一种低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，包括柴油机发动机，柴油机发动机连有测压计，柴油机发动机上设有排气总管，排气总管与废气涡轮相连，废气涡轮与排气口相连，排气总管分出一分支管道，在分支管道与排气口之间设有废气旁通装置。本实用新型兼顾了制造和使用的方便性，充分利用已有的柴油机系统结构，同时设计合理的驱动方式，实现了柴油机在低负荷下的流畅运行，实现了废气旁通管路的智能启闭，有利于保护增压器等器件和避免柴油机超负荷的情况发生，有效解决了现有技术中的问题，能够减少生产及运营成本，提高工作效率，对大型低速柴油机的实际应用具备积极的意义。
【专利说明】一种低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及于大型低速柴油机中的废气旁通处理【技术领域】，具体的涉及一种低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统。
【背景技术】
[0002]现代船用大型低速柴油机的技术趋势是向全电子控制、大型化方向发展，其单机功率大，因此燃油消耗量也大。而近年由于油价攀升，为了使柴油机降低油耗，现有生产中逐渐发展了相应的标准化运行和低负荷运行模式。同时，船东在选择船舶主机时，出于经济性的考虑，往往会选用柴油机设计功率中的较低点，以降低有效燃油消耗量，缩减成本。而在实际应用中，常规的大型低速柴油机在持续的低负荷功率下运行时，普遍无法满足稳定、流畅的运行要求，会出现当运行负荷高于设定值时，废气流量输送不合理，导致增压器损坏以及柴油机超负荷等现象，对柴油机的使用造成了很多的不变，也增加了日常运营的时间和成本，而且如配备专门的设备解决上述问题，则又会增加过多的额外成本，不利于整体生产预算的把控。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统。
[0004]本实用新型通过以下技术方案实现:
[0005]一种低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，包括柴油机发动机，柴油机发动机连有测压计，柴油机发动机上设有排气总管，排气总管与废气涡轮相连，废气涡轮与排气口相连，排气总管分出一分支管道，在分支管道与排气口之间设有废气旁通装置；其中，所述废气旁通装置同时连有供电器和空气压缩器。
[0006]废气旁通装置包括二位三通电磁阀，所述二位三通电磁阀左侧连有电缆接头，电缆接头通过电缆与供电器相连；二位三通电磁阀上侧连有一连接管，所述连接管与空气压缩器相连。其中在连接管上与空气压缩器相连的位置处设有球阀，通过球阀的开合可控制连接管的打开与关闭。
[0007]二位三通电磁阀下侧连有通路管，通路管的端部连有常闭的驱动阀，所述驱动阀上方设有蝶阀，所述蝶阀上设有旋转阀片，旋转阀片覆盖住排气总管的管口。
[0008]另外，蝶阀左侧连有连接管，所述连接管连有排气管，连接管与排气管的连接处设有节流孔板，排气管与排气口相连。
[0009]二位三通电磁阀上侧设有泄气通路管，泄气通路管用于泄放压缩空气。
[0010]驱动阀上侧设有驱动输出轴端，所述驱动输出轴端与驱动阀的内置活塞相连；所述驱动输出轴端通过带键槽的连接轴与波纹管弹性联轴器相连。
[0011]所述波纹管弹性联轴器上端连有中间轴；所述中间轴上固定有位置指示器，同时中间轴的上端连有另一个波纹管弹性联轴器；其中，位于上侧的波纹管弹性联轴器连有蝶阀。
[0012]驱动输出轴端、两个波纹管弹性联轴器、蝶阀相互之间均为挠性连接。
[0013]蝶阀与发动机排气总管和连接管相连的两个连接面上均设有一管路配对法兰，且在蝶阀与两个管路配对法兰相连的连接面处均设有密封用的石墨垫片；其中，两个管路配对法兰之间通过多组耐热螺栓相连，所述耐热螺栓的左右端部处均设有一耐热螺母。
[0014]所述节流孔板的左右侧面均设有一管路连接法兰；其中，两个管路配对法兰之间通过多组耐热螺栓相连，所述耐热螺栓的左右端部处均设有一耐热螺母。
[0015]节流孔板可根据不同需求设计为相应的结构，例如，可以为两端外扩的条状结构，其中节流孔板主体中部对称设有两组椭圆形的安装调节孔，节流孔板主体上侧设有圆形的排烟孔；节流孔板的两组安装调节孔分别套在位置对应的两组耐热螺栓上，同时保持排烟孔整体在连接管管道的截面范围内。
[0016]根据上述系统可以实现低负荷模式下的船用低速柴油机调节，具体步骤如下:
[0017]I)在柴油机发动机运行过程中，通过测压计即时的测量柴油机发动机的运行负荷，当柴油机发动机的运行负荷高于设定值时，开启废气旁通装置，打开球阀，并保持球阀的常开状态；
[0018]2)当球阀开启，通过电缆接头给二位三通电磁阀供电，二位三通电磁阀打开通路管，此时开启空气压缩器，通过空气压缩器输送压缩空气至通路管，通路管控制压缩空气流向驱动阀；
[0019]3)由压缩空气驱动驱动阀的内置活塞，使内置活塞达到最大行程，同时通过内置活塞令驱动输出轴端进行转动；
[0020]4)两个波纹管弹性联轴器和中间轴组成连接传动机构，当驱动输出轴端转动时，通过两个波纹管弹性联轴器和中间轴的传动作用，带动蝶阀的旋转阀片转动，打开分支管道，将废气通过连接管引向排气管，再经排气管由排气口进行排放。
[0021]所述旋转阀片所能承受的排气压力不小于5bar，所能承受的温度不低于500°C。
[0022]节流孔板的两组安装调节孔分别套在对应的两个耐热螺栓上，同时保持排烟孔位于连接管管道的中部位置，此时进入连接管的废气经过排烟孔通向排气口。
[0023]其中空气压缩器产生的压缩空气的压力值范围应保持在7 — 9bar之间。
[0024]当压缩空气驱动完成后，需要关闭废气旁通装置时，通过电缆接头切断二位三通电磁阀的供电，则二位三通电磁阀切换至泄气通路管，从驱动阀中回流的压缩空气经过泄气通路管泄放。
[0025]当切断二位三通电磁阀的供电，二位三通电磁阀将压缩空气切换到通路管时，内置活塞的活塞腔卸压，内置活塞被推回，内置活塞带动驱动输出轴端反转，回到初始位置。
[0026]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0027]本实用新型技术方案兼顾了制造和使用的方便性，充分利用已有的柴油机系统结构，同时设计合理的驱动方式，实现了柴油机在低负荷下的流畅运行，实现了废气旁通管路的智能启闭，有利于保护增压器等器件和避免柴油机超负荷的情况发生，有效解决了现有技术中的问题，能够减少生产及运营成本，提高工作效率，对大型低速柴油机的实际应用具备积极的意义。【专利附图】
【附图说明】
[0028]下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步的详细描述:
[0029]图1所示为本实用新型系统结构示意图；
[0030]图2所示为本实用新型废气旁通装置的主视结构图；
[0031]图3所示为本实用新型废气旁通装置的背视结构图；
[0032]图4所示为图1中节流孔板的剖视结构图；
[0033]图5所示为本实用新型驱动阀的结构图；
[0034]图6所示为本实用新型波纹管弹性联轴器的结构图；
[0035]图7所示为本实用新型位置指示器的结构图；
[0036]图8所示为本实用新型蝶阀的结构图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0038]如图f图8所示为本实用新型实施例的一种低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，包括柴油机发动机，柴油机发动机连有测压计，柴油机发动机上设有排气总管，排气总管与废气涡轮相连，废气涡轮与排气口相连，排气总管分出一分支管道30，在分支管道30与排气口之间设有废气旁通装置。
[0039]其中，所述废气旁通装置同时连有供电器和空气压缩器；此外，废气旁通装置包括二位三通电磁阀4，实际应用中，二位三通电磁阀04通过电路开关进行控制，可以将相应的电路开关安装在船舶集控台，这样便于操作，也可以提高切换效率。
[0040]所述二位三通电磁阀4左侧连有电缆接头5，电缆接头5通过电缆与供电器相连。
[0041]二位三通电磁阀4上侧连有一连接管2，所述连接管2与空气压缩器相连，其中在连接管2上与空气压缩器相连的位置处设有球阀1，通过球阀I的开合控制连接管2的打开与关闭。
[0042]二位三通电磁阀4下侧连有通路管6，通路管6的端部连有常闭的驱动阀7，所述驱动阀7上方设有蝶阀11，所述蝶阀11上设有旋转阀片23，旋转阀片23覆盖住排气总管的管口。具体如图8所示，通过蝶阀11的旋转阀片23转动，实现开闭发动机排气总管的作用。
[0043]另外，蝶阀11左侧连有连接管13，所述连接管13连有排气管25，连接管13与排气管25的连接处设有节流孔板17，排气管25与排气口相连。
[0044]在二位三通电磁阀4上侧还设有泄气通路管3，泄气通路管3用于泄放压缩空气。
[0045]如图5所示，驱动阀7上侧设有驱动输出轴端20，所述驱动输出轴端20与驱动阀7的内置活塞相连；所述驱动输出轴端20通过带键槽的连接轴8与波纹管弹性联轴器9相连；波纹管弹性联轴器9结构如图6所示，波纹管弹性联轴器9除了传递轴向扭力外，还能够在轴向和横向方向上减轻柴油机运行时产生的振动对驱动阀7造成的影响。
[0046]所述波纹管弹性联轴器9上端连有中间轴10 ;所述中间轴10上固定有位置指示器29，同时中间轴10的上端连有另一个波纹管弹性联轴器9 ;其中，位于上侧的波纹管弹性联轴器9连有蝶阀11。[0047]蝶阀11与发动机排气总管和连接管13相连的两个连接面上均设有一管路配对法兰12 ;其中，两个管路配对法兰12之间通过多组耐热螺栓18相连，所述耐热螺栓18的左右端部处均设有一耐热螺母19。
[0048]蝶阀11与两个管路配对法兰12相连的连接面处均设有密封用的石墨垫片24。
[0049]如图4所示，所述节流孔板17的左右侧面均设有一管路连接法兰14 ;其中，两个管路配对法兰12之间通过多组耐热螺栓18相连，所述耐热螺栓18的左右端部处均设有一耐热螺母19。
[0050]其中，由于蝶阀11只能旋转固定的角度，因此为了实现不同的废气旁通流量，可根据低负荷模式下柴油机功率计算废气旁通量，确定不同规格的节流孔板17，通过改变废气流通截面积来控制旁通废气流量。在本实施例中，节流孔板17为两端外扩的条状结构，其中节流孔板17主体中部对称设有两组椭圆形的安装调节孔26，节流孔板17主体上侧设有圆形的排烟孔27 ;节流孔板17的两组安装调节孔26分别套在位置对应的两组耐热螺栓18上，同时保持排烟孔27整体在连接管13管道的截面范围内，以便进行废气排放。
[0051]根据上述系统能够实现低负荷模式下的船用低速柴油机调节，包括如下步骤:
[0052]I)在柴油机发动机运行过程中，通过测压计即时的测量柴油机发动机的运行负荷，当柴油机发动机的运行负荷高于设定值时，开启废气旁通装置，打开球阀I ;
[0053]2)当球阀I开启，通过电缆接头5给二位三通电磁阀4供电，二位三通电磁阀4打开通路管6，此时开启空气压缩器，通过空气压缩器输送压缩空气至通路管6，通路管6控制压缩空气流向驱动阀7 ；
[0054]3)由压缩空气驱动驱动阀7的内置活塞，使内置活塞达到最大行程，同时通过内置活塞令驱动输出轴端20进行转动；
[0055]4)两个波纹管弹性弹性联轴器9和中间轴10组成连接传动机构，当驱动输出轴端20转动时，通过两个波纹管弹性弹性联轴器9和中间轴10的传动作用，带动蝶阀11的旋转阀片23转动，打开分支管道30，将废气通过连接管13引向排气管25，再经排气管25由排气口进行排放。
[0056]其中，驱动输出轴端20、两个波纹管弹性联轴器9、蝶阀11相互之间均实现挠性连接，既可以有效传输扭矩，又能够适当补偿柴油机在垂直方向和水平方向上的振动位移和角度偏移。
[0057]蝶阀11的旋转阀片23需要承受一定的排气压力和温度，一般情况下所能承受的排气压力不小于5bar，所能承受的温度不低于500°C。
[0058]节流孔板17的两组安装调节孔26分别套在对应的两个耐热螺栓18上，同时保持排烟孔27位于连接管13管道的中部位置，此时进入连接管13的废气经过排烟孔27通向排气口 25，实现柴油机上部分废气的旁通作用。
[0059]在废气旁通装置打开时，应保持球阀I常开；球阀I与压缩空气的供给管路连通，压缩空气压力在7?9bar之间，其中，通路管6在装配前应进行试压，试验用的压缩空气压力应为15bar左右。
[0060]当压缩空气驱动完成后，需要关闭废气旁通装置时，通过电缆接头5切断二位三通电磁阀4的供电，则二位三通电磁阀4切换至泄气通路管3，从驱动阀7中回流的压缩空气经过泄气通路管3泄放。[0061]当切断二位三通电磁阀4的供电，二位三通电磁阀4将压缩空气切换到通路管3时，内置活塞的活塞腔卸压，内置活塞被推回，内置活塞带动驱动输出轴端20反转，回到初始位置。
[0062]如图7所示，通过位置指示器29的指向作用，可即时的观察中间轴10的转动情况，进而判断驱动输出轴端20的转动情况。
【权利要求】
1.一种低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，包括柴油机发动机，柴油机发动机连有测压计，柴油机发动机上设有排气总管，排气总管与废气涡轮相连，废气涡轮与排气口相连，其特征在于所述的排气总管分出一分支管道(30)，在分支管道(30)与排气口之间设有废气旁通装置；其中，所述废气旁通装置同时连有供电器和空气压缩器；此外，废气旁通装置包括二位三通电磁阀(4)，所述二位三通电磁阀(4)左侧连有电缆接头(5)，电缆接头(5)通过电缆与供电器相连；二位三通电磁阀(4)上侧连有一连接管(2)，所述连接管(2)与空气压缩器相连，其中在连接管(2)上与空气压缩器相连的位置处设有球阀(I )，通过球阀(I)的开合控制连接管(2)的打开与关闭；二位三通电磁阀(4)下侧连有通路管(6)，通路管(6 )的端部连有常闭的驱动阀(7 )，所述驱动阀(7 )上方设有蝶阀(11)，所述蝶阀(11)上设有旋转阀片(23)，旋转阀片(23)覆盖住排气总管的管口 ；另外，蝶阀(11)左侧连有连接管(13),所述连接管(13 )连有排气管(25 )，连接管(13 )与排气管(25 )的连接处设有节流孔板(17)，排气管(25)与排气口相连。
2.根据权利要求1所述的低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，其特征在于所述的二位三通电磁阀(4)上侧设有泄气通路管(3)，泄气通路管(3)用于泄放压缩空气。
3.根据权利要求1所述的低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，其特征在于所述的驱动阀(7 )上侧设有驱动输出轴端(20 )，所述驱动输出轴端(20 )与驱动阀(7 )的内置活塞相连；所述驱动输出轴端(20)通过带键槽的连接轴(8)与波纹管弹性联轴器(9)相连；所述波纹管弹性联轴器(9)上端连有中间轴(10);所述中间轴(10)上固定有位置指示器(29)，同时中间轴(10)的上端连有另一个波纹管弹性联轴器(9);其中，位于上侧的波纹管弹性联轴器(9)连有蝶阀(11)。
4.根据权利要求3所述的低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，其特征在于所述的驱动输出轴端(20)、两个波纹管弹性联轴器(9)、蝶阀(11)相互之间均为挠性连接。
5.根据权利要求1所述的低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，其特征在于所述的蝶阀(11)与发动机排气总管和连接管(13)相连的两个连接面上均设有一管路配对法兰(12)，且在蝶阀(11)与两个管路配对法兰(12)相连的连接面处均设有密封用的石墨垫片(24);其中，两个管路配对法兰(12)之间通过多组耐热螺栓(18)相连，所述耐热螺栓(18)的左右端部处均设有一耐热螺母(19)。
6.根据权利要求1所述的低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，其特征在于所述的所述节流孔板(17)的左右侧面均设有一管路连接法兰(14);其中，两个管路配对法兰(12)之间通过多组耐热螺栓(18)相连，所述耐热螺栓(18)的左右端部处均设有一耐热螺母(19)。
7.根据权利要求6所述的低负荷模式下的船用低速柴油机调节系统，其特征在于所述的节流孔板(17)为两端外扩的条状结构，其中节流孔板(17)主体中部对称设有两组椭圆形的安装调节孔(26)，节流孔板(17)主体上侧设有圆形的排烟孔(27);节流孔板(17)的两组安装调节孔(26)分别套在相应的两个耐热螺栓(18)上，同时保持排烟孔(27)整体在连接管(13)管道的截面范围内。
【文档编号】F02B37/18GK203499813SQ201320591761
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】马帅, 王飞翔, 曲伟东, 邓健星 申请人:玉柴船舶动力股份有限公司