Устройство для заправки топливом транспортных средств

Устройство для заправки топливом транспортных средств содержит резервуар для подачи топлива под давлением, заправочную колонку, подводящий и перепускной трубопроводы, связанные с заправляемым топливным баком.

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.

В предлагаемом устройстве транспортное средство снабжено двумя и более криогенными топливными баками, причем один из топливных баков служит компенсационной емкостью для сбора сбросной парожидкостной смеси; газовые и жидкостные полости внутренних сосудов топливных баков соединены трубопроводами в единые коллекторы, соответственно; жидкостная полость внутреннего сосуда, как минимум одного топливного бака, соединена с теплообменником - испарителем наддува, выход которого через регуляторы давления соединен с газовым коллектором.

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.

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.

Устройство для заправки топливом транспортных средств, содержащее резервуар для подачи топлива под давлением, заправочную колонку, подводящий и перепускной трубопроводы, связанные с заправляемым топливным баком, отличающееся тем, что транспортное средство снабжено двумя и более криогенными топливными баками, причем один из топливных баков служит компенсационной емкостью для сбора сбросной парожидкостной смеси; газовые и жидкостные полости внутренних сосудов топливных баков соединены трубопроводами в единые коллекторы, соответственно, жидкостная полость внутреннего сосуда, как минимум одного топливного бака соединена с теплообменником - испарителем наддува, выход которого через регуляторы давления соединен с газовым коллектором.