Устойчивая к утечке судовая система подачи топлива (варианты) и морское судно - RU2576602C2

Чертежи

Показать все 9 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение в целом относится к топливной системе для судового двигателя внутреннего сгорания и, в частности, к топливной системе, содержащей устройство для локализации утечки топлива.

Многие плавучие средства (далее - суда) содержат двигатель внутреннего сгорания, разработанный для обеспечения хода судна по воде. Система подачи топлива для такого двигателя в целом устроена так, что топливо подается из бака и нагнетается в двигатель под высоким давлением. Двигатели обычно установлены в закрытом недостаточно вентилируемом помещении. Высокая температура, при которой находится судовая топливная система, характерные вибрации, создаваемые в непосредственной близости от двигателя, и вибрации при движении судна оказывают воздействие на топливную систему, увеличивая образование паров топлива. Пары топлива уменьшают эффективность и коэффициент полезного действия насоса, используемого для подачи топлива в двигатель. Для решения этой проблемы разработаны сепараторы паров топлива.

Для уменьшения расстояния топливо необходимо прокачивать под положительным давлением, причем принято устанавливать сепаратор паров топлива и насос высокого давления достаточно близко к прогретому двигателю. Другой проблемой, с которой сталкиваются на судах, является вероятность скопления топлива на судне в результате утечек, вследствие чего создается опасность возникновения пожара. Вероятность пожара на судне считается значительно более серьезной, чем возгорание в автомобиле вследствие того, что пожар на судне может вынудить находящихся на борту лиц к эвакуации на открытую водную поверхность. Береговая охрана США имеет «Общее положение о топливных системах, используемых для морских судов». Одно такое Положение можно найти в Своде федеральных нормативных актов (33 CFR §183590), которым определен действующий порядок проведения испытаний на воспламеняемость на судовых топливных системах. Для того чтобы удовлетворять этим и другим нормам и правилам, судовая топливная система должна отвечать указанным требованиям, не допускающим наружные утечки топлива.

Примеры различных судовых систем подачи топлива раскрыты в патентах США №5647331, 6032654, 6553974 и 7503314. В данное описание посредством ссылки включено полное содержание патента США №7503314.

В патентах США №5645004 и 6532888 описаны различные защитные устройства для морских судов, в которых уделено внимание проблемам и вопросам, связанным с утечками топлива на морских судах. В патенте США №5645004, например, предложена конструкция открытого поддона, установленного около участка потенциальной утечки топлива. Поддон выполнен из специального абсорбирующего материала, предназначенного для поглощения, удерживания и отверждения любых продуктов утечки или разлива, которые могут иметь место.

Однако отмечается стремление разрабатывать новые и усовершенствованные устройства для локализации утечек топлива, которыми могут быть оснащены прогретые вибрирующие судовые установки. Такие устройства для локализации утечек предпочтительно могут быть приспособлены к новому оборудованию топливных систем, так же как для модернизации оборудования в существующих топливных системах. Устройство для локализации утечек также предпочтительно является относительно недорогим, легким в изготовлении и легким для установки.

Согласно изобретению создана защищенная от утечек система подачи топлива для судового двигателя. Система подачи топлива содержит сепаратор пара, выполненный с возможностью приема жидкого топлива из топливного бака по подающему трубопроводу. Насос высокого давления предусмотрен для передачи жидкого топлива под положительным давлением от сепаратора пара к судовому двигателю внутреннего сгорания. Система подачи топлива также содержит корпус, по существу охватывающий сепаратор пара и/или насос высокого давления. Корпус содержит окружающие боковые стенки и верхнюю стенку, и нижнюю стенку. Верхняя и нижняя стенки соответственно соединены с боковыми стенками для образования охватываемого пространства для удерживания внутри жидкого топлива при утечке. По меньшей мере, участок упомянутых стенок выполнен с воздушным коробом. Корпус изолирован от высокой температуры двигателя благодаря теплоизолирующим качествам воздуха в воздушном коробе.

Корпус согласно изобретению является корпусом для сепаратора пара и/или насоса высокого давления так, чтобы в случае утечки или разлива топлива не произошло наружной утечки. Воздушный короб в по меньшей мере одной из стенок является эффективным для уменьшения количества тепловой энергии, которая проходит от двигателя или другого местоположения установки к компонентам, установленным внутри корпуса.

Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создана устойчивая к утечке система подачи топлива для судового двигателя, содержащая:

сепаратор пара, выполненный с возможностью приема жидкого топлива из топливного бака по подающему трубопроводу;

насос высокого давления для перемещения жидкого топлива под положительным давлением из сепаратора пара в судовой двигатель внутреннего сгорания; и

корпус, по существу охватывающий сепаратор пара и/или насос высокого давления и содержащий окружающие стенки для образования охватываемого пространства для содержания в нем жидкого топлива при имевшей место утечке; причем, по меньшей мере, участок упомянутых стенок выполнен с воздушным коробом, так что корпус изолирован от теплоты двигателя благодаря теплоизоляционным свойствам воздуха в воздушном коробе.

Предпочтительно, воздушный короб содержит противоположные концы, каждый из которых герметично закрыт для захвата в нем воздуха.

Предпочтительно, система дополнительно содержит заглушку, расположенную на по меньшей мере одном конце воздушного короба.

Предпочтительно, воздушный короб содержит множество по существу идентичных воздушных коробов.

Предпочтительно, множество воздушных коробов установлено бок о бок с линейным расположением.

Предпочтительно, воздушный короб содержит противоположные концы, каждый из которых герметично закрыт для захвата в нем воздуха, и дополнительно содержит множество по существу идентичных заглушек для одновременного герметичного закрытия множества воздушных коробов.

Предпочтительно, воздушный короб имеет в основном квадратное поперечное сечение.

Предпочтительно, корпус содержит съемную крышку для обеспечения доступа к охватываемому пространству корпуса.

Предпочтительно, корпус содержит по меньшей мере одно отверстие для трубопровода, проходящее через упомянутые стенки.

Предпочтительно, корпус содержит по меньшей мере один выступающий из него монтажный элемент.

Предпочтительно, сепаратор пара содержит охватываемую внутреннюю камеру для сбора жидкого топлива и паров топлива.

Предпочтительно, сепаратор пара содержит клапанное устройство для вентиляции, сообщающееся с внутренней камерой для выпуска уловленных паров топлива во внутренней камере.

Предпочтительно, система дополнительно содержит всасывающий насос низкого давления, соединенный по текучей среде с сепаратором пара и расположенный выше по потоку сепаратора пара для перемещения жидкого топлива из удаленного топливного бака во внутреннюю камеру сепаратора пара.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создана устойчивая к утечке судовая система подачи топлива, содержащая:

удаленный топливный бак для жидкого топлива;

сепаратор пара, размещаемый вблизи судового двигателя внутреннего сгорания и сообщающийся с удаленным топливным баком посредством подающего трубопровода, причем сепаратор пара имеет охваченную внутреннюю камеру для сбора жидкого топлива и паров топлива, при этом сепаратор пара содержит устройство вентиляционного клапана, сообщающееся с внутренней камерой для обеспечения выпуска паров топлива, захваченных во внутренней камере;

всасывающий насос, расположенный вдоль подающего трубопровода для перемещения жидкого топлива от удаленного топливного бака во внутреннюю камеру сепаратора пара;

насос высокого давления для перемещения жидкого топлива под положительным давлением от внутренней камеры в систему впрыска топлива двигателя; и

корпус, по существу охватывающий по меньшей мере один из упомянутых сепаратора пара, всасывающего насоса и насоса высокого давления, причем корпус содержит окружающие боковые стенки, верхнюю стенку и нижнюю стенку, при этом верхняя стенка и нижняя стенка соответственно примыкают к боковым стенкам для образования охватываемого пространства для содержания жидкого топлива, утекающего из по меньшей мере одного из сепаратора пара, всасывающего насоса и насоса высокого давления; причем корпус содержит съемную крышку для обеспечения доступа в охватываемое пространство; при этом по меньшей мере одна из боковых стенок, верхней стенки и нижней стенки содержит воздушный короб, имеющий противоположные концы и герметично закрытый на каждом своем конце; причем воздушный короб имеет в основном квадратное поперечное сечение и содержит множество воздушных коробов, установленных бок о бок с линейным расположением; заглушку, расположенную на одном конце воздушного короба и объединенную в группу со множеством подобных заглушек для одновременного герметичного закрытия множества воздушных коробов; причем корпус содержит по меньшей мере один выступающий из него монтажный элемент и по меньшей мере одно отверстие для трубопровода, проходящее через одну из: боковых стенок, верхней стенки и нижней стенки.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения создано морское судно, содержащее:

судовой двигатель, работающий на жидком топливе и содержащий систему подачи топлива, при этом система подачи топлива содержит:

удаленный топливный бак для жидкого топлива;

сепаратор пара, размещаемый вблизи судового двигателя внутреннего сгорания и сообщающийся с удаленным топливным баком посредством подающего трубопровода, причем сепаратор пара имеет охваченную внутреннюю камеру для сбора жидкого топлива и паров топлива, при этом сепаратор пара содержит устройство вентиляционного клапана, сообщающееся с внутренней камерой для обеспечения выпуска паров топлива, захваченных во внутренней камере;

всасывающий насос, расположенный вдоль подающего трубопровода для перемещения жидкого топлива от удаленного топливного бака во внутреннюю камеру сепаратора пара;

насос высокого давления для перемещения жидкого топлива под положительным давлением от внутренней камеры в систему впрыска топлива двигателя; и

корпус, по существу охватывающий по меньшей мере один из упомянутых сепаратора пара, всасывающего насоса и насоса высокого давления, причем корпус содержит окружающие боковые стенки, верхнюю стенку и нижнюю стенку, при этом верхняя стенка и нижняя стенка соответственно примыкают к боковым стенкам для образования охватываемого пространства для содержания жидкого топлива, утекающего из по меньшей мере одного из сепаратора пара, всасывающего насоса и насоса высокого давления; причем корпус содержит съемную крышку для обеспечения доступа в охватываемое пространство; при этом по меньшей мере одна из боковых стенок, верхней стенки и нижней стенки содержит воздушный короб, имеющий противоположные концы и герметично закрытый на каждом своем конце; причем воздушный короб имеет в основном квадратное поперечное сечение и содержит множество воздушных коробов, установленных бок о бок с линейным расположением; заглушку, расположенную на одном конце воздушного короба и объединенную в группу со множеством подобных заглушек для одновременного герметичного закрытия множества воздушных коробов; причем корпус содержит по меньшей мере один выступающий из него монтажный элемент и по меньшей мере одно отверстие для трубопровода, проходящее через одну из: боковых стенок, верхней стенки и нижней стенки.

Эти и другие признаки и преимущества данного изобретения можно будет оценить при рассмотрении нижеследующего подробного описания, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - вид в перспективе примера морского судна, содержащего двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе, подаваемом по системе подачи топлива согласно одному варианту осуществления данного изобретения;

Фиг. 2 - упрощенная блок-схема системы подачи топлива согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 3 - вид в поперечном сечении согласно одному из вариантов осуществления изобретения, отображающему как устройство сепаратора пара, так и насос высокого давления судовой системы подачи топлива, расположенные внутри корпуса, содержащего нижнюю стенку, выполненную с множеством воздушных коробов, размещенных бок о бок с линейным расположением;

Фиг. 4 - вид в перспективе корпуса согласно одному варианту выполнения данного изобретения;

Фиг. 5 - вид корпуса аналогично фиг. 4, но выполненный в другой перспективе;

Фиг. 6 - вид в поперечном сечении, выполненный, в общем, по линиям 6-6 с фиг. 4;

Фиг. 7 - вид в поперечном сечении, выполненный, в общем, по линиям 7-7 с фиг. 4;

Фиг. 8 - схематичный вид, показывающий в поперечном сечении корпус, расположенный непосредственно рядом с прогретым вибрирующим судовым двигателем внутреннего сгорания;

фиг. 9 - частичный вид в перспективе, показывающий альтернативный вариант выполнения изобретения, в соответствии с которым множество объединенных заглушек может быть использовано для закрытия линейно расположенной группы воздушных коробов; и

фиг. 10 - вид в перспективе устройства объединенных группой заглушек с фиг. 9.

На чертежах, на которых аналогичными ссылочными позициями на нескольких видах обозначены идентичные или соответствующие части, примерное изображение морского судна обозначено в целом ссылочной позицией 10 и содержит двигатель внутреннего сгорания, обозначенный в целом ссылочной позицией 12. Двигатель 12 при этом показан в конфигурации бортового типа, однако необходимо понимать, что двигатель 12 мог быть навесным, бортовым/навесным или двигателем другого типа. Двигатель 12 работает на жидком топливе, таком как дизельное горючее или бензин, содержащемся в бортовом топливном баке 14. Устойчивая к утечкам система подачи топлива согласно изобретению обозначена в целом ссылочной позицией 16 и соединяет топливный бак 14 и двигатель 12 для подачи топлива в двигатель 12, как требуется для его правильного функционирования. Заправочный трубопровод 18 используется для добавления жидкого топлива в топливный бак 14. По газоотводной трубке 20 отводится пар и воздух из топливного бака 14 согласно общепринятой практике.

Система 16 подачи топлива схематично показана на фиг. 2 и содержит подающий трубопровод 22, проходящий от топливного бака 14 к всасывающему насосу 24 или насосу с напором низкого давления. Всасывающий насос 24 засасывает топливо из бака 14 по подающему трубопроводу 22 и подает его к сепаратору 26 пара. Примерная деталь с конфигурацией поперечного сечения возможного одного сепаратора 26 пара показана на фиг. 3. Сепаратор 26 пара собирает и выпускает пары, выделяемые из поступающего топлива под низким давлением, а также из прогретого перемешиваемого неиспользованного топлива, возвращаемого из двигателя 12. Насос 28 высокого давления закачивает топливо под давлением в инжекторную систему подачи топлива или другую систему питания двигателя 12 для использования в ходе нормальной эксплуатации. Неиспользованное топливо возвращается к сепаратору 26 пара по обратному трубопроводу 30. Устройство 32 вентиляционного клапана может быть выполнено в качестве части сепаратора 26 пара с помощью паропровода 34. При подсоединении к системе двигателя с разрежением на впуске паропровод 34 создает отрицательное давление в вентиляционном клапане 32 так, чтобы пары топлива могли перемещаться и циркулировать в двигателе 12. Можно использовать и другие средства вентиляции, отличные от показанных на фиг. 2.

Специалистам в данной области техники понятно, что конкретная конфигурация сепаратора 26 пара может быть различной формы. В данном примере топливный насос 28 высокого давления содержит топливоприемный патрубок 36 на его заднем конце и выпускное отверстие 38 на его верхнем конце, ведущем непосредственно к двигателю 12. Сепаратор 26 пара, показанный на фиг. 3, содержит полый, в основном цилиндрический корпус, образующий полую внутреннюю камеру 40. Трубопровод 42 подачи топлива от всасывающего насоса 24 проложен по нижней части сепаратора 26 пара и сообщается с полой внутренней камерой 40. Возможный охлаждающий змеевик 44 установлен в камере 40 и прокачивает охлаждающую жидкость для минимизирования испарения.

Согласно изобретению предусмотрен корпус, обозначенный в целом ссылочной позицией 46, для по существу охватывания по меньшей мере одного из сепаратора 26 пара, всасывающего насоса 24 и насоса 28 высокого давления, содержащихся в пустотелом блоке. На фиг. 4 и 5 показаны виды в перспективе снаружи корпуса 46 согласно одному возможному варианту осуществления, содержащего окружающие стенки. В показанной примерной конфигурации окружающие стенки коробчатой формы содержат боковые стенки 48, верхнюю стенку 50 и нижнюю стенку 52. Верхняя и нижняя стенки 50 и 52, соответственно, примыкают к боковым стенкам 48 для образования охватываемого пространства 54, как показано на фиг. 6 и 7. Охватываемое пространство 54 является пригодным для содержания жидкого топлива, которое может случайно протечь или пролиться из содержащихся внутри компонентов. Компоненты на чертежах содержат в корпусе 46 как сепаратор 26 пара, так и насос 28 высокого давления. Альтернативно, любая комбинация из одного или более из всасывающего насоса 24, сепаратора 26 пара и насоса 28 высокого давления может быть расположена внутри корпуса 46.

Корпус 46 содержит съемную крышку 56, обеспечивающую доступ к охватываемому пространству 54. Крышка 56 на фиг. 4 показана с расположением на одной из боковых стенок 48, однако это не является единственно возможным местоположением. Альтернативно, крышка 56 может быть образована или составлять часть верхней стенки 50, или альтернативно нижней стенки 52, или части нескольких стенок. Крышка 56 может быть прикреплена шарнирно, зафиксирована зажимами, приклеена или установлена любым другим способом с местоположением относительно стенок 48, 50, 52 так, чтобы обеспечивать доступ к компонентам, содержащимся в охватываемом пространстве 54 во время установки, осмотра и/или в процессе технического обслуживания.

По меньшей мере одна из боковых стенок 48, верхней стенки 50 и нижней стенки 52 может быть выполнена с воздушным коробом 58. Воздушный короб 58 обеспечивает секцию стенки с воздушной изоляцией, которая действует как усиленный тепловой барьер для уменьшения энергии количества тепла, переданного с наружной стороны корпуса 46 к компонентам, расположенным в охватываемом пространстве 54. Таким образом, если корпус 46 расположен около двигателя 12, как показано на фиг. 1 и 8, тепло, исходящее от двигателя 12, сталкивается с более сильным противодействием относительно передачи проводимостью в охватываемое пространство 54 благодаря воздушному коробу 58. В предпочтительном варианте осуществления изобретения воздушный короб 58 состоит из множества по существу идентичных воздушных коробов 58, установленных бок о бок с линейным расположением. Например, множество воздушных коробов 58 показано с расположением в нижней стенке 52, однако воздушный короб 58 может быть выполнен в любой одной стенке или во множестве боковых стенок 48, верхней стенке 50 и нижней стенке 52.

Воздушные короба 58 согласно изобретению действуют для уменьшения количества тепловой энергии, которая проходит от двигателя 12 и других источников тепла к компоненту(ам), установленному(ым) в корпус 46. Особенно предпочтительным в применяемых машинах является те, где система 16 подачи топлива должна соответствовать нормам испытания на воспламеняемость, такого как USCG Свода федеральных постановлений США (CFR) 183.590, причем без утечки топлива наружу. Воздух имеет намного более низкую теплопроводность, чем большинство материалов конструкции (металлы, пластмассы, и т.д.). Поэтому воздушные короба 58 обеспечивают эффективный и легкий теплоизоляционный материал с дополнительным преимуществом снижения передачи шумов от компонентов, расположенных в корпусе 46. По этой причине у пассажира на морском судне 10 меньше вероятность слышать звук, производимый насосом 28 высокого давления, когда он расположен в корпусе 46. Еще одно преимущество, обеспечиваемое воздушными коробами 58, относится к потенциальному уменьшению расхода материалов, что обеспечивает полая конструкция. Это, среди прочих преимуществ, приводит как к снижению затрат, так и к уменьшению веса.

Каждый воздушный короб 58 предпочтительно сформован как удлиненная камера, выполненная между противоположными концами. Каждый конец является герметично закрытым, предпочтительно, для удерживания воздуха внутри. Один конец 60 каждой воздушного короба 58 может быть закрыт перпендикулярно примыкающей стенкой. В примере, показанном на фиг. 7, конец 60 закрыт боковой стенкой 48. Противоположный конец воздушного короба 58 может быть закрыт заглушкой 62. Таким образом, во время изготовления корпус 46 может быть изготовлен формованием из пластмассы с помощью стержней, используемых для формования воздушных коробов 58. После извлечения стержней воздушные короба 58 являются сформованными с открытыми концами, которые могут быть впоследствии герметично закрыты заглушками 62, которые, как показано на фиг. 4, 7 и 8, могут быть свободными элементами детали, прикрепляемой на место подходящим клеем или сваркой. Альтернативно, заглушки 62 могут быть соединены вместе на опорной пластине 68 для одновременного закрытия множества воздушных коробов 58. Таким образом, фиг. 9 и 10 отображают альтернативный вариант осуществления, в котором все заглушки 62 объединены полосообразной опорной пластиной 68. Другие способы могут быть использованы для образования воздушных коробов 58 и их герметичного закрытия для запирания воздуха внутри и удерживания воздуха для использования его теплоизоляционных свойств.

На фиг. 4-7 отображены примерные монтажные элементы 64, выступающие с наружной стороны корпуса 46. Они показаны в виде удлиненных частей наподобие лапок с проушинами для вмещения крепежных средств установки корпуса 46 на соответствующую поверхность или объект. Конечно, могут быть использованы многие другие способы установки для крепления корпуса 46 внутри морского судна 10.

На фиг. 4-7 показано несколько отверстий 66 для трубопровода, которые проходят через стенки 48, 50, 52 для перемещения текучей среды в корпус и из корпуса 46. Например, отверстия 66 для трубопровода могут быть использованы для прокладывания электрических проводов, возвратного трубопровода 30, паропровода 34, выпускного топливопровода 38 и трубопровода 42 подачи топлива сквозь корпус 46 к соответствующим компонентам, расположенным в охватываемом пространстве 54.

Изолирующие шайбы или другие подходящие прокладки или уплотняющие элементы могут быть вставлены между различными проводами, трубопроводами и отверстиями 66 для трубопровода для сопротивления износу.

Вышеупомянутое изобретение описано в соответствии с соответствующими юридическими стандартами, так что описание больше служит примером, а не ограничением. Изменения и модификации раскрытого варианта осуществления изобретения могут быть очевидными для специалистов в данной области техники и находиться в объеме изобретения.

Реферат

Предложена устойчивая к утечке система (16) подачи топлива для судового двигателя (12). Система (16) содержит в основном герметично закрытый корпус (46), в котором расположен сепаратор (26) пара, насос (28) высокого давления и/или всасывающий насос (24). Корпус (46) предотвращает открытое накопление в морском судне (10) топлива, утечка которого может произойти из упомянутых компонентов. Корпус (46) содержит одну или более стенок (48, 50, 52), выполненных с воздушными коробами (58), которые действуют как тепловые барьеры для снижения количества тепловой энергии, переданной внутрь с наружной стороны. Воздушные короба (58) предпочтительно расположены параллельно и закрыты на обоих концах для удерживания там воздуха. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула