БАК КРИОГЕННЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, РАБОТАЮЩЕГО НА СЖИЖЕННОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

Известно транспортное средство, работающее на сжиженном природном газе (СПГ) и устройства для его заправки (см. обзорную информацию «Криогенное и вакуумное машиностроение. Использование сжиженного природного газа на транспорте», М., ЦИНТИХИМШФТЕМАШ, 1987 г.), которые обеспечивают заправку криогенных баков транспортных средств при атмосферном давлении со сбросом газа в газгольдер, бездренажную заправку или заправку с использованием насоса. Эти устройства не решают конкретные технические задачи, касающиеся криогенных топливных баков.
Наиболее близким по технической сущности является бак криогенный топливный транспортного средства, работающего на сжиженном природном газе (см. патент RU 69966 МКИ F17C 13/00 опубл. 10.01.2008 Бюл. №1), состоящий из двух сосудов, расположенных один внутри другого, теплоизоляции, расположенной в отвакуумированном межстенном пространстве сосудов, линий заправки сосуда и подачи топлива в двигатель, предохранительной, запорной и регулирующей арматуры.
Недостатком криогенного топливного бака является то, что линия подачи топлива в двигатель недостаточно надежна.
2
2
При использовании СПГ, температура которого равна минус 162°C, в качестве моторного топлива в нижней части бака возможно накапливание тяжелых углеводородов и при заливке новых порций СПГ может произойти их загустевание и кристаллизация примесей, например, CO. При попадании кристаллов CO в линию подачи топлива в двигатель может произойти забивка и нарушение работы регулятора давления. Повышение давления в линии отрицательно скажется на дорогостоящем двигателе и приведет к большим потерям топлива.
Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности линии подачи топлива в двигатель.
Предлагаемый бак криогенный топливный двигателя транспортного средства, работающего на сжиженном природном газе, включающий два сосуда, расположенные один внутри другого, теплоизоляцию, расположенную в отвакуумированном межстенном пространстве сосудов, линии заправки сосудов и подачи топлива в двигатель, предохранительную, запорную и регулирующую арматуру.
В линию подачи топлива в двигатель включен запорный клапан, управляемый сигналом от датчика давления, установленного за предохранительным клапаном, расположенным на линии подачи топлива в двигатель.
Для пояснения сущности предлагаемого технического решения на фигуре представлен бак криогенный топливный двигателя транспортного средства, работающего на СПГ.
Криогенный топливный бак 1, состоит из внешнего сосуда-кожуха 2 и внутреннего сосуда 3, на внешней поверхности которого намотана теплоизоляция 4, а межстенное пространство между сосудом-кожухом 2 и внутренним сосудом 3 отвакуумировано.
В верхней части внутреннего сосуда 3 установлено устройство 5 для струйного ввода топлива в сосуд 3. Для этого устройство 5 имеет отверстия 6. В нижней части сосуда 3 расположен трубопровод 7 для ввода топлива во внутренний сосуд 3, а в верхней части сосуда 3 расположен трубопровод 8 соединенный с устройством 5. Трубопроводы 7 и 8, на которых размещены вентили 9 и 10, объединены в трубопровод 11, соединенный с реципиентом топлива (на фигуре не показан).
Трубопровод 7 соединен с линией 12 подачи топлива в двигатель (на фигуре не показан).
На линии подачи топлива в двигатель установлен запорный клапан 13, регулятор давления 14, предохранительный клапан 15 и теплообменник-испаритель 16.
Криогенный топливный бак 1 снабжен указателем уровня топлива 17 и манометром 18.
Предохранительный клапан 15 соединен трубопроводом 19 с газосбросом 20. На трубопроводе 19 установлен датчик давления 21, управляющий запорным клапаном 13.
Для поднятия и поддержания рабочего давления во внутреннем сосуде 3 на требуемом уровне предусмотрен испаритель наддува 22, установленный на трубопроводе 23. На трубопроводе 23 также установлены вентиль 24 и регулятор давления 25.
Верхняя часть сосуда 3 соединена трубопроводом 26, через запорный вентиль 27 с газосбросом 20 и системой предохранительных клапанов 28.
Устройство работает следующим образом.
Заправка внутреннего сосуда 3 может осуществляться как без сброса образующихся паров (бездренажная заправка), так и со сбросом образующихся паров через газосброс 20.
Бездренажная заправка внутреннего сосуда 3 осуществляется по линиям 11,8 и через вентиль 10.
Топливо поступает в устройство 5 и струйно вводится через отверстия 6 в объем внутреннего сосуда 3. Пар, первоначально заполняющий сосуд 3, конденсируется, давление снижается и происходит заполнение внутреннего сосуда 3 топливом.
Окончание заполнения внутреннего сосуда 3 топливом происходит при выравнивании давления во внутреннем сосуде 3 и реципиенте с топливом. Контроль осуществляется по уровнемеру 17 и манометру 18.
Заправка топливом внутреннего сосуда 3 со сбросом образующихся в нем паров по трубопроводу 26, вентилю 27 через газосброс 20 производится по линиям 11,7 через вентиль 9.
Если во внутреннем сосуде 3 после заправки давление ниже рабочего, то открывается вентиль 24 и топливо по трубопроводу 23 через открытый регулятор давления 25 поступает, за счет гидростатического давления топлива, в испаритель наддува 22. В нем топливо испаряется и образовавшийся газ наддува поступает по трубопроводу 23 и 8 в верхнюю часть внутреннего сосуда 3, поднимая в нем давление до рабочего значения, контролируемого по манометру 18. После достижения величины рабочего давления регулятор давления 25 автоматически закрывается. Система готова к работе. Открывается регулятор давления 14, настроенный на величину рабочего давления, и через открытый запорный клапан 13 по линии подачи 12 топливо поступает в теплообменник-испаритель 16. В испарителе 16 топливо испаряется, за счет теплообмена с жидкостью из контура двигателя, и подается с требуемой температурой и давлением в двигатель транспортного средства.
Если транспортное средство не используется длительное время вентиль 24 закрывается.
2
В случае если в регулятор давления 14 попадут кристаллы CO и выведут регулятор 14 из строя давление в линии подачи топлива в двигатель после регулятора давления 14 повысится, откроется предохранительный клапан 15 и топливо начнет по трубопроводу 19 поступать на газосброс 20 и сбрасываться в атмосферу. Также вырастет давление и в самом двигателе, что может вывести его из строя. Чтобы исключить отрицательное влияние вышедшего из строя регулятора давления 14 на двигатель и избежать большой потери топлива по сигналу датчика давления 21, установленного на трубопроводе 19, запорный клапан 13 закрывается и поступление топлива прекращается.
Таким образом благодаря установке запорного клапана 13 и управляющего им датчика давления 21 исключаются возможности выхода двигателя из строя и большие потери топлива.