[发明专利]带有整体低压提升泵的蒸汽分离器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年1月8日提交的第61/293,363号美国申请的优先权，其内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及一种在压力下向内燃机供应燃料的系统，更具体地说，涉及控制向内燃机中的燃料喷射系统的燃料传送，该系统具有作为蒸汽分离组件的主外壳的至少一部分而整体成形的低压泵。

背景技术

在燃料供应系统中，以及尤其对于具有板内和阀杆驱动型发动机的船舶发动机，在所有运行条件下不间断地供应燃料流通常是个挑战。操作环境通常很热，如果没有仔细控制则会引起燃料蒸发。并且燃料传送必须与船舶发动机运行周期相适应，该运行周期具有在稳定的转速下长期运行并被迅猛加速或减速的突发事件不时打断的特性。在整个这些周期和条件下，需要不间断地向发动机传送燃料。

此外，船舶应用通常遭受严酷的振动和冲击。燃料传送系统必须用心地设计和加强以防止在剧烈运行条件下燃料泄漏。在极端情况下，泄漏到船舶上的燃料可能导致火灾，这要求人员立即撤离而无论船舶位置或天气条件。

因此，在这些运行条件下并考虑到这些安全问题，满足船舶发动机的燃料要求是个挑战。申请人自己的一项美国专利6,257,208中公开一种向船舶发动机提供燃料的现有技术，其内容通过引用并入此处。根据该技术，高压燃料泵以足够的数量向发动机喷射系统提供不间断的燃料供应，以满足被称为“全力运转”情况下的发动机要求。当发动机燃料要求少于“全力运转”时，采用回流线路以使不需要的燃料从发动机喷射系统回流到蒸汽分离器。

该技术的一个缺点在于，要求以具有极高品质和耐用性的部件来设计和制造回流线路及相关配件，以避免在燃料供应系统的可预测的维修间隔期间燃料泄漏的可能。这增加了燃料供应系统的成本以及泄漏的风险，尤其是在运行条件严酷且维修间隔超出制造商推荐值之外的情况下。

申请人拥有的另一项现有技术是美国专利7,168,414,其内容通过引用并入此处。该系统取消了上述通过发动机喷射系统的未使用燃料的再循环。于是，这也消除了回流线路所增加的设计和制造成本，并且降低了燃料泄漏的风险。如图1所示，该系统的特征在于在燃料传送线路34和蒸汽分离器20之间延伸的旁通线路40，旁通线路40用于使过量的燃料在到达发动机喷射系统之前回流到蒸汽分离器。以这种方式，超过燃料喷射系统要求的燃料直接回流到蒸汽分离器，因此消除了使通过燃料喷射系统的不需要的燃料再循环的需要。

除了上述缺点，该系统还具有由位于蒸发分离器40之外的低压提升泵18带来的缺陷。这需要额外的安装硬件和燃料管线布置，从而增加了成本及燃料泄漏点。

另一项现有技术系统是美国专利6,390,871，其公开了一种安装到舷外发动机的驱动杆外壳上的燃料存储器。如图2所示，第一燃料泵20是提升泵，该提升泵将燃料从燃料箱中抽出并将燃料泵入存储器10的空腔12中。第二燃料泵30是高压泵，该高压泵将燃料从空腔中抽出并以更高的压力将燃料泵入发动机的燃料线路中。第一和第二泵都设置在存储在燃料存储器中的一定数量的燃料之中。尽管具有比上述现有技术更少的泄漏点，该系统仍然需要承受由泄漏点以及与组装和安装相关的成本所带来的缺陷。

发明内容

本发明通过消除泄漏点和增加的组件相关的成本克服现有技术的缺点。更确切地说，低压提升泵例如脉冲泵至少部分地与蒸汽分离器整体成形。该泵可以例如位于或部分位于蒸汽分离器之外或之内。从而消除了现有技术的额外的设计和制造成本，并且降低了泄漏的风险。

在本发明的一个实施例中，一种燃料蒸汽分离器包括外壳，将燃料传送到蒸汽分离器的低压泵，以及将燃料传送到发动机的高压泵，其中所述低压泵至少部分地与所述外壳由同一材料整体成形。一方面，所述低压泵可以位于所述外壳之内或之外。外壳中的存储器具有空腔以容纳用于发动机的液体燃料，其中所述高压泵将燃料从该空腔抽出并泵入发动机，并且当燃料位于空腔中时，所述低压泵和高压泵与燃料热连通。中空管设置为具有多个回路的线圈，该线圈的尺寸适于容纳于外壳内部，该管具有延伸通过外壳的第一和第二端，该第一和第二端用于分别与冷却剂供应和排放元件连接。当空腔中的燃料低于预设液位时，非耦连的浮阀将蒸汽从蒸汽分离器中排出。当空腔中达到预设压力时，压力释放阀打开以将燃料蒸汽从空腔中排出。