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 US 5404918 МКИ7 F17C 6/00, опубл. 11.04.1995), состоящий из двух сосудов, расположенных один внутри другого, теплоизоляции в межстенном пространстве сосудов, компенсационной емкости, расположенной во внутреннем сосуде, трубопроводов заправки и выдачи топлива, предохранительной и регулирующей арматуры.
Недостатком бака является то, что топливо вводится в бак сплошной струей, а полость компенсационной емкости соединена с объемом внутреннего сосуда отверстием, расположенным в ее нижней части. Это приводит к тому, что бездренажная заправка бака топливом усложняется, а количество жидкости, поступающей в компенсационную емкость, зависит от скорости и давления заправки бака топливом, что не позволяет обеспечить заданного объема парового пространства в компенсационной емкости к концу заправки бака.
Целью предлагаемого технического решения является обеспечение струйного ввода топлива в бак для облегчения бедренажной заправки бака топливом и строго определенного объема парового пространства в компенсационной емкости в конце заправки.
Предлагаемое устройство - криогенный топливный бак транспортного средства, работающего на сжиженном природном газе, состоящий из двух сосудов, расположенных один внутри другого, теплоизоляции в межстенном пространстве сосудов, компенсационной емкости, расположенной во внутреннем сосуде, трубопроводов заправки и выдачи топлива, предохранительной и регулирующей арматуры.
На конце трубопровода заправки, на участке, расположенном во внутреннем сосуде, установлено устройство для струйного ввода топлива в бак, а полость компенсационной емкости соединена с объемом внутреннего сосуда, соединительной трубкой и сливной трубкой с обратным клапаном.
Для пояснения сущности предлагаемого технического решения на фиг.1 представлена принципиальная схема криогенного топливного бака.
Криогенный топливный бак 1 транспортного средства, работающего на сжиженном природном газе, например метане, 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 сосудом-кожухом 2 отвакуумировано.
Во внутреннем сосуде 3 установлена компенсационная емкость 5, из которой выходит соединительная трубка 6, соединяющая полость компенсационной емкости 5 с верхней частью объема внутреннего сосуда 3, и сливная трубка 7 с обратным клапаном 8. Там же, в верхней части внутреннего сосуда 3, установлено устройство 9 для струйного ввода топлива в бак 1. Устройство 9 имеет отверстия 10 и смонтировано на конце трубопровода 11 ввода топлива в бак.
Нижняя часть внутреннего сосуда 3 соединена с двигателем транспортного средства (на фиг.1 не показан) трубопроводом 12, а верхняя часть - трубопроводом 13. На трубопроводе 13 установлены регулятор давления 14, вентиль 15, скоростной клапан 16 и теплообменник-испаритель 17.
Криогенный топливный бак снабжен указателем уровня жидкости 18.
Для поднятия и поддержания рабочего давления во внутреннем сосуде 3 криогенного топливного бака 1 предусмотрен испаритель наддува 19, встроенный в трубопровод 20, соединяющий нижнюю и верхнюю части внутреннего сосуда 3. На трубопроводе 20 установлен вентиль 21 и регулятор давления 22.
Трубопровод 11 подачи сжиженного топлива в бак 1 проходит от заправочной горловины 23 через обратный клапан 24, к внутреннему сосуду 3.
На участке трубопровода 20, установлены предохранительные клапаны 25 и отходит трубопровод 26 аварийного сброса газа с вентилем 27.
Устройство работает следующим образом.
Топливо от внешнего реципиента (на фиг.1 не показан) через горловину 23 по трубопроводу 11 поступает в устройство ввода 9 и через отверстия 10 струйно вводится в сосуд 3, при этом вентили 15, 21 и 27 закрыты. Струйный ввод топлива в бак позволяет значительно увеличить поверхность контакта вводимой жидкости и пара, заполняющего сосуд. В результате контакта пар конденсируется, давление в сосуде падает и производится бездренажная заправка бака топливом.
Заправка продолжается до 100% наполнения сосуда. При этом объем компенсационной емкости остается заполненный паром и используется для возможного термического расширения жидкости.
После окончания заправки вентиль 21 открывается. Если в сосуде 3 после заправки давление ниже рабочего, то открывается регулятор давления 22, жидкая фаза топлива поступает за счет гидростатического давления в испаритель наддува 19, 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 16, открывается вентиль 15 и через открытый скоростной клапан 16 топливо поступает в двигатель транспортного средства. Причем, если давление в сосуде 3 выше верхней границы заданного рабочего давления, то открывается регулятор давления 14 и топливо в двигатель поступает по трубопроводу 13 из газовой полости сосуда 3, понижая в нем давление до рабочего. После снижения давления до рабочего регулятор давления 14 закрывается и в двигатель начинает поступать жидкая фаза топлива по трубопроводу 12 из нижней части сосуда 3. Процедура наддува - подъема давления в баке до заданного рабочего значения происходит автоматически, благодаря регулятору давления 22. Вентили 15 и 21 при работе двигателя открыты. Закрываются они только при длительной остановке транспортного средства и при заправке криогенного бака 1 топливом.
Благодаря установке на конце трубопровода заправки устройства для струйного ввода топлива и соединению полости компенсационной емкости с объемом внутреннего сосуда соединительной трубкой и сливной трубкой с обратным клапаном, обеспечивается бездренажная заправка топлива в бак и строго определенный объем парового пространства в компенсационной емкости в конце заправки.