CN115142991B - 一种双燃料低速柴油机的燃气开关阀 - Google Patents

Abstract

一种双燃料低速柴油机的燃气开关阀，安装于船体双壁管与主机双壁管之间，包括阀体、阀芯、调节螺杆、端板、螺塞、内管盲法兰、外管盲法兰、插销、试验用接头和位置传感器；其中，阀体的外部开设有船体管接口、主机管接口、内管法兰接口、外管法兰接口、螺塞接口和端板接口，内部设有互不相通的内管连通管路和外管连通管路，阀芯设置于内管连通管路中，调节螺杆与该阀芯连接且带动阀芯滑移，连通或阻断内管连通管路，实现船体双壁管内管与主机双壁管内管的通断，插销替代外管盲法兰连接在外管法兰接口上，阻断外管连通管路，实现船体双壁管外管与主机双壁管外管的截断，从而对船体双壁管的内管或外管进行冲扫作业、压力试验或气密试验。本发明结构紧凑，功能完善，安全可靠。

Description

一种双燃料低速柴油机的燃气开关阀

技术领域

本发明涉及船用双燃料柴油机的零部件，特别涉及到一种双燃料低速柴油机的燃气开关阀，属双燃料柴油机技术领域。

背景技术

近年来，国际海事组织(IMO)对船舶排放的要求日趋严格，业界也在探索采用更多的清洁能源作为发动机的燃料，甲烷、乙烷、LPG、甲醇、氨等作为清洁能源，慢慢走入人们的视野。对于采用液化石油气(LPG)作为燃料的双燃料柴油机，与常规发动机相比，该机型既可以燃烧常规燃油也可以燃烧LPG。当以LPG作为燃料时，废气所含的氮氧化物、硫氧化物可以显著降低，无需安装脱硫塔即可满足最新限硫令的要求；此外，废气的颗粒物排放可以减少90％，二氧化碳排放可以减少13％～18％，船舶的能效设计指数(EEDI)提升了13％～20％。因此，新型的双燃料柴油机在绿色减排方面具有显著优势，是绿色环保型柴油机，具有广泛的市场需求。

所述双燃料柴油机的LPG燃料的供液压力为53±2bar，进机温度要求为25～45℃。供液系统提供额定压力和温度的液态LPG，通过阀组单元进入主机。供液管路在危险区域是单壁管，在机舱安全区域是双壁管，其中双壁管的外管用于通风，内管用于供液；当内管中发生LPG泄漏时，可及时通过外管进行通风和探测。双壁管一般从船体的甲板开始布置，一直连通到主机上，主机内部的供液管路也都是双壁管。

双壁管路的连接通常是采用焊接的形式，这就导致了船体上的双壁管与主机自带的双壁管在焊接好后，很难将主机管路与船体管路隔断开来。由于双壁管内管和外管都有相应的压力要求，船体上双壁管路焊接好之后，首先需要进行冲洗清扫，然后还要按照船级社的规范要求进行压力试验和气密试验。如果船体双壁管与主机双壁管无法有效隔离，那么当船体管路冲扫时，杂质就会冲到主机上干净的内部燃气管路中；另外，当船体双壁管路做压力试验时，主机侧双壁管路上安装的众多阀件、仪表，也无法与船体管路一起进行压力试验。因此，对于LPG双燃料柴油机的供液管路，需要在主机的燃气进出口处设置能够手动切断双壁管内管和外管的阀件，也就是燃气开关阀。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种双燃料低速柴油机的燃气开关阀，将船体上的双壁管路与主机上的双壁管路进行物理隔断，既可以进行切断双壁管内管的操作，也可以进行切断双壁管外管的操作，便于完成内管和外管的冲洗清洁，同时预留出船厂冲扫和压力测试的接口，以进行压力试验和气密试验。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种双燃料低速柴油机的燃气开关阀，安装于船体双壁管与主机双壁管之间，其特征在于：所述的燃气开关阀包括阀体、阀芯、调节螺杆、端板、螺塞、内管盲法兰、外管盲法兰和插销；

所述阀体的外部开设有船体管接口、主机管接口、内管法兰接口、外管法兰接口、螺塞接口和端板接口；

所述船体管接口用于与所述船体双壁管连接，包括有互不相通的船体管口内孔和船体管口外孔，所述船体管口内孔与所述船体双壁管的内管相通，所述船体管口外孔与所述船体双壁管的外管相通；所述主机管接口用于与所述主机双壁管连接，包括有互不相通的主机管口内孔和主机管口外孔，所述主机管口内孔与所述主机双壁管的内管相通，所述主机管口外孔与所述主机双壁管的外管相通；

所述阀体的内部设有互不相通的内管连通管路和外管连通管路，所述内管连通管路包括十字形交叉且相互连通的左右管路和上下管路，所述上下管路的上端连通所述内管法兰接口，下端连通所述船体管接口的船体管口内孔，所述左右管路的左端连通所述主机管接口的主机管口内孔，右端连通所述端板接口；所述外管连通管路为直角形管路，上端连通所述螺塞接口和主机管接口的主机管口外孔，下端连通所述外管法兰接口和船体管接口的船体管口外孔；

所述内管盲法兰密封地连接于所述内管法兰接口上，所述外管盲法兰密封地连接于所述外管法兰接口上，所述端板密封地连接于所述端板接口上，所述螺塞密封地连接于所述螺塞接口上；

所述阀芯设置于所述内管连通管路的左右管路中，中间设有能够接通所述上下管路的径向通孔，所述调节螺杆连接于该阀芯的右端，旋转该调节螺杆能够带动所述阀芯在所述左右管路中左右滑移，使该阀芯连通或阻断所述内管连通管路，从而实现所述船体双壁管的内管与主机双壁管的内管的通断；

所述插销能够替代所述外管盲法兰连接在所述外管法兰接口上，以阻断所述外管连通管路，从而实现所述船体双壁管的外管与主机双壁管的外管的截断。

作为进一步改进，所述的插销设有与所述船体管口外孔连通的中心孔，该中心孔的外端设有与外部连接的接口。

作为进一步改进，所述的燃气开关阀还包括有试验用接头，该试验用接头能够替代所述内管盲法兰连接于所述内管法兰接口上，该试验用接头设有内通孔，该内通孔通过所述上下管路与所述船体管口内孔连通且上端部设有与外部连接的接口。

作为进一步改进，所述的燃气开关阀还包括有位置传感器，该位置传感器安装于所述阀体的外部且与所述左右管路连通，用于对所述阀芯的位置进行检测并反馈显示所述内管连通管路的通断状态。

作为进一步改进，当所述调节螺杆旋转带动所述阀芯向左滑移截断所述左右管路，并且所述径向通孔使所述上下管路接通时，将所述试验用接头替代所述内管盲法兰连接于所述内管法兰接口上，即能够阻断所述主机双壁管的内管，从而对所述船体双壁管的内管进行冲扫作业、压力试验或气密试验；

当将所述插销替代所述外管盲法兰连接于所述外管法兰接口上，截断所述外管连通管路时，即能够阻断所述主机双壁管的外管，从而对所述船体双壁管的外管进行冲扫作业、压力试验或气密试验。

作为进一步改进，所述调节螺杆旋转带动所述阀芯向左滑移截断所述左右管路，同时将所述插销替代所述外管盲法兰连接于所述外管法兰接口上，截断所述外管连通管路，即能够实现所述船体双壁管的外管与主机双壁管的外管的截断和所述船体双壁管的内管与主机双壁管的内管的截断，从而安全进行主机燃气模式停车后的检修作业。

作为进一步改进，所述的阀芯与阀体之间设有O型密封圈和耐磨环。

作为进一步改进，所述的调节螺杆的头部伸出所述端板之外。

与传统技术相比较，本发明达到了下列效果：

1、提供了可靠和灵活切断双壁管的方式，通过调整阀芯或者更替安装插销，实现了主机双壁管与船体双壁管之间的内管或者外管的阻断，可将主机有效隔离，为所述船体双壁管的内管和外管进行冲扫作业创造了条件。

2、所述燃气开关阀不仅能够有效地分别切断双壁管的内管或外管，而且试验用接头和插销上还设有测试接口，为所述船体双壁管的内管或外管进行压力试验和气密试验创造了条件。

3、本发明在主机燃气模式停车状态下，起到了切断管路的双重保险作用，保障了双燃料主机维护作业的安全性。

4、所述燃气开关阀设有位置传感器，实现了主机控制系统对该燃气开关阀状态的监测。

总之，本发明结构紧凑，功能完善，安全可靠，对LPG双燃料柴油机的应用具有良好作用和重要意义。

附图说明

图1为本发明的外观示意图。

图2为本发明的右视图。

图3为本发明的主视图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明的后视图。

图6为阀体的右视图。

图7为阀体的俯视图。

图8为图6的N-N剖视图。

图9为图7的M-M剖视图。

图10为图3的E-E剖视图。

图11为图10的F-F剖视图。

图12为本发明的连接示意图。

图中，01—船体双壁管，01a—船体管接口，02—主机双壁管，02a—主机管接口，03—燃气开关阀，1—阀体，2—内管盲法兰，2a—内管法兰接口，3—螺栓，4—锁紧垫片，5—端板螺栓，6—外管盲法兰，6a—外管法兰接口，7—螺栓，8—插销，9—密封圈，10—螺塞，10a—螺塞接口，11—密封圈，12—定距块，13—连接块，14—密封圈，15—阀芯，16—试验用接头，19—调节螺杆，20—端板，20a—端板接口，21—耐磨环，22—O型密封圈，23—位置传感器，V—内管连通管路，W—外管连通管路，V1—船体管口内孔，W1—船体管口外孔，V2—主机管口内孔，W2—主机管口外孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明，但下述的实施例并非用来限定本发明的实施范围，凡依据本说明书的内容所做的等效变化及修改，都属于本发明申请要求保护的技术范围。

本发明安装于船体双壁管与主机双壁管之间，用于双燃料低速柴油机的主机双壁管与船体双壁管之间的隔断，以便船体双壁管的冲扫作业、压力试验和气密试验的进行。

如图1所示为本发明所述燃气开关阀的外观示意图，所述燃气开关阀是一个块状结构。

请结合参阅图2、图3和图4，图示燃气开关阀包括阀体1、阀芯15、调节螺杆19、端板20、螺塞10、内管盲法兰2、外管盲法兰6、插销8、试验用接头16和位置传感器 23。

所述燃气开关阀的阀体1为一矩形立方体构件，请结合参阅图6、图7、图8和图 9，其外部的下侧面开设有船体管接口01a，左侧面开设有主机管接口02a，上侧面开设有内管法兰接口2a和螺塞接口10a，右侧面开设有外管法兰接口6a和端板接口20a。

所述船体管接口01a用于与所述船体双壁管连接，包括有互不相通的船体管口内孔 V1和船体管口外孔W1，见图10，所述主机管接口02a用于与所述主机双壁管连接，包括有互不相通的主机管口内孔V2和主机管口外孔W2，见图9。

所述阀体1的内部设有互不相通的内管连通管路V和外管连通管路W。请参阅图3，所述内管连通管路V包括十字形交叉且相互连通的左右管路和上下管路，所述上下管路的上端连通所述内管法兰接口2a，下端连通所述船体管接口01a的船体管口内孔V1；所述左右管路的左端连通所述主机管接口02a的主机管口内孔V2，右端连通所述端板接口20a。请结合参阅图8、图9和图11，所述外管连通管路W为直角形管路，上端连通所述螺塞接口10a和主机管接口02a的主机管口外孔W2，下端连通所述外管法兰接口6a和船体管接口01a的船体管口外孔W1。

请参阅图12，所述燃气开关阀03分别与所述船体双壁管01和主机双壁管02连接时，所述船体管口内孔V1与所述船体双壁管01的内管相通，所述船体管口外孔W1与所述船体双壁管01的外管相通；所述主机管口内孔V2与所述主机双壁管02的内管相通，所述主机管口外孔W2与所述主机双壁管02的外管相通。因而，请结合参阅图3 和图10，所述船体双壁管01的内管依次通过所述船体管口内孔V1、内管连通管路V 和主机管口内孔V2与所述主机双壁管02的内管连接贯通；请结合参阅图8、图9和图 11，所述船体双壁管01的外管依次通过所述船体管口外孔W1、外管连通管路W和主机管口外孔W2与所述主机双壁管02的外管连接贯通。这两路管路互不相通。

请参阅图3，所述阀芯15设置于所述内管连通管路V的左右管路中，中间设有径向通孔，该阀芯15与阀体1左右管路的内壁之间设有O型密封圈22和耐磨环21。所述调节螺杆19连接于该阀芯15的右端，旋转该调节螺杆19能够带动所述阀芯15在所述左右管路中左右滑移，请参阅图5，该调节螺杆19的头部伸出所述端板20之外。当该阀芯15移至所述左右管路的最右端且脱离所述上下管路时，所述左右管路与上下管路贯通，所述内管连通管路V被连通，从而实现所述船体双壁管01的内管与主机双壁管02的内管的连通；当所述阀芯15移至所述左右管路的左段时，所述左右管路与上下管路断开，所述内管连通管路V被阻断，从而实现所述船体双壁管01的内管与主机双壁管02的内管的阻断，当所述阀芯15阻断所述左右管路时，该阀芯15上的径向通孔能够接通所述上下管路，使所述船体管口内孔V1与所述内管法兰接口2a连通。

请参阅图5，所述位置传感器23安装于所述阀体1的外部且与所述左右管路连通，用于监测所述阀芯15的行程位置，对应转换成开关量信号以反馈所述燃气开关阀03的内管连通管路V的开关通断，提供给主机控制系统以便对该燃气开关阀03的状态进行监测。

请结合参阅图2和图3，所述内管盲法兰2通过螺栓3和锁紧垫片4密封地连接于所述内管法兰接口2a上，该内管盲法兰2与所述内管法兰接口2a之间设有密封圈9。请结合参阅图2和图5，所述外管盲法兰6通过螺栓7密封地连接于所述外管法兰接口 6a上。请结合参阅图2和图3，所述端板20通过端板螺栓5密封地连接于所述端板接口20a上。请结合参阅图4和图7，所述螺塞10密封地连接于所述螺塞接口10a上。请结合参阅图3和图4，所述主机管接口02a的外部依次连接有连接块13和定距块12，该定距块12内设有密封圈14，该连接块13与主机管接口02a之间设有密封圈11。

请结合参阅图10和图11，所述插销8能够替代所述外管盲法兰6连接在所述外管法兰接口6a上，以阻断所述外管连通管路W，从而实现所述船体双壁管01的外管与主机双壁管02的外管的截断。所述插销8设有与所述船体管口外孔W1连通的中心孔，该中心孔的外端设有与外部连接的接口。

请参阅图10，所述试验用接头16能够替代所述内管盲法兰2连接于所述内管法兰接口2a上，该试验用接头16设有内通孔，该内通孔通过所述内管连通管路V与所述船体管口内孔V1连通且上端部设有与外部连接的接口。

在船体双壁管与主机双壁管之间安装了所述燃气开关阀后，提升了可靠和灵活切断双壁管的方式。在船上清洗船上管路时，可将主机有效隔离；在船体管路做压力试验时，也可将主机有效隔离；另外，在主机不运行燃气模式时，该燃气开关阀也可以关闭起到物理隔离的作用；此外，燃气开关阀上还预留了旁通路径以及测试接口，给船厂的气密和压力试验提供了接口。

请参阅图12，一台主机需要安装2个燃气开关阀，分别布置在燃气的进口管和出口管上，用扳手调节所述阀芯的位置，或者调换安装所述插销可实现主机双壁管与船体双壁管之间的内管或者外管的连通和切断。

本发明所述燃气开关阀的工作方式按照工况分为如下几个部分：

1)船体双壁管的内管路冲洗

在双燃料主机装船后，船体双壁管与主机双壁管完成对焊，船体双壁管需要在完整性焊接后进行冲洗，请参阅图3，此时可以用扳手转动调节螺杆19伸出端板20的端部，调整该阀芯15的位置，向左移动到图3所示的位置，此时内管连通管路V被切断，同时阀芯15上的径向通孔使上下管路接通，再将内管盲法兰2从内管法兰接口2a上拆除，请参阅图10，安装试验用接头16，使船体管口内孔V1与外部接通，从而能够顺利地对船体双壁管01的内管进行冲洗，而不影响到主机。

2)船体双壁管的外管路冲洗

请参阅图11，将外管盲法兰6从外管法兰接口6a上拆下，安装插销8，将外管连通管路W进行隔断，即可对船体双壁管01的外管进行冲洗，而不影响主机双壁管02 的外管。

3)船体双壁管的压力试验和气密试验

一般来说，船体与主机接口处的双壁管的最后一道焊缝完成焊接后，很难进行压力试验，因为主机上仪表阀件已经安装好了，要全部拆除或闷堵仪表阀件来进行试验不现实，因而很难对最后一道焊缝的质量再进行压力强度测试。然而，安装了本发明所述的燃气开关阀后，即能够实现第1)或第2)项操作，通过调整阀芯15或者更替安装插销 8，有效和灵活地分别切断双壁管的内管或外管，同时借助试验用接头16和插销8上的接口，可以打入N₂进行压力试验或气密试验。

4)主机燃气模式停机后的切断

在主机燃气模式停车，主机上的燃气管路进行惰化处理后，检修人员才可以到主机上进行检修，此时主机控制系统控制阀组单元自动关闭了进液和回液，但是仍然缺乏手动的物理隔离。本发明所述燃气开关阀能够手动操作切断双壁管的内管或外管，并且通过位置传感器23反馈显示位置信号，从而起到切断管路的双重保险作用，保障了双燃料主机维护作业的安全性。

本发明所述的双燃料低速柴油机的燃气开关阀结构紧凑，功能完善，安全可靠，集成了丰富的功能，对LPG双燃料柴油机的应用具有良好作用和重要意义。

本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，也应包括其它对本发明显而易见的变换和替代方案。

Claims (8)

1.一种双燃料低速柴油机的燃气开关阀，安装于船体双壁管与主机双壁管之间，其特征在于：所述的燃气开关阀包括阀体、阀芯、调节螺杆、端板、螺塞、内管盲法兰、外管盲法兰和插销；

所述阀体的外部开设有船体管接口、主机管接口、内管法兰接口、外管法兰接口、螺塞接口和端板接口；

所述船体管接口用于与所述船体双壁管连接，包括有互不相通的船体管口内孔和船体管口外孔，所述船体管口内孔与所述船体双壁管的内管相通，所述船体管口外孔与所述船体双壁管的外管相通；所述主机管接口用于与所述主机双壁管连接，包括有互不相通的主机管口内孔和主机管口外孔，所述主机管口内孔与所述主机双壁管的内管相通，所述主机管口外孔与所述主机双壁管的外管相通；

所述阀体的内部设有互不相通的内管连通管路和外管连通管路，所述内管连通管路包括十字形交叉且相互连通的左右管路和上下管路，所述上下管路的上端连通所述内管法兰接口，下端连通所述船体管接口的船体管口内孔，所述左右管路的左端连通所述主机管接口的主机管口内孔，右端连通所述端板接口；所述外管连通管路为直角形管路，上端连通所述螺塞接口和主机管接口的主机管口外孔，下端连通所述外管法兰接口和船体管接口的船体管口外孔；

所述内管盲法兰密封地连接于所述内管法兰接口上，所述外管盲法兰密封地连接于所述外管法兰接口上，所述端板密封地连接于所述端板接口上，所述螺塞密封地连接于所述螺塞接口上；

所述阀芯设置于所述内管连通管路的左右管路中，中间设有能够接通所述上下管路的径向通孔，所述调节螺杆连接于该阀芯的右端，旋转该调节螺杆能够带动所述阀芯在所述左右管路中左右滑移，使该阀芯连通或阻断所述内管连通管路，从而实现所述船体双壁管的内管与主机双壁管的内管的通断；

所述插销能够替代所述外管盲法兰连接在所述外管法兰接口上，以阻断所述外管连通管路，从而实现所述船体双壁管的外管与主机双壁管的外管的截断。

2.根据权利要求1所述的双燃料低速柴油机的燃气开关阀，其特征在于：所述的插销设有与所述船体管口外孔连通的中心孔，该中心孔的外端设有与外部连接的接口。

3.根据权利要求2所述的双燃料低速柴油机的燃气开关阀，其特征在于：所述的燃气开关阀还包括有试验用接头，该试验用接头能够替代所述内管盲法兰连接于所述内管法兰接口上，该试验用接头设有内通孔，该内通孔通过所述上下管路与所述船体管口内孔连通且上端部设有与外部连接的接口。

4.根据权利要求1所述的双燃料低速柴油机的燃气开关阀，其特征在于：所述的燃气开关阀还包括有位置传感器，该位置传感器安装于所述阀体的外部且与所述左右管路连通，用于对所述阀芯的位置进行检测并反馈显示所述内管连通管路的通断状态。

5.根据权利要求3所述的双燃料低速柴油机的燃气开关阀，其特征在于：当所述调节螺杆旋转带动所述阀芯向左滑移截断所述左右管路，并且所述径向通孔使所述上下管路接通时，将所述试验用接头替代所述内管盲法兰连接于所述内管法兰接口上，即能够阻断所述主机双壁管的内管，从而对所述船体双壁管的内管进行冲扫作业、压力试验或气密试验；

当将所述插销替代所述外管盲法兰连接于所述外管法兰接口上，截断所述外管连通管路时，即能够阻断所述主机双壁管的外管，从而对所述船体双壁管的外管进行冲扫作业、压力试验或气密试验。

6.根据权利要求3所述的双燃料低速柴油机的燃气开关阀，其特征在于：所述调节螺杆旋转带动所述阀芯向左滑移截断所述左右管路，同时将所述插销替代所述外管盲法兰连接于所述外管法兰接口上，截断所述外管连通管路，即能够实现所述船体双壁管的外管与主机双壁管的外管的截断和所述船体双壁管的内管与主机双壁管的内管的截断，从而安全进行主机燃气模式停车后的检修作业。

7.根据权利要求1所述的双燃料低速柴油机的燃气开关阀，其特征在于：所述的阀芯与阀体之间设有O型密封圈和耐磨环。

8.根据权利要求1所述的双燃料低速柴油机的燃气开关阀，其特征在于：所述的调节螺杆的头部伸出所述端板之外。