还包括设置在阀体内部与阀座配合的阀盘组件、连接阀盘组件的阀杆以及套设在阀杆上的弹簧组件，所述阀杆下部开设有轴向孔和径向孔，上述阀盖上开设有竖直方向的通孔，阀盖的通孔内配合固定有定位套，所述阀杆向上穿过定位套与电磁组件、拉杆组件相连，其中，所述阀盘组件包括上下设置在阀杆上的先导阀盘组件和主阀盘组件。该实用新型具有事故自锁及手动复位、手动关闭阀门的功能，采用多级分布直动式结构。该实用新型的可靠性仍需改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，具有多重保障，能够可靠的切断高压气体燃料供应通道，有效地实现油气分离，能够防止在工作中出现油气混合，发生危险，安全可靠，适用于大功率船舶发动机。

本发明中的一种船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，包括切断阀壳体，所述切断阀壳体的内部设置有气体流道，所述气体流道具有用于与外部相连通的主进气口和用于与发动机气缸相连通的主出气口，还包括设置在所述切断阀壳体上的第一控制阀以及紧急阀，所述切断阀壳体的内部还设置有用于安装所述第一控制阀的第一安装腔和用于安装所述紧急阀的第二安装腔，所述第一安装腔和所述第二安装腔均与所述气体流道相连通，所述第一控制阀包括阀杆和用于驱动所述阀杆沿上下方向移动的控制驱动组件，通过控制所述阀杆沿上下方向移动能够改变所述气体流道的通断状态，所述紧急阀包括推杆，所述推杆能够带动所述阀杆朝向切断所述气体流道的方向移动。

进一步，所述第一控制阀还包括控制阀壳体，所述控制阀壳体的内部设置有控制流道，所述控制流道具有控制阀壳体的进气口和控制阀壳体的出气口，所述气体流道包括第一流道和第二流道，所述出气口通过所述第一流道与所述主出气口相连通，所述进气口通过所述第二流道与所述主进气口相连通；所述阀杆的下端设置有上小下大的锥形堵头，所述锥形堵头位于所述进气口的下方，所述锥形堵头能够封堵或远离所述进气口，从而能够改变所述气体流道的通断状态。

进一步，所述第一控制阀还包括设置在所述控制阀壳体上的控制阀阀盖，所述控制阀阀盖的内部设置有第一安装孔，所述控制阀壳体的内部对应所述第一安装孔的下方的位置设置有第二安装孔，所述控制阀壳体上对应所述第二安装孔的下方的位置设置有用于供所述阀杆穿过的控制阀中孔；所述控制驱动组件包括弹簧、压块以及活塞，所述活塞以可滑动的方式设置在所述第一安装孔内并且所述活塞的上方与所述控制阀阀盖之间形成控制压力腔，所述控制阀阀盖上设置有与所述控制压力腔相连通的第一控制介质入口通道和第一控制介质出口通道，所述阀杆的上部与所述压块连接，所述阀杆的上端凸出于所述压块并且所述阀杆的上端能够与所述活塞相抵靠，所述弹簧和所述压块位于所述第二安装孔中，所述弹簧的下端与所述第二安装孔的底部相抵靠，所述弹簧的上端与所述压块的下端相抵靠；当所述弹簧处于伸展状态，所述锥形堵头远离所述进气口，当所述弹簧收缩，所述锥形堵头朝向所述进气口移动并且所述锥形堵头能够封堵所述进气口。

进一步，所述控制驱动组件还包括电磁阀，所述电磁阀具有第一控制介质入口和第一控制介质出口，所述电磁阀能够使所述第一控制介质入口和第一控制介质出口打开或者关闭；高压控制介质能够通过所述第一控制介质入口依次进入所述第一控制介质入口通道以及所述控制压力腔，所述控制压力腔内的高压控制介质能够进入所述第一控制介质出口通道并从所述第一控制介质出口流出。

进一步，所述第二安装腔位于所述第一安装腔的下方；所述控制阀阀盖上设置有泄压通道，所述泄压通道的内部设置有限压阀，所述泄压通道的首端与所述第一控制介质出口通道相连通，所述泄压通道的尾端与外部相连通，所述锥形堵头的下端面为平面，所述推杆能够向上移动并抵靠在所述锥形锥头的下端面，从而带动所述阀杆向上运动。

进一步，所述紧急阀还包括紧急阀壳体、紧急阀阀盖和阻尼件，所述紧急阀壳体的内部从上至下依次设置有紧急阀中孔和第三安装孔，所述紧急阀阀盖设置在所述紧急阀壳体的下侧；所述推杆包括从上至下依次设置的滑动段和活塞段，所述活塞段的直径大于所述滑动段的直径，所述滑动段以可滑动的方式设置在所述紧急阀中孔内，所述滑动段的上部伸出于所述紧急阀壳体；所述活塞段以可滑动的方式设置在所述第一安装孔内并且所述活塞段的下方与所述紧急阀阀盖之间形成紧急压力腔，所述紧急阀壳体上设置有与所述紧急压力腔相连通的第二控制介质入口通道和第二控制介质出口通道；所述阻尼件的上端与所述第三安装孔的上端相抵靠，所述阻尼件的下端与所述活塞段的上端相抵靠；当所述阻尼件处于伸展状态，所述滑动段的上端与所述阀杆不接触，当所述阻尼件收缩，所述滑动段朝向所述阀杆移动并且所述滑动段的上端能够与所述阀杆的下端相抵靠。

进一步，还包括第二控制阀，所述第二控制阀与所述第一控制阀的结构相同，所述气体流道还包括第三流道，所述第二控制阀能够改变所述第二流道和所述第三流道的通断状态。

本发明的有益效果是：本发明通过第一控制阀、第二控制阀以及紧急阀的配合，提供三重保障，当第一控制阀和/或第二控制阀出现故障时，仍然能够可靠的切断高压气体燃料供应通道，有效地实现油气分离，能够防止在工作中出现油气混合，发生危险，安全可靠，适用于大功率船舶发动机。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的第一控制阀的结构示意图；

图3为本发明的第二控制阀的结构示意图；

图4为本发明的紧急阀的结构示意图；

图5为本发明的结构示意图（此时气体流道保持连通）；

图6为本发明的结构示意图（此时气体流道正常切断）；

图7为本发明的结构示意图（此时气体流道紧急切断）。

附图中标记如下：

1-切断阀壳体，11-主进气口，12-主出气口，13-第一流道，14-第二流道，15-第三流道；

2a-第一控制阀，2b-第二控制阀，21-阀杆，211-锥形堵头，22-控制阀壳体，221-进气口，222-出气口，223-第二安装孔，224-控制阀中孔，23-控制阀阀盖，231-第一安装孔，232-第一控制介质入口通道，233-第一控制介质出口通道，234-泄压通道，235-限压阀，24-弹簧，25-压块，26-活塞，27-控制压力腔，28-电磁阀；

3-紧急阀，31-推杆，311-滑动段，312-活塞段，32-紧急阀壳体，321-紧急阀中孔，322-第三安装孔，323-第二控制介质入口通道，324-第二控制介质出口通道，33-紧急阀阀盖，34-阻尼件，35-紧急压力腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1-图4所示，本实施例中的一种船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，包括切断阀壳体1，切断阀壳体1的内部设置有气体流道，气体流道具有用于与外部相连通的主进气口11和用于与发动机气缸相连通的主出气口12，还包括设置在切断阀壳体1上的第一控制阀2a以及紧急阀3，切断阀壳体1的内部还设置有用于安装第一控制阀2a的第一安装腔和用于安装紧急阀3的第二安装腔，第一安装腔和第二安装腔均与气体流道相连通，第一控制阀2a包括阀杆21和用于驱动阀杆21沿上下方向移动的控制驱动组件，通过控制阀杆21沿上下方向移动能够改变气体流道的通断状态，紧急阀3包括推杆31，推杆31能够带动阀杆21朝向切断气体流道的方向移动。

本实施例中，第一控制阀2a还包括控制阀壳体22，控制阀壳体22的内部设置有控制流道，控制流道具有控制阀壳体的进气口221和控制阀壳体的出气口222，气体流道包括第一流道13和第二流道14，控制阀壳体的出气口222通过第一流道13与主出气口12相连通，控制阀壳体的进气口221通过第二流道14与主进气口11相连通；阀杆21的下端设置有上小下大的锥形堵头211，锥形堵头211位于进气口221的下方，锥形堵头211能够封堵或远离进气口221，从而能够改变气体流道的通断状态。

本实施例中，第一控制阀2a还包括设置在控制阀壳体22上的控制阀阀盖23，控制阀阀盖23的内部设置有第一安装孔231，控制阀壳体22的内部对应第一安装孔231的下方的位置设置有第二安装孔223，控制阀壳体22上对应第二安装孔223的下方的位置设置有用于供阀杆21穿过的控制阀中孔224；控制驱动组件包括弹簧24、压块25以及活塞26，活塞26以可滑动的方式设置在第一安装孔231内并且活塞26的上方与控制阀阀盖23之间形成控制压力腔27，控制阀阀盖23上设置有与控制压力腔27相连通的第一控制介质入口通道232和第一控制介质出口通道233，阀杆21的上部与压块25连接，阀杆21的上端凸出于压块25并且阀杆21的上端能够与活塞26相抵靠，弹簧24和压块25位于第二安装孔223中，弹簧24的下端与第二安装孔223的底部相抵靠，弹簧24的上端与压块25的下端相抵靠；当弹簧24处于伸展状态，锥形堵头211远离进气口221，当弹簧24收缩，锥形堵头211朝向进气口221移动并且锥形堵头211能够封堵进气口221。

本实施例中，控制驱动组件还包括电磁阀28，电磁阀28具有第一控制介质入口和第一控制介质出口，电磁阀28能够使第一控制介质入口和第一控制介质出口打开或者关闭；高压控制介质能够通过第一控制介质入口依次进入第一控制介质入口通道232以及控制压力腔27，控制压力腔27内的高压控制介质能够进入第一控制介质出口通道233并从第一控制介质出口流出。

本实施例中，第二安装腔位于第一安装腔的下方；控制阀阀盖23上设置有泄压通道234，泄压通道234的内部设置有限压阀235，泄压通道234的首端与第一控制介质出口通道233相连通，泄压通道234的尾端与外部相连通，锥形堵头211的下端面为平面，推杆31能够向上移动并抵靠在锥形锥头的下端面，从而带动阀杆21向上运动。

本实施例中，紧急阀3还包括紧急阀壳体32、紧急阀阀盖33和阻尼件34，紧急阀壳体32的内部从上至下依次设置有紧急阀中孔321和第三安装孔322，紧急阀阀盖33设置在紧急阀壳体32的下侧；推杆31包括从上至下依次设置的滑动段311和活塞段312，活塞段312的直径大于滑动段311的直径，滑动段311以可滑动的方式设置在紧急阀中孔321内，滑动段311的上部伸出于紧急阀壳体32；活塞段312以可滑动的方式设置在第一安装孔231内并且活塞段312的下方与紧急阀阀盖33之间形成紧急压力腔35，紧急阀壳体32上设置有与紧急压力腔35相连通的第二控制介质入口通道323和第二控制介质出口通道324；阻尼件34的上端与第三安装孔322的上端相抵靠，阻尼件34的下端与活塞段312的上端相抵靠；当阻尼件34处于伸展状态，滑动段311的上端与阀杆21不接触，当阻尼件34收缩，滑动段311朝向阀杆21移动并且滑动段311的上端能够与阀杆21的下端相抵靠。

本实施例中，还包括第二控制阀2b，第二控制阀2b与第一控制阀2a的结构相同，气体流道还包括第三流道15，第二控制阀2b能够改变第二流道14和第三流道15的通断状态。值得说明的是，第二控制阀2b的控制阀阀盖23上可以不设置泄压通道234。

如图5所示，当需要气体流道保持连通时，第一控制阀2a、第二控制阀2b以及紧急切断阀均打开，第一控制阀2a和第二控制阀2b的电磁阀28打开第一控制介质入口并关闭第一控制介质出口，高压控制介质能够通过第一控制介质入口依次进入第一控制介质入口通道232以及控制压力腔27，由于第一控制介质出口关闭，所以控制压力腔27内的高压控制介质推动活塞26向下移动，使弹簧24被压缩，从而使锥形堵头211远离进气口221，从而使第一控制阀2a和第二控制阀2b均打开，气体燃料从主进气口11进入第三流道15，然后穿过第二控制阀2b的控制流道进入第二流道14，在穿过第一控制阀2a的控制流道进入第一流道13，最后从主出气口12流向发动机气缸。

如图6所示，当需要切断气体流道时，第一控制阀2a和第二控制阀2b的电磁阀28关闭第一控制介质入口并打开第一控制介质出口，由于第一控制介质入口没有继续提供高压控制介质并且弹簧24处于被压缩状态，弹簧24的弹力大于控制压力腔27内高压控制介质对活塞26提供的压力，所以弹簧24复位并带动压块25向上移动，压块25带动阀杆21向上移动，阀杆21带动活塞26向上移动，控制压力腔27内的高压控制介质从第一控制介质出口流出，最终第一控制阀2a和第二控制阀2b的锥形堵头211封堵住进气口221，从而切断气体流道，使气体燃料无法通过气体流道进入发动机气缸，能够可靠的切断高压气体燃料供应通道，有效地实现油气分离，并且具有双重保障，当第一控制阀2a或者第二控制阀2b出现故障时，仍能够实现切断气体流道。

如图7所示，当需要切断气体流道，但第一控制阀2a以及第二控制阀2b均出现故障时，第一控制阀2a和第二控制阀2b的锥形堵头211无法封堵住进气口221，此时打开第二控制介质入口通道323并关闭第二控制介质出口通道324，通过第二控制介质入口通道323向紧急压力腔35内通入高压控制介质，由于第二控制介质出口通道324关闭，所以紧急压力腔35内的高压控制介质能够推动活塞段312向上移动，使阻尼件34收缩，滑动段311朝向阀杆21移动，随着持续向紧急压力腔35内通入高压控制介质，滑动段311的上端与阀杆21的下端相抵靠并推动第一控制阀2a的阀杆21向上移动，阀杆21带动活塞26向上移动，使第一控制阀2a的控制压力腔27的空间缩小，当控制压力腔27内的高压控制介质的压力大于限压阀235的预设压力时，控制压力腔27内的高压控制介质从第一控制介质出口通道233流出，随着阀杆21的向上移动，最终锥形堵头211封堵住进气口221，从而切断气体流道，使气体燃料无法通过气体流道进入发动机气缸。紧急阀3能够在第一控制阀2a和第二控制阀2b均出现故障时提供第三重保障，进一步保证能够可靠的切断高压气体燃料供应通道，有效地实现油气分离。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，包括切断阀壳体（1），所述切断阀壳体（1）的内部设置有气体流道，所述气体流道具有用于与外部相连通的主进气口（11）和用于与发动机气缸相连通的主出气口（12），其特征在于：还包括设置在所述切断阀壳体（1）上的第一控制阀（2a）以及紧急阀（3），所述切断阀壳体（1）的内部还设置有用于安装所述第一控制阀（2a）的第一安装腔和用于安装所述紧急阀（3）的第二安装腔，所述第一安装腔和所述第二安装腔均与所述气体流道相连通，所述第一控制阀（2a）包括阀杆（21）和用于驱动所述阀杆（21）沿上下方向移动的控制驱动组件，通过控制所述阀杆（21）沿上下方向移动能够改变所述气体流道的通断状态，所述紧急阀（3）包括推杆（31），所述推杆（31）能够带动所述阀杆（21）朝向切断所述气体流道的方向移动。

2.根据权利要求1所述的船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，其特征在于：所述第一控制阀（2a）还包括控制阀壳体（22），所述控制阀壳体（22）的内部设置有控制流道，所述控制流道具有控制阀壳体的进气口（221）和控制阀壳体的出气口（222），所述气体流道包括第一流道（13）和第二流道（14），所述出气口（222）通过所述第一流道（13）与所述主出气口（12）相连通，所述进气口（221）通过所述第二流道（14）与所述主进气口（11）相连通；所述阀杆（21）的下端设置有上小下大的锥形堵头（211），所述锥形堵头（211）位于所述进气口（221）的下方，所述锥形堵头（211）能够封堵或远离所述进气口（221），从而能够改变所述气体流道的通断状态。

3.根据权利要求2所述的船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，其特征在于：所述第一控制阀（2a）还包括设置在所述控制阀壳体（22）上的控制阀阀盖（23），所述控制阀阀盖（23）的内部设置有第一安装孔（231），所述控制阀壳体（22）的内部对应所述第一安装孔（231）的下方的位置设置有第二安装孔（223），所述控制阀壳体（22）上对应所述第二安装孔（223）的下方的位置设置有用于供所述阀杆（21）穿过的控制阀中孔（224）；所述控制驱动组件包括弹簧（24）、压块（25）以及活塞（26），所述活塞（26）以可滑动的方式设置在所述第一安装孔（231）内并且所述活塞（26）的上方与所述控制阀阀盖（23）之间形成控制压力腔（27），所述控制阀阀盖（23）上设置有与所述控制压力腔（27）相连通的第一控制介质入口通道（232）和第一控制介质出口通道（233），所述阀杆（21）的上部与所述压块（25）连接，所述阀杆（21）的上端凸出于所述压块（25）并且所述阀杆（21）的上端能够与所述活塞（26）相抵靠，所述弹簧（24）和所述压块（25）位于所述第二安装孔（223）中，所述弹簧（24）的下端与所述第二安装孔（223）的底部相抵靠，所述弹簧（24）的上端与所述压块（25）的下端相抵靠；当所述弹簧（24）处于伸展状态，所述锥形堵头（211）远离所述进气口（221），当所述弹簧（24）收缩，所述锥形堵头（211）朝向所述进气口（221）移动并且所述锥形堵头（211）能够封堵所述进气口（221）。

4.根据权利要求3所述的船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，其特征在于：所述控制驱动组件还包括电磁阀（28），所述电磁阀（28）具有第一控制介质入口和第一控制介质出口，所述电磁阀（28）能够使所述第一控制介质入口和第一控制介质出口打开或者关闭；高压控制介质能够通过所述第一控制介质入口依次进入所述第一控制介质入口通道（232）以及所述控制压力腔（27），所述控制压力腔（27）内的高压控制介质能够进入所述第一控制介质出口通道（233）并从所述第一控制介质出口流出。

5.根据权利要求3所述的船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，其特征在于：所述第二安装腔位于所述第一安装腔的下方；所述控制阀阀盖（23）上设置有泄压通道（234），所述泄压通道（234）的内部设置有限压阀（235），所述泄压通道（234）的首端与所述第一控制介质出口通道（233）相连通，所述泄压通道（234）的尾端与外部相连通，所述锥形堵头（211）的下端面为平面，所述推杆（31）能够向上移动并抵靠在所述锥形锥头的下端面，从而带动所述阀杆（21）向上运动。

6.根据权利要求5所述的船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，其特征在于：所述紧急阀（3）还包括紧急阀壳体（32）、紧急阀阀盖（33）和阻尼件（34），所述紧急阀壳体（32）的内部从上至下依次设置有紧急阀中孔（321）和第三安装孔（322），所述紧急阀阀盖（33）设置在所述紧急阀壳体（32）的下侧；所述推杆（31）包括从上至下依次设置的滑动段（311）和活塞段（312），所述活塞段（312）的直径大于所述滑动段（311）的直径，所述滑动段（311）以可滑动的方式设置在所述紧急阀中孔（321）内，所述滑动段（311）的上部伸出于所述紧急阀壳体（32）；所述活塞段（312）以可滑动的方式设置在所述第一安装孔（231）内并且所述活塞段（312）的下方与所述紧急阀阀盖（33）之间形成紧急压力腔（35），所述紧急阀壳体（32）上设置有与所述紧急压力腔（35）相连通的第二控制介质入口通道（323）和第二控制介质出口通道（324）；所述阻尼件（34）的上端与所述第三安装孔（322）的上端相抵靠，所述阻尼件（34）的下端与所述活塞段（312）的上端相抵靠；当所述阻尼件（34）处于伸展状态，所述滑动段（311）的上端与所述阀杆（21）不接触，当所述阻尼件（34）收缩，所述滑动段（311）朝向所述阀杆（21）移动并且所述滑动段（311）的上端能够与所述阀杆（21）的下端相抵靠。

7.根据权利要求1所述的船舶发动机高压气体燃料安全切断阀，其特征在于：还包括第二控制阀（2b），所述第二控制阀（2b）与所述第一控制阀（2a）的结构相同，所述气体流道还包括第三流道（15），所述第二控制阀（2b）能够改变所述第二流道（14）和所述第三流道（15）的通断状态。

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