CN210734475U

CN210734475U - 一种并联式自流冷却系统及船舶

Info

Publication number: CN210734475U
Application number: CN201921605452.7U
Authority: CN
Inventors: 王苇; 肖颀; 林原胜; 李邦明; 庞杰; 柯志武; 李勇; 陈凯; 黄崇海
Original assignee: 719th Research Institute of CSIC
Current assignee: 719th Research Institute of CSIC
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2020-06-12
Anticipated expiration: 2029-09-25

Abstract

本实用新型涉及船舶冷却系统技术领域，提供了一种并联式自流冷却系统及船舶，该并联式自流冷却系统包括沿冷却水流动的方向依次设置的泵体与冷却器，还包括旁通管路；泵体的进水口与自流水源相连通，泵体的出水口与冷却器的进水口相连，冷却器的出水口与外界相连通；旁通管路的一端与自流水源相连通，另一端与冷却器的进水口相连。本实用新型提供的并联式自流冷却系统，通过设置与泵体并联的旁通管路，当该并联式自流冷却系统处于自流运行状态时，由于旁路管路的阻力远小于泵体所在的支路的阻力，整个系统阻力明显减小，冷却水流量显著提高；同时也不必再单独设置离合装置，有利于节约成本与空间。

Description

一种并联式自流冷却系统及船舶

技术领域

本实用新型涉及船舶冷却系统技术领域，特别是涉及一种并联式自流冷却系统及船舶。

背景技术

通海冷却系统是船舶必不可少的重要环节，船舶动力系统如柴油机、蒸汽动力系统等产生热量以及设备自身运行时产生热量绝大部分需要通过通海冷却系统传递给冷却水并排出船外。随着大型化船舶的发展，船舶冷却量急剧增加，泵、冷却器等设备自身费用也随之增加，另外通海冷却系统中冷却水泵功率大，能耗高、噪声大，不利于绿色船舶发展。为降低泵功耗以及泵大小，相关人员提出了船舶自流冷却技术，在船舶舷外设置自流发生器，利用船舶迎流动压克服冷却系统阻力，实现船舶冷却，在部分航速下取代泵驱。

由于船舶自流系统无法在全工况范围提供船舶所需冷却水，当在极低航速或者较高航速下行驶时依然需要冷却水泵驱动足量冷却水当自流流量可以满足冷却水需求量时，冷却水泵不工作，为减小阻力往往需要附加一套离合装置使得冷却泵在完全自流工况脱离驱动轴随冷却水转动，即便如此，冷却水泵在完全自流工况下随冷却水被动转动，依然是自流系统里阻力最大的部件，使得整个自流冷却系统的阻力依然较大。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种并联式自流冷却系统及船舶，以解决现有技术中的自流冷却系统在完全自流工况下，泵体随冷却水被动转动，整个自流冷却系统的阻力较大的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种并联式自流冷却系统，包括沿冷却水流动的方向依次设置的泵体与冷却器，还包括旁通管路；泵体的进水口与自流水源相连通，泵体的出水口与冷却器的进水口相连，冷却器的出水口与外界相连通；旁通管路的一端与自流水源相连通，另一端与冷却器的进水口相连。

其中，旁通管路上安装有单向阀。

其中，该并联式自流冷却系统还包括第一过渡阀与第二过渡阀；第一过渡阀为三通阀，且第一过渡阀由第一直管与第一弯管组成，第一直管的一端与自流水源相连通，另一端与泵体的进水口相连通；第一弯管的一端与第一直管的中部管体相连通，另一端与旁通管路远离冷却器的一端相连通；第二过渡阀为三通阀，且第二过渡阀由第二直管与第二弯管组成，第二直管的一端与泵体的出水口相连通，另一端与冷却器的进水口相连通；第二弯管的一端与第二直管的中部管体相连通，另一端与旁通管路远离自流水源的一端相连通。

其中，该并联式自流冷却系统还包括过滤器；过滤器安装在第一过渡阀与自流水源之间的管路上。

其中，该并联式自流冷却系统还包括第一控制阀与第二控制阀；第一控制阀安装在过滤器与自流水源之间的管路上；第二控制阀安装在冷却器的出水口与外界之间的管路上。

其中，该并联式自流冷却系统还包括联轴器、发电机与蓄电池；泵体的转轴通过联轴器与发电机相连，发电机与蓄电池的输入口电连接，蓄电池的输出口与泵体电连接。

其中，该并联式自流冷却系统还包括主供能系统；主供能系统与蓄电池的输入口电连接，主供能系统与泵体电连接。

一种船舶，包括上述并联式自流冷却系统；船舶的底部开设有进水通道，进水通道的一端与泵体的进水口相连通，另一端与外界相通，且朝向船体的行驶方向，用于形成自流水源；船舶的底部开设有出水通道，出水通道的一端与冷却器的出水口相连通，另一端与外界相通。

其中，进水通道靠近船舶的艏部设置，出水通道靠近船舶的艉部设置。

其中，进水通道远离泵体的一端向外延伸，伸出船舶的船体。

(三)有益效果

本实用新型提供的并联式自流冷却系统，通过设置与泵体并联的旁通管路，当该并联式自流冷却系统处于自流运行状态时，由于旁路管路的阻力远小于泵体所在的支路的阻力，整个系统阻力明显减小，冷却水流量显著提高；同时也不必再单独设置离合装置，有利于节约成本与空间。

附图说明

图1为本实用新型提供的并联式自流冷却系统的一个实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的并联式自流冷却系统的一个实施例的局部结构示意图；

图3本实用新型提供的并联式自流冷却系统处于自流工况下的冷却水流向示意图；

图4本实用新型提供的并联式自流冷却系统处于泵流工况下的冷却水流向示意图；

图中，1-船舶；2-进水通道；3-第一控制阀；4-过滤器；5-旁通管路；6-泵体；7-单向阀；8-冷却器；9-第二控制阀；10-出水通道；11-联轴器；12-发电机；13-蓄电池；14-主供能系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1与图3所示，本实用新型实施例提供了一种并联式自流冷却系统，包括沿冷却水流动的方向依次设置的泵体6与冷却器8，还包括旁通管路5；泵体6的进水口与自流水源相连通，泵体6的出水口与冷却器8的进水口相连，冷却器8的出水口与外界相连通；旁通管路5的一端与自流水源相连通，另一端与冷却器8的进水口相连。

具体地，例如，该旁通管路5的形状可以为弧线型，这样有利于减小阻力；例如，假设泵体6所在的支路的阻力系数为F1，旁通管路5的阻力系数为F2，其中，F2远小于F1，此时流经旁通管路5的冷却水量要远大于流经泵体6所在的支路的冷却水量，甚至忽略误差的情况下可以认为该旁通管路5将泵体6所在的支路短路，那么流入泵体6所在的支路的冷却水可以忽略不计；但是，事实上还是有很小的一部分冷却水会流经泵体6所在的支路，这种情况下，并联结构整体的阻力系数为F1*F2/[(F1)^1/2+(F2)^1/2]²，显然小于F2，那么实际整体的流量比流经旁通管路5的流量还要大，可见无论如何分析，改进后的系统在自流工况下的冷却水的流量相比于改进前都有显著的提高。

本实用新型提供的并联式自流冷却系统，通过设置与泵体6并联的旁通管路5，当该并联式自流冷却系统处于自流运行状态时，由于旁路管路的阻力远小于泵体6所在的支路的阻力，整个系统阻力明显减小，冷却水流量显著提高；同时也不必再单独设置离合装置，有利于节约成本与空间。

如图4所示，进一步地，旁通管路5上安装有单向阀7。具体地，例如，当自流流量无法满足冷却需求时，此时开启泵体6，泵流工况下，为自流冷却系统提供额外压头，由于旁通管路5的阻力较小，有部分冷却水会在泵体6与旁通管路5之间循环，并不流过冷却器8进行换热，因此，在旁通管路5上设置单向阀7，可以起到防止回流的效果，保证整个系统正常运行。

进一步地，该并联式自流冷却系统还包括第一过渡阀与第二过渡阀；第一过渡阀为三通阀，且第一过渡阀由第一直管与第一弯管组成，第一直管的一端与自流水源相连通，另一端与泵体6的进水口相连通；第一弯管的一端与第一直管的中部管体相连通，另一端与旁通管路5远离冷却器8的一端相连通；第二过渡阀为三通阀，且第二过渡阀由第二直管与第二弯管组成，第二直管的一端与泵体6的出水口相连通，另一端与冷却器8的进水口相连通；第二弯管的一端与第二直管的中部管体相连通，另一端与旁通管路5远离自流水源的一端相连通。

具体地，例如，第一过渡阀与第二过渡阀均可以呈树丫状，从自流水源进入的冷却水经管路引入，第一直管远离泵体6的一端与该管路相连，冷却水经第一过渡阀分流后分为两路，一路从第一支管的另一端流出，流向泵体6，另一路从第一弯管流出，流向旁通管路5。而第二过渡阀主要起到汇流的作用，从泵体6的出水口流出的冷却水经第二直管流向冷却器8，从旁通管路5流出的冷却水经第二弯管流向冷却器8。第一弯管以及第二弯管的设置，可以减小冷却水分流与汇流过程中的阻力，有利于增加冷却水的总流量，提高冷却效果。

进一步地，该并联式自流冷却系统还包括过滤器4；过滤器4安装在第一过渡阀与自流水源之间的管路上。如此设置，可以防止冷却水中的杂质或异物，堵塞泵体6、冷却器8或旁通管路5。

进一步地，该并联式自流冷却系统还包括第一控制阀3与第二控制阀9；第一控制阀3安装在过滤器4与自流水源之间的管路上；第二控制阀9安装在冷却器8的出水口与外界之间的管路上。具体地，例如，第一控制阀3以及第二控制阀9均可以为单向阀7，这样有利于保持整个并联式自流冷却系统有序工作。

如图2所示，进一步地，该并联式自流冷却系统还包括联轴器11、发电机12与蓄电池13；泵体6的转轴通过联轴器11与发电机12相连，发电机12与蓄电池13的输入口电连接，蓄电池13的输出口与泵体6电连接。具体地，例如，可以通过联轴器11将泵体6的转轴与发电机12的转轴连接起来，使得泵体6转动时可以带动发电机12发电，产生的电能可以存储在蓄电池13中。并且，当自流流量大于冷却水需求量时，联轴器11接入，将多余的冷却水用来发电；当自流流量小于冷却水需求量时，联轴器11断开，泵体6工作，此时停止发电，而蓄电池13可以作为泵体6工作的电源。需要说明的是，该实施例中，可以将旁通管路5中的单向阀7关闭，冷却水仅从泵体6所在的支管进入冷却器8中，可以等到蓄电池13充满电后，再开启旁通管路5上的单向阀7，此时冷却水主要从旁通管路5进入冷却器8中，具体地模式选择可以根据实际情况切换。

进一步地，该并联式自流冷却系统还包括主供能系统14；主供能系统14与蓄电池13的输入口电连接，主供能系统14与泵体6电连接。具体地，例如，为了提高整个并联式自流冷却系统的可靠性，可以将蓄电池13与主供能系统14通过导线连通，当蓄电池13中的电量不足时，主供能系统14可以及时为蓄电池13充电；此外，该主供能系统14还可以通过导线与泵体6相连，这样当蓄电池13电量不足或损坏时，该主供能系统14可以直接驱动泵体6工作；其中，当主体为船舶1时，该主供能系统14指的是整个船舶1的供电系统。

一种船舶1，包括上述并联式自流冷却系统；船舶1的底部开设有进水通道2，进水通道2的一端与泵体6的进水口相连通，另一端与外界相通，且朝向船体的行驶方向，用于形成自流水源；船舶1的底部开设有出水通道10，出水通道10的一端与冷却器8的出水口相连通，另一端与外界相通。

具体地，例如，进水通道2的设置应该保证船舶1航行时，海水可以淹没该进水通道2远离泵体6的一端；例如，为了方便海水流入，可以将进水通道2远离泵体6的一端朝向船舶1行驶的方向。

进一步地，进水通道2靠近船舶1的艏部设置，出水通道10靠近船舶1的艉部设置。如此设置，可以方便海水进入，同时方便换热后的海水排出该并联式自流冷却系统。

进一步地，进水通道2远离泵体6的一端向外延伸，伸出船舶1的船体。具体地，例如，进水通道2远离泵体6的一端可以为号角状，号角状的大口端向下伸出船体，号角状的大口端朝向船舶1的行驶方向；号角状的小口端则可以通过管路与泵体6相连；其中，可以在该管路上接入第一控制阀3以及过滤器4。

由以上实施例可以看出，本实用新型提供的并联式自流冷却系统具备以下有益效果：

1，泵体不需要单独设置离合装置，在自流工况下，能够通过旁通管路使泵体所在的支管近乎短路，从而减小整个系统的总阻力系数；

2，在泵流运行工况下，能够通过单向阀防止泵体与旁通管路之间形成自循环，使该并联式自流冷却系统同时满足低阻力自流和泵流运行工况，提高整个系统的安全性与可靠性；

3，在船舶全自流工况下，整个系统阻力系数减小10％以上，在部分自流工况下减小达40％。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种并联式自流冷却系统，包括沿冷却水流动的方向依次设置的泵体与冷却器，其特征在于，还包括旁通管路；

所述泵体的进水口与自流水源相连通，所述泵体的出水口与所述冷却器的进水口相连，所述冷却器的出水口与外界相连通；

所述旁通管路的一端与自流水源相连通，另一端与所述冷却器的进水口相连。

2.根据权利要求1所述的并联式自流冷却系统，其特征在于，所述旁通管路上安装有单向阀。

3.根据权利要求1所述的并联式自流冷却系统，其特征在于，还包括第一过渡阀与第二过渡阀；

所述第一过渡阀为三通阀，且所述第一过渡阀由第一直管与第一弯管组成，所述第一直管的一端与自流水源相连通，另一端与所述泵体的进水口相连通；

所述第一弯管的一端与所述第一直管的中部管体相连通，另一端与所述旁通管路远离所述冷却器的一端相连通；

所述第二过渡阀为三通阀，且所述第二过渡阀由第二直管与第二弯管组成，所述第二直管的一端与所述泵体的出水口相连通，另一端与所述冷却器的进水口相连通；

所述第二弯管的一端与所述第二直管的中部管体相连通，另一端与所述旁通管路远离自流水源的一端相连通。

4.根据权利要求3所述的并联式自流冷却系统，其特征在于，还包括过滤器；

所述过滤器安装在所述第一过渡阀与自流水源之间的管路上。

5.根据权利要求4所述的并联式自流冷却系统，其特征在于，还包括第一控制阀与第二控制阀；

所述第一控制阀安装在所述过滤器与自流水源之间的管路上；

所述第二控制阀安装在所述冷却器的出水口与外界之间的管路上。

6.根据权利要求1所述的并联式自流冷却系统，其特征在于，还包括联轴器、发电机与蓄电池；

所述泵体的转轴通过所述联轴器与所述发电机相连，所述发电机与所述蓄电池的输入口电连接，所述蓄电池的输出口与所述泵体电连接。

7.根据权利要求6所述的并联式自流冷却系统，其特征在于，还包括主供能系统；

所述主供能系统与所述蓄电池的输入口电连接，所述主供能系统与所述泵体电连接。

8.一种船舶，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的并联式自流冷却系统；

所述船舶的底部开设有进水通道，所述进水通道的一端与所述泵体的进水口相连通，另一端与外界相通，且朝向船体的行驶方向，用于形成自流水源；

所述船舶的底部开设有出水通道，所述出水通道的一端与所述冷却器的出水口相连通，另一端与外界相通。

9.根据权利要求8所述的船舶，其特征在于，所述进水通道靠近所述船舶的艏部设置，所述出水通道靠近所述船舶的艉部设置。

10.根据权利要求8所述的船舶，其特征在于，所述进水通道远离所述泵体的一端向外延伸，伸出所述船舶的船体。