Паливозаправний модуль для низькотемпературного скрапленого газу

Реферат: Паливозаправний модуль для низькотемпературного скрапленого газу містить ємність з вхідним і заправним патрубком, ємність з заливною горловиною, при цьому ємність зовні має термоізоляцію, яка поміщена всередині несучого корпусу і забезпечена контролюючим тиск прибором. Вхідний патрубок забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний зі входом теплообмінника, зануреним в низькотемпературний скраплений газ. Вихід теплообмінника забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний з розвантажувальним патрубком, який має запірний пристрій. Кінець розвантажувального патрубка розташований над рівнем низькотемпературного скрапленого газу. Вихід теплообмінника з'єднаний з вхідним патрубком ресивера газоскиду, який забезпечений запірним пристроєм. Ресивер газоскиду має манометр і вихідний патрубок, який забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний з вхідним патрубком ємності паливозаправного модуля, який зв'язаний з паливним баком та за допомогою байпасної перемички з заправним патрубком. UA 119297 U (12) UA 119297 U UA 119297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до автомобільного транспорту і може бути використана при експлуатації транспортних засобів, забезпечених двигунами внутрішнього згоряння, робота яких здійснюється з використанням газоподібного палива, яке готується із низькотемпературного скрапленого газу, наприклад метану. Корисна модель може бути використана для максимального заповнення об'єму паливних баків, а також запобігання втратам палива при закінченні процесу заповнення паливного бака. Відомо пристрій для заповнення паливного бака скрапленим газом, який включає систему живлення двигуна внутрішнього згоряння скрапленим природним газом, що містить ізотермічний кріогенний балон, виконаний у вигляді пристрою для зберігання і газифікації кріогенної рідини. Термостатовану посудину у пристрої виконано з горловиною з термоізольованою пробкою в горловині, і зі змійовиком газоскидної трубки, охолоджуючим цю пробку при газоскиданні (Патент Росії № 2095611 на винахід). Кінець змійовика опущений в термостатовану посудину до рівня рідини, яка умовно ділить посудину на газову і рідинну порожнини, і при заправках не дозволяє заправити його вищевизначеного рівня. Конденсатор в донній частині посудини контактує з донною частиною стінки судини і забезпечений сифонною трубкою з дроселем на кінці, розташованим в конденсаторі, і фільтром на іншому кінці. Герметична газова камера встановлена окремо від термостатованої посудини і підігрівається вихлопними газами від двигуна через запірнорегулюючий пристрій на стороні входу газів, і забезпечена секційним піддоном з увігнутими всередину верхніми краями секцій-циліндрів з ухилом до першої секції і з'єднаними між собою трубками. Запобіжний клапан і клапан регульованого газоскиду забезпечують регульований газоскид в герметичну газову камеру і в навколишнє середовище, а сифонна трубка з'єднує верхню частину конденсатора з донною частиною першої секції піддона в газовій камері і вільно пропускає рідину і її пари туди і назад, і має фільтр на своєму кінці в піддоні, і служить розтяжкою, що утримує внутрішню посудину від віброколивань при експлуатації. Дозуючий пристрій палива виконано на магістральному трубопроводі газу у вигляді газового редуктораакселератора високого тиску з педаллю керування ним і з ексцентриковим вмикачем редуктораакселератора для холостого ходу двигуна. Недоліком відомого пристрою є його складне конструктивне виконання, що збільшує його вартість і, відповідно, собівартість заповнення паливних баків транспортних засобів. Крім того, пристрій не забезпечує повного запобігання втратам газоподібного палива при заправці паливного бака. Використання пристрою не дозволяє забезпечувати високу швидкість заповнення паливом баків великовантажних транспортних засобів, що призводить до їх непродуктивного простою і зниження ефективного використання протягом робочої зміни. Найбільш близьким аналогом, є паливозаправний модуль для ємностей, які заправляються низькотемпературним скрапленим газом (Патент Росії № 2595330 на винахід). Пристрій містить корпус, який має дно, дах і бічні стінки, що забезпечені наскрізними отворами. У корпусі розташована ємність для скрапленого газу, що має подвійні стінки, насосне обладнання, газороздавальну колонку, запірно-регулювальну апаратуру, а також трубопровідні магістралі, що містять магістраль, яка забезпечує заправку ємності скрапленим газом, і магістраль,що зв'язує зазначену ємність з газороздавальною колонкою. Паливозаправний модуль додатково містить ванну аварійного витоку, розташовану під ємністю для зрідженого газу, а також балони з азотом, що забезпечені обладнанням, яке забезпечує його подачу в ємність для зрідженого газу і трубопровідні магістралі. Корпус паливозаправного модуля містить перегородки, що розділяють його на азотний відсік, в якому розташовані балони з азотом, і технологічний відсік, в якому розташовані ємність для скрапленого газу і ванна аварійного витоку, насосний відсік, в якому розташоване насосне обладнання, і газороздавальний відсік, в якому розташовано газороздавальну колонку. Нижні ділянки стінок корпусу виконані суцільними, а на верхніх ділянках стінок корпусу з обох його сторін в зоні розташування технологічного відсіку встановлені вентиляційні решітки, які мають наскрізні щілини. Як і вищенаведений пристрій, паливозаправний модуль складний конструктивно, що зумовлює можливість відмови окремих вузлів, знижуючи надійність заправної системи в цілому. Конструкція пристрою зумовлює можливість втрат газу при заливанні у паливний бак. Пристрій не забезпечує ефективної заправки автомобілів, робота яких забезпечується при використанні палива у вигляді скрапленого низькотемпературного газу, наприклад метану. При експлуатації пристрою може неконтрольовано підвищитися тиск в ємності, що тягне за собою можливе відкриття запобіжних клапанів ємності і скидання кріогенного газу. Застосовуючи насос для закачування газу з надлишковим тиском, в насосі можливе відкриття запобіжних клапанів на самому балоні транспортного засобу. Тому, при перекачуванні 1 UA 119297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кріогенної рідини виникає кавітація, яка перевищує тиск нагнітання насоса і виключає можливість контролю роботи заправної системи. Задачею корисної моделі є удосконалення конструкції паливозаправного модуля, для ємності які заправляються скрапленим низькотемпературних газом за рахунок того, що: корпус виконаний двошаровим, термоізольованим, забезпечений контролюючим тиск прибором і вхідним патрубком із запірним пристроєм; - вхідний патрубок з'єднаний зі входом теплообмінника; - теплообмінник занурений в низькотемпературний скраплений газ; - вихід теплообмінника забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний з розвантажувальним патрубком; - розвантажувальний патрубок розташований над рівнем низькотемпературного скрапленого газу; - вихід теплообмінника з'єднаний з вхідним патрубком ресивера газоскиду; - вхідний патрубок ресивера газоскиду забезпечений запірним пристроєм; - ресивер газоскиду має манометр і вихідний патрубок; - вихідний патрубок ресивера газоскиду забезпечений запірним пристроєм; - вихідний патрубок ресивера газоскиду з'єднаний з вхідним патрубком корпусу паливозаправного модуля; - заправний патрубок, що має запірні пристрої зв'язаний з паливним баком; - вхідний і заправний патрубки з'єднані між собою байпасною перемичкою, яка має запірний пристрій. Технічний результат від використання корисної моделі полягає в тому, що: - запобігаються втрати палива при заправці автомобілів, робота двигунів яких забезпечується при використанні низькотемпературного скрапленого газу, наприклад метану; - пристрій дозволяє заправляти великі об'єми палива за короткий проміжок часу; - пристрій безпечний в експлуатації і запобігає можливому травматизму обслуговуючого персоналу. - пристрій може бути виконано як в стаціонарному, так і в мобільному варіантах; - пристрій може використовуватися для заправки великовантажних автомобілів при розробці рудних покладів відкритим способах в глибоких кар'єрах; - пристрій реалізує замкнуту схему циркуляції газоподібного палива, запобігаючи викиди газу в атмосферу, що негативно позначається на екології регіону; - пристрій попереджає критичний підйом тиску у ємності, що попереджає витік скрапленого газу і можливість виникнення аварійної ситуації; - при попаданні газоподібного продукту у ємність з рідиною відбувається підвищення температури рідкого метану та його випаровування. Поставлена задача вирішується тим, що паливозаправний модуль для низькотемпературного скрапленого газу містить ємність з вхідним і заправним патрубком, згідно з корисною моделлю, містить ємність з заливною горловиною, при цьому ємність зовні має термоізоляцію, поміщена всередині несучого корпусу і забезпечена контролюючим тиск прибором, вхідний патрубок забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний зі входом теплообмінника, зануреним в низькотемпературний скраплений газ, вихід теплообмінника забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний з розвантажувальним патрубком, який має запірний пристрій, кінець розвантажувального патрубка розташований над рівнем низькотемпературного скрапленого газу, причому вихід теплообмінника з'єднаний з вхідним патрубком ресивера газоскиду, який забезпечений запірним пристроєм, ресивер газоскиду має манометр і вихідний патрубок, який забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний з вхідним патрубком ємності паливозаправного модуля, який зв'язаний з паливним баком та за допомогою байпасної перемички з заправним патрубком. Для підвищення ефективності використання палива як скраплений газ використовують метан. Паливозаправний модуль для ємностей, що заправляються низькотемпературним скрапленим газом, ілюструється схемою, на якій зображена вертикальна проекція пристрою. Паливозаправний модуль для ємностей, що заправляються низькотемпературним скрапленим газом, включає ємність 1 з вхідним 2 і заправним 3 патрубками, а також заливну горловину 4. Заправний патрубок 3 має заправні пристрої 3.1, 3.2, 3.3. Вхідний патрубок 2 має запірні пристрої 8 і 8.1. Ємність 1 зовні має термоізоляцію 5 і поміщена всередині корпусу 6. 2 UA 119297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ємність 1 забезпечена контролюючим тиск прибором 7, а вхідний патрубок 2 забезпечений запірним пристроєм 8, який з'єднаний з входом теплообмінника 9, зануреним до відповідного рівня 10 у низькотемпературний скраплений газ 14. Вихід теплообмінника 9 забезпечений запірним пристроєм 11 і з'єднаний з розвантажувальним патрубком 12 мають запірний пристрій 13. Кінець розвантажувального патрубка 12 розташований над рівнем низькотемпературного скрапленого газу 14. Вихід теплообмінника з'єднаний з вхідним патрубком 15 ресивера 16 газоскиду, який забезпечений запірним пристроєм 17. Ресивер 16 газоскиду має манометр 18 і вихідний патрубок 19, який забезпечений запірним пристроєм 20 і з'єднаний з вхідним патрубком 2 ємності 1 паливозаправного модуля. При заправці автомобіля з ємності 1, паливний бак 21 пов'язаний з заправним 3 і вхідним 2 патрубками. Вхідний патрубок 2 з'єднаний з паливним баком 21 і має два запірних пристрої 8 і 8.1. Заправний патрубок 3 з'єднаний з заправною горловиною паливного бака і має три запірних пристрою: 3.1, 3.2, 3.3. Вхідний патрубок 2 і заправний патрубок 3 з'єднані між собою байпасною перемичкою 22, яка має запірний пристрій 22.1. Пристрій реалізується в такий спосіб. Актуальність корисної моделі обумовлена необхідністю використання як і палива низькотемпературного скрапленого газу переважно для двигунів великовантажних автомобілів. Крім високих показників роботи двигунів внутрішнього згоряння, де як вихідне основне паливо використовується низькотемпературний скраплений газ, наприклад метан, охолоджений до температури -162 °C, необхідне вирішення проблеми заповнення скрапленим газом за короткий проміжок часу паливних баків автомобілів, які мають великий об'єм. При заправці такого роду ємностей заповнення рідкою фазою супроводжується необхідністю витіснення газоподібної фази палива, яке випаровується. Як правило, ця частина палива витісняється в атмосферу. Це призводить до втрат палива і погіршення екологічної ситуації у регіоні. Особливо це актуально для кар'єрів, в яких здійснюється видобуток корисних копалин, що транспортуються великовантажними автомобілями. Переохолоджений зріджений природний газ має температуру -162 °C, для чого необхідно використовувати обладнання, яке забезпечує безпечне зберігання і заправку паливних баків 21 великовантажних автомобілів або будь-якого іншого обладнання, робота якого здійснюється із застосуванням газоподібного палива. Корпус 6 пристрою доцільно виконувати зі сталі Ст40, а ємність 1 для низькотемпературного скрапленого газу - зі сталі 12 × 18Н10Т, яка успішно витримує криогенні температури. Порожнину корпусом 6 і ємністю 1 ізолюють екранно-вакуумною ізоляцією з індикацією вмісту вакууму і обладнають, при необхідності, запобіжними клапанами і заправною горловиною 4. Усередині ємності 1 розташовують змійовик теплообмінника 9. Об'єм теплообмінника 9 необхідно приймати, ґрунтуючись на ефективному агрегатному переході газоподібної речовини у рідку фазу. При необхідності заправки паливного бака 21 він підключається до заправної ємності 1 за допомогою вхідного 2 і заправного 3 патрубків. По вхідному патрубку 2 видаляється газоподібна фаза палива, а по заправному патрубку 3 в паливний бак 21 надходить рідка фаза низькотемпературного скрапленого газу. Перед заправкою всі запірні пристрої знаходяться в закритому положенні. При підключеному паливному баку 21 відкриваються запірні пристрої 8, 8.1, 11, 13. При надходженні рідкого палива в бак 21 відбувається витіснення газоподібного палива по патрубку 2 в теплообмінник 9. Теплообмінник 9 знаходиться в зрідженому низькотемпературному паливі і має температуру -162 °C. При такій температурі газоподібне паливо конденсується в теплообміннику 9 і воно вже у рідкому вигляді через розвантажувальний патрубок 12 надходить в ємність 1. Взаємозв'язок надходження об'єму палива, що надходить в ємність 1, і тиску або вакууму в ній, контролюється за допомогою контролюючого тиск прибором 7. Якщо тиск збільшується до контрольного, то відкриваються запірні пристрої 17 і 20. У цьому випадку газоподібне паливо надходить з ємності 1 до розвантажувального патрубка 12, вхідного патрубка 15 і патрубка 19. В цьому випадку відбувається скидання тиску за рахунок заповнення ресивера 16 газоскиду. Контроль тиску здійснюється за допомогою манометра 18. 3 UA 119297 U 5 10 15 Після зрівнювання тисків в ємності 1 і ресивері 16 запірні пристрої 11, 13 закривають. Після закінчення заправки паливного бака 21 та перед демонтажем патрубків 2 і 3 проводять їх очистку за допомогою відсмоктуючого пристосування. Так вентилі 8, 8.1, 20, 3.3, 3.2 закриваються, відкриваються вентилі 22.1, 11, 3.1, 17. В процесі заправки в заправному патрубку 3 залишається рідина скрапленого газу, яка від теплоприпливу іззовні випаровується підвищуючи тиск. У патрубку 2 утворюється невеликий вакуум через конденсацію газоподібного продукту. Рідина скрапленого газу по патрубку 22-2 - 15 подається в ресивер 16 і за показаннями манометра 18 контролюється, якщо тиск піднявся і почав падати то значить патрубок 3 спустошений. Після чого перекриваються запірні пристрої 3.1, 22.1, 11, і відкривається запірний пристрій 13 і проходить скидання скрапленого газу через розвантажувальний патрубок 12 в ємність 1. Дослідно-промислові дослідження показали високу ефективність пристрою для заправлення паливних баків, а також запобігання втратам газоподібного палива і погіршення екологічної ситуації у промисловому регіоні. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 1. Паливозаправний модуль для низькотемпературного скрапленого газу, що містить ємність з вхідним і заправним патрубком, який відрізняється тим, що паливозаправний модуль містить ємність з заливною горловиною, при цьому ємність зовні має термоізоляцію, яка поміщена всередині несучого корпусу і забезпечена контролюючим тиск приладом, а вхідний патрубок забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний зі входом теплообмінника, зануреним в низькотемпературний скраплений газ, при цьому вихід теплообмінника забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний з розвантажувальним патрубком, який має запірний пристрій, при цьому кінець розвантажувального патрубка розташований над рівнем низькотемпературного скрапленого газу, причому вихід теплообмінника з'єднаний з вхідним патрубком ресивера газоскиду, який забезпечений запірним пристроєм, при цьому ресивер газоскиду має манометр і вихідний патрубок, який забезпечений запірним пристроєм і з'єднаний з вхідним патрубком ємності паливозаправного модуля, який зв'язаний з паливним баком та за допомогою байпасної перемички з заправним патрубком. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як скраплений газ використаний метан. 4 UA 119297 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5