JP2013174347A - 高圧導管のための接続フランジ - Google Patents

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Abstract

【課題】接続部を容易に溶接することができる、別の要素に管を接続するためのフランジを提供する。
【解決手段】管80を別の要素に接続するためのフランジ60に関し、該フランジ60は、該他方の要素に取り付けるための近位側の面62、および対向する遠位側の面63を有する、フランジ本体61と、該フランジ本体61の中の中央孔70であって、該中央孔70は、該フランジ60に固定して接続可能な管80の端部分81を受容および支持するためにサイズ決定および形成される、中央孔70であって、該近位側の面62および該遠位側の面63に開口する中央孔70と、該中央孔70の拡大直径部分71'として提供される、溶接用窪みであって、該近位側の面62に開口し、管80の該端部分81と該フランジ60との間に溶接のための空間を提供するように設けられる、溶接用窪みとを備える。
【選択図】図8B

Description

本発明は、クロスヘッド式大型低速ユニフロー型ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジンの高圧接続部のための高圧配管の接続のためのフランジ、ならびにフランジおよび管のアセンブリに関する。本発明はまた、高圧導管を製造する方法にも関する。
クロスヘッド式大型2サイクルディーゼルエンジンは、典型的に、大型船舶の推進システムとして、または発電設備の原動機として使用される。典型的に、これらのエンジンは、重燃料油で、または燃料油で運転される。
近年、大型2サイクルディーゼルエンジンに対しては、硬質粒子を含む石炭スラリーや石油コークス等の代替的な種類の燃料を扱うことができるようにすることだけでなく、DMEのようなクリーン燃料の場合に、プランジャーとバレルとの間の焼き付きを回避することも要求されている。そのような燃料は、燃料供給系を凝結させたり、詰まらせたりしないために、加熱され、かつ高く加圧された状態を保ってエンジンシリンダに送給される必要がある。例えば、LNGタンカー等のガスタンカーで使用されている他の燃料は液化天然ガスである。そのようなガスは高圧に保つ必要がある。クロスヘッド式大型2サイクルディーゼルエンジンの燃料として使用される場合、LNGも超高圧下で送給されなければならない。
さらに、クロスヘッド式大型2サイクルディーゼルエンジンには、シリンダ潤滑系、吸気弁および排気弁作動系、および燃料弁作動系等の、多数の高圧系がある。
船舶において、そのような高圧系は、系の中で漏出が起こった場合に危険になる。高圧系の中を移動する漏出流体は、それ自体が、エンジンルームの中にいる要員にとって危険でありうる。漏出は、エンジンの重要な構成要素の故障を生じさせる場合があり、それによって、エンジンの故障を生じさせる場合があり、多大なコストと時間がかかる。したがって、クロスヘッド式大型2サイクルディーゼルエンジンでは、大部分のまたは全ての高圧接続部が、2組のパイプまたは導管を有する二重層導管として形成される。内側パイプには、高圧流体が流れている。外側パイプは、複数の目的を果たし得る。その1つは、内側パイプの漏出または破損が生じた場合に、閉じ込めバリアを形成することである。もう1つは、種々の形態の漏出センサの配置である。内側パイプと外側パイプとの間の空間はまた、換気、冷却、加熱等にも使用され得る。
従来技術において、そのような高圧接続部は、直導管として作製されてきた。二重パイプ構造を構築することは、非常に手間がかかる。最初に、内側パイプをハブの上に溶接することが必要である。次いで、外側パイプを内側パイプに外嵌して、ハブに溶接することが必要である。この溶接プロセスは複雑であり、溶接された配管内部に溶接スパッタを不可避的に堆積させる。このプロセスは、非常に煩雑で時間がかかる。船用エンジンは複数の種類が提供されるが、各エンジンは特定の船の仕様に個別に適合させられる。したがって、接続部はモジュール式ではなく、個別に構成する必要がある。
したがって、柔軟で組み立てが簡単な種類の高圧導管に対する必要性が存在する。
特開平7−103374は、その請求項1の前文によれば、フランジを開示している。
特開平7−103374
このような背景から、本発明の目的は、管の内側の溶接スパッタを回避することができる、別の要素に管を接続するためのフランジを提供することである。さらなる目的は、狭い空間において、さらには困難な作業姿勢であっても接続部を容易に溶接することができる、別の要素に管を接続するためのフランジを提供することである。さらなる目的は、別の要素に管を接続するための代替のフランジを提供することである。
この目的は、別の要素に管を接続するためのフランジを提供することによって達成される。このフランジは、前記別の要素に取り付けるための近位側の面および対向する遠位側の面を有するフランジ本体と;前記フランジ本体の中の中央孔であって、前記内管を前記フランジに固定して接続可能なように、前記内管の端部分を受容および支持するためにサイズ決定および形成される中央孔であって、前記近位側の面および前記遠位側の面に開口する中央孔と;前記中央孔の拡大部分として提供され、前記近位側の面に開口する少なくとも1つの溶接用窪みであって、前記管の前記端部分と前記フランジとの間に溶接のための空間を提供するように設けられる、少なくとも1つの溶接用窪みとを備える。
一実施形態において、前記少なくとも1つの溶接用窪みは、前記中央孔およびフランジの近位端面に繋がり、中央孔の近位端に拡大部分を形成する、1つ以上の開口部または孔として形成されてもよい。2つ以上のそのような溶接用窪みがある場合において、これらは、中央孔の近位端の外周に不連続に分配される。
あるいは、溶接用窪みは、該中央孔の環状拡大部分である。したがって、拡大部分は、中央孔の近位端の周囲全体に沿って設けられる。
ある実施形態において、前記中央孔は、その横断面が前記管の前記端部分に対応する主セクションを有してもよく、前記中央孔はさらに、前記フランジ本体の前記遠位側の面に開口する円錐部分を有してもよく、前記円錐部分は、前記管の嵌合ゾーンに対応するように設けられてもよい。前記嵌合ゾーンは、前記円錐部分に対応する円錐形状を有する。
ある実施形態において、前記遠位側の面は、前記フランジ本体から遠位側に延出する突出部上に形成され、前記突出部の周囲には遠位側に面する棚部が形成される。前記遠位側に面する棚部および前記突出部は外管に接続するために設けられる。
本発明のさらなる目的は、管の内側の溶接スパッタを回避することができる、別の要素に管を接続するためのフランジおよび管のアセンブリを提供することである。さらなる目的は、狭い空間において、さらには困難な作業姿勢であっても接続部を容易に溶接することができる、フランジおよび管のアセンブリを提供することである。さらなる目的は、代替のフランジおよび管のアセンブリを提供することである。
この目的は、フランジと、端部分を有する管とを備えるフランジおよび管のアセンブリを提供することによって達成される。ここで前記フランジは、別の要素に取り付けるための近位側の面および対向する遠位側の面を有するフランジ本体と;前記フランジ本体の中の中央孔であって、前記近位側の面および前記遠位側の面に開口する中央孔とを有する。前記中央孔は、前記管を前記フランジに固定して接続するために、前記管の端部分を受容および支持するようにサイズ決定および形成される。前記アセンブリはさらに、前記管の前記端部分と前記フランジとの間に提供される、少なくとも1つの溶接用窪みを備え、前記少なくとも1つの溶接用窪みは、前記フランジの前記近位側の面に開口し、前記溶接用窪みは、前記管の前記端部分と前記フランジとの間に溶接のための空間を提供するように構成される。
一実施形態において、前記端部分の近位端は、前記フランジの前記近位側の面で、またはその付近で、前記フランジに溶接される。
ある実施形態において、該溶接用窪みは、該管の該端部分の近位端の窪みによって形成される。
ある実施形態において、少なくとも1つの溶接用窪みは、代替的に、または加えて、フランジの中の該中央孔の少なくとも1つの拡大直径部分として形成される。
少なくとも1つの溶接用窪みは、該中央孔およびフランジの近位端面に繋がっており、中央孔の近位端に拡大部分を形成する1つ以上の開口部または凹部として形成されてもよい。代替的に、または加えて、前記少なくとも1つの溶接用窪みは、該管の該端部分の近位端の外面に提供される1つ以上の開口部または凹部として形成されてもよい。2つ以上のそのような溶接用窪みがある場合において、これらは、中央孔の近位端の外周、および/または該管の該端部分の近位端の外面に不連続に分配される。
ある実施形態において、前記溶接用窪みは、前記フランジの中の中央孔の環状拡大直径部分として形成されてもよく、または溶接用窪みは、該管の該端部分の近位端の外面の外周に環状の窪みとして形成されてもよい。
ある実施形態において、前記溶接用窪みは、前記中央孔の拡大直径部分と、前記管の端部分の近位端の窪みとの間に形成される。
ある実施形態において、前記中央孔は、前記管の前端部分に対応する横断面を有する主セクションを備え、前記中央孔はさらに、前記フランジ本体の前記遠位側の面に開口する円錐部分を有し、前記円錐部分は、前記管の嵌合ゾーンに対応するように設けられ、前記管は、前記円錐部分に対応する円錐形状を有する、
さらなる実施形態では、前記フランジ本体内を通る少なくとも1つの第2の孔が設けられ、前記第2の孔は前記近位側の面および前記遠位側の面に開口する。
ある実施形態において、前記フランジの前記遠位側の面は、前記フランジ本体から遠位側に延出する突出部上に形成され、前記突出部の周囲には前記遠位側に面する棚部が形成され、前記遠位側に面する棚部および前記突出部は外管を接続するために設けられる。
ある実施形態において、前記外管は、近位端と、該近位端に形成される円錐部分とを有し、該円錐部分と前記フランジの前記棚部とは第2の溶接用窪みを形成し、前記第2の溶接用窪みは、前記外管の近位端と前記フランジとの間に溶接のための空間を提供するように設けられる。
本発明のさらなる態様において、上述の目的は、高圧導管を製造するための方法によって提供されてもよい。ここで前記高圧導管は、フランジと、端部分を有する管とを備えるフランジおよび管のアセンブリを備える。前記フランジは、別の要素に取り付けるための近位側の面、および対向する遠位側の面を有するフランジ本体と;前記フランジ本体の中の中央孔であって、前記近位側の面および前記遠位側の面に開口する中央孔とを有する。前記中央孔は、前記フランジに固定して接続可能な前記管の前記端部分を受容および支持するためにサイズ決定および形成される。前記アセンブリは更に、前記管の端部分と前記フランジとの間に少なくとも1つの溶接用窪みを有する。この溶接用窪みは前記フランジの近位側の面の中に開口する。そして前記方法は、前記管の近位端が、前記近位側の面まで、または前記近位側の面に近接するように、前記管の前記端部分を、前記フランジの前記遠位側の面から前記中央孔の中に嵌合するステップと、前記少なくとも1つの溶接用窪みの中に溶接を提供することによって、前記管を前記フランジに溶接するステップとを含む。
上記方法の一実施形態において、前記管の前記端部分は、前記中央孔の主要部分の中に圧入される。
上記方法の一実施形態において、前記中央孔にはさらに、前記フランジの前記遠位側の面に開口する円錐部分が提供され、前記管には対応する嵌合ゾーンが提供される。上記方法は、前記嵌合ゾーンが、前記中央孔の前記円錐部分と締まり嵌めさせられる更なるステップを含む。
上記方法の一実施形態において、前記フランジの前記遠位側の面は、前記フランジ本体から遠位側に延出する突出部上に形成され、前記突出部の周囲には前記遠位側に面する棚部が形成される。上記方法は、前記外管の近位端が前記遠位側に面する棚部に接するように、前記外管を前記突出部に圧入するステップをさらに含む。
一実施形態において、前記外管は、近位端と、前記近位端に形成される円錐部分とを有し、前記円錐部分、および前記フランジの前記遠位側に面する棚部は、第2の溶接用窪みを形成する。上記方法は、前記外管を前記フランジに固定・接続するように、第2の溶接が前記第2の溶接用窪みの中に形成することを含む。
本発明はまた、上で説明した実施形態のいずれかにあるようなフランジおよび管のアセンブリ、ならびに上で説明した方法の実施形態のいずれかにあるように製造されるフランジおよび管のアセンブリに関する。
さらなる態様において、本発明は、クロスヘッド式大型ユニフロー型ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジンに関する。該エンジンは、一列に配される複数のシリンダと、前記シリンダのそれぞれの上部またはその近辺に設けられるガス分配ブロックの形態の要素とを備え、前記ガス分配ブロックは、近くのガス分配ブロックに接続する高圧導管によって互いに接続され、前記高圧導管は、上で説明したフランジおよび管のアセンブリの実施形態のいずれか1つに従うフランジおよび管のアセンブリとともに形成される。
さらなる態様において、本発明は、クロスヘッド式大型ユニフロー型ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジンに関する。該エンジンは、一列に配される複数のシリンダと、前記シリンダのそれぞれの上部またはその近辺に設けられるガス分配ブロックの形態の要素とを備え、前記ガス分配ブロックは、近くのガス分配ブロックに接続する高圧導管によって互いに接続され、前記高圧導管の端部分は、前記ガス分配ブロックから実質的に下方に延在し、前記端部分間の前記ガス管の部分は連続曲線状を呈する。一実施形態において、該曲線は逆円弧である。
クロスヘッド式大型低速ユニフロー型ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジンのある実施形態において、前記高圧導管は、上で説明した実施形態のいずれか1つに従うフランジおよび管のアセンブリを含む。
本発明に従うフランジ、フランジおよび管接続、ならびに方法の目的、特徴、利点、および特性は、詳細な説明より明らかになる。
本明細書の以下の詳細部分において、図面に示される例示的な実施形態を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
クロスヘッドを正面から見た、大型2ストロークディーゼルエンジンを図式的に描いた図である。 図1の大型2ストロークエンジンの側面図である。 クロスヘッドを側面から見た、本発明の一実施形態におけるLNG燃料供給系のための高圧導管の配設を示す、大型2ストロークディーゼルエンジンの部品を図式的に描いた図である。 図3の大型2ストロークエンジンの正面図である。 LNG燃料供給系のための高圧導管の配設の詳細を示す側面図である。 LNG燃料供給系のための高圧導管の配設の詳細を示す正面図である。 本発明の実施形態に従う高圧導管のためのフランジの側面図である。 本発明の実施形態に従う高圧導管のためのフランジの底面図である。 本発明の実施形態に従う高圧導管のためのフランジの側断面図である。 本発明の実施形態に従う高圧導管のためのフランジの図7Cに示される円の詳細図である。 組み立ての途中における、本発明の実施形態に従う高圧導管の一端を示す図である。 組み立ての途中で図8Aとは異なる段階における、本発明の実施形態に従う高圧導管の一端を示す図である。 図8A〜8Bで示される高圧導管のためのパイプを示す図である。 本発明の別の実施形態に従う高圧導管の一端を示す図である。 接続要素を伴う、本発明の実施形態に従う高圧導管の一端を示す図である。
好適な実施形態の詳細な説明
下の詳細な説明において、大型2サイクルエンジンのための高圧導管を、例示的な実施形態によって説明する。図1および図2は、クランク軸およびクロスヘッドを有する、大型低速ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジン10を示す。図1は、吸気系および排気系を有する大型低速ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジンの概要を表す図である。この例示的な実施形態のエンジンは直列に6つのシリンダ1を有する。大型ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジンは、典型的に、直列に5〜16のシリンダ1を有し、シリンダフレーム42によって担持される。シリンダフレーム42はエンジンフレーム45に担持される。エンジン10は、例えば、外航船の主要エンジンとして、または発電所の発電機を運転するための定置エンジンとして使用されてもよい。エンジンの総出力は、例えば、5,000〜110,000kWの範囲であってもよい。
エンジン10は、シリンダ1の下部領域の掃気ポート(図示せず)およびシリンダ1の上部の排気弁4を有する、2サイクルユニフロー型のものである。給気は、給気受2(給気溜とも呼ばれる)から個々のシリンダ1の掃気ポートへと流れていく。シリンダ1の中のピストン(図示せず)が給気を圧縮し、燃料が注入され、燃焼が続き、排気ガスが生成される。排気弁4が開くと、排気ガスは、関心のシリンダ1に付随する排気ダクト(図示せず)を通って排気ガス受3の中に流れ、第1の排気導管33を通ってターボ過給機5のタービンに進み、そこから排気ガスは、第2の排気導管(図示せず)を通って流れる。タービンは軸(図示せず)を介してコンプレッサ(図示せず)を駆動する。コンプレッサは、吸気口(図示せず)を介して供給される給気を加圧して、給気受2に至る給気導管(図示せず)へと送る。
給気導管の中の吸気は、(コンプレッサを約200℃で出る)給気を36℃〜80℃の温度まで冷却するためのインタークーラー(図示せず)を通過する。
低負荷または部分負荷状態において、冷却された給気は、給気流を加圧するための補助ブロア43を通って給気受2へと進む。補助ブロア43は電気モータによって駆動される。高負荷時にはターボ過給機5のコンプレッサが十分な圧縮された掃気を送ることができるので、補助ブロア43は逆止弁(図示せず)によってバイパスされる。
ここで図3および図4を参照すると、それぞれ、図1および図2で示されるものに類似したエンジン10の上部の側面図および正面図を示す。図4および図5では、本発明による高圧導管50を利用する燃料供給系の詳細を示すために、多くのエンジン部品が省略されている。図は、7つのシリンダ1を有するシリンダフレーム42を示し、各シリンダは、排気弁アクチュエータがその上に搭載される排気弁4を有する。排気弁4は、シリンダ1の上部プレート6の上に取り付けられる。分配ブロック130は、各シリンダと接続して上部プレート6の上に取り付けられる。この場合、分配ブロック130は、液化天然ガス(LNG)等のガスの形態で、上部プレート6を通して、またはシリンダ1の最上部を通して、例えば噴射弁を通して、エンジンの燃焼室に燃料を分配するために使用される。各シリンダまたは一対のシリンダと接続した同様の分配ブロックは、排気弁、エンジン潤滑弁等のための重油または高圧油圧油の供給と関連して使用されてもよい。そのような場合、分配ブロックは、上部プレート6の上ではなく、エンジンの他の位置に配置されてもよい。
分配ブロック130は、本発明による高圧導管50を介して接続される。従来のエンジンにおいて、高圧導管は、分配ブロック130間、または分配ブロックへと分岐する導管を有する接続ブロック(図示せず)間に延伸する直パイプによって形成される。図3および図4では、2つの高圧導管50が、隣接する分配ブロック130の各対の間にある。図3の右側には、2つの高圧導管50'が示されている。これらの高圧導管50'は、燃料供給系(図示せず)に接続し得る。
クロスヘッド式大型2ストロークエンジンの構造および動作は、よく知られているものであり、さらに説明する必要はないであろう。
ここで図8Aを参照すると、この図は、好ましくは高圧導管50のための、フランジおよび管のアセンブリ51の一端の第1の例示的な実施形態を示すが、この実施形態は、LNG燃料ガス、重油、高圧弁作動流体等の高圧流体を大型2サイクルディーゼルエンジン10の噴射弁または他の油圧弁に供給するのに特に好適である。
図3から理解されるように、各高圧導管50は、2つの端部分52および53と、中央部分セクション54とを有する(例えば図3を参照されたい)。各高圧導管50は、管と2つの他の要素との間で流体が行き来できるようにするための少なくとも1つの管80と、該管の各端部に形成されるフランジ60とを備える。これらの他の要素は、燃料噴射弁または排気弁等の弁であってもよく、またはガスで動作するエンジンのガス分配ブロック130(図3〜図6に関連する下の説明を参照されたい)、より一般的には燃料分配ブロックもしくは高圧流体分配ブロック、または他の高圧導管50であってもよい。さらに、高圧導管50によって、様々な要素が、例えば一方の端部には分配ブロックが、もう一方の端部には弁が、接続されてもよい。他の実施形態において(図示せず)、フランジ60は、高圧導管の一方の端部に形成されてもよく、要素への別の種類の接続がもう一方の端部に形成されてもよい。
図8Aでは、高圧導管50の端部における1つのフランジおよび管のアセンブリ51が示されている。フランジおよび管のアセンブリ51は、フランジ60と、管80とを備える。
フランジ60はフランジ本体61を備える。フランジ本体61は、別の要素に取り付けるために構成された近位側の面62と、対向する遠位側の面63とを有する。
中央孔70は、フランジ本体61の中に設けられる。中央孔70は、管80の端部分81を受容および支持するのに好適なサイズおよび形状を有し、したがって、管は、フランジ60に固定して連結することができる。好ましくは、中央孔70および管80の断面形状は、円形である。中央孔70は、近位側の面62ならびにフランジ本体61の遠位側の面63に開口する。すなわちこの中央孔は、フランジ60を貫通する。
一実施形態において、管80は、直円筒管(図示せず)であってもよく、または第1の直径と、管80の近位端81'に縮径端部セクション81とを有する主セクション82を有してもよい。円錐形状を有する嵌合ゾーン84は、端部セクション81と主セクション82との間に形成される。いずれの実施形態においても、管80または縮径端部セクション81の直径または断面形状は、好ましくは、中央孔70の対応する部分よりも若干大きく、よって、これらの間に堅固かつ永続的な接続を提供するために、管80は、フランジ60の孔70の中に圧入されなければならない。少なくとも、管および孔が、締まり嵌めを形成することが望ましい。
中央孔70は、示される実施形態において、主セクション72を備える。主セクション72は、管80の端部分81の横断面形状およびサイズに対応する、横断面形状およびサイズを有する。中央孔70はさらに、フランジ本体61の遠位側の面63に開口する円錐部分74を有する。円錐部分74は、管80上の嵌合ゾーン84に対応するように構成される。円錐部分74は、図7Dの詳細図で認識されうるだろう。それによって、フランジの遠位側の面63での管80とフランジ60の中央孔70との間の締まり嵌めが達成されてもよい。円錐部分74はさらに、製造中に、管80を中央孔70に挿入するためのガイドとしての役割も果たし得る。他の実施形態(図示せず)において、円錐部分74は省略されてもよい。
図9では、管が縮径端部セクション81を有し、孔70が対応する形状を有する実施形態が示されている。他の実施形態(図示せず)では、管80が直管であり、孔70が直円筒を形成する。さらに他の実施形態において、孔70は、例えば図9で示されるように形成されてもよく、管80は、圧入される前に直円筒形状であり、孔70の中に圧入された後に図9で示されるような形状を取り得る。
図7Cおよび図8A〜8Bで示されるように、溶接用窪み71は、主セクション72に対して拡大直径を有する中央孔70の部分71'として提供されてもよい。溶接用窪み71は、フランジ60の本体部61の近位側の面62に開口する。したがって、中央孔70の拡大直径部分71'によって提供される溶接用窪み71は、管80の端部分81とフランジ60との間に溶接部100のための空間を提供するように構成される。
他の実施形態(図示せず)では、溶接用窪み71は、中央孔70の外周の周囲に配設される多数の拡大不連続部分または窪みとして提供されてもよい。ここで不連続な窪みのそれぞれは、フランジ60の本体部61の近位側の面62に開口するようにされる。したがって、管80の端部分81とフランジ60との間に溶接部100のための多数の空間を提供するように構成される、2つ以上の溶接用窪み71が存在し得る。
それによって、管80とフランジ60との間の固定接続または永続的な接続がフランジの近位側の面62から提供されてもよく、これは、高圧導管が狭い空間で形成される状況で、特に、高圧導管が第2の外管(以下を参照されたい)を有する状況で、大きな利点となる。
溶接部は、好ましくは、フランジ60の近位側の面62またはその付近で、管80の端部分81の最近位端部81'と窪み71'との間に提供される。
フランジおよび管のアセンブリ51に管80と中央孔70との間の締まり嵌め(円錐部分74および84)も提供される実施形態では、管80とフランジ60との間に特に安定した堅固な接続が得られ、溶接部100は、中央孔70の一方の近位端を閉鎖し、円錐部分74および84は、中央孔70のもう一方の(遠位)端部を閉鎖する。
遠位側の面63、すなわちフランジ60の端面は、好ましくは、フランジ本体61から遠位に延出する突出部64の上に形成される。突出部64は、周側壁64'を有する。遠位方向に面する棚部65は、突出部64の周囲に形成される。図8Bから理解されるように、遠位に面する棚部65および突出部64は、外管90に接続するために構成される。
管80は、内管と呼ばれてもよい。
外管90は、圧入接続によって突出部64に接続されてもよい。外管90は、近位端91を有し、一実施形態において、近位端91は、遠位側に面する棚部65に接触させられてもよい(図示せず)。一実施形態において(図示せず)、外管とフランジ60との間の接続は、近位端91と遠位側に面する棚部65との間に提供されてもよい。他の実施形態では、図8Bで示されるように、近位端91は、遠位側に面する棚部65と接触しない。一実施形態において(図示せず)、溶接部は、外管90の近位端部91と、遠位側に面する棚部65と、突出部64の周側壁64'との間に形成されてもよい。
ある実施形態において、外管90は、近位端91に形成される円錐部分92を有する。それによって、外管が突出部64を覆って嵌合されたときに、第2の溶接用窪み91'が、円錐部分92と、フランジ60の遠位側に面する棚部65と、突出部64の周側壁64'との間に形成される。図8Bから理解されるように、第2の溶接用窪み91'は、外管90の近位端91と、遠位側に面する棚部65と、フランジ60の突出部64の周側壁64'との間に、溶接部110のための空間を提供するように構成される。近位端91が、遠位側に面する棚部65に当接させられる実施形態であっても、円錐部分92は、同じく第2の溶接用窪み91'が形成されることを確実にし、これは、外管90とフランジ60との間の安定した、耐久性のある、完全な耐圧接続を確保する、溶接部110のための十分な空間を提供することになる。
管80と外管90との間には中間空間140が形成される。管80の破裂が生じた場合、外管90は、管80の中を流れる、またはその中に含まれる高圧流体の漏出に対するバックアップバリアとして作用し、管80と外管90との間に形成される中間空間140は、管80から漏出した高圧流体のためのバックアップ容器を提供する。中間空間140は、管80からの漏出を検出するためのセンサ(図示せず)、または高圧導管50の状態、例えば圧力、温度、伝導率等に関する一般的な情報を提供するためのセンサ(図示せず)を含んでもよい。センサ(図示せず)は、制御ユニット(図示せず)と無線で通信してもよい。代替として、そのようなセンサ(図示せず)は、フランジ60を通して形成される少なくとも1つの第2の孔(以下を参照されたい)を介して制御ユニット(図示せず)と通信してもよい。漏出が封じ込められている間に、最も簡単に修理を行うことができるように高圧導管50の修理の準備が行われてもよい。
さらなる実施形態では、少なくとも1つの第2の孔75、すなわち貫通した開口が、フランジ本体61を通して提供される。したがって、第2の孔75は、近位側の面62および遠位側の面63に開口する。少なくとも1つの第2の孔75は、中央孔70とフランジ60の外周66との間で、フランジ60の本体部61の中を通るように提供される。好ましくは、複数の第2の孔75が、中央孔70とフランジ60の外周66との間で、フランジ60の本体部61の中に、すなわちそこを通して配設され、したがって、中央孔70を囲む。
少なくとも1つの第2の孔75は、中間空間140と、高圧導管50が接続される要素の少なくとも一部分との間の流れを許容するように提供される。したがって、少なくとも1つの第2の孔75によって提供される流路は、中間空間140の中に提供されるセンサへの接続、例えばワイヤ接続を提供するために提供されてもよい。代替として、1つ以上のセンサが、高圧導管50が接続される要素の中に提供されてもよく、少なくとも1つの第2の孔75が、例えばそこを通しての漏出を検出することを可能にする。
少なくとも1つの第2の孔75は、代替的に、または加えて、中間空間140の状態の制御を可能にし得る。そのような制御は、高圧導管50が接続される要素に提供される換気手段、冷却手段、または加熱手段を介した、中間空間140の換気、冷却、または加熱を伴ってもよい。
したがって、図8Aおよび8Bは、フランジおよび管接続51の、および高圧導管50の異なる実施形態を示す。一実施形態では、管80が1つだけしかない。他の実施形態では、2つの管、すなわち(内)管80および外管90があり、2つの管は、互いに重なるように同心円状に形成される。しかしながら、図8Aおよび8Bはまた、フランジおよび管接続51、および高圧導管50を製造する際の2つの段階も示す。図8Aにおいて、管80は、好ましくは圧入によって、中央孔に嵌合されている。中央孔70の拡大直径部分71'と管80の近位部分81の外面との間に形成された溶接用窪み71は、まだいかなる溶接部も有していない。図8Bにおいて、溶接部100は、溶接用窪み71の中に形成されている。さらに、第2の溶接用窪みが形成され、そして、第2の溶接部110が第2の溶接用窪みの中に形成されるように、外管は、突出部64を覆って嵌合されている。
図10で示されるフランジおよび管の組み合わせ51には、ある実施形態において、上で説明したものと同じように、外管90が提供されてもよい。
以上、(内)管80とフランジ60との間の固定的な接続が、溶接用窪み71の中に形成される溶接部100によってどのように提供されるのか、および、溶接用窪み71が、フランジ60の中に提供される中央孔70の拡大直径部分71'として、どこに形成されるのかを説明してきた。
しかしながら、別の実施形態では、図10で示されるように、溶接用窪み71は、代替として、管80の端部分81の近位端81'に、窪みによって形成される。この窪みは、管80の端部分81の近位端81'に、管80の円錐部分85によって提供される。
代替として(図示せず)、溶接用窪み71は、管80の端部分81の近位端81'に、中央孔70および円錐部分85の拡大直径部分71'によって部分的に形成されてもよい。
より大まかには、溶接用窪み71は、管80の端部分81の近位端81'とフランジ60との間で、フランジの近位側の面62に提供されてもよい。
したがって、管80の近位端81'が近位側の面62まで延在する(近位端81'が、近位側の面62によって提供される端面と同じ高さになる)ように、高圧流体導管50は、管80の端部分81がフランジ60の遠位側の面63からフランジ60の中央孔70の中に嵌合される方法によって提供されてもよい。代替として、管80の近位端81'を、近位側の面62によって提供される表面に近い位置まで延在させる。好ましくは、管80の近位端81'を、近位側の面62によって提供される表面のわずかだけ上に、またはその近くに延出させる。
さらなるステップにおいて、管80は、上で説明したように、溶接用窪み71の中に溶接100を提供することによってフランジに溶接される。
好ましくは、あらゆる過剰な溶接材料および/または近位側の面62から延出する管80の近位端81'を研削し、表面(管80の近位端81'、およびフランジの近位側の面62)を研磨する。これは、溶接用窪み71の配設により、容易である。
製造工程の実施形態において、管80の端部分81は、溶接工程の前に孔70の主要部分72の中に圧入される。
製造工程のさらなる実施形態、フランジの遠位側の面63に開口する円錐部分74がさらに中央孔70に提供される場合、および対応する嵌合ゾーン84が管80に提供される場合において、嵌合ゾーン84は、溶接工程の前に、中央孔70の円錐部分73と締まり嵌めさせられる。
製造工程のある実施形態において、外管90は、フランジ上の突出部64を覆うように圧入される。外管90の近位端91は、遠位側に面する棚部65に対して接触させられてもよい。
製造工程のある実施形態において、外管90はフランジ60に溶接される。第2の溶接110が第2の溶接用窪み91'の中に形成されてもよい。
従来は、1つの管をフランジの遠位側から溶接する必要があり、その作業は船舶の狭い空間においては困難であった。これに対して上述の製造方法の実施形態は製造の簡略化を可能にする。さらに、上で説明した方法は、はるかに安定した、耐久性のある、堅固な接続を提供する。外管が内管を覆うように提供される場合/実施形態において、本発明によるフランジ、アセンブリ、および方法は、内管をフランジの近位側に溶接することを可能にする一方で、外管を遠位側からフランジに溶接することができる。これは、例えば船舶といった現場での高圧導管の非常に簡単な製造を提供し、どちらの管の内側についても溶接廃棄物や溶接スパッタを防止することが非常に容易である。
フランジおよび管のアセンブリは高圧導管の一部を構成する。高圧導管は、ガス分配ブロック130または別の高圧導管等の他方の要素150に連結可能である。接続は、フランジ60、ならびに他の要素150に提供される対応および協働する接続手段151を介して提供される。そのような接続の実施例を図11に示す。密閉要素250は、フランジ60と、他方の要素150に提供される対応および協働する接続手段151との間に提供されてもよい。示される実施形態において、密封要素250は、近位端面62と同じ面の中のフランジ251と、フランジ251の対向側から突出する2つの環状突起252、253とを有する、リング要素である。環状突起252、253は、それぞれ、円錐外面を有する。一方の環状突起252は、他方の要素150の中の通路170の口171に対応するように配設され、通路170は、高圧導管が他方の要素に接続されたときに、管80によって提供される通路の延長部分を形成する。もう一方の環状突起253は、管80の近位端81'によって形成される口に対応するように配設される。代替的に、または加えて、フランジ60の近位端面62と、他方の要素150上の対応および協働する接続手段151の端面162との間に、Oリングが提供されてもよい。実施形態(図示せず)では、環状溝が、フランジ60の近位端面62の中に、ならびに/または他方の要素150上の対応および協働する接続手段151の端面162の中に提供されてもよく、該環状溝は、Oリングを受容および誘導するように適合される。
他方の要素150上の対応および協働する接続手段151ならびにフランジ60は、圧縮手段により密接に押圧されることによって(図示せず)接続される。そのような手段は、例えば、フランジ本体の外壁の中の環状溝260でフランジ60に接続するフランジによって提供される。同様の環状溝260'が、図11で示されるように、他方の要素150上の接続手段151の外面に提供されてもよい。代替として(図示せず)、フランジ60ならびに他方の要素150上の対応および協働する接続手段151は、ねじ、ボルト、または同様の接続手段によって一緒に押圧されてもよい。これらの手段は、例えば、フランジ60の本体61の外壁および他方の要素150上の接続手段151の周囲に径方向に延在するフランジ上に提供されるか、またはフランジの本体61を通し、他方の要素150上の接続手段151を通して提供される好適な噛合穴の中に提供される(図示せず)。
図11に示される密封要素250は、2つの部品間で、すなわちフランジ60と他方の要素150上の接続手段151との間で押圧したときに、密封を提供するように変形する種類のものであってもよい。
図3および図4は、本発明のさらなる態様を示す。側面図である図3は、エンジンの部品を示す。正面図である図4も、エンジン10の部品を示す。簡潔に説明するために、これらの図には、エンジン10の最も関連性のある部品だけを示す。図7〜図10で示されるフランジ60、フランジおよび管のアセンブリ51、ならびに高圧導管を製造する方法の実施形態は、クロスヘッド式大型低速ユニフロー型ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジン10における応用に好適である。エンジン10は、高圧下で、ガス、例えば液化天然ガス(LNG)で動作する。
図3および図4は、クロスヘッド式大型低速ユニフロー型ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジン10を示す。エンジン10は、直列に配される複数のシリンダ1と、シリンダ1のそれぞれの上部またはその近辺に設けられるガス分配ブロック130とを備える。ガス分配ブロック130は、近くのガス分配ブロック130に接続する高圧導管50によって互いに接続される。
エンジン燃料は、ガスである。ガスは、高圧で、例えば100〜500バール、200〜400バール等で、エンジンに提供されなければならない。高圧導管は、漏出および破裂を防止するために、堅固であり、かつ他の要素150と堅固に接続させなければならない。上で説明したフランジ60ならびにフランジおよび管のアセンブリは、そのような堅固な高圧導管および接続を提供するのに特に有用である。
高圧導管50のそれぞれの端部分52および53は、ガス分配ブロック130から実質的に下方に延在する。2つの端部分52と53との間のガス管の部分54は、連続的な曲線を呈する。好ましくは、この連続的な曲線は逆円弧である。高圧導管50は、好ましくは、上で説明したように、フランジ60またはフランジおよび管のアセンブリ51を含む。好ましくは、高圧導管50は、(内)管80および外管90を備える種類のものである。
図5および図6は、高圧導管50および分配ブロック130の詳細な正面図および側面図を示す。
これによって、シリンダ1にガス分配ブロック130を相互接続する柔軟な方法が提供され、また、それによって、該シリンダへのガス燃料の供給が提供される。高圧導管50の「吊り下げ」配設はさらに、(エンジンを始動したときに)冷機段階から暖機段階へ進行中の機械部品の膨張および収縮による影響を受け、また、動作しているエンジンからの振動による影響を受ける高圧導管が、温度の変動によるエンジンの膨張/収縮に非常に容易に適合し得るという利点を有する。さらに、「吊り下げ」配設は、エンジンの振動を低減する。
管80および外管90は、好ましくは、金属、例えば鋼、ステンレス鋼等で形成される。それらは柔軟で曲がりやすいものであってもよい。
結果的に、本発明は、大型低速ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジンのためのあらゆる高圧導管の、様々な種類の可能な設計および適合化を提供する。
さらに、その柔軟性や、空間的な要件が厳しくないとから、本発明は、既存のエンジンでも利用されてもよい。
本願により教示される事項について例示目的のために説明したが、このような詳細が単にその目的のためのものであること、ならびに本願の教示の範囲から逸脱することなく、当業者によりそこに変更を加えてもよいことを理解されたい。
本出願の文脈において、「近位」という用語は、フランジまたはフランジおよび管のアセンブリが接続される要素150、例えば分配ブロック130の近位、すなわちそこに「近くにある」と解釈されるべきである。同様に、「遠位」という用語は、フランジまたはフランジおよび管のアセンブリが接続される要素150、例えば分配ブロック130「から離れたところにある」と解釈されるべきである。
用語の「備える」は、請求項において使用する際、他の要素またはステップを除外しない。請求項における単数形の用語は、複数形を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、請求項に列挙するいくつかの手段の機能を実行してもよい。

Claims (17)

  1. 管(80)を別の要素(150)に接続するためのフランジ(60)であって、
    前記別の要素(150)に取り付けるための近位側の面(62)、および対向する遠位側の面(63)を有する、フランジ本体(61)と、
    前記フランジ本体(61)の中の中央孔(70)であって、内管(80)が前記遠位側の面(63)から延伸する状態で、前記内管(80)を前記フランジ(60)に固定して接続可能なように、前記内管(80)の端部分(81)を受容および支持するためにサイズ決定および形成され、前記近位側の面(62)および前記遠位側の面(63)に開口する中央孔(70)と、
    前記中央孔(70)の拡大部分として提供され、前記近位側の面(62)に開口する少なくとも1つの溶接用窪み(71)であって、前記内管(80)の前記端部分(81)と前記フランジ(60)との間に溶接のための空間を提供するように設けられる、少なくとも1つの溶接用窪み(71)と、
    を備え、ここで前記遠位側の面(63)は、前記フランジ本体(61)から遠位側に延出する突出部(64)上に形成され、前記突出部の周囲には遠位側に面する棚部(65)が形成され、前記遠位側に面する棚部(65)および前記突出部(64)は、前記遠位端(63)から延伸して前記内管(80)を囲む外管(90)に接続するために設けられる、フランジ(60)。
  2. 前記溶接用窪み(71)は、前記中央穴(70)の環状拡大部分(71')である、請求項1に記載のフランジ(60)。
  3. 前記中央孔(70)は、その横断面が前記管(80)の前記端部分(81)に対応する主セクション(72)を有し、
    前記中央孔(70)はさらに、前記フランジ本体(61)の前記遠位側の面(63)に開口する円錐部分(74)を有し、
    前記円錐部分(74)は、前記管(80)の嵌合ゾーン(84)に対応するように設けられ、前記嵌合ゾーン(84)は、前記円錐部分(74)に対応する円錐形状を有する、
    請求項1または2に記載のフランジ(60)。
  4. フランジ(60)と、端部分(81)を有する内管(80)とを備えるフランジおよび管のアセンブリ(51)であって、前記フランジ(60)は、別の要素(150)に取り付けるための近位側の面(62)、および対向する遠位側の面(63)を有する、フランジ本体(61)と;前記フランジ本体(61)の中の中央孔(70)であって、前記近位側の面(62)および前記遠位側の面(63)に開口する中央孔(70)とを有し、
    前記アセンブリ(51)は、前記内管を囲む外管(90)を備えることを特徴とし、また、
    前記中央孔(70)は、前記内管(80)が前記遠位側の面(63)から突出している状態で、前記内管(80)を前記フランジ(60)に固定して接続するために、前記内管(80)の端部分(81)を受容および支持するようにサイズ決定および形成され、
    前記アセンブリはさらに、前記内管(80)の前記端部分(81)と前記フランジ(60)との間に提供される、少なくとも1つの溶接用窪み(71)を備え、前記少なくとも1つの溶接用窪み(71)は、前記フランジの前記近位側の面(62)に開口し、前記溶接用窪み(71)は、前記内管(80)の前記端部分(81)と前記フランジ(60)との間に溶接のための空間を提供するように構成され、
    前記フランジ(60)の前記遠位側の面(63)は、前記フランジ本体(61)から遠位側に延出する突出部(64)上に形成され、前記突出部(64)の周囲には前記遠位側に面する棚部(65)が形成され、
    前記遠位側に面する棚部(65)および前記突出部(64)は、前記外管(90)が前記遠位側の面(63)から延伸した状態で前記外管(90)を接続するために設けられる、
    フランジおよび管のアセンブリ(51)。
  5. 前記端部分(81)の近位端(81')は、前記フランジ(60)の前記近位側の面(62)で、またはその付近で、前記フランジ(60)に溶接される、請求項4に記載のフランジおよび管のアセンブリ(51)。
  6. 前記溶接用窪み(71)は、前記管(80)の前記端部分(81)の前記近位端(81')の窪みによって形成される、請求項4または5に記載のフランジおよび管のアセンブリ(51)。
  7. 前記少なくとも1つの溶接用窪み(71)は、前記中央孔(70)の環状拡大直径部分(71')として形成される、請求項4または5に記載のフランジおよび管のアセンブリ(51)。
  8. 前記溶接用窪み(71)は、前記中央孔(70)の拡大直径部分(71')と、前記管(80)の前記端部分(81)の前記近位端(81')の窪みとの間に形成される、請求項4または5に記載のフランジおよび管のアセンブリ(51)。
  9. 前記中央孔(70)は、前記管(80)の前記端部分(81)に対応するように適合された横断面を有する主セクション(72)を備え、前記中央孔(70)はさらに、前記フランジ本体(61)の前記遠位側の面(63)に開口する円錐部分(74)を有し、前記円錐部分(74)は、前記管(80)の嵌合ゾーン(84)に対応するように設けられ、前記嵌合ゾーン(84)は、前記円錐部分(74)に対応する円錐形状を有する、請求項4〜8のうちのいずれか1項に記載のフランジおよび管のアセンブリ(51)。
  10. 前記フランジ本体(61)内を通る少なくとも1つの第2の孔(75)が設けられ、前記第2の孔(75)は、前記フランジの前記近位側の面(62)および前記遠位側の面(63)に開口する、請求項4〜9のうちのいずれか1項に記載のフランジおよび管のアセンブリ(51)。
  11. 前記外管(90)は、近位端(91)と、前記近位端(91)に形成される円錐部分(92)とを有し、前記円錐部分(92)および前記フランジ(60)の前記遠位側に面する棚部(65)は、第2の溶接用窪み(91')を形成し、前記第2の溶接用窪み(91')は、前記外管(90)の前記近位端(91)と前記フランジ(60)との間に、溶接(110)のための空間を提供するように構成される、請求項10に記載のフランジおよび管のアセンブリ(51)。
  12. 高圧導管(50)を製造するための方法であって、
    前記高圧導管は、フランジ(60)と、端部分(81)を有する内管(80)とを備えるフランジおよび管のアセンブリ(51)を備えると共に、前記内管(80)を囲む外管(90)とを備え、前記フランジ(60)は、別の要素(150)に取り付けるための近位側の面(62)、および対向する遠位側の面(63)を有する、フランジ本体(61)と;前記フランジ本体(61)の中の中央孔(70)であって、前記近位側の面(62)および前記遠位側の面(63)に開口する中央孔(70)とを有し;
    前記中央孔(70)は、前記フランジ(60)に固定して接続可能な前記内管(80)の前記端部分(81)を受容および支持するためにサイズ決定および形成され;
    少なくとも1つの溶接用窪み(71)が、前記管(80)の前記端部分(81)と前記フランジ(60)との間に提供され、前記溶接用窪み(71)は、前記フランジの前記近位側の面(62)の中に開口し;
    前記フランジ(60)の前記遠位側の面(63)は、前記フランジ本体(61)から遠位側に延出する突出部(64)上に形成され、前記突出部(64)の周囲には前記遠位側に面する棚部(65)が形成され、前記遠位側に面する棚部(65)および前記突出部(64)は、前記外管(90)が前記遠位側の面(63)から突出する状態で前記外管(90))を接続するために設けられ、
    前記方法は、
    前記管(80)の近位端(81')が、前記近位側の面(62)まで、または前記近位側の面(62)に近接するように、前記管(80)の前記端部分(81)を、前記フランジ(60)の前記遠位側の面(63)から前記中央孔(70)の中に嵌合するステップと、
    前記少なくとも1つの溶接用窪み(71)のそれぞれの中に溶接(100)を提供することによって、前記管(80)を前記フランジに溶接するステップと、
    前記外管(90)の近位端(91)が前記遠位側に面する棚部(65)に接するように、前記外管(90)を前記突出部(64)に圧入するステップと、
    を含む、方法。
  13. 前記管(80)の前記端部分(81)は、前記中央孔(70)の主要部分(72)の中に圧入される、請求項12に記載の方法。
  14. 前記中央孔(70)にはさらに、前記フランジの前記遠位側の面(63)に開口する円錐部分(74)が提供され、前記管(80)には対応する嵌合ゾーン(84)が提供され、前記嵌合ゾーン(84)は、前記中央孔(70)の前記円錐部分(73)と締まり嵌めさせられる、請求項12または13に記載の方法。
  15. 前記外管(90)は、近位端(91)と、前記近位端(91)に形成される円錐部分(92)とを有し、前記円錐部分(92)、および前記フランジ(60)の前記遠位側に面する棚部(65)は、第2の溶接用窪み(91')を形成し、第2の溶接(110)が、前記外管(90)を前記フランジ(60)に固定・接続するように、前記第2の溶接用窪み(91')の中に形成される、請求項14に記載の方法。
  16. 一列に配される複数のシリンダ(1)と、
    前記シリンダのそれぞれの上部またはその近辺に設けられるガス分配ブロック(130)と、
    を備え、
    前記ガス分配ブロック(130)は、近くのガス分配ブロック(130)に接続する高圧導管(50)によって互いに接続され、
    前記高圧導管(50)の端部分(52、53)は、前記ガス分配ブロック(130)から実質的に下方に延在し、前記端部分(52、53)間の前記ガス管の部分(54)は連続曲線状を呈し、
    前記高圧導管(50)は、請求項4〜11のうちのいずれか1項に従うフランジおよび管のアセンブリ(51)を含む、
    クロスヘッド式大型低速ユニフロー型ターボ過給型2サイクルディーゼルエンジン(10)。
  17. 前記曲線は逆円弧である、請求項16に記載のエンジン。
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