УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПРАВКИ ТОПЛИВОМ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Известны устройства для заправки автомобилей сжиженным природным газом (см. Обзорную информацию ХМ-6 «Криогенное и вакуумное машиностроение». Использование сжиженного природного газа на транспорте. М., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1987 г.), которые ведутся как при атмосферном давлении, так и при повышенном давлении со сбросом газа в газгольдер или ресивер при бездренажной заправке или при передавливании в заправочную емкость с использованием насоса без сброса газовой фазы. Эти устройства не решают конкретные технические проблемы.
Известно также устройство для заправки криогенным топливом транспортных средств, (см. ЕР 0779470 А1, МКИ 6 F17C 9/00, публ. 18.06.97 г., Patentblatt 1997/25, приор. 14.12.95, DE 19546659), содержащее резервуар для подачи криогенного топлива под давлением, топливный бак транспортного средства, подводящий и перепускной трубопроводы, имеющие гибкие участки, контактирующие с соединением, связанным с топливным баком; измерительное устройство для определения объема жидкого криогенного топлива, клапана и датчики температуры и давления, установленные в клапанную коробку.
К недостаткам устройства следует отнести сложность устройства, использование двойного замера расходов по жидкости и газу и то, что для
создания давления в трубопроводе подачи жидкого криогенного топлива требуется наличие двух емкостей: накопительного бака низкого давления и резервуара для подачи топлива под давлением, газовые полости которых связаны трубопроводом с компрессором, с помощью которого газ из накопительного бака низкого давления подается в резервуар для подачи топлива под давлением.
Известно также устройство для заправки топливом транспортных средств (см. патент на полезную модель №46555, заявка №2005105033 от 25.02.05), принятое нами за прототип, состоящее из резервуара (заправщика) для подачи топлива под давлением, связанного через заправочную колонку, гибкий трубопровод и пистолет с топливным баком транспортного средства
Недостатком такого устройства является невозможность 100% заполнения бака при заправке из-за срабатывания датчика перелива, регулирующего открытие вентиля на линии подачи жидкости в бак, при попадании на него первых капель жидкой фазы, выносимой обратным потоком газа из топливного бака при не полностью заполненном баке.
Кроме того, в транспортных средствах, на которых нельзя установить один топливный бак требуемого объема, используется система нескольких баков. При заполнении двух и более баков, которыми оснащено транспортное средство, возрастает возможность неполной общей заправки всей системы и больших потерь жидкости.
Целью предлагаемого технического решения является создание устройства для одновременной заправки криогенным топливом двух и более топливных криогенных баков транспортного средства под давлением с наименьшими потерями и более полным заполнением каждого бака.
Предлагаемое устройство для заправки транспортного средства сжиженным природным газом (СПГ), например метаном, (см. фиг.1) состоит из
резервуара 1 для хранения и подачи топлива (СПГ), заправочной колонки 2, с заправочным шлангом 3 и пистолетом 4, присоединяемым к трубопроводу 5 подачи жидкости и перепускному трубопроводу 6, двух и более криогенных топливных баков 7 и компенсационного криогенного топливного бака 8; жидкостная и газовая полости их внутренних сосудов 9 связаны через трубопроводы 10 и 11 с жидкостным 12 и газовым 13 коллекторами, соответственно; трубопровод подачи 5 соединен через фильтр 14 и вентиль 15 с жидкостным коллектором 12, который через трубопровод 16 и регуляторы давления (фазовые переключатели) 17 и 18 связан с трубопроводом 19 подачи жидкого топлива в теплообменник 20, вентиль 21 и далее в двигатель (на фиг.1 не показан).
Газовая полость внутреннего сосуда 9 компенсационного бака 8 соединена перепускным трубопроводом 6 через вентиль 22 с пистолетом 4, а через обратный клапан 23 с дренажным трубопроводом 24, на котором установлены предохранительные клапана 25 и 26 и вентиль 27.
Для повышения давления в газовой полости внутренних сосудов 8 топливных баков 7 предусмотрен наддув, состоящий из теплообменника-испарителя 28, соединенного на входе вентилями 29 или 30 и трубопроводом 31 с одним из внутренних сосудов 9 топливных баков 7, а на выходе - через регуляторы давления 32 и 33 и трубопровод 34 с газовым коллектором 13.
Компенсационный бак 8 связан трубопроводами 35 и 36 с газовым 13 и и жидкостным 12 коллекторами через вентили 37 и 38, соответственно. Перепускной трубопровод 6 газосброса снабжен датчиком перелива 39, связанным с вентилем 15 на трубопроводе 5 подачи жидкости в топливные баки 7.
Устройство (см. фиг.1) работает следующим образом. Сжиженный природный газ (СПГ), например, жидкий метан, из
емкости 1 через заправочную колонку 2 с заправочным шлангом 3 и пистолетом 4 поступает в трубопровод 5 подачи сжиженного газа и далее через фильтр 14 и вентиль 15 в жидкостной коллектор 12. Из жидкостного коллектора 12 жидкий метан по трубопроводам 10 одновременно подается во все топливные баки 7 транспортного средства, при этом вентиль 38 на трубопроводе 36 закрыт, а вентиль 37 на трубопроводе 35 и вентиль 22 на перепускном трубопроводе 6 открыт. Происходит одновременное заполнение баков 7 жидким метаном. Образующиеся во внутренних сосудах 9 пары метана отводятся по трубопроводам 11 в газовый коллектор 13 и далее по трубопроводу 35 через открытый вентиль 37 в компенсационный бак 8.
Скорость заполнения баков 7 может различаться по времени в связи с разбросом в пределах допусков диаметров трубопроводов, их различной длины, некоторых технологических отклонений, возможных при монтаже устройства, а также зависит от качества теплоизоляции внутренних сосудов 9.
Неравномерность заполнения приводит к тому, что из отдельных быстро заполнившихся баков 7 в коллектор 13 и далее в компенсационный бак 8 начинает поступать парожидкостная смесь. Попадая в компенсационный бак скорость потока резко падает, и происходит отделение капель жидкости от паровой фазы. Жидкость накапливается, а паровая фаза отводится по трубопроводу 11 и трубопроводу 6 на утилизацию. Постепенно уровни жидкости в баках 7 выравниваются, а компенсационный бак 8 также заполняется жидкостью. Как только капельная жидкость парожидкостной смеси из компенсационного бака 8 попадет на датчик перелива 39, закрывается вентиль 15 и прекращается подача жидкости по трубопроводу 5 в жидкостной коллектор 12. Заправка окончена. Заправка топливных баков 7 с использованием компенсационного бака 8 позволяет заполнить все баки полностью.
После заполнения всех баков 7 устройства система готова к работе - подаче метана в двигатель транспортного средства (на фиг.1 не показан).
Выдача жидкости из баков 7 в жидкостной коллектор 12 и далее по трубопроводу 1 6 осуществляется за счет подъема давления в газовой полости внутренних сосудов 9 (наддува), для чего жидкость по трубопроводам 31 через вентили 29 или 30, соответственно, подается на теплообменник-испаритель 28, а образовавшийся в нем газ через регуляторы давления 32 или 33 по трубопроводу 34 поступает в газовый коллектор 13 и далее по трубопроводам 11 во все внутренние сосуды 9 топливных баков 7. Этим давлением жидкость из внутренних сосудов 9 выдавливается и по трубопроводам 10 поступает в жидкостной коллектор 12, далее по трубопроводу 16 и регуляторы давления 17 или 18 в трубопровод 19 и теплообменник 20, где жидкий метан испаряется и через клапан 21 поступает в систему подачи топлива в двигатель транспортного средства.
Благодаря такому выполнению устройства достигается 100% заправка топливных баков с наименьшими потерями топлива и, при необходимости, достигается возможность замены топливного бака большой емкости несколькими, равными по объему.