一種船用燃氣發動機雙壁管的製作方法

2023-10-09 08:00:39

技術領城

本發明屬於燃氣發動機技術領域，涉及一種船用燃氣發動機雙壁管。

背景技術：

自我國加入marpol73/78公約後，海事部門對船舶排放提出了更嚴格的要求；lng作為一種清潔能源，在降低成本、減少排放，特別是nox、sox和顆粒物的排放方面優勢明顯；近年來燃氣發動機在船舶領域的應用得到進一步發展，燃氣發動機用雙壁管不僅要保證機艙燃氣無洩漏，還需在線監測燃氣壓力以精確控制燃氣噴射量，同時具備在線檢漏功能，且雙壁管安裝於發動機本體，除向發動機各缸供給燃氣外，還需安裝專用法蘭與外界連接，滿足燃氣和保護氣體的補給。而現有雙壁管均無法滿足此要求。

現有技術中，專利201610068172.1公布了一種雙壁管，直通管結構，內管與外管之間採用均勻分布的支撐板固定，支撐板一端與內管焊接，另一端與特氟龍墊塊連接；專利cn205278599u所述雙壁管內管與外管間採用滾動支撐件支撐，該結構支撐件複雜，且其同樣為直通管結構。該結構僅可用於船舶燃氣主管路燃氣輸送，無法安裝於發動機本體向各缸提供燃氣，且缺少專用連接件，無法滿足發動機燃氣管路保護氣體充裝換氣要求。此外，上述專利所述雙壁管結構不具備發動機燃氣管路在線監測燃氣壓力、在線檢漏功能，無法滿足燃氣量的精確控制。由於內外管間裝有支撐件，減小了環形腔的流通面積，增大了流阻，不利於吹掃，導致環形腔內洩露燃氣殘留，增大了爆炸風險。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明目的是提出一種船用燃氣發動機雙壁管。

本發明通過以下技術方案完成其發明任務：

一種船用燃氣發動機雙壁管，所述的雙壁管具有呈直管狀的進氣總管；所述的進氣總管具有套置設置的進氣總管內管和進氣總管外管；所述的進氣總管內管與進氣總管外管同軸設置，且兩者之間具有環形空腔；所述進氣總管的兩端分別通過圓板封堵，進氣總管其中一端的所述圓板上具有吹掃接口，且所述的掃接口連通進氣總管內管與進氣總管外管之間的環形空腔；所述的進氣總管上設置有多組沿進氣總管長度方向設置的進氣支管；每組所述的進氣支管為兩個；每組兩個所述的進氣支管對應一個發動機缸設置；所述的進氣支管呈90°彎頭狀，由同軸心布置的進氣支管外管和進氣支管內管構成；所述進氣支管外管、進氣支管內管的上端分別焊接在進氣總管外管、進氣總管內管的下部，所述進氣支管外管、進氣支管內管的下端焊接在連接法蘭上；所述的連接法蘭連接所對應發動機缸的燃氣噴射閥塊；所述進氣支管外管和進氣支管內管之間的環形空腔與進氣總管內管和進氣總管外管之間的環形空腔相連通；所述的進氣支管內管與進氣總管內管相連通；所述進氣總管一側的中部連通有進氣幹管；所述的進氣幹管垂直於所述的進氣總管設置；所述進氣幹管為由同軸心布置的進氣幹管外管和進氣幹管內管構成的雙壁直管；所述進氣幹管的另一端通過焊接法蘭、配合法蘭與輸氣外管、輸氣內管相連通；所述的輸氣內管連通進氣幹管的內管；所述的輸氣外管連通進氣幹管外管和進氣幹管內管之間的環形空腔；所述焊接法蘭的中心具有用以焊接進氣幹管內管的圓形通孔ⅰ；所述圓形通孔ⅰ外側加工有若干均布的長條形孔ⅰ；若干所述的長條形孔ⅰ與進氣幹管的環形腔連通，用於流通惰性氣體；所述的配合法蘭與焊接法蘭配合使用；所述配合法蘭中心具有用以焊接輸氣內管的圓形通孔ⅱ；所述的輸氣內管與所述的進氣幹管內管相連通，用以輸入天然氣；所述圓形通孔ⅱ外側具有若干均布的長條形孔ⅱ，所述長條形孔ⅱ與焊接法蘭上的長條形孔ⅰ相連通，用於流通惰性氣體；所述進氣幹管內管、進氣幹管外管上安裝有焊接套管；所述的焊接套管連通所述的進氣幹管內管；所述的焊接套管內安裝有用以監測進氣幹管內管內天然氣壓力的壓力傳感器。

所述連接法蘭為矩形結構，四周對稱加工有用於連接各缸燃氣噴射閥塊的通孔；所述連接法蘭的中部具有通孔；所述的通孔由進氣支管的一側向另一側依次為漸縮徑的圓錐孔ⅰ、等直徑的圓柱型槽、等直徑的圓柱孔ⅰ和漸擴徑的圓錐孔ⅱ；所述圓柱型槽ⅰ的直徑與進氣支管外管的直徑相同；所述圓柱孔ⅰ的直徑與進氣支管內管的直徑相同；所述的進氣支管外管穿過圓錐孔ⅰ焊接在圓柱型槽內；所述的進氣支管內管穿過圓錐孔ⅰ、圓柱型槽焊接在圓柱孔ⅰ內。

所述的焊接法蘭為圓形結構，焊接法蘭的徑向均勻加工有通孔；所述焊接法蘭中部具有套置在圓形通孔ⅰ外側的通孔；所述的通孔連通長條形孔ⅰ，所述的通孔由配合法蘭管一側向另一側依次為漸縮徑的圓錐孔ⅲ和等直徑的圓柱孔ⅱ；所述進氣幹管外管穿過圓錐孔ⅲ焊接在圓柱孔ⅱ內；所述焊接法蘭與配合法蘭結合的一側端面加工有用於安裝o型密封圈的凹槽；所述焊接法蘭與配合法蘭結合的一側端面上具有環形凹槽。

所述配合法蘭為中部具有環形凸起的圓形結構，配合法蘭的徑向均勻加工有通孔；配合法蘭中部所述的環形凸起與焊接法蘭上的環形凹槽吻配；所述配合法蘭的外側端面上具有用以焊接輸氣外管的通孔，所述的通孔連通長條形孔ⅱ；所述的通孔具有由外向內漸縮徑的圓錐孔ⅳ和等直徑圓柱孔ⅳ；所述圓柱孔ⅳ的直徑與輸氣外管的直徑相同。

本發明提出的一種船用燃氣發動機雙壁管，採用上述技術方案，具有如下有益效果：對應每個燃氣發動機缸都設置有呈90°彎頭狀的進氣支管，實現了直接對各缸提供天然氣的目的；通過焊接法蘭與配合法蘭上設置的長條形孔實現對雙壁管提供惰性氣體的通孔，雙壁管之間的環形腔無支撐用固定件，實現了流通面積的最大化，降低了阻力和洩露燃氣殘留的風險，保證了流通量；還具有結構簡單，加工方便，製造成本低的特點；設置在焊接管內的壓力傳感器實現了天然氣壓力的在線監測，為天然氣噴射量控制提供參數依據；可確保天然氣在發動機供氣管路不發生洩漏，將出現漏氣引起爆炸的可能性控制為零。

附圖說明

圖1為本發明的主視圖。

圖2為本發明的結構示意圖。

圖3為本發明中焊接法蘭的主視圖。

圖4為圖3的剖面圖。

圖5為本發明中配合法蘭的主視圖。

圖6為圖5的剖面圖。

圖7為本發明中連接法蘭的主視圖。

圖8為圖7的剖面圖。

圖中：1、連接法蘭；2、進氣支管外管；3、進氣支管內管；4、進氣總管內管；5、進氣總管外管；6、進氣幹管內管；7、焊接套管；8、進氣幹管外管；9、焊接法蘭；10、配合法蘭；11、吹掃接口；12、圓柱孔ⅱ；13、圓錐孔ⅲ；14、凹槽；15、圓形通孔ⅰ；16、圓柱孔ⅳ；17、圓形通孔ⅱ；18、圓錐孔ⅳ；19、環形槽；20、圓柱孔ⅰ；21、圓錐孔ⅱ；22、圓錐孔ⅰ；23、圓柱型槽，24、長條形ⅰ，25、長條形ⅱ。

具體實施方式

結合附圖和具體實施例對本發明的加以說明：

如圖1、圖2所示，一種船用燃氣發動機雙壁管，所述的雙壁管具有呈直管狀的進氣總管；所述的進氣總管具有套置設置的進氣總管內管4和進氣總管外管5；所述的進氣總管內管4與進氣總管外管5同軸設置，且兩者之間具有環形空腔；所述進氣總管的兩端分別通過圓板封堵，進氣總管其中一端的所述圓板上具有吹掃接口11，且所述的吹掃接口11連通進氣總管內管4與進氣總管外管5之間的環形空腔，用於吹掃環形腔內惰性氣體；所述的進氣總管上設置有多組沿進氣總管長度方向設置的進氣支管；每組所述的進氣支管為兩個；每組兩個所述的進氣支管對應一個發動機缸設置；所述的進氣支管呈90°彎頭狀，由同軸心布置的進氣支管外管2和進氣支管內管3構成；所述進氣支管外管2、進氣支管內管3的上端分別焊接在進氣總管外管5、進氣總管內管4的下部，所述進氣支管外管2、進氣支管內管3的下端焊接在連接法蘭1上；所述的連接法蘭1連接所對應發動機缸的燃氣噴射閥塊；所述進氣支管外管2和進氣支管內管3之間的環形空腔與進氣總管內管4和進氣總管外管5之間的環形空腔相連通；所述的進氣支管內管3與進氣總管內管4相連通；所述進氣總管一側的中部連通有進氣幹管；所述的進氣幹管垂直於所述的進氣總管設置；所述進氣幹管為由同軸心布置的進氣幹管外管8和進氣幹管內管6構成的雙壁直管；所述進氣幹管的另一端通過焊接法蘭9、配合法蘭10與輸氣外管、輸氣內管相連通；所述的輸氣內管連通進氣幹管內管；所述的輸氣外管連通進氣幹管外管和進氣幹管內管之間的環形空腔；結合圖3、圖4，所述焊接法蘭的中心具有用以焊接進氣幹管內管的圓形通孔ⅰ15；所述圓形通孔ⅰ15外側加工有若干均布的長條形孔ⅰ24；若干所述的長條形孔ⅰ24與進氣幹管的環形腔連通，用於流通惰性氣體；所述的配合法蘭10與焊接法蘭8配合使用；結合圖5、圖6，所述配合法蘭10中心具有用以焊接輸氣內管的圓形通孔ⅱ17；所述的輸氣內管與所述的進氣幹管內管相連通，用以輸入天然氣；所述圓形通孔ⅱ17外側具有若干均布的長條形孔ⅱ25，所述長條形孔ⅱ25與焊接法蘭上的長條形孔ⅰ24相連通，用於流通惰性氣體；所述進氣幹管內管6、進氣幹管外管8上安裝有焊接套管7；所述的焊接套管7連通所述的進氣幹管內管6；所述的焊接套管7內安裝有用以監測進氣幹管內管內天然氣壓力的壓力傳感器。

結合圖7、圖8，所述連接法蘭1為矩形結構，四周對稱加工有用於連接各缸燃氣噴射閥塊的通孔；所述連接法蘭的中部具有通孔；所述的通孔由進氣支管的一側向另一側依次為漸縮徑的圓錐孔ⅰ22、等直徑的圓柱型槽23、等直徑的圓柱孔ⅰ20和漸擴徑的圓錐孔ⅱ21；所述圓柱型槽ⅰ23的直徑與進氣支管外管2的直徑相同；所述圓柱孔ⅰ20的直徑與進氣支管內管3的直徑相同；所述的進氣支管外管2穿過圓錐孔ⅰ焊接在圓柱型槽23內；所述的進氣支管內管3穿過圓錐孔ⅰ、圓柱型槽焊接在圓柱孔ⅰ20內。

結合圖3、圖4，所述的焊接法蘭為圓形結構，焊接法蘭的徑向均勻加工有通孔；所述焊接法蘭中部具有套置在圓形通孔ⅰ15外側的通孔；所述的通孔連通長條形孔ⅰ24，所述的通孔由配合法蘭管一側向另一側依次為漸縮徑的圓錐孔ⅲ13和等直徑的圓柱孔ⅱ12；所述進氣支管外管穿過圓錐孔ⅲ焊接在圓柱孔ⅱ內；所述焊接法蘭與配合法蘭結合的一側端面加工有用於安裝o型密封圈的凹槽14；所述焊接法蘭與配合法蘭結合的一側端面上具有環形凹槽。

結合圖5、圖6，所述配合法蘭為中部具有環形凸起的圓形結構，配合法蘭的徑向均勻加工有通孔；配合法蘭中部所述的環形凸起與焊接法蘭上的環形凹槽吻配；所述配合法蘭的外側端面上具有用以焊接輸氣外管的通孔，所述的通孔連通長條形孔ⅱ25；所述的通孔具有由外向內漸縮徑的圓錐孔ⅳ17和等直徑圓柱孔ⅳ16；所述圓柱孔ⅳ16的直徑與輸氣外管的直徑相同。

燃氣發動機工作時，雙壁管內管充滿天然氣，內外管間的環形腔內充滿壓力高於內管氣體壓力的惰性氣體。當環形腔內惰性氣體壓力降低時，與配合法蘭相連的外圍輸送管路內外管間安裝的壓力傳感器將壓力信號傳送至控制單元，聲光報警器動作。當壓力降至設定值，惰性氣體自動補充至正常壓力值。若雙壁管出現故障，則氣體燃料閥關閉，控制系統通過進氣總管上的吹掃接口11對環形腔自動吹掃，保證機艙安全。所述焊接套管7上安裝的壓力傳感器在線監測進氣幹管內管6的天然氣壓力，為天然氣噴射量控制提供參數依據。

雙壁管洩露判斷方法：焊接套管7上安裝的壓力傳感器在線監測進氣幹管內管6的天然氣壓力，外圍輸送管路內外管間安裝的壓力傳感器在線監測內外管間惰性氣體壓力。若天然氣壓力持續上升，惰性氣體壓力持續下降，表明高壓惰性氣體進入天然氣，則判定雙壁管內管發生洩露；若天然氣壓力基本不變，惰性氣體壓力持續下降，則判定雙壁管外管發生洩露。