КРИОГЕННЫЙ БАК (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к криогенным бортовым топливным системам (далее в тексте - КБТС) для автотранспорта, работающего на сжиженном природном газе (далее в тексте - СПГ).
Одной из проблем при заправке криогенного топливного бака потоком СПГ является необходимость оставлять незаполненным 11-15% объема бака для обеспечения компенсации теплового расширения СПГ.
Известен криогенный бак, входящий в состав КБТС, допускающей так называемую бездренажную заправку, включающий в себя внутренний и наружный корпуса, соединенные друг с другом торцевыми опорами, причем внутри указанного внутреннего корпуса находится наполнительный трубопровод и выполнен компенсационный бачок. Упомянутая выше проблема возможности оставлять не заполненным 11-15% объема бака в известной КБТС решается за счет применения указанного компенсационного бачка, выполненного в боковой части внутреннего корпуса криогенного бака. (см. Приложение 1: Технический отчет «Современные бортовые системы хранения СПГ», рис.3 «Топливный бак СПГ», опубл. 31.10.2003)
Недостатком известного технического решения является то, что при боковом расположении компенсационного бачка внутри криогенного бака невозможно добиться полного опорожнения компенсационного бачка от жидкой фазы СПГ, что при дозаправке криогенного бака может привести к аварийной ситуации при тепловом расширении СПГ.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, состоит в исключении возможности нахождения жидкой фазы СПГ в объеме компенсационного бачка и, соответственно, в повышении эффективности работы криогенного бака из-за исключения возникновения аварийных ситуаций при дозаправке не полностью опорожненного криогенного бака.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в криогенном баке, состоящем из соединенных друг с другом посредством торцевых опор наружного корпуса и внутреннего корпуса с компенсационным бачком и наполнительным трубопроводом, согласно полезной модели в верхней части внутреннего корпуса установлена перегородка, образующая совместно с верхней стенкой внутреннего корпуса компенсационный бачок, причем перегородка выполнена вогнутой в сторону горизонтальной оси криогенного бака с выполненным в нижней ее части, на линии перегиба, по крайней мере одним сквозным отверстием.
Кроме того, указанный технический результат достигается также за счет того, что в криогенном баке, состоящем из соединенных друг с другом посредством торцевых опор наружного корпуса и внутреннего корпуса, внутри которого находятся компенсационный бачок и наполнительный трубопровод, согласно полезной модели компенсационный бачок расположен в верхней части внутреннего корпуса криогенного бака и выполнен в виде горизонтально расположенной трубы с заглушенными торцами, в нижней части которой выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие.
Выполнение внутри криогенного бака, в верхней его части, компенсационного бачка вогнутой формы с расположением в его нижней части по крайней мере одного сквозного отверстия в обоих вариантах выполнения криогенного бачка позволяет избежать какого-либо нахождения жидкой фазы СПГ внутри компенсационного бачка, что в свою очередь исключает возникновение аварийной ситуации при дозаправке криогенного бака.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами:
Фиг.1 - схема криогенного бака с расположенным внутри него компенсационным бачком, образованным стенкой внутреннего корпуса криогенного бака и перегородкой;
Фиг.2 - схема криогенного бака с расположенным внутри него компенсационным бачком, выполненным в виде трубы.
На Фиг.1 изображена конструкция криогенного бака, состоящего из внутреннего и наружного корпусов 1 и 2, соединенных между собой торцевыми опорами 3, причем во внутреннем корпусе 1, в верхней его части, выполнен компенсационный бачок, образованный стенкой внутреннего корпуса 1 и вогнутой в сторону горизонтальной оси бака перегородкой 4, в нижней части которой, на линии перегиба, выполнено, по крайней мере, одно сквозное отверстие 5. Также, в криогенном баке расположен наполнительный трубопровод 6, по которому во внутренний корпус 1 поступает СПГ.
На Фиг.2 изображена конструкция криогенного бака, также состоящего из внутреннего и наружного корпусов 1 и 2, соединенных между собой торцевыми опорами 3, причем во внутреннем корпусе 1, в верхней его части, расположен компенсационный бачок и наполнительный трубопровод 6, причем компенсационный бачок выполнен в виде горизонтально расположенной трубы 7 с заглушками 8 на ее торцах, в нижней части которой выполнено, по крайней мере, одно сквозное отверстие 10, сообщающее полость 9 компенсационного бачка с полостью внутреннего корпуса 1 криогенного бака.
Работа криогенного бака в обоих вариантах его исполнения осуществляется следующим образом.
Заявленный криогенный бак заполняется потоком СПГ бездренажно через наполнительный трубопровод 6. При повышении уровня СПГ выше верхнего торца наполнительного трубопровода 6 интенсивность конденсации паров природного газа поступающим СПГ резко падает, что приводит к нарастанию давления по мере дальнейшего увеличения уровня СПГ. При вытеснении паровой фазы в полость 9 компенсационного бачка давление становится равным давлению, под которым изначально осуществлялась подача СПГ, что приводит к прекращению поступления СПГ в бак, при этом полость 9 компенсационного бачка остается незаполненной. При тепловом расширении жидкая фаза СПГ поступает в полость 9 компенсационного бачка через отверстия 5. При израсходовании части СПГ, когда его уровень опустится ниже отверстия 5 компенсационного бачка, жидкая фаза СПГ вытекает из его внутренней полости 9. Для этого, согласно первому варианту выполнения компенсационного бачка, используется перегородка 4, вогнутая в направлении к горизонтальной оси криогенного бака, в которой отверстие 5 для слива жидкой фазы СПГ выполнено на линии перегиба перегородки 4. Согласно второму варианту выполнения компенсационного бачка в виде трубы 7, расположенной в верхней части криогенного бака (труба может быть, например, жестко закреплена на стенке внутреннего корпуса бака посредством сварки), отверстие 10 для слива жидкой фазы СПГ также выполняется в нижней части трубы 7. То есть и в первом, и во втором вариантах выполнения компенсационного бачка эффективный слив из его полости 9 жидкой фазы СПГ достигается за счет выпуклой формы нижней части компенсационного бачка и расположения в ее нижней точке (на линии перелома) отверстия для слива. После слива жидкой фазы СПГ криогенный бак снова готов к заполнению, при этом гарантируется наличие незаполненного компенсационного объема.