一种科考船用低硫油自动转换控制系统的转换装置的制作方法

1.本发明涉及转换装置技术领域，尤其是一种科考船用低硫油自动转换控制系统的转换装置。


背景技术：

2.现在科考任务及航次要求科考船具有全球航行的能力，一个航次储存的燃油可以满足船舶续航力和自持力期间船舶燃油需求。随着越来越多的国家对船舶燃油含硫量引起的环境问题越来越重视，国际上设定了很多的低硫燃油排放区。根据相关要求，在这些排放区内航行的船舶，其柴油机尾气含硫量应满足极为严格的要求。
3.减少船舶柴油机排气含硫量的重要措施有两种，一种是给船舶柴油机排气系统增加洗涤塔，将排气中的硫通过化学反应清理收集。另一种是给船舶柴油机燃用低硫燃油，其含硫量满足国际排放限制区的要求，柴油机燃烧后的排气可无需进行除硫处理，排放至大气。
4.由于科考船上空间紧张，机舱烟囱受船舶总体布置限制，体积较小。安装洗涤塔这种方式需要比较大的烟囱空间，很明显不适合科考船。往往科考船国际航行时携带一定的低硫燃油，在限制排放区燃烧低硫燃油，保证柴油机排气满足当地相关要求。
5.当船舶航行在限制排放区外时，船舶燃烧一般燃油。当船舶即将进入排放区时，船员相互配合操作调整燃油系统，将一般燃油转换为低硫燃油供应柴油机燃烧。为了防止一般燃油与低硫燃油互相污染，需要对供油及回油同时转换，保证燃油供油源和回油至同一油舱内。人工操作配合程度较高，需要船员十分熟悉燃油系统。
6.如何能同时控制低硫燃油供油和回油，燃油转换时供油和回油连锁，锁定同一储存舱，影响科考船实际运行的效率和可靠性。


技术实现要素：

7.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种科考船用低硫油自动转换控制系统的转换装置，从而利用转换装置可以方便完成供油和回油连锁，使用灵活方便，工作可靠性好。
8.本发明所采用的技术方案如下：
9.一种科考船用低硫油自动转换控制系统的转换装置，包括壳体，所述壳体的内部为中空结构，并在壳体的内部上下对应位置设置有主动螺杆安装槽、被动螺杆安装槽，所述主动螺杆安装槽和被动螺杆安装槽之间的壳体上下位置分别设置被动弹簧安装槽和主动弹簧安装槽，所述主动螺杆安装槽内配合安装有主动螺杆组件，所述被动螺杆安装槽内安装被动螺杆组件，所述主动螺杆组件和被动螺杆组件相对设置并对接，在中部围成正方形空间，正方形空间内设置有传动齿轮，传动齿轮分别与主动螺杆组件和被动螺杆组件上的齿形结构啮合；所述壳体的两端中部位置分别设置有进油口和回油口，所述主动螺杆安装槽的顶面通过连接管连接机舱压缩空气，所述连接管上安装有两位三通电磁阀，压缩空气
通过连接管进入主动螺杆安装槽内推动主动螺杆组件发生位移，带动传动齿轮转动，传动齿轮再带动被动螺杆组件发生位移，实现进油口和回油口的打开与关闭。
10.其进一步技术方案在于：
11.被动弹簧安装槽与被动螺杆组件之间安装有被动弹簧。
12.主动弹簧安装槽与主动螺杆组件之间安装有主动弹簧。
13.所述壳体呈一体式结构。
14.所述主动螺杆组件的结构为：包括主动螺杆本体，所述主动螺杆本体呈细长杆，所述主动螺杆本体的外端面中部位置设置有主动螺杆堵头，主动螺杆堵头与进油口对应，所述主动螺杆本体的内端面设置有主动螺杆直角块，所述主动螺杆直角块其中一直角边的内侧设置有主动螺杆齿形结构，主动螺杆齿形结构与传动齿轮啮合。
15.主动螺杆本体、主动螺杆堵头和主动螺杆直角块焊接成一体。
16.所述被动螺杆组件的结构为：包括被动螺杆本体，所述被动螺杆本体呈细长杆，所述被动螺杆本体的外端面中部位置设置有被动螺杆堵头，被动螺杆堵头与回油口对应，所述被动螺杆本体的内端面设置有被动螺杆直角块，所述被动螺杆直角块其中一直角边的内侧设置有被动螺杆齿形结构，被动螺杆齿形结构与传动齿轮啮合。
17.所述被动螺杆本体、被动螺杆直角块和被动螺杆堵头焊接成一体。
18.本发明的有益效果如下：
19.本发明结构紧凑、合理，操作方便，主要用于解决科考船燃油和低硫油之间自动有效转换，减少船员操作，并对供油和回油进行自动连锁，提高系统可靠性。
20.当船舶航行在限制排放区外时，船舶燃烧一般燃油。当船舶即将进入排放区时，需要依靠船员间相互配合操作调整燃油系统，将一般燃油转换为低硫燃油供应柴油机燃烧。为了防止一般燃油与低硫燃油互相污染，需要对供油及回油同时转换连锁，保证燃油供油源和回油至同一油舱内。人工操作配合程度较高，需要船员十分熟悉燃油系统。
21.本发明通过燃油日用舱、低硫油日用舱、油品转换装置、两位三通电磁阀、控制箱、进油三通阀、回油三通阀、冷却水进气动阀、冷却水出气动阀、低硫油冷却单元、柴油机等部件可以有效完成油品自动转换并将供油和回油进行连锁，保证船舶油品安全。
22.本发明通过油品转换装置，自动将进油源和回油源连锁，保证柴油机燃烧和回油至同一种油品日用舱，避免油品相互污染；
23.本发明全程自动化控制，控制阀自动转换，减少人员操作，节省转换时间和效率，提高转换可靠性；
24.本发明可在全船失电或系统故障时自动保护柴油机，避免不符合燃烧品质未经处理的油品进入柴油机；
25.本发明可扩展范围广，可对有连锁需求的系统上进行安装，有效解决船舶系统控制中连锁问题；
26.本发明易于管理，有效提高船员管理效率；
27.本发明可以应用在科考船低硫燃油与常规燃油转换控制系统，属于船舶动力系统领域。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图(进油口和回油口关闭状态)。
29.图2为本发明的结构示意图(进油口和回油口打开状态)。
30.图3为本发明主动螺杆组件的结构示意图。
31.图4为本发明被动螺杆组件的结构示意图。
32.图5为本发明燃油进柴油机的系统原理图。
33.图6为本发明燃油转换为低硫油进柴油机管系的系统原理图。
34.其中：1、壳体；2、主动螺杆安装槽；3、被动弹簧安装槽；4、被动螺杆安装槽；5、被动弹簧；6、被动螺杆组件；7、传动齿轮；8、回油口；9、主动螺杆组件；10、主动弹簧；11、主动弹簧安装槽；12、进油口；13、低硫油日用舱；14、低硫油进油管路；15、低硫油回油管路；16、燃油日用舱；17、燃油回油管路；18、燃油进油管路；19、柴油机进油管路；20、机舱压缩空气；21、连接管；22、两位三通电磁阀；23、油品转换装置；24、驾驶室；25、控制箱；26、回油压缩空气管路；27、回油三通阀；28、柴油机；29、进油三通阀；30、输送管路；31、冷却水出气动阀；32、冷却水进气动阀；33、低硫油冷却单元；
35.601、被动螺杆本体；602、被动螺杆直角块；603、被动螺杆齿形结构；604、被动螺杆堵头；
36.901、主动螺杆本体；902、主动螺杆堵头；903、主动螺杆齿形结构；904、主动螺杆直角块。
具体实施方式
37.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
38.如图1-图6所示，本实施例的科考船用低硫油自动转换控制系统的转换装置，包括壳体1，壳体1的内部为中空结构，并在壳体1的内部上下对应位置设置有主动螺杆安装槽2、被动螺杆安装槽4，主动螺杆安装槽2和被动螺杆安装槽4之间的壳体1上下位置分别设置被动弹簧安装槽3和主动弹簧安装槽11，主动螺杆安装槽2内配合安装有主动螺杆组件9，被动螺杆安装槽4内安装被动螺杆组件6，主动螺杆组件9和被动螺杆组件6相对设置并对接，在中部围成正方形空间，正方形空间内设置有传动齿轮7，传动齿轮7分别与主动螺杆组件9和被动螺杆组件6上的齿形结构啮合；壳体1的两端中部位置分别设置有进油口12和回油口8，主动螺杆安装槽2的顶面通过连接管21连接机舱压缩空气20，连接管21上安装有两位三通电磁阀22，压缩空气通过连接管21进入主动螺杆安装槽2内推动主动螺杆组件9发生位移，带动传动齿轮7转动，传动齿轮7再带动被动螺杆组件6发生位移，实现进油口12和回油口8的打开与关闭。
39.被动弹簧安装槽3与被动螺杆组件6之间安装有被动弹簧5。
40.主动弹簧安装槽11与主动螺杆组件9之间安装有主动弹簧10。
41.壳体1呈一体式结构。
42.主动螺杆组件9的结构为：包括主动螺杆本体901，主动螺杆本体901呈细长杆，主动螺杆本体901的外端面中部位置设置有主动螺杆堵头902，主动螺杆堵头902与进油口12对应，主动螺杆本体901的内端面设置有主动螺杆直角块904，主动螺杆直角块904其中一直角边的内侧设置有主动螺杆齿形结构903，主动螺杆齿形结构903与传动齿轮7啮合。
43.主动螺杆本体901、主动螺杆堵头902和主动螺杆直角块904焊接成一体。
44.被动螺杆组件6的结构为：包括被动螺杆本体601，被动螺杆本体601呈细长杆，被动螺杆本体601的外端面中部位置设置有被动螺杆堵头604，被动螺杆堵头604与回油口8对应，被动螺杆本体601的内端面设置有被动螺杆直角块602，被动螺杆直角块602其中一直角边的内侧设置有被动螺杆齿形结构603，被动螺杆齿形结构603与传动齿轮7啮合。
45.被动螺杆本体601、被动螺杆直角块602和被动螺杆堵头604焊接成一体。
46.如图5和图6所示，本发明应用到燃油进柴油机或者燃油转换为低硫油进柴油机中的系统结构如下：
47.主要包括燃油日用舱16、低硫油日用舱13、油品转换装置23、两位三通电磁阀22、控制箱25、进油三通阀29、回油三通阀27、冷却水进气动阀32、冷却水出气动阀31、低硫油冷却单元33、柴油机28等部件组成。
48.油品转换装置23的顶部通过连接管21连接机舱压缩空气20，连接管21上安装有两位三通电磁阀22，油品转换装置23的进油口12处通过柴油机进油管路19连接柴油机28，柴油机进油管路19上安装有进油三通阀29，油品转换装置23的回油口8处通过回油压缩空气管路26连接柴油机28，回油压缩空气管路26上安装回油三通阀27，还包括低硫油日用舱13，低硫油日用舱13通过低硫油进油管路14连接低硫油冷却单元33，低硫油冷却单元33通过并联的冷却水出气动阀31和冷却水进气动阀32连接输送管路30，输送管路30与柴油机进油管路19连通，同时进油口12通过低硫油回油管路15连接至回油三通阀27，还包括燃油日用舱16，燃油日用舱16通过燃油进油管路18与进油三通阀29连接，燃油日用舱16还通过燃油回油管路17与回油三通阀27连接。
49.其中油品转换装置23主要包括壳体1、主动螺杆组件9、主动弹簧10、被动螺杆组件6、传动齿轮7等部件组成。
50.燃油日用舱16为科考船柴油机燃烧的一般燃油日用储存舱，其舱容满足船级社对柴油机28运行所需燃油的要求；
51.低硫油日用舱13科考船柴油机燃烧的低硫燃油日用储存舱，其舱容满足船级社对柴油机运28行所需燃油的要求；
52.油品转换装置23为组装件，是本发明中的关键部件，连接两位三通电磁阀22和进油三通阀29及回油三通阀27；
53.两位三通电磁阀22受控制箱25控制，接收机舱压缩空气20，并根据控制箱25命令调整压缩空气走向；
54.控制箱25为本发明控制集中位置，接收驾驶室24转换命令并将转换指令发送至各相应部件；
55.进油三通阀29为满足国标的气动控制三通阀，可响应油品转换装置23的动作，在一般燃油和低硫燃油之间切换柴油机供油来源；
56.回油三通阀27为满足国标的气动控制三通阀，可响应油品转换装置23的动作，在一般燃油和低硫燃油之间切换柴油机回油去处，与进油三通阀29连锁，保证燃油来源与回油方向一致；
57.冷却水进气动阀32为气动控制阀，控制外界冷却水进低硫油冷却单元33；
58.冷却水出气动阀31为气动控制阀，控制外界冷却水从低硫油冷却单元33中流出；
59.低硫油冷却单元33为低硫燃油进柴油机前处理设备，通过该设备保证低硫油粘度满足柴油机燃烧要求；
60.柴油机28为船舶中需要燃烧低硫油的柴油机，可包含推进柴油机和发电柴油机，实际数量视船舶配置确定。
61.(一)船舶柴油机从一般燃油转换至低硫燃油：
62.这种情况下，进油三通阀29处于燃油位置，将燃油日用舱16与柴油机供油管路接通；回油三通阀27处于燃油位置，将柴油机回油管路与燃油日用舱16接通。燃油从燃油日用舱16经过进油三通阀29流至柴油机，供柴油机燃烧。同时，柴油机的回油经过回油三通阀27回至燃油日用舱16，完成燃油的供给与返回。
63.船员根据船舶航行动态信息，需要将燃油转换为低硫油时，可在驾驶室24发出转换命令。控制箱25接收驾驶室24命令后，对两位三通电磁阀22发出触发命令，同时对低硫油冷却单元33发出启动命令。两位三通电磁阀22接到出发命令后通电，导通机舱压缩空气20与油品转换装置23之间的连接管21，压缩空气进入油品转换装置23中。油品转换装置23中的主动螺杆组件9在压缩空气的驱动下，向下移动，同时压缩主动弹簧10。主动螺杆组件9向下位移转换为主动弹簧10压缩量，主动螺杆组件9导通油品转换装置23与进油压缩空气管路。主动螺杆组件9下移的同时，带动传动齿轮7转动。传动齿轮7带动被动螺杆向上移动，同时压缩被动弹簧5。被动螺杆的向上位移转换为被动弹簧5压缩量，被动螺杆导通油品转换装置23与回油压缩空气管路26。油品转换装置23完全接通对外压缩空气管路。压缩空气同时进行以下两个动作：
64.压缩空气驱动进油三通阀29转换导通位置，断开燃油进油管路18与柴油机进油管路19的连接，导通低硫燃油进油管路18与柴油机进油管路19的连接。同时压缩空气控制冷却水进气动阀32和冷却水出气动阀31开启，导通冷却水进出低硫油冷却单元33，低硫油冷却单元33投入工作。低硫油从低硫油日用舱13进入低硫油冷却单元33冷却后经进油三通阀29进入柴油机内燃烧。
65.压缩空气驱动回油三通阀27转换导通位置，断开柴油机回油管路与燃油回油管路17的连接，导通柴油机回油管路与低硫油回油管路15连接。柴油机回油经过回油三通阀27和低硫油回油管路15回至低硫油日用舱13。
66.至此，完成低硫油转换。
67.(二)船舶由低硫油转换至一般燃油：
68.这种情况下，两位三通电磁阀22处于导通位置，进油三通阀29处于低硫油位置，将低硫油日用舱13与柴油机供油管路接通；回油三通阀27处于低硫油位置，将柴油机回油管路与低硫油日用舱13接通。同时冷却水进气动阀32和冷却水出气动阀31处于开启位置，低硫油冷却单元33运行。燃油从低硫油日用舱13由低硫油冷却单元33处理后经过进油三通阀29流至柴油机，供柴油机燃烧。同时，柴油机的回油经过回油三通阀27回至低硫油日用舱13，完成低硫油的供给与返回。
69.船员根据船舶航行动态信息，需要将低硫油转换为燃油时，可在驾驶室24发出转换命令。控制箱25接收驾驶室24命令后，对两位三通电磁阀22发出触发命令，同时对低硫油冷却单元33发出停止命令。两位三通电磁阀22接到出发命令后断电，断开机舱压缩空气20与油品转换装置23之间的连接管21，压缩空气无法进入油品转换装置23中。油品转换装置
23中的主动螺杆组件9在主动弹簧10的驱动下，向上移动，主动螺杆组件9封堵油品转换装置23与进油压缩空气管路。主动螺杆组件9上的同时，带动传动齿轮7转动。在传动齿轮7和被动弹簧5的带动下，被动螺杆向下移动。被动螺杆封堵油品转换装置23与回油压缩空气管路26。油品转换装置23完全关断对外压缩空气管路。被关断的压缩空气同时进行以下两个动作：
70.进油三通阀29失去压缩空气作用，转换导通位置，断开低硫油进油管路14与柴油机进油管路19的连接，导通燃油进油管路18与柴油机进油管路19的连接。同时冷却水进气动阀32和冷却水出气动阀31失去压缩空气作用，出发关闭，关断冷却水进出低硫油冷却单元33，低硫油冷却单元33停止工作。燃油从燃油日用舱16经进油三通阀29进入柴油机28内燃烧。
71.回油三通阀27失去压缩空气作用，转换导通位置，断开柴油机回油管路与低硫油回油管路15的连接，导通柴油机回油管路与燃油回油管路17连接。柴油机回油经过回油三通阀27和燃油回油管路17回至燃油日用舱16。
72.至此，完成燃油转换。
73.(三)系统突然失电，或压缩空气突然失压
74.本发明具有柴油机保护功能，柴油机正常工作燃用低硫燃油，当全船失电或压缩空气失压时，低硫油冷却单元33无法正常工作，低硫油进机粘度不满足柴油机燃烧要求。
75.此时，油品转换装置23主动螺杆组件9在主动弹簧10作用下上移，同时被动螺杆在传动齿轮7和被动弹簧5作用下下移，关断进油三通阀29和回油三通阀27的压缩空气供给，进油三通阀29转换导通位置，断开低硫油进油管路14与柴油机进油管路19的连接，导通燃油进油管路18与柴油机进油管路19的连接。燃油进柴油机工作。回油三通阀27失去压缩空气作用，转换导通位置，断开柴油机回油管路与低硫油回油管路15的连接，导通柴油机回油管路与燃油回油管路17连接。柴油机回油经过回油三通阀27和燃油回油管路17回至燃油日用舱16。
76.这种保护可以保证柴油机在系统出现故障时能使用易于燃烧的一般燃油，不会因为燃油粘度导致柴油机损坏。
77.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。