一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置的制作方法

1.本发明涉及中冷器技术领域，特别涉及一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.涡轮增压发动机在工作中，空气经过增压器压缩后进入发动机气缸燃烧，在压缩过程中空气温度会升高，发动机进气温度过高会导致发动机出现爆震现象，严重的爆震会损坏发动机。因此需要中冷器将增压后的高温高压空气温度降低至发动机要求的进气温度，在此过程中，空气中的水蒸气将会在中冷器中产生冷凝水，遇到环境湿度比较大的环境，会产生大量的冷凝水，冷凝水如果不能及时排出，水蒸气会跟着空气进入气缸内，造成发动机气缸内积碳，影响发动机燃烧效率。如果在海洋环境中还会产生带有盐分的冷凝水，在高温高压环境中，从而腐蚀中冷器，造成中冷器效率降低。
4.针对上述问题，目前主要通过浮球式自动疏水阀或电磁阀加液位传感器式自动排水装置两种自动化的方式来解决，由于船舶在航行过程中起伏较大，导致浮球式自动疏水阀的浮球冷凝水液面不稳定，易造成浮球卡住，自动放水失效；另外，电磁阀加液位传感器式自动排水装置同样存在冷凝水液面不稳定的问题，也易造成自动放水失效。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，以解决现有技术中存在船舶起伏导致冷凝水液面不稳定造成自动放水失效的问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：
6.本发明提供了一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，包括内置中冷器的中冷器腔体、与中冷器腔体底部连通的收集箱、设于收集箱底部的放水阀门、支撑收集箱的弹性件以及支撑放水阀门和反向支撑弹性件的固定件；
7.其中，所述收集箱底部设有开口，所述放水阀门包括中空管体、密封部和排水部，所述密封部封堵所述中空管体的顶端，所述排水部设于所述中空管体侧壁且位于所述密封部下方，所述中空管体穿过所述开口且能产生相对位移，通过所述收集箱中冷凝水重力与所述弹性件支撑力的相互作用，实现所述收集箱下降进而利用所述排水部通过所述中空管体内部进行排水或者实现所述收集箱上升进而利用所述密封部进行密封。
8.进一步地，所述固定件为包覆所述收集箱的储水罐，所述储水罐的底部支撑所述中空管体以及反向支撑所述弹性件，所述储水罐内壁与所述收集箱外壁之间设置减震组件。
9.进一步地，所述减震组件包括自上而下依次间隙布置的多层环形减震橡胶垫，相邻层所述环形减震橡胶垫形成的空间为开放空间。
10.进一步地，每层所述环形减震橡胶垫内侧面与所述收集箱外壁连接，其外侧面与
所述储水罐内壁连接，每层所述环形减震橡胶垫设置缺口。
11.进一步地，所述中空管体设有滑动密封部，所述滑动密封部与所述开口的内壁滑动密封连接。
12.进一步地，所述中空管体底端外壁设有螺纹部，通过所述螺纹部与所述储水罐的底部螺纹连接。
13.进一步地，所述密封部为盘装结构，其底部设置橡胶密封件。
14.进一步地，所述排水部为设置在所述中空管体侧壁上的排水孔和/或排水弧形槽。
15.进一步地，所述弹性件为弹簧。
16.进一步地，所述中冷器腔体的出气管出气口高于进气口，所述出气管上设置分别连接其高点与低点的旁通管，所述旁通管中接有带有折流网的折流装置，所述折流装置通过管道与所述收集箱连通。
17.上述本发明的有益效果如下：
18.(1)本发明的冷凝水排水装置为机械式结构，当收集箱中冷凝水的重力大于弹性件支撑力的时候，收集箱下移，密封部与收集箱分开，冷凝水自动排出。当冷凝水的重力小于弹性件支撑力的时候，收集箱上移，密封部与收集箱紧密结合，实现密封，防止空气外泄，由于收集箱的升降依靠冷凝水的重力和弹性件的支撑力相互作用实现，避免依靠冷凝水液面进行控制，因此，船只正常航行造成的冷凝水液面不稳定的情况下，通过本发明的排水装置依然可以实现有效排水和密封。
19.(2)本发明的固定件为储水罐，储水罐包覆收集箱，储水罐内壁与收集箱外壁之间设置减震组件，通过设置减震组件可以缓冲来自外界的不良影响，确保排水装置在船只处于极端复杂环境的情况下，例如横摇、横倾、纵摇、纵倾，依然可以正常使用。
20.(3)本发明出气管的出气口高于进气口，在出气管上设置分别连接其高点与低点的旁通管，并在旁通管中设置折流装置，利用带水蒸气的空气比普通空气重这一原理，分流带水分较大的空气进入旁通管中，通过折流装置中折流网的阻隔水蒸气形成水滴，避免水蒸气跟着空气进入气缸内，造成发动机气缸内积碳，影响发动机燃烧效率。
附图说明
21.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：
22.图1示出了本发明排水装置整体结构示意图；
23.图2示出了本发明排水装置中放水阀门结构示意图；
24.图3示出了本发明排水装置中放水阀门剖视图；
25.图4示出了本发明排水装置中放水阀门工作原理图，其中4(a)为放水阀门关闭状态，4(b)为放水阀门开启状态。
26.图中，1出气管，2折流装置，3旁通管，4中冷气腔体，5中冷器，6中冷器冷凝水，7环形减震橡胶垫，8储水罐，9放水阀门，91密封部，92排水部，93滑动密封部，94中空管体，95螺纹部，96内六角孔，10弹簧，11进气管，12收集箱，13排水管，14第一管道，15第二管道。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明一种典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
28.如图1-图3所示，本实施例提供了一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，包括内置中冷器5的中冷器腔体4、与中冷器腔体4底部连通的收集箱12、设于收集箱12底部的放水阀门9、支撑收集箱6的弹性件以及支撑放水阀门9和反向支撑弹性件的固定件。
29.其中，收集箱12底部设有开口，放水阀门9包括中空管体94、密封部91和排水部92，密封部91封堵中空管体94的顶端，排水部92设于中空管体94侧壁且位于密封部91下方，中空管体94穿过开口且能产生相对位移，通过收集箱12中冷凝水重力与弹性件支撑力的相互作用，实现收集箱12下降进而利用排水部92通过中空管体94内部进行排水或者实现收集箱12上升进而利用密封部91进行密封。
30.本实施例中，中冷器5设置在中冷器腔体4内部，通过进气管11,高温气体经中冷器腔体4的进气口进入，经过中冷器5降温，之后通过中冷器腔体4的出气口排出，之后通过出气管1将降温后的压缩气体供应至气缸，气缸在图中未示出。另外，收集箱12通过第一管道14与中冷器腔体4底部连通，排水管13连通放水阀门9出水口。
31.本实施例的冷凝水排水装置为机械式结构，其中中冷器腔体4连通收集箱12，并在收集箱12下部设置弹性件，当收集箱12中冷凝水的重力大于弹性件支撑力的时候，收集箱12下移，密封部91与收集箱12分开，冷凝水自动排出。当冷凝水的重力小于弹性件支撑力的时候，收集箱12上移，密封部91与收集箱12紧密结合，实现密封，防止空气外泄，由于收集箱的升降依靠冷凝水的重力和弹性件支撑力相互作用实现，避免依靠冷凝水液面进行控制，因此，船只正常航行造成的冷凝水液面不稳定的情况下，通过本实施例的排水装置依然可以实现有效排水和密封。
32.需要说明的是，船只正常航行造成的冷凝水液面不稳定的情况下，现有浮球式自动疏水阀或电磁阀加液位传感器式自动排水装置也极易排水失效，关键在于两者均对液面的稳定性要求较高。
33.中空管体94设有滑动密封部93，滑动密封部93与开口的内壁滑动密封连接。在本实施例中，滑动密封部93由凹槽和o型密封圈配合而成。当然在其他一些实施例中，也可采用其他滑动密封的方式。需要指出的是，收集箱12底部应具有一定厚度，使得不论防水阀门9进行排水或者密封时滑动密封部93均不会脱离开口的内壁，不仅在密封部91密封时实现双密封(防止漏气)，而且在排水部排水时仍能通过滑动密封部93实现单密封(防止中冷器冷凝水进入储水罐体内)。
34.中空管体94底端外壁设有螺纹部95，通过螺纹部95与储水罐8的底部螺纹连接。
35.不难理解地是，弹性件初始时应具有一定的初始压力，这一初始压力可以通过旋拧螺纹部95实现。同时，密封部91上设置内六角孔96，便于放水阀门9的旋拧。
36.具有一定的初始压力时密封部91与收集箱12底部内壁紧密贴合，保证初始时收集箱12密封性。本实施例中，弹性件优选弹簧10，当然在其他一些实施例中可以选择其他具有弹性的构件。为了收集箱12底部受力平衡弹簧10数量应为多个且应该均匀布置，弹簧10的规格和数量选择要根据收集箱12承受冷凝水的体积来确定。例如在设计中要求，冷凝水的体积不能大于收集箱12容积的1/4,此时将冷凝水的体积为1/4收集箱容积时换算成冷凝水
的重力，再进行弹簧10规格和数量的选取，确保符合设计要求。
37.密封部91为盘装结构，其底部可增设橡胶密封件。不难理解地是，密封部91可以是圆盘结构、椭圆盘结构或者多边形盘结构，应该认为只要能覆盖密封收集箱12底部设置的开口即可，为了更好的密封，密封部91底部设置橡胶密封件，例如橡胶圈、橡胶垫等，另外，收集箱12底部开口处可设置与密封部91配合的凹槽。
38.排水部92为设置在中空管体94侧壁上的排水孔和/或排水弧形槽，需要指出的是，开设排水弧形槽可能会降中空管体94强度，但同时排水弧形槽的排水速度较快。在实际选择中，根据设计要求选择其中一种或两种均选择，优选设置排水孔。
39.放水阀门9的工作原理如图4所示，当收集箱12中冷凝水的重力大于弹性件支撑力的时候，收集箱12下移，密封部91与收集箱12分开，冷凝水自动排出，如图4(b)所示。当冷凝水的重力小于弹性件支撑力的时候，收集箱12上移，密封部91与收集箱12紧密结合，图4(a)所示。
40.船只当处于极端复杂环境，例如横摇、横倾、纵摇、纵倾时，为了确保本实施例的排水装置依然可以实现有效排水，本实施例通过采用减震的方式避免。
41.本实施例中固定件为包覆收集箱12的储水罐8，储水罐8的底部支撑中空管体94以及反向支撑弹性件，储水罐8内壁与收集箱12外壁之间设置减震组件。可以理解地是，储水罐8固定在船体上，保证其自身应是稳定固定的。
42.通过设置减震组件，可以确保排水装置在船只当处于极端复杂环境的情况下依然可以正常使用。
43.减震组件包括自上而下依次间隙布置的多层环形减震橡胶垫7，相邻层环形减震橡胶垫7形成的空间为开放空间。保证在缓冲外界不良影响时，相邻层环形减震橡胶垫7形成的空间都是平衡的，避免某一处空间压力或大或小进而影响缓冲效果。
44.优选地，每层环形减震橡胶垫7内侧面与收集箱12外壁连接，其外侧面与储水罐8内壁连接，每层环形减震橡胶垫7设置缺口，通过缺口使得各层形成的空间连通，保证气压一致。同时应能看到，环形减震橡胶垫7内侧面与收集箱12外壁连接，其外侧面与储水罐8内壁连接，这种连接方式使得在晃动的情况下均能其作用，比如收集箱12往左晃动时，左侧环形减震橡胶垫7受压力，右侧环形减震橡胶垫7受拉力。
45.可以理解地是，在其他一些实施例中，环形减震橡胶垫7的内侧面或者外侧面固定，虽能实现空间的气压一致，但在晃动过程中，仅有一侧起作用，缓冲效果较两侧均其作用时差。
46.为了使中冷腔体4更容易集聚冷凝水，在中冷腔体4底部设置凹面，第一管道连接在凹面的最低处，确保形成的中冷器冷凝水6有效流出，避免中冷器冷凝水6不能全部排出，减小中冷器冷凝水6融入进气空气的概率。本实施例中，凹面采用了弧形面，在其他一些实施例中，也可以采用锥面等一些具有倾斜角度的结构。
47.中冷器腔体4的出气管1出气口高于进气口，出气管1上设置分别连接其高点与低点的旁通管3，旁通管3中接有带有折流网的折流装置2，折流装置2通过管道与收集箱12连通。
48.本实施例中，过滤装置2还设有单向阀，确保气流不能返回中冷器腔体4内，其内部的具体布置结构为现有技术，此处不再赘述。
49.带水蒸气的空气比普通空气重，分流带水分较大的空气进入旁通管3中，水蒸气的惯性比空气大，遇到折流网后形成水滴，水滴会通过第二管道15流入下方的收集箱12中。避免水蒸气跟着空气进入气缸内，造成发动机气缸内积碳，影响发动机燃烧效率。之所以将过折流装置2设置在旁通管3内，原因在于，若设置在出气管1内势必会影响空气进入气缸，进而影响气缸的正常工作。
50.本发明虽然己以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，包括内置中冷器的中冷器腔体、与中冷器腔体底部连通的收集箱、设于收集箱底部的放水阀门、支撑收集箱的弹性件以及支撑放水阀门和反向支撑弹性件的固定件；其中，所述收集箱底部设有开口，所述放水阀门包括中空管体、密封部和排水部，所述密封部封堵所述中空管体的顶端，所述排水部设于所述中空管体侧壁且位于所述密封部下方，所述中空管体穿过所述开口且能产生相对位移，通过所述收集箱中冷凝水重力与所述弹性件支撑力的相互作用，实现所述收集箱下降进而利用所述排水部通过所述中空管体内部进行排水或者实现所述收集箱上升进而利用所述密封部进行密封。2.如权利要求1所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，所述固定件为包覆所述收集箱的储水罐，所述储水罐的底部支撑所述中空管体以及反向支撑所述弹性件，所述储水罐内壁与所述收集箱外壁之间设置减震组件。3.如权利要求2所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，所述减震组件包括自上而下依次间隙布置的多层环形减震橡胶垫，相邻层所述环形减震橡胶垫形成的空间为开放空间。4.如权利要求3所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，每层所述环形减震橡胶垫内侧面与所述收集箱外壁连接，其外侧面与所述储水罐内壁连接，每层所述环形减震橡胶垫设置缺口。5.如权利要求2所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，所述中空管体设有滑动密封部，所述滑动密封部与所述开口的内壁滑动密封连接。6.如权利要求5所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，所述中空管体底端外壁设有螺纹部，通过所述螺纹部与所述储水罐的底部螺纹连接。7.如权利要求6所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，所述密封部为盘装结构，其底部设置橡胶密封件。8.如权利要求7所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，所述排水部为设置在所述中空管体侧壁上的排水孔和/或排水弧形槽。9.如权利要求8所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。10.如权利要求1-9任一项所述的一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，其特征在于，所述中冷器腔体的出气管出气口高于进气口，所述出气管上设置分别连接其高点与低点的旁通管，所述旁通管中接有带有折流网的折流装置，所述折流装置通过管道与所述收集箱连通。

技术总结
本发明涉及中冷器技术领域，特别涉及一种船用发动机中冷器冷凝水自动排放装置，包括中冷器腔体、收集箱、放水阀门、弹性件以及固定件；收集箱底部设有开口，放水阀门包括中空管体、密封部和排水部，密封部封堵中空管体的顶端，排水部设于中空管体侧壁且位于密封部下方，中空管体穿过开口且能产生相对位移，通过收集箱中冷凝水与弹性件力的相互作用，实现收集箱下降进而利用排水部通过中空管体内部进行排水或者实现收集箱上升进而利用密封部进行密封；本发明通过冷凝水的重力和弹性件的支撑力的相互作用实现排水和密封，确保在冷凝水液面不稳定的情况下依然可以实现有效排水。液面不稳定的情况下依然可以实现有效排水。液面不稳定的情况下依然可以实现有效排水。


技术研发人员：任少波 董占春 杨加成 胡志峰 马金春 唐长明 王衍超 胥晓琛 王雪艳 李明晓
受保护的技术使用者：中国石油集团济柴动力有限公司
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2023/5/23