RU170383U1 - Tank cryogenic fuel vehicle operating on liquefied natural gas - Google Patents

Abstract

В предложенном криогенном топливном баке транспортного средства, работающего на сжиженном природном газе, состоящем из двух сосудов, расположенных один внутри другого, теплоизоляции в межстенном пространстве сосудов, компенсационной емкости, расположенной во внутреннем сосуде, трубопроводов для заправки и выдачи топлива, предохранительной и регулирующей арматуры на трубопроводе, соединяющем трубопровод подачи топлива в испаритель наддува с трубопроводом подачи топлива в двигатель, установлен клапан, управляемый сигналом от датчика температуры, установленного на трубопроводе подачи топлива в двигатель.Соединением трубопровода подачи топлива в испаритель наддува с трубопроводом подачи топлива в двигатель с установленным на нем клапаном, управляемым сигналом от датчика температуры, установленного на трубопроводе подачи топлива в двигатель, обеспечивается оптимальная температура поступающего в него топлива.In the proposed cryogenic fuel tank of a vehicle operating on liquefied natural gas, consisting of two vessels located one inside the other, thermal insulation in the inter-vessel space of the vessels, a compensation tank located in the inner vessel, pipelines for refueling and dispensing fuel, safety and control valves for a pipe connecting the fuel supply pipe to the boost evaporator with the fuel supply pipe to the engine is equipped with a valve controlled by a signal from the sensor temperature installed on the fuel supply pipe to the engine. By connecting the fuel supply pipe to the boost evaporator with the fuel supply pipe to the engine with a valve installed on it, controlled by a signal from the temperature sensor installed on the fuel supply pipe to the engine, the optimum temperature of the fuel entering it is ensured .

Description

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.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 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.It is known a vehicle operating on liquefied natural gas (LNG), and devices for refueling it (see overview information "Cryogenic and vacuum engineering. Use of liquefied natural gas in transport", M .: TSINTIHIMNEFTEMASH, 1987), which provide refueling cryogenic tanks of vehicles at atmospheric pressure with the discharge of gas into the gas tank, drainless refueling or refueling using a pump. These devices do not solve specific technical problems regarding cryogenic fuel tanks.

Наиболее близким по технической сущности является бак криогенный топливный транспортного средства, работающего на сжиженном природном газе (см. патент RU 118717 МКИ F17С 9/00, опубл. 27.07.2012. Бюл. №21), состоящий из двух сосудов, расположенных один внутри другого, теплоизоляции в межстенном пространстве сосудов, компенсационной емкости, расположенной во внутреннем сосуде, трубопроводов заправки сосуда и выдачи топлива в двигатель, предохранительной и регулирующей арматуры.The closest in technical essence is the cryogenic fuel tank of a vehicle operating on liquefied natural gas (see patent RU 118717 MKI F17C 9/00, published on July 27, 2012. Bull. No. 21), consisting of two vessels located one inside the other , thermal insulation in the inter-wall space of vessels, a compensation tank located in the inner vessel, pipelines for refueling the vessel and delivering fuel to the engine, safety and control valves.

Недостатком этого криогенного топливного бака является то, что температура топлива, поступающего в двигатель, изменяется в широком диапазоне в зависимости от расхода топлива. С уменьшением нагрузки на двигатель расход топлива уменьшается и его температура повышается, так как расход греющей жидкости, в частности тосола, в теплообменнике постоянен.The disadvantage of this cryogenic fuel tank is that the temperature of the fuel entering the engine varies over a wide range depending on fuel consumption. As the load on the engine decreases, fuel consumption decreases and its temperature rises, since the flow rate of the heating fluid, in particular antifreeze, in the heat exchanger is constant.

Целью предлагаемого технического решения является обеспечение температуры топлива, поступающего в двигатель, в заданных пределах.The aim of the proposed technical solution is to ensure the temperature of the fuel entering the engine, within the specified limits.

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 для заправки и выдачи топлива, предохранительной и регулирующей арматуры.The proposed device is a cryogenic fuel tank of a vehicle operating on liquefied natural gas, consisting of two vessels located one inside the other, thermal insulation in the inter-vessel space of the vessels, a compensation tank located in the inner vessel, pipelines for refueling and dispensing fuel, safety and control valves .

На трубопроводе, соединяющем трубопровод подачи топлива в испаритель наддува с трубопроводом подачи топлива в двигатель, установлен клапан, управляемый сигналом от датчика температуры, установленного на трубопроводе подачи топлива в двигатель.On the pipeline connecting the pipeline for supplying fuel to the boost evaporator with the pipeline for supplying fuel to the engine, a valve is installed controlled by a signal from a temperature sensor installed on the pipeline for supplying fuel to the engine.

Для пояснения сущности предлагаемого технического решения на фигуре представлена принципиальная схема криогенного топливного бака.To clarify the essence of the proposed technical solution, the figure shows a schematic diagram of a cryogenic fuel tank.

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.A cryogenic fuel tank 1 of a vehicle operating on liquefied natural gas, for example methane, consisting of an external vessel-casing 2, and an internal vessel 3, on the outer surface of which thermal insulation 4 is wound.

В верхней части внутреннего сосуда 3 установлена компенсационная емкость 5 и устройство 6 для струйного ввода топлива в бак 1. Устройство 6 имеет отверстия 7.In the upper part of the inner vessel 3, a compensation tank 5 and a device 6 for jet injection of fuel into the tank 1 are installed. The device 6 has openings 7.

Нижняя часть внутреннего сосуда 3 соединена с двигателем транспортного средства (на фигуре не показан) трубопроводом 8. На трубопроводе 8 установлены: вентиль 9, скоростной клапан 10, регулятор давления 11, манометр 12, теплообменник-испаритель 13, теплообменник-регулятор 14, датчик температуры 15.The lower part of the inner vessel 3 is connected to the vehicle’s engine (not shown in the figure) by a pipe 8. On the pipe 8 are installed: valve 9, high-speed valve 10, pressure regulator 11, pressure gauge 12, heat exchanger-evaporator 13, heat exchanger-regulator 14, temperature sensor fifteen.

Криогенный топливный бак снабжен манометром 16 и указателем уровня жидкости 17.The cryogenic fuel tank is equipped with a pressure gauge 16 and a liquid level indicator 17.

Реципиент с топливом (на фигуре не показан) соединен через горловину 18 реципиента трубопроводом 19, разветвляющимся на трубопровод 20 с вентилем 21 и трубопровод 22 с обратным клапаном 23, с внутренним сосудом 3.The recipient with fuel (not shown in the figure) is connected through the neck 18 of the recipient by a pipe 19 branching into a pipe 20 with a valve 21 and a pipe 22 with a check valve 23, with the inner vessel 3.

Для поднятия и поддержания рабочего давления во внутреннем сосуде 3 криогенного топливного бака 1 предусмотрен испаритель наддува 24, встроенный в трубопровод 25, соединяющий нижнюю и верхнюю части внутреннего сосуда 3. На трубопроводе 25 установлен вентиль 26 и регулятор давления 27.To raise and maintain the working pressure in the inner vessel 3 of the cryogenic fuel tank 1, a boost evaporator 24 is provided, which is integrated in the pipe 25 connecting the lower and upper parts of the internal vessel 3. A valve 26 and a pressure regulator 27 are installed on the pipe 25.

Трубопровод 25 соединен трубопроводом 28 с теплообменником-регулятором 14. На трубопроводе 28 установлен клапан 29.The pipe 25 is connected by a pipe 28 with a heat exchanger-regulator 14. A valve 29 is installed on the pipe 28.

Выход теплообменника-регулятора 14 соединен трубопроводом 30 с трубопроводом 8 подачи топлива в двигатель.The output of the heat exchanger-regulator 14 is connected by a pipe 30 to a pipe 8 for supplying fuel to the engine.

От трубопровода 20 отходит трубопровод 31 с вентилем 32 и предохранительными клапанами 33 и 34, который соединяет верхнюю часть сосуда 3 с газосбросом 35.From the pipeline 20, a pipeline 31 with a valve 32 and safety valves 33 and 34, which connects the upper part of the vessel 3 to the gas outlet 35, leaves.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Заправка внутреннего сосуда 3 топливом может осуществляться как без сброса образующихся паров (бездренажная заправка), так и со сбросом образующихся паров через газосброс 35.Refueling of the inner vessel 3 with fuel can be carried out both without dumping the generated vapors (drainless refueling), and with the discharge of generated vapors through the gas outlet 35.

При бездренажной заправке топливо из горловины 18 реципиента поступает по трубопроводам 19 и 20, через вентиль 21 в устройство 6 и через отверстия 7 впрыскивается во внутренний сосуд 3, а через обратный клапан 23 и трубопровод 22 поступает в нижнюю часть сосуда 3. Пар, первоначально заполнявший сосуд 3, конденсируется, вступая в контакт с холодными струями топлива, давление в сосуде падает и происходит его заполнение топливом. По мере заполнения сосуда 3 топливом давление в нем растет и, при выравнивании давления в сосуде 3 и в реципиенте с топливом, заправка прекращается. Контроль осуществляется по манометру 16 и уровнемеру 17.When drainless refueling fuel from the neck 18 of the recipient enters through pipelines 19 and 20, through valve 21 into the device 6 and through holes 7 is injected into the inner vessel 3, and through the check valve 23 and pipe 22 enters the lower part of the vessel 3. The steam that initially filled vessel 3 condenses, coming into contact with cold jets of fuel, the pressure in the vessel drops and it is filled with fuel. As the vessel 3 is filled with fuel, the pressure in it increases and, when the pressure in the vessel 3 and in the recipient with the fuel are equalized, the filling stops. Monitoring is carried out on a pressure gauge 16 and a level gauge 17.

При бездренажной заправке вентили 9, 26 и 32 закрыты.When drainless refueling valves 9, 26 and 32 are closed.

Заправка топливом внутреннего сосуда 3 со сбросом образующихся в нем паров по трубопроводу 31 через вентиль 32 и газосброс 35, осуществляется по трубопроводам 19 и 22 через обратный клапан 23. Окончание заправки определяется по манометру 16 и уровнемеру 17.The fueling of the inner vessel 3 with the discharge of the vapors formed in it through the pipeline 31 through the valve 32 and gas discharge 35 is carried out through pipelines 19 and 22 through the check valve 23. The end of the filling is determined by the pressure gauge 16 and the level gauge 17.

При заправке со сбросом образующихся паров вентили 21, 26 и 9 закрыты, вентиль 32 открыт.When refueling with the discharge of the generated vapors, the valves 21, 26 and 9 are closed, the valve 32 is open.

Для обеспечения безаварийной эксплуатации криогенного топливного бака 1 во внутреннем сосуде 3 размещена компенсационная емкость 5, занимающая в соответствии с нормативными документами 10% от объема паровой зоны сосуда 3.To ensure trouble-free operation of the cryogenic fuel tank 1, a compensation tank 5 is placed in the inner vessel 3, which, in accordance with regulatory documents, occupies 10% of the volume of the vapor zone of the vessel 3.

Если во внутреннем сосуде 3 после заправки давление ниже рабочего, то открывается вентиль 26 и топливо по трубопроводу 25 через регулятор давления 27 поступает, под действием гидростатического давления топлива, в испаритель наддува 24. В нем топливо испаряется за счет тепла окружающей среды и образовавшийся газ подается по трубопроводу 25 и 20 в верхнюю часть внутреннего сосуда 3, поднимая в нем давление до рабочего значения, контролируемого по манометру 16. При этом все вентили, кроме вентиля 26, закрыты. После достижения в сосуде 3 величины рабочего давления, регулятор давления 27 автоматически закрывается и система готова к работе. Открываются вентиль 9, скоростной клапан 10 и регулятор давления 11, настроенный на величину давления подачи топлива в двигатель, и по трубопроводу 8 топливо поступает в теплообменник-испаритель 13, где топливо испаряется за счет теплообмена с жидкостью из контура охлаждения двигателя (например, тосолом). После этого топливо поступает в теплообменник-регулятор 14, где устанавливается его температура, требуемая для эффективной работы двигателя. Давление и температура топлива, поступающего в двигатель, контролируются манометром 12 и датчиком температуры 15.If the pressure in the inner vessel 3 after refueling is lower than the working one, the valve 26 opens and the fuel is supplied through the pressure regulator 27 through the pressure regulator 27 to the boost evaporator 24. The fuel evaporates due to the ambient heat and the generated gas is supplied through the pipeline 25 and 20 to the upper part of the inner vessel 3, raising the pressure in it to the operating value, controlled by the pressure gauge 16. In this case, all valves except valve 26 are closed. After reaching the value of the working pressure in the vessel 3, the pressure regulator 27 is automatically closed and the system is ready for operation. Valve 9, high-speed valve 10 and pressure regulator 11, adjusted to the pressure of the fuel supply to the engine, open, and through the pipe 8, the fuel enters the heat exchanger-evaporator 13, where the fuel evaporates due to heat exchange with the liquid from the engine cooling circuit (for example, antifreeze) . After that, the fuel enters the heat exchanger-regulator 14, where it is set to the temperature required for the effective operation of the engine. The pressure and temperature of the fuel entering the engine are controlled by a pressure gauge 12 and a temperature sensor 15.

Если температура топлива перед двигателем выше требуемой для его эффективной работы, то по сигналу от датчика 15 открывается клапан 29 и в теплообменник-регулятор 14 начинает поступать холодное топливо из внутреннего сосуда 3. В результате этого температура топлива, подаваемого в двигатель, снижается до заданного значения. После прохождения теплообменника-регулятора 14 топливо из трубопровода 28 проходит по трубопроводу 30, поступает в трубопровод 8 и подается в двигатель. По достижении заданного значения температуры топлива, подаваемого в двигатель, датчик 15 подает сигнал на клапан 29 и тот закрывается.If the temperature of the fuel in front of the engine is higher than that required for its efficient operation, then the valve 29 opens according to the signal from the sensor 15 and cold fuel starts to flow into the heat exchanger-regulator 14 from the internal vessel 3. As a result, the temperature of the fuel supplied to the engine is reduced to a predetermined value . After passing the heat exchanger-regulator 14, the fuel from the pipeline 28 passes through the pipeline 30, enters the pipeline 8 and is supplied to the engine. Upon reaching the set temperature of the fuel supplied to the engine, the sensor 15 sends a signal to the valve 29 and it closes.

Таким образом, благодаря установке на трубопроводе 28 клапана 29, управляемого сигналом от датчика температуры 15, обеспечивается оптимальная для работы двигателя температура поступающего в него топлива.Thus, due to the installation on the pipe 28 of the valve 29, controlled by a signal from the temperature sensor 15, the temperature of the fuel entering the engine is optimal for the engine.

Claims (1)

Бак криогенный топливный 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 для заправки и выдачи топлива, предохранительной и регулирующей арматуры, отличающийся тем, что на трубопроводе, соединяющем трубопровод подачи топлива в испаритель наддува с трубопроводом подачи топлива в двигатель, установлен клапан, управляемый сигналом от датчика температуры, установленного на трубопроводе подачи топлива в двигатель.Tank of a cryogenic fuel vehicle operating on liquefied natural gas, consisting of two vessels located one inside the other, thermal insulation in the interstitial space of vessels, a compensation tank located in the inner vessel, pipelines for refueling and dispensing fuel, safety and control valves, characterized in that on the pipeline connecting the pipeline for supplying fuel to the boost evaporator with the pipeline for supplying fuel to the engine, a valve controlled by a signal from temperature tchika mounted on the fuel supply line to the engine.

Images