CN217712768U - 集成式船用天然气发动机燃气供给单元 - Google Patents

Abstract

本申请公开了集成式船用天然气发动机燃气供给单元，包括密封箱体、燃气供给管路和通风循环管路，燃气供给管路设于密封箱体内，燃气供给管路入口和出口均设于密封箱体上；通风循环管路入口和出口设于密封箱体上：通风循环管路入口连通密封箱体的内腔，密封箱体的内腔连通通风循环管路出口，通风循环管路入口送气，气流进入密封箱体的内腔带动内腔中气体从通风循环管路出口排出。本申请通过双层管路分别供燃气和循环气体，流通的循环气体带走可能泄漏的燃气，避免因燃气泄漏导致安全事故。本申请通过线束与发动机ECU连接，实现ECU对燃气的计量、监测与控制；通过电磁阀的组合使用，实现天然气供气通断控制和燃气供给单元内的残余天然气的排空。

Description

集成式船用天然气发动机燃气供给单元

技术领域

本申请涉及集成式船用天然气发动机燃气供给单元，涉及船用天然气发动机技术领域。

背景技术

在全球环境问题日益突出的情况下，发动机的排放标准也越发严苛，船用发动机逐步采用了天然气作为燃料。由于天然气属于可燃性气体，用作船用发动机燃料时，天然气存在安全性的挑战；同时天然气发动机燃气供给系统零件种类多，结构复杂，目前没有一种规格化、对外接口简单、布置方便易用、使用性能稳定可靠、易于维护的燃气供给单元，难以避免天然气在使用中泄漏至发动机舱进而导致安全事故的发生。

实用新型内容

本申请要解决的技术问题是给船用天然气发动机安全可靠地供应天然气，并且避免天然气泄漏到发动机舱。

为了解决上述技术问题，本申请的技术方案是提供了集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，包括密封箱体、燃气供给管路和通风循环管路，燃气供给管路上设有燃气供给相关零件和控制相关零件的线束；所述燃气供给管路(以及燃气供给相关零件、线束)设于密封箱体内，所述燃气供给管路入口和出口设于密封箱体上；所述通风循环管路入口和出口设于密封箱体上：通风循环管路入口连通密封箱体的内腔，密封箱体的内腔连通通风循环管路出口，通风循环管路入口送气，气流进入密封箱体的内腔带动内腔中气体从通风循环管路出口排出。线束连接密闭箱体内相关零件并在箱体上预留接口用于与外界相连。

优选的，所述密封箱体包括四边框型的外壳和通过螺栓固定在外壳两开口侧面上的外壳盖板，外壳与外壳盖板之间设有密封用橡胶垫圈。

优选的，所述密封箱体上固定设有吊环和支架，作为标准规格燃气供给单元，可以适用于不同使用场景。

优选的，所述通风循环管路的出口和入口套设在所述燃气供给管路的出口或入口外，形成内层为燃气供给管路，外层为通风循环管路的双层结构。

优选的，所述燃气供给管路入口设有一个，出口设有两个，分别为燃气排空口和发动机供气口；所述密封箱体上设有第一连接法兰、第二连接法兰和第三连接法兰，所述第一连接法兰、第二连接法兰和第三连接法兰均开设有中心通孔，第一连接法兰的中心通孔为燃气供给管路入口，燃气供给管路入口连接燃气管，燃气管的另一端连接燃气滤清器的入口，燃气滤清器的出口连接三通燃气管，三通燃气管的一个出口经常开型防爆电磁阀连接至第三连接法兰的中心通孔，第三连接法兰的中心通孔设为燃气排空口，三通燃气管的另一个出口依次连接常闭型防爆电磁阀、燃气稳压器和燃气计量阀，最后连接至第二连接法兰的中心通孔，第二连接法兰的中心通孔设为发动机供气口，发动机供气口连接至发动机为发动机供气。

优选的，所述通风循环管路设有两个入口和一个出口，第一连接法兰、第二连接法兰和第三连接法兰的中心通孔的周边开设有外圈小孔，第一连接法兰和第二连接法兰的外圈小孔设为通风循环管路的入口，用于通入循环气体，第三连接法兰上的外圈小孔设为通风循环管路的出口，用于排出循环气体。

优选的，所述循环气体为氮气或惰性气体。

优选的，所述第一连接法兰、第二连接法兰和第三连接法兰结构相同，包括上法兰、下法兰和设于上法兰下法兰中间的燃气管法兰；所述下法兰与不锈钢管焊接，不锈钢管连通外圈小孔和密封箱体的内腔，中心通孔位于不锈钢管内形成层套结构。

优选的，所述密封箱体内设有可燃气体探测器。

优选的，所述可燃气体探测器、常闭型防爆电磁阀、常开型防爆电磁阀和燃气计量阀均连接线束，所述线束穿过设于密封箱体上的穿墙线束接口连接至发动机ECU。

本申请提供的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，保证了天然气供给过程中的安全可靠性，同时实现了燃气滤清器、燃气稳压器、可燃气体探测器、常开型防爆电磁阀、常闭型防爆电磁阀、燃气计量阀和燃气管道的集成；通过线束与发动机ECU连接，实现了发动机ECU对燃气的计量、监测与控制。整个燃气供给单元实际使用时处于密封状态，通过三个法兰接口实现与外界连通天然气和循环气体，通过双层管路可同时供给天然气和流通循环气体，流通的循环气体带走可能泄漏的天然气，同时在供给单元内安装有可燃气体探测器可以及时对泄漏情况报警。集成式的供给单元体积小、重量轻，利于移动、便于安装；供给单元对外接口简单明了，单元内零件拆卸与更换操作方便，检修与维护便捷。

附图说明

图1为实施例中提供的燃气供给单元结构正视示意图；

图2为实施例中提供的燃气供给单元结构左视示意图；

图3为实施例中提供的连接法兰结构正视剖面图；

图4为实施例中提供的连接法兰结构俯视示意图；

附图标记，1-1为第一连接法兰、1-2为第二连接法兰、1-3为第三连接法兰， 2为燃气管，3为燃气滤清器，4为三通燃气管，5为常闭型防爆电磁阀，6为燃气稳压器，7为燃气计量阀，8为外壳，9为常开型防爆电磁阀，10为穿墙线束接口，11为线束，12为可燃气体探测器，13为橡胶垫圈，14为外壳盖板，15 为吊环，16为支架，17为燃气管法兰，18为上法兰，19为下法兰，20为O型密封圈，21为不锈钢管。

具体实施方式

为使本申请更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

本实施例提供的是集成式船用天然气发动机燃气供给单元，将燃气供给管路以及管路上零部件(例如燃气滤清器、三通燃气管、常闭型防爆电磁阀、常开型防爆电磁阀、燃气稳压器、燃气计量阀)集成设置在图1所示的密封箱体内，密封箱体包括外壳8和固定在外壳8两侧面的外壳盖板14，外壳8与外壳盖板14 之间用橡胶垫圈13密封，由螺栓螺母紧固形成密封箱体；燃气供给管路入口和出口均设置在密封箱体上；为解决燃气泄漏的危险，密封箱体上还设置有通风循环管路，通风循环管路入口和出口设置在密封箱体上：通风循环管路入口连通密封箱体的内腔，密封箱体的内腔连通通风循环管路出口，通风循环管路入口送气，气流进入密封箱体的内腔带动内腔中气体从通风循环管路出口排出，燃气供给管路若发生燃气泄漏，泄漏后的燃气经通风循环管路排出，避免造成安全隐患，通风循环管路连接至船舶的通风循环系统。

具体的，本燃气供给单元采用的密封箱体长≤600mm，宽≤400mm，高≤600mm，供给单元小巧便携，集成度高，密封箱体上固定设有吊环15和支架16便于燃气供给单元使用于不同环境。外壳8、外壳盖板14、吊环15和支架16采用不锈钢材料，内部燃气供给管路材料选用橡胶和不锈钢，得以提高使用寿命。

具体的，燃气供给管路入口和出口均位于密封箱体上的连接法兰，包括一个入口和两个出口，两个出口分别为燃气排空口和发动机供气口，具体的，密封箱体上设置有第一连接法兰1-1、第二连接法兰1-2和第三连接法兰1-3，均开设有中心通孔，第一连接法兰1-1的中心通孔为燃气供给管路入口，燃气供给管路入口连接燃气管2，燃气管2另一端连接燃气滤清器3的入口，燃气滤清器3的出口连接三通燃气管4，三通燃气管4的一个出口经常开型防爆电磁阀9连接至第三连接法兰1-3的中心通孔，第三连接法兰1-3的中心通孔为燃气供给管路的燃气排空口，三通燃气管4的另一个出口依次连接常闭型防爆电磁阀5、燃气稳压器6、燃气计量阀7后连接至第二连接法兰1-2的中心通孔，第二连接法兰1-2 的中心通孔为燃气供给管路的发动机供气口，发动机供气口连接至发动机为发动机供气；发动机上电后，常开型防爆电磁阀9闭合，常闭型防爆电磁阀5打开。

具体的，通风循环管路的入口和出口也设置在连接法兰上，包括两个入口和一个出口，第一连接法兰1-1、第二连接法兰1-2和第三连接法兰1-3除中心通孔外，在中心通孔的周边开设有外圈小孔，第一连接法兰1-1和第二连接法兰 1-2的外圈小孔作为通风循环管路的入口用于通入循环气体，第三连接法兰1-3 上的外圈小孔作为出口用于排出循环气体，循环气体可以采用氮气或惰性气体；具体的，第一连接法兰1-1、第二连接法兰1-2和第三连接法兰1-3结构相同，下面以第一连接法兰1-1为例做结构说明，如图3和图4所示，上法兰18和下法兰19夹住中间的燃气管法兰17，接触面用三个O型密封圈密封，再由螺栓和螺母拧紧后形成完整的连接法兰；下法兰19与不锈钢管21焊接，不锈钢管21 与外壳8焊接；连接法兰有中心通孔和8个外圈小孔，中心通孔连接燃气供给管路作为入口或出口，外圈小孔位于不锈钢管21内作为通风循环管路的入口或出口；中心通孔流通天然气作为燃气，外圈小孔流通氮气或惰性气体作为循环气体；上法兰18预留有与船舶天然气供气系统管路和船舶通风系统管路连接的焊接位置，如图4所示。

在一些可能的实现方式中，根据上述结构，燃气供给管路和通风循环管路采取了双层管路设计，内层为燃气供给管路，外层为通风循环管路，内层燃气供给管路的中间连接处采用锥面和球面配合的密封方式，其内流通天然气。如图1所示，发动机工作时，来自船舶天然气储气罐的天然气经过第一连接法兰1-1中心通孔(燃气进气口)处进入燃气管2，再进入燃气滤清器3的入口，而后从燃气滤清器3的出口进入三通燃气管4；由于在发动机上电后，与三通燃气管4连接的常开型防爆电磁阀9保持闭合状态，常闭型防爆电磁阀5保持开通状态，天然气只能从三通燃气管4进入常闭型防爆电磁阀5和燃气稳压器6，而后进入燃气计量阀7，最后通过第二连接法兰1-2处的中心通孔(发动机供气口)通向燃气供给单元外，进入发动机；第三连接法兰1-3处的中心通孔为燃气排空口。

外层通风循环管路用于燃气供给单元通风，发动机工作时外层通风循环管路中一直保持循环气体流通。外层通风循环管路的入口和出口设置在第一连接法兰 1-1、第二连接法兰1-2和第三连接法兰1-3上的外圈小孔，入口和出口均连通供给单元内部空间；可选的，循环气体从第一连接法兰1-1和第二连接法兰1-2 进入燃气供给单元，在第三连接法兰1-3处被抽出燃气供给单元。一旦燃气供给单元内的内层燃气供给管路发生天然气泄漏，泄漏的天然气会被流动的循环气体带走，排至安全区域，避免泄漏天然气进入发动机舱引发危险。在燃气供给单元内还安装有可燃气体探测器12，实时监测供给单元内的可燃气体浓度，一旦发生天然气泄漏，可燃气体探测器12检测到供给单元内可燃性气体浓度超出限值就会报警。

此外，线束11连接了可燃气体探测器12、常闭型防爆电磁阀5、常开型防爆电磁阀9和燃气计量阀7，它们可通过穿墙线束接口10与燃气供给单元外发动机ECU联络，实现了发动机ECU对上述零件的控制。

内层燃气供给管路，外层通风循环管路的入口和出口均通过第一连接法兰 1-1、第二连接法兰1-2和第三连接法兰1-3与外界管路法兰连接，有效避免了连接处由于震动产生的松动、气体泄漏等安全隐患。

燃气滤清器3用于过滤燃气中的杂质，保护下游常闭型防爆电磁阀5、常开型防爆电磁9以及燃气计量阀7；燃气稳压器6用于稳定和调节进入燃气计量阀 7的燃气气压；燃气计量阀7可以根据发动机运行工况实时调节进入发动机的燃气量。

常闭型防爆电磁阀5和常开型防爆电磁阀9都实现了各自的电磁线圈与通气管路的隔离，避免了通电线圈与阀门和管路中燃气的接触而产生爆炸，它们之间的配合工作原理为：发动机启动时，常开型防爆电磁阀9关闭，常闭型防爆电磁阀5打开，天然气进入发动机；发动机停机时，常闭型防爆电磁阀5恢复关闭状态，常开型防爆电磁阀9恢复打开状态，天然气停止进入发动机，内层燃气供给管路中的残留天然气通过第三连接法兰1-3处的燃气排空口排至燃气供给单元外的安全区域。

本申请提供的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，确保天然气供给过程的安全可靠性，同时实现了燃气滤清器、燃气稳压器、可燃气体探测器、常开型防爆电磁阀、常闭型防爆电磁阀、燃气计量阀和燃气管道的集成；通过线束与发动机ECU连接，实现了ECU对燃气的计量、监测与控制，实现了对燃气供给单元内天然气泄漏的监测。整个燃气供给单元是密封状态，通过双层管路供给天然气的同时流通循环气体，流通的循环气体带走可能泄漏的天然气，同时在供给单元内安装有可燃气体探测器可以及时对泄漏情况报警。集成式的燃气供给单元体积小、重量轻，利于移动、便于安装；供给单元对外接口简单明了，供给单元内零件拆卸与更换操作方便，检修与维护便捷。

Claims (13)

1.集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，包括密封箱体、燃气供给管路和通风循环管路，所述燃气供给管路设于密封箱体内，所述燃气供给管路入口和出口设于密封箱体上；所述通风循环管路入口和出口设于密封箱体上：通风循环管路入口连通密封箱体的内腔，密封箱体的内腔连通通风循环管路出口，通风循环管路入口送气，气流进入密封箱体的内腔带动内腔中气体从通风循环管路出口排出。

2.根据权利要求1所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述密封箱体包括四边框型的外壳(8)和通过螺栓固定在外壳(8)两开口侧面上的外壳盖板(14)，外壳(8)与外壳盖板(14)之间设有密封用橡胶垫圈(13)。

3.根据权利要求2所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述密封箱体上固定设有吊环(15)和支架(16)。

4.根据权利要求1所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述通风循环管路的出口和入口套设在所述燃气供给管路的出口或入口外，形成内层为燃气供给管路、外层为通风循环管路的双层管路结构。

5.根据权利要求4所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述燃气供给管路入口设有一个，出口设有两个，分别为燃气排空口和发动机供气口；所述密封箱体上设有第一连接法兰(1-1)、第二连接法兰(1-2)和第三连接法兰(1-3)，所述第一连接法兰(1-1)、第二连接法兰(1-2)和第三连接法兰(1-3)均开设有中心通孔，第一连接法兰(1-1)的中心通孔为燃气供给管路入口，燃气供给管路入口连接燃气管(2)，燃气管(2)另一端连接燃气滤清器(3)的入口，燃气滤清器(3)的出口连接三通燃气管(4)，三通燃气管(4)的一个出口经常开型防爆电磁阀(9)连接至第三连接法兰(1-3)的中心通孔，第三连接法兰(1-3)的中心通孔设为燃气排空口，三通燃气管(4)的另一个出口依次连接常闭型防爆电磁阀(5)、燃气稳压器(6)、燃气计量阀(7)后连接至第二连接法兰(1-2)的中心通孔，第二连接法兰(1-2)的中心通孔设为发动机供气口，发动机供气口连接至发动机为发动机供气。

6.根据权利要求5所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，采用了防爆型电磁阀实现燃气的通断控制，以及对燃气供给单元内残余天然气的排空。

7.根据权利要求5所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，通过设置的燃气计量阀实现不同工况下不同天然气流量的供给和控制。

8.根据权利要求5所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述通风循环管路设有两个入口和一个出口，第一连接法兰(1-1)、第二连接法兰(1-2)和第三连接法兰(1-3)的中心通孔的周边开设有外圈小孔，第一连接法兰(1-1)和第二连接法兰(1-2)的外圈小孔设为通风循环管路的入口用于通入循环气体，第三连接法兰(1-3)上的外圈小孔设为通风循环管路的出口用于排出循环气体。

9.根据权利要求8所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述循环气体为氮气或惰性气体，或两者混合而成。

10.根据权利要求9所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述第一连接法兰(1-1)、第二连接法兰(1-2)和第三连接法兰(1-3)结构相同，包括上法兰(18)、下法兰(19)和设于上法兰(18)下法兰(19)中间的燃气管法兰(17)；所述下法兰(19)与不锈钢管(21)焊接，不锈钢管(21)连通外圈小孔和密封箱体的内腔，中心通孔位于不锈钢管内形成层套结构。

11.根据权利要求10所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于第一连接法兰(1-1)、第二连接法兰(1-2)和第三连接法兰(1-3)均预留了外接天然气管路和循环气体管路的焊接接口。

12.根据权利要求5所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述密封箱体内设有可燃气体探测器(12)。

13.根据权利要求12所述的集成式船用天然气发动机燃气供给单元，其特征在于，所述可燃气体探测器(12)、常闭型防爆电磁阀(5)、常开型防爆电磁阀(9)和燃气计量阀(7)均连接线束(11)，所述线束(11)穿过设于密封箱体上的穿墙线束接口(10)连接至发动机ECU。

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