專利名稱：一種具有旁線路的船用蒸汽分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種在壓力下為海運船只內(nèi)燃機提供燃油的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及如何來控制燃油提供給海運船只內(nèi)的燃油噴射系統(tǒng)的問題。
背景技術(shù)：
在船用發(fā)動機的燃料供給系統(tǒng)中，特別是在所謂船內(nèi)和船尾驅(qū)動型發(fā)動機的燃料供給系統(tǒng)中，在各種工作狀態(tài)下不間斷地提供燃油流量常常是一件十分困難的事情。由于工作環(huán)境通常十分炎熱，如果未經(jīng)嚴(yán)格控制，就會導(dǎo)致燃油蒸發(fā)。燃油供給必須與船用發(fā)動機的運轉(zhuǎn)周期兼容，這種運轉(zhuǎn)周期具有在時常被急劇的加速或減速打斷的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(RPM)下長時間工作的特征。在整個如此周期和狀態(tài)下，燃油都需要能夠不間斷地提供給發(fā)動機。
另外，海上應(yīng)用又常常遭受劇烈的搖擺和振蕩的影響，燃油輸送系統(tǒng)必須設(shè)計牢固，并需要加固，確保即使在惡劣的工作環(huán)境下也不會發(fā)生燃油泄漏。在極端情況下，海運船只上泄漏的燃油可能會引起火災(zāi)，此時不論船只位于何處或氣候狀況如何，人員都必須立即撤離。
因此，在這種工作條件下，滿足船用發(fā)動機的燃油需求并同時考慮上述安全問題著實是一種挑戰(zhàn)。本申請人在美國專利第6,257,208號中介紹了一種早期為船用發(fā)動機提供燃油的技術(shù)，其內(nèi)容包括在此的參考文獻(xiàn)中。按照這一技術(shù)，一種高壓燃油泵向發(fā)動機噴射系統(tǒng)連續(xù)地輸送足夠數(shù)量的燃油，滿足發(fā)動機在所謂“全油門(full throttle)”時的需求。一旦發(fā)動機的燃油需求小于“全油門”時，不需要的燃油可以通過一條回油管路從發(fā)動機噴射系統(tǒng)返回到蒸汽分離器中。
這種再循環(huán)技術(shù)正代表著目前的技術(shù)發(fā)展水平現(xiàn)狀。人們認(rèn)為，發(fā)動機噴射系統(tǒng)中的熱燃料通過與蒸汽分離器中的液態(tài)燃料再混合，可冷卻到一個不易揮發(fā)的溫度，這樣，任何燃料蒸汽均可排放到系統(tǒng)之外。
這種技術(shù)的一個缺點在于需要使用高質(zhì)量和耐用元件設(shè)計和建造回油管路和相關(guān)的配件，防止燃料供給系統(tǒng)在不可預(yù)見的使用期限內(nèi)發(fā)生可能的燃料泄漏。這不僅會增加燃料供給系統(tǒng)的成本，還會增大泄漏的風(fēng)險，對于工作環(huán)境惡劣、使用期限超過生產(chǎn)者推薦時間的系統(tǒng)尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明消除了不需要的燃油在發(fā)動機噴射系統(tǒng)中的再循環(huán)，克服了早期技術(shù)所存在的缺點。這同時也省掉了早期技術(shù)中所增加的回油管路設(shè)計及其建造費用，降低了燃油泄漏的風(fēng)險。
根據(jù)本發(fā)明，船用發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)包括一個蒸汽分離器，從燃油箱接收液態(tài)燃油和收集燃油釋放的蒸汽；一個具有燃油進口的高壓泵，從蒸汽分離器和燃油出口抽取液態(tài)燃油；和一條燃油輸送管路，在壓力下將燃油出口的燃油輸送到一個發(fā)動機噴射系統(tǒng)中。本發(fā)明的特征在于具有一條旁線路，它延伸在燃油輸送管路與蒸汽分離器之間，在過量燃油到達(dá)發(fā)動機噴射系統(tǒng)之前將其返回到蒸汽分離器。采用這種方式，超過發(fā)動機噴射系統(tǒng)所需的過量燃油將直接返回到蒸汽分離器，從而省卻了不需要的燃油在發(fā)動機噴射系統(tǒng)中的再循環(huán)。
通過省卻掉早期技術(shù)中的回油管路，而在原位代之以一條新的旁線路，可能的燃油泄漏點的個數(shù)便得以明顯地減少。
本發(fā)明還對當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀的猜測，即發(fā)動機噴射系統(tǒng)中的熱燃料必須通過與蒸汽分離器中的液態(tài)燃料再混合使其冷卻到一個不易揮發(fā)的溫度，這樣，任何燃料蒸汽便可排放到系統(tǒng)之外的觀點進行了挑戰(zhàn)。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鑒于當(dāng)今的清潔燃燒，在目前潔凈空氣立法下，這個熱燃料問題有些言過其實。實際上，只有在發(fā)動機長時間閑置時才會成問題的熱燃料，在使用根據(jù)本發(fā)明的燃油供給系統(tǒng)時就不再是問題了。


隨同所附的附圖一起考慮以下的詳細(xì)介紹，便能容易地理解本發(fā)明的其它優(yōu)點，其中圖1是本發(fā)明的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的裝置的立體圖。
具體實施例方式
參閱附圖時，在這幾個附圖中，相同的數(shù)字表示相同或?qū)?yīng)的部件，圖1從原理上顯示了船用內(nèi)燃機的燃油供給系統(tǒng)。
該燃油供給系統(tǒng)包括一個燃油箱10，油箱過濾管12引導(dǎo)燃油從燃油箱10流向濾水器14，存在于燃油中的任何水分在濾水器14中得以分離。在正常使用時，通常都放置有濾水器14。一條過濾泵管道16將燃油從濾水器14輸送到一個低溫型提升泵18，該提升泵18又促使燃油通過泵-分離器管道19到達(dá)用標(biāo)號20表示的蒸汽分離器。
蒸汽分離器20就通過這種相對直接的分配系統(tǒng)從燃油箱10接收液態(tài)燃油。蒸汽分離器20的首要任務(wù)是收集和排放燃油釋放的蒸汽，它被一個密閉的、內(nèi)部既含液態(tài)燃油也含燃油釋放的蒸汽的外殼22限定。泵-分離器管道19穿過該外殼22不斷地加入更多的液態(tài)燃油，蒸汽口24讓蒸汽放出。蒸汽口24由一個對蒸汽分離器20中液態(tài)燃油數(shù)量敏感的浮閥26控制，每當(dāng)液態(tài)燃油將要通過蒸汽口24逃逸時，浮閥26便自動地關(guān)閉。除上述情形外，蒸汽口24保持打開，排放燃油蒸汽。
蒸汽分離器20包括一個位于外殼22中、鄰近泵-分離器管道19進口點的擋板28，擋板28在外殼中形成一個隔墻，構(gòu)成一個小的蓄積區(qū)域，即使在快速變化和增速/減速狀態(tài)期間，即有可能引起蒸汽分離器20剩余區(qū)域中燃油激蕩時，用來保持高水準(zhǔn)的燃油。
高壓泵30具有一個燃油進口32，可從位于擋板28之后的蒸汽分離器20蓄積區(qū)域抽取液態(tài)燃油。高壓泵30還有一個通向燃油輸送管道34的燃油出口，用來在壓力下向標(biāo)號為36的發(fā)動機噴射系統(tǒng)輸送燃油。發(fā)動機噴射系統(tǒng)36可以是適合于船用發(fā)動機(圖中未畫出)蒸發(fā)燃料的任何型號。在通常情況下，發(fā)動機噴射系統(tǒng)36包括多個高壓油泵38。
只要發(fā)動機工作，高壓泵30就應(yīng)該連續(xù)工作。高壓泵30還應(yīng)能為發(fā)動機的“全油門”狀態(tài)提供最大的燃油輸送和壓力。不過，由于發(fā)動機不會總是在“全油門”狀態(tài)下工作，高壓泵30將會嘗試在其它(不是“全油門”)狀態(tài)下輸送比所需量更多的燃油。
為了緩解在燃油輸送管道34、相關(guān)配件和發(fā)動機噴射系統(tǒng)36內(nèi)形成額外的壓力，一條旁線路40延伸在燃油輸送管道34與蒸汽分離器20之間。在過量燃油抵達(dá)發(fā)動機噴射系統(tǒng)36之前，旁線路40將其返回到蒸汽分離器20，從而可以避免未使用的燃油在發(fā)動機噴射系統(tǒng)36中的再循環(huán)。
旁線路40包括一個壓力調(diào)節(jié)器42，每當(dāng)蒸汽分離器20與燃油輸送管道34之間的壓差超過一個預(yù)定值時，壓力調(diào)節(jié)器42關(guān)閉。相反地，每當(dāng)蒸汽分離器20與燃油輸送管道34之間的壓差降落到低于一個預(yù)定值時，壓力調(diào)節(jié)器42打開。壓力調(diào)節(jié)器42配置有一個真空配件44，可以接收發(fā)動機(或真空泵)抽提的真空以增強其靈敏度和響應(yīng)性。
現(xiàn)在來看附圖2，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的燃油供給系統(tǒng)的立體圖。在該附圖中可以看到，濾水器14、提升泵18、高壓泵30、旁線路40和壓力調(diào)節(jié)器42各自整體地支撐在外殼22上，與蒸汽分離器20一起共同構(gòu)成一個單元。這個“單元”在圖2中用標(biāo)號46表示，在圖1中用虛線框表示。在單元46的背面上有安裝孔48，以便在海運船只的適當(dāng)位置進行裝配。
在附圖上未顯示的一個變化例中，蒸汽分離器20和/或任意一個泵18/30可通過一個套管用循環(huán)水冷卻。
圖2更好地顯示了新設(shè)計的旁線路40非同一般的優(yōu)點。在圖2中，燃油輸送管道34的短路徑鄰接毗鄰的高壓泵30的出口，可以不必像早期技術(shù)型的回油管道那樣，必須跨越海運船只上的大片空間方能將燃油返回到蒸汽分離器20。因此，通過消除早期技術(shù)的回油管道，在原位代之以緊湊的旁線路40，可能的燃油泄漏點的數(shù)目就明顯地減少了。而且，早期技術(shù)型的回油管道的設(shè)計和建造成本以及燃油泄漏的風(fēng)險也可以顯著地降低。如果將旁線路40和壓力調(diào)節(jié)器42整體地與外殼22一起建造，完全將該系統(tǒng)包含在蒸汽分離器20之中，則更為理想。
運行時，首先通過利用提升泵18從燃油箱10中取出液態(tài)燃油送到蒸汽分離器20，使得燃油供給到船用發(fā)動機。在這一線路中，使用濾水器14將水分從燃油中分離。在蒸汽分離器20中，燃油釋放的蒸汽被收集、流到或排放到大氣或其它適當(dāng)?shù)氖占到y(tǒng)中。當(dāng)蒸汽分離器20內(nèi)液態(tài)燃油量達(dá)到一個預(yù)定高度時，浮閥26能對此做出響應(yīng)，自動地中斷蒸汽的排放，防止液態(tài)燃油從蒸汽口24溢出。
高壓泵30從蒸汽分離器20抽取液態(tài)燃油，在壓力下通過燃油輸送管道34向發(fā)動機噴射系統(tǒng)36輸送抽取的液態(tài)燃油。高壓泵30與發(fā)動機噴射系統(tǒng)36之間的燃油壓力需要監(jiān)控，以確定發(fā)動機噴射系統(tǒng)是否擁有多于發(fā)動機有效運轉(zhuǎn)所需的燃油。假若高壓泵30供給了多于所需的燃油，這些過剩的、不需要的燃油將通過與位于發(fā)動機噴射系統(tǒng)36上游的燃油輸送管道34鄰接的旁線路40自動返回到蒸汽分離器20中。所以，超過發(fā)動機所需的過量燃油在其到達(dá)發(fā)動機噴射系統(tǒng)36之前已返回到蒸汽分離器20中。
這一點是通過沿旁線路40的壓力調(diào)節(jié)器42的作用實現(xiàn)的，后者的作用是當(dāng)蒸汽分離器20中的壓力大于輸送到發(fā)動機噴射系統(tǒng)36的燃油壓力時防止燃油返回到蒸汽分離器20中。相反地，當(dāng)蒸汽分離器20中的壓力大于輸送到發(fā)動機噴射系統(tǒng)36的燃油壓力時，壓力調(diào)節(jié)器42能讓燃油返回到蒸汽分離器20中。為了幫助壓力調(diào)節(jié)器42，通過一個真空配件44可以使其利用一個真空。
本發(fā)明是用例證的方式介紹的。必須認(rèn)識到，所有使用的術(shù)語意指其描述字的本質(zhì)，而決非僅限于此。
很明顯，根據(jù)以上介紹，本發(fā)明可能還存在著許多修改和變化。因此，只要在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)，其特征在于早期技術(shù)在有特征的新穎性之先，而標(biāo)號僅僅是為了方便性，決非有任何局限性的含義，本發(fā)明也可以使用有別于在此所介紹的方式實施。
權(quán)利要求
1.一種船用發(fā)動機使用的燃油供給系統(tǒng)，它包括一個蒸汽分離器，從燃油箱接收液態(tài)燃油，并收集燃油釋放的蒸汽；一個高壓泵，具有一個燃油進口，從所述蒸汽分離器和一個燃油出口抽取液態(tài)燃油；一條燃油輸送管道，與所述燃油出口互通，在壓力下向發(fā)動機噴射系統(tǒng)輸送燃油；其特征在于，該系統(tǒng)具有一條延伸在所述燃油輸送管道與所述蒸汽分離器之間的旁線路，可將過量的燃油返回到所述蒸汽分離器；憑借所述旁線路，超過所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)所需的過量燃油在到達(dá)所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)之前返回到所述蒸汽分離器中，從而消除了不需要的燃油在所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)中的再循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于所述旁線路包括一個壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器具有一個對所述蒸汽分離器與所述燃油輸送管道之間的預(yù)定壓差進行響應(yīng)的密閉環(huán)境，可以阻斷燃油流經(jīng)所述旁線路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于所述壓力調(diào)節(jié)器包括一個真空輔助件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于所述蒸汽分離器包括一個外殼，所述高壓泵、旁線路和壓力調(diào)節(jié)器都整體支撐于所述外殼上構(gòu)成一個單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于進一步包括一個提升泵，所述提升泵整體地支撐在所述外殼上，將所述燃油箱中的液態(tài)燃油移送到所述蒸汽分離器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于進一步包括一個位于所述燃油箱與所述提升泵之間的流體通道上的濾水器，所述濾水器在整體上支撐于所述外殼上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于進一步包括一個位于所述外殼上、用來排放所述蒸汽分離器中燃油蒸汽的蒸汽口，和一個對所述蒸汽分離器中液態(tài)燃油量作出反應(yīng)的浮閥，以便打開或關(guān)閉所述蒸汽口。
8.一種船用發(fā)動機使用的燃油供給系統(tǒng)，它包括一個裝載液態(tài)燃油的燃油箱；一個蒸汽分離器，所述蒸汽分離器從燃油箱接收液態(tài)燃油，并收集燃油釋放的蒸汽；一個高壓泵，所述高壓泵具有一個燃油進口，從所述蒸汽分離器和一個燃油出口抽取液態(tài)燃油；一個接收液態(tài)燃油、向船用發(fā)動機輸送霧化燃油的發(fā)動機噴射系統(tǒng)，所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)對液態(tài)燃油的需求取決于船用發(fā)動機的工作狀態(tài)；一條燃油輸送管道，所述燃油輸送管道在壓力下從所述高壓泵的所述燃油出口向所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)輸送液態(tài)燃油；其特征在于，該系統(tǒng)具有一條延伸在所述燃油輸送管道與所述蒸汽分離器之間的旁線路，可將過量的燃油返回到所述蒸汽分離器，超過所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)所需的過量燃油返回到位于所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)上游的所述蒸汽分離器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于所述旁線路包括一個壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器具有一個對所述蒸汽分離器與所述燃油輸送管道之間的預(yù)定壓差進行響應(yīng)的密閉環(huán)境，可以阻斷燃油流經(jīng)所述旁線路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于所述壓力調(diào)節(jié)器包括一個真空輔助件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于所述蒸汽分離器包括一個外殼，所述高壓泵、旁線路和壓力調(diào)節(jié)器都整體上支撐于所述外殼上構(gòu)成一個單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于進一步包括一個提升泵，所述提升泵整體地支撐在所述外殼上，將所述燃油箱中的液態(tài)燃油移送到所述蒸汽分離器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于進一步包括一個位于所述燃油箱與所述提升泵之間的流體通道上的濾水器，所述濾水器在整體上支撐于所述外殼上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃油供給系統(tǒng)，其特征在于進一步包括一個位于所述外殼上、用來排放所述蒸汽分離器中燃油蒸汽的蒸汽口，和一個對所述蒸汽分離器中液態(tài)燃油量作出反應(yīng)的浮閥，以便打開或關(guān)閉所述蒸汽口。
15.一種向船用發(fā)動機供給燃油的方法，包括如下步驟從燃油箱向蒸汽分離器移送液態(tài)燃油；收集從所述蒸汽分離器中燃油釋放的蒸汽；從所述蒸汽分離器中抽取液態(tài)燃油；在壓力下向發(fā)動機噴射系統(tǒng)輸送抽取的燃油；監(jiān)測所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)上游燃油的壓力，確定所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)是否擁有多于發(fā)動機有效工作所需的燃油；和將不需要的燃油返回到所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)上游位置的所述蒸汽分離器中；超過發(fā)動機所需的過量燃油在到達(dá)所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)之前返回到所述蒸汽分離器中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于監(jiān)測燃油壓力和返回不需要燃油的步驟包括當(dāng)所述蒸汽分離器與所述發(fā)動機噴射系統(tǒng)之間的壓差達(dá)到一個預(yù)定值時防止燃油返回到所述蒸汽分離器中的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于防止燃油返回到所述蒸汽分離器中的步驟包括對壓力調(diào)節(jié)器施加一個真空的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于從所述燃油箱向所述蒸汽分離器移送液態(tài)燃油的步驟包括分離燃油中的水分的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于收集蒸汽的步驟包括從所述蒸汽分離器中排放燃油蒸汽的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于排放燃油蒸汽的步驟包括對所述蒸汽分離器中液態(tài)燃油量達(dá)到預(yù)定值作出反應(yīng)而自動中止排放的步驟。
全文摘要
在燃油供給系統(tǒng)中，液態(tài)燃油是從燃油箱10供給到船用發(fā)動機。燃油首先穿過濾水器14和提升泵18，暫時存放在蒸汽分離器20中，燃油在此釋放的蒸汽被收集、排放。高壓泵30從蒸汽分離器20中抽取液態(tài)燃油，并在壓力下通過燃油輸送管道34將其輸送到發(fā)動機噴射系統(tǒng)36中。高壓泵30與發(fā)動機噴射系統(tǒng)36之間的燃油壓力時刻進行監(jiān)測，以便確定發(fā)動機噴射系統(tǒng)36是否擁有多于發(fā)動機有效工作所需的燃油。如果高壓泵30供給了多于所需的燃油，不需要的燃油通過旁線路40返回到蒸汽分離器20中。
文檔編號F02M37/20GK101031716SQ200580029472
公開日2007年9月5日 申請日期2005年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者理查德·W·哈維 申請人:費德羅-莫格爾公司