БАК КРИОГЕННЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, РАБОТАЮЩЕГО НА СЖИЖЕННОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

Известны устройства для заправки транспортных средств сжиженным природным газом (см. обзорную информацию ХМ-6 «Криогенное и вакуумное машиностроение» Использование сжиженного природного газа на транспорте, М., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1987 г.), которые обеспечивают заправку транспортных средств при атмосферном давлении со сбросом газа в газгольдер или ресивер, бездренажную заправку или заправку с использованием насоса. Эти устройства не решают конкретные технические проблемы.
Наиболее близким по технической сущности является бак криогенный топливный транспортного средства, работающего на сжиженном природном газе (патент JP 3513225 кл. 7 F17C 6/00, опубл. 02.09.1994, патентный документ аналог - US 05404918 опубликован 11.04.1995), состоящий из двух сосудов, расположенных один внутри другого, теплоизоляции, систем трубопроводов для заправки и выдачи жидкости, предохранительной и регулирующей арматуры.
Недостатком бака является сложность его конструкции, предусматривающей расположение компенсационной емкости во внутреннем сосуде, увеличение веса на величину веса компенсационной емкости и неопределенность окончательного объема парового пространства после завершения заправки, т.к. он зависит от давления заправки.
Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструкции бака, уменьшение его веса, точное обеспечение требуемого объема паровой фазы во внутреннем сосуде бака.
Предлагаемое устройство - криогенный топливный бак транспортного средства, работающего на сжиженном природном газе, состоит из двух сосудов, расположенных один внутри другого, теплоизоляции, систем трубопроводов для заправки и выдачи жидкости, предохранительной и регулирующей арматуры.
На трубопроводе заправки установлен клапан, например, электромагнитный, а на трубопроводе газосброса установлен датчик измерителя фаз.
Для пояснения сущности предлагаемого технического решения на фиг.1 представлен бак криогенный топливный.
Бак криогенный топливный 1 транспортного средства работающего на сжиженном природном газе, например, метане, представляющей собой цилиндрический двустенный резервуар, состоящий из внешнего сосуда-кожуха 2, и внутреннего сосуда 3, на внешней поверхности которого намотана тепловая изоляция 4, а межстенное пространство между внутренним сосудом 3 и кожухом 2 отвакуумировано.
В верхней части внутреннего сосуда 3 в газовой полости установлена ловушка 5 с отверстиями 6 для предотвращения выброса капель жидкого топлива в процессе заправки бака в трубопровод газосброса 7. Конец трубопровода 7 с ловушкой 5 установлен на таком расстоянии от верхней образующей сосуда 3, которое обеспечивает требуемый объем паровой подушки в сосуде 3 после окончания заправки.
Нижняя часть внутреннего сосуда 3 соединена с двигателем транспортного средства (на фиг.1 не показан) трубопроводом 8, а верхняя часть - трубопроводом 9. На трубопроводе 9 установлен регулятор давления 10, вентиль 11, скоростной клапан 12 и теплообменник-испаритель 13.
Криогенный топливный бак снабжен указателем уровня жидкости 14.
Для поднятия и поддержания рабочего давления во внутреннем сосуде 3 криогенного топливного бака 1 предусмотрен испаритель наддува 15, встроенный в трубопровод 16, соединяющий нижнюю и верхнюю части внутреннего сосуда 3. На трубопроводе 16 установлен вентиль 17 и регулятор давления 18.
Трубопровод 19 подачи сжиженного топлива в бак 1 проходит от заправочной горловины 20 через клапан 21, например, электромагнитный, к внутреннему сосуду 3.
На выходном участке трубопровода газосброса 7, соединяющем паровую зону внутреннего сосуда 3 с горловиной газосброса 22, установлен датчик измерителя фаз 23. Кроме этого, от трубопровода газосброса 7 отходит трубопровод 25 аварийного сброса газа с вентилем 26 и установлены предохранительные клапаны 27.
Устройство работает следующим образом.
Внутренний сосуд 3 криогенного бака 1 заправляется сжиженным природным газом по трубопроводу 19, подсоединенному к заправочной горловине 20. Заправка может вестись с помощью насоса или методом передавливания. При этом вентили 11, 17 и 26 закрыты, клапан 21 открыт.
Сжиженный газ проходит по трубопроводу 19, через клапан 21, трубопровод 8 в сосуд 3. Образующиеся при этом в сосуде 3 пары проходят по трубопроводу 7, через датчик измерителя фаз 23 и горловину газосброса 22, после чего утилизируются.
После того как сосуд 3 заполнится сжиженным природным газом, в трубопровод газосброса 7 начинает поступать жидкая фаза топлива. Как только она доходит до датчика измерителя фаз 23 с него поступает сигнал на клапан 21 и он закрывается, прекращая заправку. В сосуде 3 остается объем паровой фазы, точно определяемый расположением трубопровода газосброса 7 и не зависящий от давления заправки.
После окончания заправки вентиль 17 открывается. Если в сосуде 3 после заправки давление ниже рабочего, то открывается регулятор давления 18, жидкая фаза топлива поступает за счет гидростатического давления в испаритель наддува 15, испаряется и газ наддува поступает в верхнюю часть сосуда 3, поднимая в нем давление до рабочего значения. Система готова к работе. Плавно, чтобы не закрылся скоростной клапан 12, открывается вентиль 11 и через открытый скоростной клапан 12 топливо поступает в двигатель транспортного средства. Причем, если давление в сосуде 3 выше верхней границы рабочего давления, то открывается регулятор давления 10 и топливо в двигатель поступает по трубопроводам 7 и 9 из газовой полости сосуда 3, понижая в нем давление до рабочего. После снижения давления до рабочего регулятор давления 10 закрывается и в двигатель начинает поступать жидкая фаза топлива по трубопроводу 8 из нижней части сосуда 3. Процедура наддува - подъема давления в баке до рабочего происходит автоматически благодаря регулятору давления 18. Вентили 11 и 17 при работе двигателя открыты. Закрываются они только при длительной остановке транспортного средства и при заправке криогенного бака 1 топливом.
Благодаря установленному на выходном участке трубопровода газосброса датчику измерителя фаз, а на трубопроводе заправки - клапану, обеспечивается заправка бака топливом до строго определенного уровня, которым определяется объем паровой фазы. При этом объем паровой фазы не зависит ни от давления, ни от длительности заправки, бак становится легче и проще по конструкции.