燃气发动机或双燃料发动机的气体供应系统及其操作方法

文档序号:418752 发布日期:2021-12-21 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 燃气发动机或双燃料发动机的气体供应系统及其操作方法 (Gas supply system for gas engine or dual fuel engine and method of operating the same ) 是由 B·迪鲁达姆 T·林德梅尔 于 2021-06-18 设计创作,主要内容包括:一种用于设计为燃气发动机或双燃料发动机的发动机的气体供应系统,其具有:气体调节站,其用于在发动机的气体燃料操作模式下为发动机供应气体燃料;从气体调节站延伸到发动机的汽缸的双壁气体管线,该双壁气体管线包括内管和外管,在气体燃料操作模式下,内管可由气体燃料在发动机侧端部的方向上流过;和惰性气体吹扫管线和分配给该管线的第一截止阀,在其中第一截止阀打开的发动机吹扫模式下,惰性气体可经由惰性气体吹扫管线在气体调节站侧端部处供给到外管,该惰性气体在发动机侧端部的方向上流过外管,在发动机侧端部处,惰性气体进入内管,并且经由内管在气体调节站侧端部的方向上流动,在气体调节站侧端部处,惰性气体离开双壁气体管线。(A gas supply system for an engine designed as a gas engine or a dual fuel engine, having: a gas conditioning station for supplying the engine with gaseous fuel in a gaseous fuel operating mode of the engine; a double-walled gas line extending from the gas conditioning station to a cylinder of the engine, the double-walled gas line comprising an inner tube and an outer tube, the inner tube being flowable by gaseous fuel in a direction of an engine-side end in a gaseous-fuel operating mode; and an inert gas purge line via which, in an engine purge mode in which the first shut-off valve is open, inert gas can be supplied to the outer tube at a gas conditioning station-side end, the inert gas flowing through the outer tube in the direction of the engine-side end, at which the inert gas enters the inner tube and flows via the inner tube in the direction of the gas conditioning station-side end, and a first shut-off valve assigned to the line, at which the inert gas leaves the double-walled gas line.)

燃气发动机或双燃料发动机的气体供应系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于燃气发动机或双燃料发动机的气体供应和惰性化(inertisation)系统。此外,本发明涉及一种用于操作气体供应系统的方法。

背景技术

在燃气发动机以及双燃料发动机中,在气体燃料操作模式下,气体燃料作为燃料燃烧。通过气体供应系统,可为相应的发动机供应气体燃料。这种气体供应系统包括用于容纳气体燃料的罐和气体调节站,该气体调节站用于根据请求的发动机输出并经由从气体调节站延伸到发动机的汽缸的双壁气体管线为发动机供应恒定气体压力的气体燃料。

气体供应和惰性化系统的双壁气体管线包括在发动机的方向上被流过的用于发动机的气体供应的内管。此外,气体供应系统的双壁气体管线包括外管,该外管至少部分地围绕内管,并且在气体调节站的方向上被流过,用于借助于吹扫空气排出潜在的气体泄漏物。内管和外管限定泄漏流动通道,吹扫空气在相对于内管逆流的方向上流过该泄漏流动通道。

这种气体供应系统的气体调节站也被称为GVU空间。

在燃气发动机的吹扫操作期间,并且特别地当双燃料发动机从气体燃料操作模式切换到液体燃料操作模式时,需要利用惰性气体吹扫先前输送气体燃料的管线。为此目的,在源于实践的已知的发动机中,需要在发动机的区域中的惰性气体吹扫管线的复杂管道。这是不利的。

因此,需要一种用于燃气发动机或双燃料发动机的气体供应系统,在其中有可能利用惰性气体吹扫输送气体燃料的管道(即,在产生很少结构费用的情况下),而不需要在发动机的区域中的惰性气体吹扫管线的复杂管。从这一点出发,本发明基于为燃气发动机或双燃料发动机创造一种新型气体供应系统和用于操作其的方法的目的。

发明内容

根据本发明,该目的通过根据权利要求1的用于燃气发动机或双燃料发动机的气体供应系统来解决。

根据本发明的气体供应系统包括气体调节站,该气体调节站用于在发动机的气体燃料操作模式下根据请求的发动机输出为发动机供应恒定气体压力的气体燃料。

此外,根据本发明的气体供应系统包括从气体调节站延伸到发动机的汽缸的双壁气体管线,该双壁气体管线包括内管和至少部分地(in sections)围绕内管的外管,其中在气体燃料操作模式下,从双壁气体管线的气体调节站侧端部发出的双壁气体管线的内管可由气体燃料在双壁气体管线的发动机侧端部的方向上流过。

此外,根据本发明的气体供应系统包括惰性气体吹扫管线和分配给惰性气体吹扫管线的截止阀,其中,在其中第一截止阀打开的发动机的吹扫模式下,惰性气体可经由惰性气体吹扫管线在双壁气体管线的气体调节站侧端部处被供给到双壁气体管线的外管,该惰性气体在双壁气体管线的发动机侧端部的方向上流过外管,在发动机侧端部处进入内管,并且经由内管在双壁气体管线的气体调节站侧端部的方向上流回,以便在气体调节站侧端部处从双壁气体管线离开。

对于这里呈现的本发明,提出了一种气体供应系统,其中,在气体燃料操作模式下气体燃料流过其内管的双壁气体管线可在吹扫模式下经由双壁气体管线的气体调节站侧端部被供应惰性气体,该惰性气体最初经由外管流动,在发动机侧端部的区域中从外管进入内管,然后在气体调节站侧端部的方向上经由内管流回,以便从那里排出。通过此,有可能在发动机的区域中不需要过去需要的惰性气体吹扫管线的复杂管道。

根据本发明的有利的进一步发展,在双壁气体管线的发动机侧端部处提供阀,该阀在发动机的吹扫模式下允许惰性气体从双壁气体管线的外管进入双壁气体管线的内管。通过该阀,可确保,一方面在发动机的吹扫模式下惰性气体从外管进入内管是可能的,并且另一方面在气体模式下防止燃料气体从内管进入外管。该阀可为例如止回阀或主动可切换阀。

根据有利的进一步发展,压力传感器连接到双壁气体管线,经由该压力传感器能够检测填充有惰性气体的双壁气体管线的压降。通过此,可容易且可靠地实现针对双壁气体管线的泄漏测试。

权利要求7、8和9中限定了用于操作气体供应系统的方法。

附图说明

本发明的优选进一步发展从从属权利要求和以下描述中获得。本发明的示例性实施例通过附图(但不限于此)而更详细地被解释。在附图中:

图1示出处于第一状态的用于燃气发动机或双燃料发动机的根据本发明的气体供应系统;

图2示出处于第二状态的气体供应系统,以及

图3示出图2的细节III。

具体实施方式

本发明涉及一种用于设计为燃气发动机或双燃料发动机的发动机的气体供应系统,该发动机特别地用在船上。此外,本发明涉及一种用于操作这种气体供应系统的方法。

图1和图2示出本发明意义上的优选气体供应系统10的示例性实施例,其与设计为双燃料发动机的发动机11在这里一起呈现。发动机11布置在发动机室12中。

设计为双燃料发动机或纯燃气发动机的发动机11包括多个汽缸13,在发动机的气体燃料操作模式下,气体燃料在汽缸13中燃烧。在液体燃料操作模式下,诸如例如柴油燃料的液体燃料可在发动机11的汽缸13中燃烧。

此外,图1示出布置在发动机室12中的发电机14,其可经由离合器15联接到发动机11。在离合器15闭合的情况下,发电机14可由发动机11驱动,以便例如产生电能。发动机11也可用于在另一输出端提供驱动力,例如在船中在船的螺旋桨处。

在气体燃料操作模式下,发动机11的汽缸13经由气体供应系统10被提供气体燃料。气体供应系统10包括用于提供气体燃料的罐(未示出)。

此外,气体供应系统10包括气体调节站,其是先前提及的GVU空间16的部分。气体调节站16用于根据请求的发动机输出为发动机11供应气体燃料,即,供应恒定气体压力的气体燃料。

图1示出气体管线17,该气体管线17从未示出的罐中发出,在发动机11的方向上延伸,其中气体调节站16和发动机11之间的该气体管线17是双壁气体管线18的部分。在双壁气体管线18的区域中,气体管线17形成双壁气体管线18的内管18a,其中双壁气体管线18的该内管18a部分地被外管18b围绕。

双壁气体管线18的内管18a和外管18b形成彼此分离的流动通道。

双壁气体管线18包括气体调节站侧端部19和发动机侧端部20。在发动机11的气体燃料操作模式下,从气体调节站侧端部19发出的双壁气体管线(即,双壁气体管线18的内管18a)由气体燃料在发动机侧端部20的方向上流过。

图1示出安装在气体调节站16的区域中的气体截止阀21。特别是当发动机11在气体燃料操作模式下操作时,这些气体截止阀21打开。在气体截止阀21上游的气体燃料的流动方向上看,示出了压力调节器22的组件,经由该组件可提供气体燃料的恒定气体压力。此外,图1示出安装在气体调节站16的区域中的排气阀29,其与排气管线30相互作用。

在图1和图2所示的气体供应系统10中,规定在气体燃料操作模式下,双壁气体管线18的用于排出任何存在的气体泄漏物的外管18b由吹扫空气(即,从发动机侧端部20发出)在双壁气体管线18的气体调节站侧端部19的方向上流过,使得相应地,在气体燃料操作模式下,在图1和图2的气体供应系统10中,内管18a和外管18b在相反的方向上被流过。吹扫空气可在双壁气体管线18的发动机侧端部20处被供给到外管18b,即,经由吹扫空气供应管线23。吹扫空气可在气体调节站侧端部19处离开双壁气体管线,并经由吹扫空气排出管线24排出。

在根据本发明的气体供应系统10中,规定存在惰性气体吹扫管线25,即,其中第一截止阀26被分配给该惰性气体吹扫管线25。特别是当吹扫空气供应管线23和吹扫空气排出管线24存在时,第二截止阀27和第三截止阀28分别被分配给吹扫空气供应管线23和吹扫空气排出管线24。

在气体燃料操作模式下,第二截止阀27和第三截止阀28二者都打开,而相比之下,第一截止阀26在气体燃料操作模式下关闭。特别是当没有发动机10的气体燃料操作模式而是吹扫操作时,为了例如将双燃料发动机从气体燃料操作模式转换到液体燃料操作模式,第一截止阀26打开,使得惰性气体然后可经由惰性气体吹扫管线25在双壁气体管线18的气体调节站侧端部19处被供给到双壁气体管线18的外管18b,该惰性气体在双壁气体管线18的发动机侧端部20的方向上流过外管18b,在发动机侧端部20处从外管18b进入内管18a,并经由内管18a在双壁气体管线18的气体调节站侧端部19的方向上流回,以便在气体调节站侧端部19处离开双壁气体管线18,或者在气体调节站侧端部19处经由排气装置29、30排出。特别是当吹扫空气供应管线23和吹扫空气排出管线24存在时,第二截止阀27和第三截止阀28二者然后都在吹扫模式下关闭。同样,两个气体截止阀21在吹扫模式下关闭。

如上所述,两个气体截止阀21存在于气体调节站16的区域中。同样存在多个排气阀29,其中在所示的示例性实施例中,两个排气阀29被分配给排气管线30,排气管线30在气体截止阀21与双壁气体管线18的气体调节站侧端部19之间或每个气体截止阀21与双壁气体管线18的气体调节站侧端部19之间从气体管线17分支出来。

如上文所解释的,气体截止阀21在吹扫模式下是关闭的,而相比之下,分配给排气管线30(其在气体截止阀21和双壁气体管线18的气体调节站侧端部19之间从气体管线17分支出来)的排气阀29在发动机11的吹扫模式下是打开的,使得然后从双壁气体管线18的该气体调节站侧端部(即,从双壁气体管线18的内管18a)离开的惰性气体可经由排气管线30排出。

特别地,如图1所示,当发动机11在气体模式下操作时,第一截止阀26关闭,并且没有惰性气体被输送至发动机11。气体截止阀21打开,使得经由双壁气体管线18,经由内管18a,气体燃料可被供给到发动机11的汽缸13。

特别是当在气体燃料操作模式下利用吹扫空气吹扫外管18b时,两个截止阀27和28打开,使得在发动机侧端部20处吹扫空气可经由吹扫空气供应管线23被供给到双壁气体管线18(即,外管18b),并且在双壁气体管线18的气体调节站侧端部19处离开双壁气体管线18(即,外管18b)的吹扫空气可经由吹扫空气排出管线24输送。在气体燃料操作模式下,排气阀29关闭。

在吹扫模式下,第一截止阀26打开,第二截止阀27和第三截止阀28二者都关闭。气体截止阀21也关闭。分配给排气管线30(在气体截止阀21和双壁气体管线18a的气体调节站侧端部19之间从气体管线17分支出来)的排气阀29中的至少一个打开。

因此,惰性气体然后可在其中截止阀26打开的吹扫模式下经由双壁气体管线18的气体调节站侧端部19被供给到外管18b,其中惰性气体然后经由外管18b在双壁气体管线18的发动机侧端部20的方向上流动,在发动机侧端部20处,其进入内管18a。在内管18a中,惰性气体从发动机侧端部20流回到双壁气体管线18的气体调节站侧端部19,在那里,惰性气体从双壁气体管线18离开,并经由排气管线30排出,在惰性气体的流动方向上看,排气管线30在气体截止阀21上游从气体管线17分支出来。

如从图3的细节III最显而易见,阀31设置在双壁气体管线18的发动机侧端部20处,在吹扫模式下,阀31允许惰性气体从双壁气体管线18的外管18b进入双壁气体管线的内管18a。在所示的示例性实施例中,该阀31是止回阀。特别是当在气体燃料操作模式下内管18a由气体燃料在相反方向上流过时,止回阀31关闭。

可切换阀也可用作阀31。然而,止回阀在设计上更容易。

双壁气体管线18可分配有压力传感器32,以便测量双壁气体管线18中的压力,尤其是在外管18b中的压力。当在吹扫模式下,双壁气体管线18在内管18a和还在外管18b中二者都填充有惰性气体时,这特别地可用于关闭第一截止阀26,并且然后监测双壁气体管线18中的压力。当检测到压降时,可断定双壁气体管线18上存在泄漏。这种功能要求阀31为可切换阀作为先决条件。阀31必须在阀26之前关闭。然后在18b中监测压降。

尽管在图1和图2中,吹扫空气供应管线23和吹扫空气排出管线24被示出为具有两个截止阀27和28,但是这些组件也可在没有截止阀的情况下完成。在这种情况下,外管18b然后可在气体燃料操作模式下填充有惰性气体。外管18b中惰性气体的压力然后高于内管18a中气体燃料的压力。通过此,通过省略吹扫空气供应管线23和吹扫空气排出管线24,可确保气体供应系统10的特别简单的构造。外管18b然后被永久填充有惰性气体。然后,这可在吹扫模式下使用,例如当双燃料发动机从气体燃料操作模式换成液体燃料操作模式以用于吹扫内管18a时。

此外,本发明涉及一种用于操作气体供应系统10的方法,其中规定,在气体燃料操作模式下截止阀26关闭,并且在吹扫模式下截止阀26打开。当吹扫空气供应管线23和吹扫空气排出管线24存在时,截止阀27和28二者在气体燃料操作模式下都是打开的,并且二者在吹扫模式下各自都是关闭的。

特别是当在发动机11的吹扫模式下没有气体燃料在发动机中燃烧并且两个气体截止阀21关闭时,并且此外当双壁气体管线18已经通过打开截止阀26填充了惰性气体时,第一截止阀26可关闭,并且然后利用压力传感器32监测双壁气体管线18中的压力,其中在压力变化时,则可断定双壁气体管线存在泄漏。

附图标记列表

10 气体供应管线

11 发动机

12 发动机室

13 汽缸

14 输出端/发电机

15 离合器

16 气体调节站

17 气体管线

18 双壁气体管线

18A 内管

18B 外管

19 气体调节站侧端部

20 发动机侧端部

21 气体截止阀

22 压力调节器

23 吹扫空气供应管线

24 吹扫空气排出管线

25 惰性气体吹扫管线

26 截止阀

27 截止阀

28 截止阀

29 排气阀

30 排气管线

31 阀

32 压力传感器。

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