專利名稱：帶有整體低壓提升泵的蒸汽分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在壓力下向內(nèi)燃機供應(yīng)燃料的系統(tǒng)，更具體地說，涉及控制向內(nèi)燃機中的燃料噴射系統(tǒng)的燃料傳送，該系統(tǒng)具有作為蒸汽分離組件的主外殼的至少一部分而整體成形的低壓泵。
背景技術(shù)：
在燃料供應(yīng)系統(tǒng)中，以及尤其對于具有板內(nèi)和閥桿驅(qū)動型發(fā)動機的船舶發(fā)動機，在所有運行條件下不間斷地供應(yīng)燃料流通常是個挑戰(zhàn)。操作環(huán)境通常很熱，如果沒有仔細控制則會引起燃料蒸發(fā)。并且燃料傳送必須與船舶發(fā)動機運行周期相適應(yīng)，該運行周期具有在穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下長期運行并被迅猛加速或減速的突發(fā)事件不時打斷的特性。在整個這些周期和條件下，需要不間斷地向發(fā)動機傳送燃料。此外，船舶應(yīng)用通常遭受嚴酷的振動和沖擊。燃料傳送系統(tǒng)必須用心地設(shè)計和加強以防止在劇烈運行條件下燃料泄漏。在極端情況下，泄漏到船舶上的燃料可能導(dǎo)致火災(zāi)，這要求人員立即撤離而無論船舶位置或天氣條件。因此，在這些運行條件下并考慮到這些安全問題，滿足船舶發(fā)動機的燃料要求是個挑戰(zhàn)。申請人自己的一項美國專利6，257，208中公開一種向船舶發(fā)動機提供燃料的現(xiàn)有技術(shù)，其內(nèi)容通過引用并入此處。根據(jù)該技術(shù)，高壓燃料泵以足夠的數(shù)量向發(fā)動機噴射系統(tǒng)提供不間斷的燃料供應(yīng)，以滿足被稱為“全力運轉(zhuǎn)”情況下的發(fā)動機要求。當發(fā)動機燃料要求少于“全力運轉(zhuǎn)”時，采用回流線路以使不需要的燃料從發(fā)動機噴射系統(tǒng)回流到蒸汽分離器。該技術(shù)的一個缺點在于，要求以具有極高品質(zhì)和耐用性的部件來設(shè)計和制造回流線路及相關(guān)配件，以避免在燃料供應(yīng)系統(tǒng)的可預(yù)測的維修間隔期間燃料泄漏的可能。這增加了燃料供應(yīng)系統(tǒng)的成本以及泄漏的風(fēng)險，尤其是在運行條件嚴酷且維修間隔超出制造商推薦值之外的情況下。申請人:擁有的另一項現(xiàn)有技術(shù)是美國專利7，168,414，其內(nèi)容通過引用并入此處。該系統(tǒng)取消了上述通過發(fā)動機噴射系統(tǒng)的未使用燃料的再循環(huán)。于是，這也消除了回流線路所增加的設(shè)計和制造成本，并且降低了燃料泄漏的風(fēng)險。如圖I所示，該系統(tǒng)的特征在于在燃料傳送線路34和蒸汽分離器20之間延伸的旁通線路40，旁通線路40用于使過量的燃料在到達發(fā)動機噴射系統(tǒng)之前回流到蒸汽分離器。以這種方式，超過燃料噴射系統(tǒng)要求的燃料直接回流到蒸汽分離器，因此消除了使通過燃料噴射系統(tǒng)的不需要的燃料再循環(huán)的需要。除了上述缺點，該系統(tǒng)還具有由位于蒸發(fā)分離器40之外的低壓提升泵18帶來的缺陷。這需要額外的安裝硬件和燃料管線布置，從而增加了成本及燃料泄漏點。另一項現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)是美國專利6，390，871，其公開了一種安裝到舷外發(fā)動機的驅(qū)動桿外殼上的燃料存儲器。如圖2所示，第一燃料泵20是提升泵，該提升泵將燃料從燃料箱中抽出并將燃料泵入存儲器10的空腔12中。第二燃料泵30是高壓泵，該高壓泵將燃料從空腔中抽出并以更高的壓力將燃料泵入發(fā)動機的燃料線路中。第一和第二泵都設(shè)置在存儲在燃料存儲器中的一定數(shù)量的燃料之中。盡管具有比上述現(xiàn)有技術(shù)更少的泄漏點，該系統(tǒng)仍然需要承受由泄漏點以及與組裝和安裝相關(guān)的成本所帶來的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過消除泄漏點和增加的組件相關(guān)的成本克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。更確切地說，低壓提升泵例如脈沖泵至少部分地與蒸汽分離器整體成形。該泵可以例如位于或部分位于蒸汽分離器之外或之內(nèi)。從而消除了現(xiàn)有技術(shù)的額外的設(shè)計和制造成本，并且降低了泄漏的風(fēng)險。
在本發(fā)明的一個實施例中，一種燃料蒸汽分離器包括外殼，將燃料傳送到蒸汽分離器的低壓泵，以及將燃料傳送到發(fā)動機的高壓泵，其中所述低壓泵至少部分地與所述外殼由同一材料整體成形。一方面，所述低壓泵可以位于所述外殼之內(nèi)或之外。外殼中的存儲器具有空腔以容納用于發(fā)動機的液體燃料，其中所述高壓泵將燃料從該空腔抽出并泵入發(fā)動機，并且當燃料位于空腔中時，所述低壓泵和高壓泵與燃料熱連通。中空管設(shè)置為具有多個回路的線圈，該線圈的尺寸適于容納于外殼內(nèi)部，該管具有延伸通過外殼的第一和第二端，該第一和第二端用于分別與冷卻劑供應(yīng)和排放元件連接。當空腔中的燃料低于預(yù)設(shè)液位時，非耦連的浮閥將蒸汽從蒸汽分離器中排出。當空腔中達到預(yù)設(shè)壓力時，壓力釋放閥打開以將燃料蒸汽從空腔中排出。在本發(fā)明的另一實施例中，一種用于船舶發(fā)動機的燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括蒸汽分離器，該蒸汽分離器接收來自燃料箱的液體燃料并收集燃料釋放出的蒸汽，該蒸汽分離器包括具有內(nèi)部和外部的外殼；高壓泵，該高壓泵容納于蒸汽分離器的主體中且具有入口和出口，該入口與主體中的存儲器連通，通過該出口將增壓的燃料傳送到發(fā)動機；以及低壓泵，該低壓泵與蒸汽分離器主體的至少一部分整體成形，并且將燃料傳送到蒸汽分離器。一方面，所述低壓泵可以位于所述外殼之內(nèi)或之外。存儲器具有空腔以容納用于發(fā)動機的液體燃料，其中所述高壓泵將燃料從該空腔抽出并泵入發(fā)動機，并且當燃料位于空腔中時，所述低壓泵和高壓泵與燃料熱連通。中空管設(shè)置為具有多個回路的線圈，該線圈的尺寸適于容納于外殼內(nèi)部，該管具有延伸通過外殼的第一和第二端，該第一和第二端用于分別與冷卻劑供應(yīng)和排放元件連接。當空腔中的燃料低于預(yù)設(shè)液位時，非耦連的浮閥將蒸汽從蒸汽分離器中排出。當空腔中達到預(yù)設(shè)壓力時，壓力釋放閥打開以將燃料蒸汽從空腔中排出。在本發(fā)明的又一實施例中，一種用于內(nèi)燃機的燃料泵組件的蒸汽分離器包括存儲器，該存儲器具有空腔以容納用于發(fā)動機的液體燃料；以及低壓泵，該低壓泵向所述存儲器提供燃料，其中該低壓泵與蒸汽分離器主體的至少一部分整體成形。一方面，高壓泵將燃料從空腔抽出并泵入發(fā)動機，該高壓泵設(shè)置在存儲器的空腔中，并且當燃料位于空腔中時，高壓泵與燃料熱連通。中空管設(shè)置為具有多個回路的線圈，該線圈的尺寸適于容納于主體內(nèi)部，該管具有延伸通過主體的第一和第二端，該第一和第二端用于分別與冷卻劑供應(yīng)和排放元件連接。所述低壓泵可以設(shè)置在存儲器之外或存儲器之內(nèi)的位置。


結(jié)合下列具體描述以及附圖進行考慮，本發(fā)明的其他優(yōu)點將會更加容易理解，其中圖I是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶有旁通線路的船舶蒸汽分離器的示意圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于船舶推進系統(tǒng)的燃料系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其中低壓泵與蒸汽分離器整體成形。
具體實施方式

參見附圖，其中相似附圖標記用于指示各附圖中的相似或相應(yīng)部件，用于船舶內(nèi)燃機的燃料供應(yīng)系統(tǒng)在圖3中示意性地示出。圖3示出具有由聚合物材料形成的主體52的燃料蒸汽分離器50，燃料蒸汽分離器50適于接收液體燃料供應(yīng)并向燃料泵54提供基本不含蒸汽的液體燃料供應(yīng)。燃料泵54優(yōu)選由燃料蒸汽分離器50支撐，并且該燃料泵54可以是帶有入口和出口 56的電機驅(qū)動燃料泵，該入口與主體52中的液體燃料供應(yīng)相通，且增壓的燃料通過該出口 56排出以便向發(fā)動機傳送。使用低壓提升泵60將燃料從箱中泵入到蒸汽分離器50的存儲器中。低壓提升泵60與蒸汽分離器50整體成形。也就是說，低壓提升泵的至少一部分與蒸汽分離器50由相同的材料整體成形。這使得泄漏路徑減少并且有助于降低與組件相關(guān)的成本。低壓泵可以如圖3所示地位于蒸汽分離器50外部，或者也可以如本領(lǐng)域公知地位于蒸汽分離器內(nèi)部(未示出)。例如，低壓泵和蒸汽分離器可以由相同材料制成以形成單一的連續(xù)單元。在一個優(yōu)選實施例中，低壓泵60是脈沖型泵。脈沖燃料泵通常具有四根與其相連的管子。一根管子與燃料箱相連。兩根管子與發(fā)動機的曲軸箱相連，還有一根管子與燃料蒸汽分離器的入口相連。當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，與發(fā)動機相連的管子以每次運轉(zhuǎn)(revolution)的脈沖壓力傳送燃料。隔板隨著壓力脈動。在泵的頂端有兩個腔室，這兩個腔室由一對單向閥分開。這些閥確保經(jīng)過的燃料不會回流。在一次脈沖時燃料從一個腔室流向另一個腔室，在下一個脈沖時燃料流向發(fā)動機。更具體地，通過低壓提升泵60例如脈沖泵從箱(未示出)引導(dǎo)燃料，該泵將燃料推入通常以50標記的蒸汽分離器。如此則蒸汽分離器50通過直接分配系統(tǒng)接收來自燃料箱的液體燃料。蒸汽分離器50的主要目的是收集和排放燃料釋放出的蒸汽。在本實施例中，低壓泵60作為蒸汽分離器50的至少一部分整體成形，并且向蒸汽分離器50的存儲器持續(xù)添加更多液體燃料。蒸汽出口 58允許蒸汽排出。蒸汽出口 58由浮閥控制，優(yōu)選非耦連的浮閥64，其響應(yīng)于蒸汽分離器50的存儲器中的液體燃料的液位。一旦液體燃料將要從蒸汽出口 58溢出，浮閥自動關(guān)閉。在所有不具威脅性的條件下，蒸汽出口 58保持開放以排出燃料蒸汽。高壓泵54具有燃料入口，其用于從蒸汽分離器50的存儲區(qū)域抽回液體燃料。高壓泵54還具有燃料出口 56，其用于在壓力條件下向發(fā)動機噴射系統(tǒng)供應(yīng)燃料。發(fā)動機噴射系統(tǒng)可以是使用船舶發(fā)動機(未示出)適用的蒸發(fā)燃料的任意類型。通常情況下，發(fā)動機噴射系統(tǒng)包括多個噴射器。
高壓泵54被設(shè)計為隨著發(fā)動機的運行而連續(xù)運作。泵54還為發(fā)動機的“全力運轉(zhuǎn)”條件提供最大的燃料傳送和壓力。然而，由于發(fā)動機不是始終在全力運轉(zhuǎn)條件下運行的，在其它條件(非“全力運轉(zhuǎn)”)下泵54將試圖傳送超過所需的燃料。為了減輕燃料傳送線路和相關(guān)配件以及發(fā)動機噴射系統(tǒng)中累積的過量壓力，可以在燃料傳送線路和蒸汽分離器50之間延伸有旁通或回流線路(未示出)。該旁通或回流線路使過量燃料在燃料到達發(fā)動機噴射系統(tǒng)之前回流到蒸汽分離器50，并且從而不必使通過發(fā)動機噴射系統(tǒng)的未使用的燃料再循環(huán)。在運行中，燃料向發(fā)動機的供應(yīng)如此實現(xiàn)通過使用低壓泵60首先將液體燃料從燃料箱(未示出)移動到蒸汽分離器50中。在到達低壓泵之前，水被從燃 料中分離出來。在蒸汽分離器50中，燃料釋放出的蒸汽被收集和排出或滲出到大氣中或其它適合的收集系統(tǒng)。當蒸汽分離器50中的液體燃料的液位到達預(yù)設(shè)高度時，浮閥自動切斷蒸汽的滲透以防止液體燃料通過蒸汽出口 58溢出。高壓泵54從蒸汽分離器50中抽回液體燃料，并在壓力下通過燃料傳送線路(燃料出口 56)將其傳送到發(fā)動機噴射系統(tǒng)。然而，監(jiān)控高壓泵54和發(fā)動機噴射系統(tǒng)之間的燃料壓力以確定發(fā)動機噴射系統(tǒng)是否具有超過發(fā)動機有效運行所需的燃料。如果高壓泵54供應(yīng)了超過所需的燃料，額外的不需要的燃料可以通過旁通或回流線路自動回流到蒸汽分離器50。因此，超過發(fā)動機要求的燃料在到達發(fā)動機噴射系統(tǒng)之前回流到蒸汽分離器50。此外，中空的圓柱形管62位于蒸汽分離組件50的主體52內(nèi)部，并且被彎曲且設(shè)置為具有多個圓形回路的線圈。進氣端與液體冷卻劑源(未示出)相連，在船舶發(fā)動機的情況下的該液體冷卻劑源通常為泵，該泵將水從發(fā)動機所運行的湖水或海水環(huán)境中泵到發(fā)動機中以實現(xiàn)冷卻目的。冷卻水通常用于冷卻發(fā)動機的燃燒室以及蒸汽分離組件50。通過管線圈62將湖水或海水或其它液體冷卻劑從第一端泵到第二出口端，從而將熱量從蒸汽分離組件20的主體52的內(nèi)部移除。本發(fā)明以舉例方式進行了描述，并且應(yīng)當理解，所使用的術(shù)語具有描述性質(zhì)而非限制。顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，本發(fā)明的各種修改和變化都是可能的。因此，應(yīng)當理解，在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)，其中現(xiàn)有技術(shù)位于特征部分之前，并且附圖標記僅是為了說明方便而非任何形式的限定，本發(fā)明也可通過除了具體描述以外的方式實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種燃料蒸汽分離器，其特征在于，包括 夕卜殼; 將燃料傳送到蒸汽分離器的低壓泵；以及 將燃料傳送到發(fā)動機的高壓泵，其中所述低壓泵至少部分地與所述外殼由同一材料整體成形。
2.如權(quán)利要求I所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，所述低壓泵位于所述外殼之外。
3.如權(quán)利要求I所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，所述低壓泵位于所述外殼之內(nèi)。
4.如權(quán)利要求I所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括存儲器，該存儲器具有空腔以容納用于發(fā)動機的液體燃料，其中所述高壓泵將燃料從該空腔抽出并泵入發(fā)動機，并且當燃料位于空腔中時，所述低壓泵和高壓泵與燃料熱連通。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括中空管，該中空管設(shè)置為具有多個回路的線圈，該線圈的尺寸適于容納于外殼內(nèi)部，該管具有延伸通過外殼的第一和第二端，該第一和第二端用于分別與冷卻劑供應(yīng)和排放兀件連接。
6.如權(quán)利要求I所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括非耦連的浮閥，當空腔中的燃料低于預(yù)設(shè)液位時，該浮閥將蒸汽從蒸汽分離器中排出。
7.如權(quán)利要求6所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括壓力釋放閥，當空腔中達到預(yù)設(shè)壓力時，該壓力釋放閥打開以將燃料蒸汽從空腔中排出。
8.如權(quán)利要求I所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，所述低壓泵為脈沖泵。
9.一種用于船舶發(fā)動機的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，包括 蒸汽分離器，該蒸汽分離器接收來自燃料箱的液體燃料并收集燃料釋放出的蒸汽，該蒸汽分離器包括具有內(nèi)部和外部的外殼； 高壓泵，該高壓泵容納于蒸汽分離器的主體中且具有入口和出口，該入口與主體中的存儲器連通，通過該出口將增壓的燃料傳送到發(fā)動機；以及 低壓泵，該低壓泵與蒸汽分離器主體的至少一部分整體成形，并且將燃料傳送到蒸汽分離器。
10.如權(quán)利要求9所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，所述低壓泵位于所述外殼之外。
11.如權(quán)利要求9所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，所述低壓泵位于所述外殼之內(nèi)。
12.如權(quán)利要求9所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括存儲器，該存儲器具有空腔以容納用于發(fā)動機的液體燃料，其中所述高壓泵將燃料從該空腔抽出并泵入發(fā)動機，并且當燃料位于空腔中時，所述低壓泵和高壓泵與燃料熱連通。
13.如權(quán)利要求12所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括中空管，該中空管設(shè)置為具有多個回路的線圈，該線圈的尺寸適于容納于外殼內(nèi)部，該管具有延伸通過外殼的第一和第二端，該第一和第二端用于分別與冷卻劑供應(yīng)和排放元件連接。
14.如權(quán)利要求9所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括非耦連的浮閥，當空腔中的燃料低于預(yù)設(shè)液位時，該浮閥將蒸汽從蒸汽分離器中排出。
15.如權(quán)利要求14所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括壓力釋放閥，當空腔中達到預(yù)設(shè)壓力時，該壓力釋放閥打開以將燃料蒸汽從空腔中排出。
16.如權(quán)利要求9所述的燃料蒸汽分離器，其特征在于，所述低壓泵為脈沖泵。
17.一種用于內(nèi)燃機的燃料泵組件的蒸汽分離器，其特征在于，包括 存儲器，該存儲器具有空腔以容納用于發(fā)動機的液體燃料；以及 低壓泵，該低壓泵向所述存儲器提供燃料，其中該低壓泵與蒸汽分離器主體的至少一部分整體成形。
18.如權(quán)利要求17所述的蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括高壓泵，該高壓泵將燃料從空腔抽出并泵入發(fā)動機，該高壓泵設(shè)置在存儲器的空腔中，并且當燃料位于空腔中時，高壓泵與燃料熱連通。
19.如權(quán)利要求18所述的蒸汽分離器，其特征在于，進一步包括中空管，該中空管設(shè)置為具有多個回路的線圈，該線圈的尺寸適于容納于主體內(nèi)部，該管具有延伸通過主體的第一和第二端，該第一和第二端用于分別與冷卻劑供應(yīng)和排放元件連接。
20.如權(quán)利要求17所述的蒸汽分離器，其特征在于，所述低壓泵設(shè)置在存儲器之外或存儲器之內(nèi)。
全文摘要
一種用于在壓力下向內(nèi)燃機供應(yīng)燃料的系統(tǒng)，用于控制向內(nèi)燃機中的燃料噴射系統(tǒng)的燃料傳送，該系統(tǒng)具有作為蒸汽分離組件的主外殼的至少一部分而整體成形的低壓泵。該低壓泵將從高壓泵抽入內(nèi)燃機中的燃料提升到存儲器的空腔中。由于低壓泵的整體特性，減少了泄漏路徑和組件成本。
文檔編號F02M37/08GK102782298SQ201180011329
公開日2012年11月14日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者凱爾·迪恩斯·阿克爾 申請人:費德羅-莫格爾公司