ТОПЛИВНЫЙ БАК ДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
FUEL TANK OF ROAD VEHICLE

Изобретение относится к области предупреждения пожаров и сдерживания огня и может быть использовано для предотвращения пожара на дорожном транспортном средстве в нештатных ситуациях.
2
Известен наполнитель [1] для взрывобезопасного резервуара для хранения и транспортировки жидких горючих веществ содержащий объемные однотипные тела с удельной поверхностью наполнителя 40-400 м/кг. Суммарная контактная поверхность между объемными телами составляет 10-90% от общей поверхности объемных тел со значениями теплопроводности от 40 до 400 Вт/(м⋅К) и теплоемкости от 10 до 80 Дж/(моль⋅К), определяемыми условиями предотвращения взрыва и воспламенения вещества, находящегося в резервуаре. Недостатком является продолжающееся испарение жидких горючих веществ и образование взрывоопасной топливовоздушной смеси, причем объемные однотипные тела занимают до 15% объема и веса резервуара.
Известно устройство емкости с энергоносителем для осуществления способа предотвращения взрыва энергоносителя [2], включающее в себя ампулу с подавляющим пожар газом, которая разрушается при воздействии на емкость факторов, вызывающих взрыв. При возникновении аварийной ситуации в виде удара предотвращение взрыва происходит за счет выделения подавляющего пожар газа в результате разрушении ампулы при ударе о стенку емкости.
Недостатком данного устройства является то, что для образования защитной газовой смеси при разрушении ампулы ударом о стенку емкости необходимо время, а в нештатных ситуациях энергоноситель может взорваться мгновенно.
Известно устройство для предотвращения пожара и взрыва транспортного средства [3], содержащее емкость для горючего топлива и дополнительного вещества, систему питания транспортного средства, а также датчики транспортного средства, выходы которых соединены с входами анализатора опасной ситуации, выход которого подключен к исполнительному органу. В данном устройстве в качестве дополнительного вещества используется вещество-нейтрализатор, размещенное в оболочке, установленной в емкости с горючим материалом, в которой также установлен исполнительный орган.
Недостатком данного устройства является то, что вещество-нейтрализатор, размещенное в оболочке не препятствует испарению горючего топлива и образованию взрывоопасной топливо-воздушной смеси до момента наступления опасной ситуации, топливо-воздушная смесь в нештатных ситуациях может взорваться мгновенно.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного изобретения является устройство [4], которое содержит систему питания топливом, включающее топливный бак, оборудованный крышкой с герметиком, фильтр очистки топлива, систему выпуска отработавших газов с эжектором, систему кондицианирования воздуха в салоне, оборудованной электронным блоком, компрессором, испарителем хладагента, конденсатором, расширительным клапаном, резервуаром с хладагентом и соединительными рефрежираторными трубопроводами. Недостатком системы являются невозможность охлаждения топлива в баке и предотвращение его испарения по мере выработки топлива, так как используется по другому назначению.
Предлагаемый топливный бак имеет целью снижение испарения топлива до предельного значения коэффициента избытка воздуха при котором топливо не воспламеняется за счет его охлаждения и вентиляции объема над уровнем топлива.
Для достижения поставленной цели решается задача создания топливного бака с автоматической пневмогидравлической системой циркуляции хладагента для снижения испарения топлива в баке и образования взрывоопасной топливо-воздушной смеси за счет его охлаждения и вентиляции пространства над уровнем топлива. Поставленная цель достигается монтированием внутри топливного бака испарителя хладагента в виде рефрижераторных трубок, в форме змеевика, расположенного по днищу бака и скрепленного решеткой, вход и выход трубок которого уплотнены топливо-стойким герметиком, закреплены на крышке бака и подключены к расширительному клапану, компрессору, исполнительному механизму включения циркуляции хладагента, конденсатору и емкости с хладагентом, причем конденсатор хладагента выполнен в форме кольцевых рефрижераторных трубок скрепленных решеткой, установленных внутри топливного фильтра, охватывающих периметр фильтрующего элемента по длине, вход и выход трубок уплотнены топливо-стойким герметиком и прикреплены к крышке фильтра, исполнительный механизм включения циркуляции хладагента в виде золотникового двух позиционного крана с электромагнитным управлением соединен трубопроводами с компрессором и конденсатором хладагента, управляется электронным блоком (компьютером), газоанализатором, соединенным с внутренним объемом бака и термодатчиком с выключателем, имеющими общую электрическую цепь, вентиляционный трубопровод эжектора закреплен фланцем на крышке топливного бака.
Сущность устройства иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах 1-3:
- на фиг. 1 - компоновочная схема устройства;
- на фиг. 2 - схема топливного бака с испарителем, разрез по А-А;
- на фиг. 3 - схема конденсатора в топливном фильтре, разрез.
Топливный бак дорожного транспортного средства содержит автоматическую пневмогидравлическую систему циркуляции хладагента марки R134a от компрессора к конденсатору, расположенному в топливном фильтре, испарителю в топливном баке и исполнительный механизм управления системой.
В топливном баке 1 (фиг. 1 и 2), и съемной крышке 2 смонтирован испаритель хладагента 3, выполненный в виде рефрижераторных трубок, изогнутых в форме змеевика, расположен по днищу бака и скреплен (приклеен, приварен и т.п.) решеткой 4. Вход 5 и выход 6 трубок пропущены через отверстия 7, выполненных в крышке бака, закреплены на наружной поверхности фланцами 8 с топливо-стойким герметиком и подключены к расширительному клапану (дросселю) 9, компрессору 10, исполнительному механизму включения циркуляции хладагента 11, конденсатору 12 и емкости с хладагентом 13. Конденсатор хладагента (фиг. 3) выполнен в форме кольцевых рефрижераторных трубок 14, скрепленных решеткой 15, установлен внутри корпуса топливного фильтра 16, охватывает по длине периметр фильтрующего элемента 17. Вход 18 и выход 19 трубок вставлены в отверстия на крышке 20 фильтра, закреплены и уплотнены топливо-стойким герметиком. Исполнительный механизм включения циркуляции хладагента в виде золотникового двух позиционного крана 11 (фиг. 1) с электромагнитным управлением, соединен трубопроводами с компрессором 10 и конденсатором 12 хладагента, управляется электронным блоком (компьютером) 21, газоанализатором 22, термодатчиком 23 с выключателем 24, имеющими общую электрической цепью 25. Термодатчик закреплен на поплавке 26 (фиг. 2) датчика уровня топлива 27, а газоанализатор, соединенный с внутренним объемом топливного бака, закреплен на крышке бака. Питание электрической цепи исполнительного механизма осуществляется аккумулятором 28 (фиг. 1) транспортного средства. Вентиляция объема над уровнем топлива осуществляется эжектором 29 (рис. 1) через отверстия в крышке заливной горловины 30 топливного бака и вентиляционный трубопровод 31 эжектора, который приварен к фланцу 32 и закреплен с топливо-стойким герметиком на крышке топливного бака.
Работа
2
Перед использованием автоматической пневмогидравлической системы топливного бака включатель термодатчика 24 (фиг. 1) перевести в рабочее положение и включить систему кондиционирования воздуха в салоне автомобиля, для работы компрессора 10 и исполнительного механизма 11. Установить в блоке управления (компьютере) 21 уровень регулируемой температуры топлива в баке на предельное значение коэффициента избытка воздуха над уровнем топлива при котором оно не воспламеняется. Хладагент, находящийся в системе изменяет свое агрегатное состояние в зависимости от сочетания определяющих параметров (температура и давление). Компрессор приводится во вращение от коленчатого вала двигателя посредством ременной передачи и обеспечивает в рабочем тракте пневмогидравлической системы избыточное давление до 30 атм. (кг/см) В результате адиабатического сжатия находящийся в газообразном состоянии хладагент, нагревается, а поступая в конденсатор 12 топливного фильтра 16 хладагент охлаждается потоком холодного топлива, проходящего от топливо-заборника 33 по магистрали топливной системы через фильтр 16 и, конденсируясь, превращается в находящуюся под высоким давлением жидкость. При пропускании через расширительный клапан (дроссель) 9 давление жидкого хладагента сбрасывается. Далее хладагент испаряется, одновременно, сильно охлаждаясь и, проходя через испаритель 3, отбирает тепло от находящегося в баке топлива. В результате нагревания в испарителе, хладагент превращается в газ низкого давления и вновь поступает по трубопроводу 34 в компрессор 10, после чего процесс циркуляции повторяется. От термодатчика 23 и газоанализатора 22 постоянно поступают сигналы в блок управления (компьютер) 21 о температуре топлива и составе топливо-воздушной смеси в баке. Автоматически поддерживается заданный уровень по коэффициенту избытка воздуха при котором топливовоздушная смесь предельно обедняется и взрыв ее не возможен. Объем, образующийся в баке над уровнем топлива по мере его выработки, вентилируется с помощью эжектора 29 системы выпуска отработавших газов.
Технический результат снижения образования взрывоопасной топливовоздушной смеси в топливном баке дорожного транспортного средства достигается автоматическим поддержанием предельного значения коэффициента избытка воздуха в объеме над уровнем топлива по мере его выработки, пневмогидравлической системой циркуляции хладагента топливного бака, снижающая испаряемость топлива в баке при понижении его температуры и вентиляцией эжектором объема над уровнем топлива.
Использование пневмогидравлической системы циркуляции хладагента топливного бака позволяет существенно повысить надежность его функционирования в нештатных ситуациях.
Использованные источники
7
1. Пат. 2179139 С1 Российская Федерация, МПК В65Д90/22, В65Д88/12, А62С3/07. Наполнитель для взрывобезопасного резервуара / Н.А. Окатов, A.M. Проживалов, А.В. Филиппов - №2000121605/13, Заяв. 17.08.2000; Опубл. 10.02.2002.
6
2. Пат. 2122453 С1 Российская Федерация, МПК А62С3/07. Способ предотвращения взрыва энергоносителя в емкости / Б. П. Таланов - №97116705/12; Заяв. 09.10.1997; Опубл. 27.11.1998.
7
3. Пат. 2218955 С2 Российская Федерация, МПК А62С3/06. Устройство для предотвращения пожара и взрыва при использовании и транспортировании жидких горючих и химических материалов (ГХМ) / А.В. Баев - №2002105967/12; заяв. 07.03.2002; опубл. 20.08.2002.
4. И.А. Карпов Устройство, обслуживание, ремонт и эксплуатация автомобилей Мерседес М-класса. Учебное пособие. Руководство №191. - СПб.: Издательство «РОКО», 2007. - 480 с. УДК 629. 114.3:630.113/.116 ББК 39.33-04 К38.