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 заправляемыми топливными баками, и теплообменник - испаритель наддува. Целью предлагаемого технического решения является создание устройства для 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, теплообменник - испаритель наддува соединен через регулятор давления с жидкостной полостью внутреннего сосуда первого из установленных топливных баков и через вентиль с перепускным трубопроводом, который соединен с газовой полостью внутреннего сосуда последнего из установленных топливных баков, а жидкостная полость внутреннего сосуда каждого из последующих криогенных баков после первого соединена с газовой полостью внутреннего сосуда предыдущего бака сливным трубопроводом. 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 топливом транспортных средств (см. патент на полезную модель №46555, заявка №2005105033 от 25.02.05), 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.
Известно также устройство для заправки топливом транспортных средств, снабженных двумя и более криогенными баками (см. заявку 2006143829/22 от 12.12.2006 г), в котором один из топливных баков служит компенсационной емкостью для сбора сбросной парожидкостной смеси, а газовые и жидкостные полости внутренних сосудов топливных баков соединены трубопроводами в единые коллекторы. В этом варианте не решен вопрос равномерного опорожнения баков из-за различного сопротивления сливных трубопроводов.
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 и опорожнением каждого бака.
Предлагаемое (см. фиг.1) устройство для заправки транспортного средства сжиженным природным газом (СПГ), например, метаном, содержащее два или более, например, три установленных криогенных топливных бака 1, 2 и 3 состоит из резервуара 4 для хранения и подачи топлива (СПГ), соединенного трубопроводом 5 с заправочной колонкой 6, снабженной заправочным шлангом 7 и пистолетом 8, присоединяемым стыковочным узлом 9 и трубопроводом подачи жидкого топлива 10 к первому (1) из трех установленных топливных баков. На трубопроводе 10 подачи жидкого топлива установлен фильтр 11 для очистки подаваемого топлива от механических примесей. Криогенные топливные баки 1, 2 и 3 имеют изолированные внутренние сосуды 12, 13 и 14, соответственно, газовые полости внутренних сосудов каждого из установленных топливных баков, кроме последнего, например, 1 и 2, соединены через сливные трубопроводы 15 и 16 с жидкостными полостями внутренних сосудов 15 и 14 следующих за
ним топливных баков, например, 2 и 3. Газовая полость внутреннего сосуда 14, последнего из установленных топливных баков, в данном случае 3, соединена линией наддува 17 через вентиль 18 с теплообменником-испарителем 19, а далее через регулятор давления 20 с перепускным трубопроводом 21 и линией 22 подачи жидкости из жидкостной полости внутреннего сосуда 12 топливного бака 1 на теплообменник-испаритель 19.
Трубопровод подачи жидкости 10 связан с жидкостной полостью внутреннего сосуда 12 топливного бака 1 и через регулятор давления 23 и скоростной клапан 24, служащий для быстрого перекрытия подачи газа в двигатель, связан трубопроводом 25 с теплообменником 26 и вентилем 27 подачи газообразного топлива в двигатель (на фиг 1 не показан).
На перепускном трубопроводе 21, связанном с регуляторами давления 20 и 23 установлены предохранительные клапана 28 и 29 и сбросной вентиль 30 газа на утилизацию или в атмосферу. Все криогенные баки 1, т 2 и 3 имеют указатели уровня жидкости 31, 32 и 33, соответственно.
Устройство (см. фиг.1) работает следующим образом.
Сжиженный природный газ (СПГ), например, метан, из емкости 4 через трубопровод 5, заправочную колонку 6 с заправочным шлангом 7 и пистолетом 8 через стыковочный узел 9 подается в фильтр 11, очищается от механических примесей и поступает в трубопровод 10 подачи сжиженного газа в жидкостную полость внутреннего сосуда 12 криогенного бака 1, при этом регулятор давления 23 закрыт. Жидкий газ заполняет внутренний сосуд 12 криогенного бака 1, образующиеся при заполнении пары по сливному трубопроводу 15 поступают во внутреннюю полость 13 второго криогенного бака (2), охлаждая его. По мере поступления жидкости и достижения максимального уровня во внутреннем сосуде 12, сжиженный газ начинает переливаться по сливному трубопроводу 15 во внутренний сосуд 13 криогенного бака 2 до полного его заполнения. Жидкость
накапливается, а паровая фаза из газовой полости внутреннего сосуда 13 отводится по сливному трубопроводу 16 во внутреннюю полость 14 криогенного сосуда 3, охлаждая его, а затем выводится по трубопроводу 17 в перепускной трубопровод 21 на утилизацию. По мере заполнения внутреннего сосуда 13 до максимального уровня жидкость начинает переливаться по сливному трубопроводу 16 во внутреннюю полость 14 криогенного топливного бака 3.
При максимально заполненном внутреннем сосуде 14 криогенного бака 3 первые капли жидкого газа поступают с паровой фазой в трубопровод 17 и далее в трубопровод 21. При появлении первых капель жидкости в трубопроводе 21 срабатывает отсечной клапан (на фиг 1 не показан) и заполнение криогенных баков 1, 2 и 3 закончено. Пистолет 8 отстыковывается от устройства 9.
При выдаче СПГ из топливных баков в двигатель (на фиг.1 не показан) во внутреннем сосуде 14 топливного бака 3 в газовой полости над жидкостью поднимают давление, для чего открывают вентиль 18. Жидкость поступает в теплообменник-испаритель 19, где испаряется, и газ по трубопроводу 17 поступает во внутренний сосуд 14 и поднимает в нем давление, передавливая жидкость из сосуда 14 по трубопроводу 16 во внутренний сосуд 13 криогенного топливного бака 2 и далее по трубопроводу 15 во внутренний сосуд 12 криогенного топливного бака 1. Под давлением жидкость из внутреннего сосуда 12 по трубопроводу 10 поступает на регулятор давления 23, который открывается и подает жидкость через скоростной клапан 24 далее по трубопроводу 25 на теплообменник 26, где она нагревается, превращается в газ и через вентиль 27 поступает в двигатель (на фиг 1 не показан). Идет поочередное опорожнение топливных баков.
В случае, если число заполняемых криогенных баков более трех, (на фиг.1 не показаны), достаточно их последовательно соединить сливными трубопроводами (такими как 15 и 16) и также последовательно заполнять.
Благодаря последовательному соединению криогенных баков идут параллельно заливка первого бака и захолаживание второго бака, что уменьшает потери жидкости, требуемой на захолаживание второго бака; кроме того, жидкость в последующий бак поступает только при 100% заполнении предыдущего, т.е. когда уровень жидкости достигнет сливного трубопровода.
Устройство для заправки топливом транспортных средств, снабженных как минимум двумя или более топливными криогенными баками, содержащее резервуар для подачи топлива под давлением, заправочную колонку с заправочным шлангом и пистолетом, подводящий и перепускной трубопроводы, связанные с заправляемыми топливными баками, и теплообменником-испарителем наддува, отличающееся тем, что теплообменник - испаритель наддува соединен через регулятор давления с жидкостной полостью внутреннего сосуда первого из установленных топливных баков и через вентиль с перепускным трубопроводом, который соединен с газовой полостью внутреннего сосуда последнего из установленных топливных баков, а жидкостная полость внутреннего сосуда каждого из последующих криогенных баков после первого соединена с газовой полостью внутреннего сосуда предыдущего бака сливным трубопроводом.
