SE458140B - Gaseous hydrocarbon fuel storage system for vehicles - Google Patents
Gaseous hydrocarbon fuel storage system for vehiclesInfo
- Publication number
- SE458140B SE458140B SE8501870A SE8501870A SE458140B SE 458140 B SE458140 B SE 458140B SE 8501870 A SE8501870 A SE 8501870A SE 8501870 A SE8501870 A SE 8501870A SE 458140 B SE458140 B SE 458140B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- vehicle
- fuel
- pressure
- natural gas
- gaseous fuel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K15/063—Arrangement of tanks
- B60K15/067—Mounting of tanks
- B60K15/07—Mounting of tanks of gas tanks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K15/03006—Gas tanks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
- F17C11/007—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrocarbon gases, such as methane or natural gas, propane, butane or mixtures thereof [LPG]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
- F17C5/002—Automated filling apparatus
- F17C5/007—Automated filling apparatus for individual gas tanks or containers, e.g. in vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Transportation (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
458 140 tiviten hos sådana fordon samt eventuellt ofördelakiga effekter av fordonsavgaserna på omgivningen. Denna oro har medfört, att stor omsorg har ägnats åt utvecklingen av andra än sådana konventionella motorbränslen. Stor möda har ägnats åt det område som har avseende på utveckling av fordon, vilka drives av naturgas eller andra gas- formiga bränslen av metantyp antingen som det enda bränslet eller som det andra bränslet i tvåbränslesystem. Som en följd härav har man utvecklat fordon, som använder sådana bränslen, och dessa använ- des nu i ett stort antal länder. 458 140 tivity of such vehicles and any adverse effects of vehicle exhaust gases on the environment. This concern has meant that great care has been taken in the development of other than such conventional motor fuels. Great effort has been devoted to the area relating to the development of vehicles which are powered by natural gas or other gaseous fuels of the methane type either as the only fuel or as the second fuel in dual fuel systems. As a result, vehicles have been developed that use such fuels, and these are now used in a large number of countries.
Exempelvis har man uppskattat att ända upp till 275 000 for- don, som drives med naturgas, för närvarande användes enbart i Italien. Faktiskt har naturgas komnit till kontinuerlig användning i Italien som drivbränsle under åtminstone 40 år. Naturgas har även använts som drivbränsle för fordon i många länder såsom Frankrike, Nya Zealand, Kanada, Iran, Australien, Holland och Storbritannien.For example, it has been estimated that up to 275,000 vehicles, which run on natural gas, are currently used in Italy alone. In fact, natural gas has come into continuous use in Italy as a fuel for at least 40 years. Natural gas has also been used as a fuel for vehicles in many countries such as France, New Zealand, Canada, Iran, Australia, the Netherlands and the United Kingdom.
I Förenta Staterna har man gjort den uppskattningen att ca 20 000 fordon för närvarande drives med naturgas. En av de första ansträngningar som gjordes för användning av naturgas som bränsle för fordon, bestod i att Southern California Gas Company byggde om ca 1000 fordon för att på dem använda bränslesystem med komprimerad naturgas (CNG) under 1969 och 1970. Idag är dubbelbränsleomkopp- lingssystem som gör det möjligt för ett i övrigt vanligt fordon att drivas på antingen bensin eller naturgas, tillgängliga från flera tillverkare i många länder. Även om omvandlingsutrustning för att göra det möjligt för ett i övrigt vanligt fordon att drivas enbart av naturgas inte torde vara allmänt tillgängliga på marknaden, har Ford Motor Company på senare tid byggt ett demonstrationsfordon av detta slag. Detta fordon är baserat på en Ford LN7 modell för två passagerare och omfattar lätta förrådscylindrar som användes för att förvara ett förråd av naturgas.In the United States, it has been estimated that about 20,000 vehicles are currently powered by natural gas. One of the first efforts to use natural gas as a fuel for vehicles was that the Southern California Gas Company rebuilt about 1,000 vehicles to use compressed natural gas (CNG) fuel systems in 1969 and 1970. Today, dual fuel switching systems are which makes it possible for an otherwise ordinary vehicle to run on either petrol or natural gas, available from several manufacturers in many countries. Although conversion equipment to enable an otherwise ordinary vehicle to be powered solely by natural gas should not be widely available on the market, Ford Motor Company has recently built a demonstration vehicle of this type. This vehicle is based on a Ford LN7 model for two passengers and includes light storage cylinders that were used to store a supply of natural gas.
En mera detaljerad diskussion av utvecklingen och använd- ningen av naturgas som drivmedel för fordon finns i följande publi- kationer: “Compressed Natural Gas (CNG): A vehicle Fuel for Utility Company Fleets - the Pros and Cons“, American Gas Association, en undersökningsrapport, som utgavs i februari 1982 "Assessment of 458 140 Methane-Related Fuels for Automotive Fleet vehicles", upprättad på uppdrag av Department of Energy (DOE/CE/50179-1) av The Aerospace Corporation, februari 1982.A more detailed discussion of the development and use of natural gas as a fuel for vehicles can be found in the following publications: "Compressed Natural Gas (CNG): A Vehicle Fuel for Utility Company Fleets - the Pros and Cons", an American Gas Association, a survey report, published in February 1982 "Assessment of 458 140 Methane-Related Fuels for Automotive Fleet vehicles", prepared on behalf of the Department of Energy (DOE / CE / 50179-1) by The Aerospace Corporation, February 1982.
För att sådana gasdrivna fordon skall förete godtagbara kör- sträckor mellan bränslepåfyllningarna har det tidigare varit nöd- vändigt att ombord på fordonet förvara gasformigt bränsle vid högt tryck, i allmänhet i området av ca 1,4 x 105 Pa till 2,1 x 206 Pa. Utan sådan förvaring vid högt tryck på fordonet blir den prak- tiska förvaringskapaciteten hos sådana fordon på grund av utrymmes- och viktfaktorer mycket begränsad till en energi motsvarande ca 4 - 20 l vanlig bensin. Sålunda ökades genom kompressionen av det gasformiga bränslet vid sådana höga tryck förvaringsmöjligheterna hos dylika fordon i avsevärd grad.In order for such gas-powered vehicles to have acceptable mileage between refuelings, it has previously been necessary to store gaseous fuel at high pressure on board the vehicle, generally in the range of about 1.4 x 105 Pa to 2.1 x 206 Pa. . Without such storage at high pressure on the vehicle, the practical storage capacity of such vehicles due to space and weight factors will be very limited to an energy corresponding to about 4 - 20 l of ordinary petrol. Thus, by the compression of the gaseous fuel at such high pressures, the storage possibilities of such vehicles were considerably increased.
En nackdel med de system för komprimerade gasformiga bräns- len, som har diskuterats i det föregående, är att de kräver kompli- cerade och förhållandevis dyra påfyllningsapparater för komprimering av bränsle till så höga tryck. Sådana bränslepåfyllningsapparater har visat sig effektivt omöjliggöra bränslepåfyllning av fordonet från användarens förråd av naturgas vid bostaden, eftersom de är kommersiellt opraktiska på en individuell ägarbasis. Vidare uppfat- tar allmänheten ofta sådana högtrycksapparater som farligare än låg- trycksapparater. Exempelvis är allmänheten redan van vid kylmedels- tryck i området av ca 0,14 x 105 Pa i kylanläggningar för bostäder och finner icke sådana låga tryck särskilt oroande.A disadvantage of the compressed gaseous fuel systems discussed above is that they require complicated and relatively expensive refueling devices to compress fuel to such high pressures. Such refueling devices have been found to effectively make it impossible to refuel the vehicle from the user's supply of natural gas at the dwelling, as they are commercially impractical on an individual ownership basis. Furthermore, the general public often perceives such high-pressure devices as more dangerous than low-pressure devices. For example, the general public is already accustomed to coolant pressures in the range of approx. 0.14 x 105 Pa in residential refrigeration systems and does not find such low pressures particularly worrying.
En annan nackdel med gasförrådssystem på fordon under gas- tryck är det förhållandet, att man måste använda behållare med tunga och tjocka väggar, vilket ökar kostnaderna och vikten för anlägg- ningen. När desutom qylindrarna urladdas under fordonets gång, kan betydande kondensation uppträda på cylindrarna och på tillhörande rörledningar som en följd av storleken på tryckfallet i det inre av cylindern. Ett annat alternativ till den ovan beskrivna bränsleför- varingen och problemen med fordonets räckvidd har varit förvaringen på fordonet av bränsle i vätsketillstånd i allmänhet vid eller nära atmosfärstryck för att möjliggöra, att tillräckliga mängder bränsle medföres på fordonet, för att man skall erhålla godtagbara kör- “ï-v 458 140 sträckor mellan bränslepåfyllningarna. Sådan vätskeformig gasförva- ring kan vara ofördelaktig, om den omfattar komplicerad och förhål- landevis dyrbar lågtemperaturutrustning såväl ombord på fordonet som vid bränsl epåfyllningsstationen för att upprätta och upprätthålla erforderliga låga gastemperaturer.Another disadvantage of gas storage systems on vehicles under gas pressure is the fact that you have to use containers with heavy and thick walls, which increases the costs and weight of the plant. In addition, when the cylinders are discharged during the operation of the vehicle, significant condensation can occur on the cylinders and on associated pipelines as a result of the magnitude of the pressure drop in the interior of the cylinder. Another alternative to the fuel storage described above and the problems with the range of the vehicle has been the storage on the vehicle of fuel in a liquid state generally at or near atmospheric pressure to enable sufficient amounts of fuel to be carried on the vehicle in order to obtain acceptable driving conditions. Ï-v 458 140 distances between refuelings. Such liquid gas storage can be disadvantageous if it involves complicated and relatively expensive low-temperature equipment both on board the vehicle and at the fuel filling station to establish and maintain the required low gas temperatures.
Vid förrådsanläggningar för gasformigt bränsle icke på for- don utan vid stationära anläggningar har det visat sig, att använd- ningen av material med hög adsorptionsyta har möjliggjort betydande' ökning av förvaringsförmågan vid relativt låga tryck. Sådana adsor- berande material kan omfatta t.ex. zeolit, aktiverat kol och kisel- gel. Sålunda beskrives t.ex i US PS 2 712 730 ett förfarande och en apparat för förvaring av olika slag av (vätskeformiga) kolvätegaser, som användes som adsorbent för att öka förvaringskapaciteten i sta- tionära system.In the case of storage facilities for gaseous fuel, not on vehicles but in stationary facilities, it has been found that the use of materials with a high adsorption surface has made it possible to significantly increase the storage capacity at relatively low pressures. Such adsorbent materials may comprise e.g. zeolite, activated carbon and silica gel. Thus, for example, U.S. Pat. No. 2,712,730 discloses a method and apparatus for storing various kinds of (liquid) hydrocarbon gases which are used as an adsorbent to increase the storage capacity of stationary systems.
Vid användningen på fordon har man föreslagit material med hög adsorptionsyta som ett potentialt organ för att öka förvarings- kapaciteten på fordon åtminstone så tidigt som i augusti 1971 i en rapport benämnd “Natural Gas Storage With Zeolites“. Denna rapport av Ronald A. Munson och Robert A Clifton, Jr publicerades av U.S.When used on vehicles, materials with a high adsorption surface have been proposed as a potential means of increasing the storage capacity of vehicles at least as early as August 1971 in a report entitled "Natural Gas Storage With Zeolites". This report by Ronald A. Munson and Robert A Clifton, Jr. was published by the U.S.
Department of The Interior, Bureau of Mines (Technical Progress Report 38). En preliminär analys av detta förslag har även presen- terats i sektion 2.2.3,. i “Assessment of Methane-Related Fuels for Automotive Fleet vehicles" i den ovan angivna rapporten. De beräk- ningar, som användes vid denna anlys, anger, att ett naturligt gas- förvaringssystem under användning av adsorption skulle väga ca två gånger så mycket som ett vanligt gasförvaringssystem med naturlig gas vid högt tryck.Department of The Interior, Bureau of Mines (Technical Progress Report 38). A preliminary analysis of this proposal has also been presented in section 2.2.3 ,. in the "Assessment of Methane-Related Fuels for Automotive Fleet Vehicles" in the above report. The calculations used in this analysis indicate that a natural gas storage system using adsorption would weigh about twice as much as an ordinary gas storage system with natural gas at high pressure.
Den utsträckning, med vilken forskningsresultat har riktats mot utveckling av för fordon avsedda adsorptionsbränsleförvarings- system framgår t.ex. av senare tiders forskningar på Ford Motor Company. Två rapporter presenterades vid den fjärde internationella konferensen för Alternative Energy Sources i Miami Beach, Florida USA, december 1981, nämligen “Adsorption of Methane on Active Carbons and Zeolites“ av K. Otto och “Low Pressure Methane Storage Systems for Vehicles - Preliminary Concept Evaluation" av J. Braslow I 458 140 m.fl. I dessa rapporter diskuteras laboratorieexperiment, som in- riktas på att bestämma inverkan av värme på metanadsorption vid kol- kapaciteten och inom begränsningar för metanförvaring genom adsorp- tion.The extent to which research results have been directed towards the development of adsorption fuel storage systems intended for vehicles is stated e.g. of recent research at Ford Motor Company. Two reports were presented at the Fourth International Conference on Alternative Energy Sources in Miami Beach, Florida USA, December 1981, namely "Adsorption of Methane on Active Carbons and Zeolites" by K. Otto and "Low Pressure Methane Storage Systems for Vehicles - Preliminary Concept Evaluation "by J. Braslow I 458 140 et al. These reports discuss laboratory experiments, which focus on determining the effect of heat on methane adsorption at carbon capacity and within the limits of methane storage by adsorption.
Sålunda dras i en av Fords's senaste rapporter den slutsatsen, att för förvaring av metan på fordonet “the preferred option is to store the gaseous fuel at high pressures, e.g. 17 MPa (2500 psig) or higher, without the use of sorbents". Faktiskt angavs det också att “it is difficult to imagine on-board methane storage below about 17 MPa, unless a very good sorbent is epolyed“. Denna rapport benämndes "Sorbent-Containing Storage" vid ett möte med the Society of Automotive Engineers, Detroit, Michigan, USA i februari 1983.Thus, in one of Fords' latest reports, it is concluded that for the storage of methane on the vehicle “the preferred option is to store the gaseous fuel at high pressures, e.g. 17 MPa (2500 psig) or higher, without the use of sorbents ". In fact, it was also stated that" it is difficult to imagine on-board methane storage below about 17 MPa, unless a very good sorbent is epolyed ". This report was named" Sorbent-Containing Storage "at a meeting of the Society of Automotive Engineers, Detroit, Michigan, USA in February 1983.
Följaktligen har trots betydande och omfattande forsknings- arbeten och utvecklingsarbete på området för med gasformigt bränsle drivna fordon ej något förvarings- eller påfyllningssystem för na- turgasbränsle utkommit på marknaden, som tillämpar sorbentförva- ringsteknologi vid förvaring på fordonet och vid sådana bränslepå- fyllande apparater. Faktiskt har de ovan diskuterade, för komprime- rad naturgas och för naturgas i vätskeform utnyttjade systemen allmänt ansetts som de två enda tänkbara systemen för användning vid medelst naturgas drivna fordon.Consequently, despite significant and extensive research and development work in the field of gaseous fuel vehicles, no storage or filling system for natural gas fuel has been launched on the market which applies sorbent storage technology for storage of the vehicle and for such fuel filling devices. In fact, the systems discussed above, for compressed natural gas and for natural gas in liquid form, have generally been regarded as the only two possible systems for use in vehicles powered by natural gas.
Sålunda har det uppkommit ett behov av med gasformigt kol- vätebränsle drivna fordon, som på fordonet kan förvara tillräckliga mängder bränsle vid relativt låga tryck, och praktiska och billiga bränslepåfyllande apparater, som möjliggör en bränslepåfyllning till ett sådant fordon från ett vid bostaden förefintligt naturgassytem.Thus, there has been a need for vehicles powered by gaseous hydrocarbon fuel, which can store sufficient amounts of fuel on the vehicle at relatively low pressures, and practical and inexpensive refueling devices, which enable refueling of such a vehicle from a natural gas system present in the home.
Ett av de viktigaste ändamålen med uppfinningen är att åstadkoma ett gasformiga kolvätebränslen vid lågt tryck förvarande system och en kraftkälla för fordon, varvid sorption tillämpas för att minska det tryck, vid vilket det gasformiga kolvätebränslet för- varas, liksom en bränslepåfyllande apparat för ett sådant fordon, som kan tillverkas till ganska låga kostnader i en kompakt och modu- lär form och som lämpar sig för anslutning till en användares natur- gaskälla i bostaden eller andra gasformigt bränsle tillförande system. Ett annat av de primära ändamålen med föreliggande uppfin- 458 140 ning är att åstadkomna ett sådant fordon och bränslepåfyllande appa- rater, som lätt, säkert och förhållandevis billigt kan drivas och användas av förbrukaren. Ett sådant fordon beskrives i en patent- ansökan med titeln "GASEOUS HYDROCARBON FUEL STORAGE SYSTEM AND PONER PLANT FOR VEHICLES“ och en sådan bränslepåfyllande apparat beskrives även i en patentansökan benämnd “GASEOUS FUEL REFUELING SYSTEM".One of the main objects of the invention is to provide a gaseous hydrocarbon fuel system at low pressure and a power source for vehicles, wherein sorption is applied to reduce the pressure at which the gaseous hydrocarbon fuel is stored, as well as a fuel filling apparatus for such a vehicle. , which can be manufactured at fairly low costs in a compact and modular form and which is suitable for connection to a user's natural gas source in the home or other gaseous fuel supply systems. Another of the primary objects of the present invention is to provide such a vehicle and refueling apparatus which can be easily, safely and relatively inexpensively operated and used by the consumer. Such a vehicle is described in a patent application entitled "GASEOUS HYDROCARBON FUEL STORAGE SYSTEM AND PONER PLANT FOR VEHICLES" and such a refueling apparatus is also described in a patent application called "GASEOUS FUEL REFUELING SYSTEM".
Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett gasformigt kolvätebränsle vid lågt tryck förvarande system och en drivanläggning, i vilken det gaformiga kolvätebränslet är sorptions- filtrerat, innan det ledes till en förvaringsanordning på fordonet.Another object of the invention is to provide a gaseous hydrocarbon fuel at low pressure storage system and a propulsion plant in which the gaseous hydrocarbon fuel is sorption filtered before it is led to a storage device on the vehicle.
Ett därtill hörande ändamål är att åstadkomna ett sorptionsfilter på fordonet, som är självrenande under fordonets drift.An associated object is to provide a sorption filter on the vehicle, which is self-cleaning during the operation of the vehicle.
Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkoma ett gasformigt kolvätebränsle vid lågt tryck förvarande system och drivanläggning, som kan användas vid ett flertal förrådskärl för att ge ett på fordonet anbragt förråd av gasformigt kolvätebränsle. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett gas- formigt kolvätebränsle vid lågt tryck förvarande system och driv- organ, som kan användas såväl vid ett enkelt som ett dubbelt bräns- leförrådssystem.A further object of the invention is to provide a gaseous hydrocarbon fuel at low pressure storage system and propulsion system which can be used with a plurality of storage vessels to provide a storage of gaseous hydrocarbon fuel mounted on the vehicle. Yet another object of the invention is to provide a gaseous hydrocarbon fuel at low pressure storing systems and propulsion means which can be used in both a single and a dual fuel storage system.
Dessutom avser uppfinningen att åstadkomma ett vid gasfor- migt kolvätebränsle lågt tryck förvarande system och drivanordning, som kan bränslepåfyllas antingen vid ett högt tryck eller lämpligen vid ett lågt tryck av en stationär källa för gasformigt kolväte- bränsle.In addition, the invention aims to provide a system and drive device which is low in gaseous hydrocarbon fuel, which can be refueled either at a high pressure or suitably at a low pressure of a stationary source of gaseous hydrocarbon fuel.
Ett spciellt ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett för fordon avsett naturlig gas förvarande system och drivanordning som tillhörande bränslepåfyllande apparat, som är ekonomisk, som arbetar vid tryck lägre än 0,35 Pa och som även ger en godtagbar körsträcka för fordonet.A special object of the invention is to provide a natural gas storage system and drive device for associated vehicles as an associated refueling apparatus, which is economical, which operates at pressures lower than 0.35 Pa and which also provides an acceptable mileage for the vehicle.
För uppnående av detta avser föreliggande uppfinning ett vid lågt tryck gasformigt kolvätebränsle för fordon förvarande system, ett primärt drivorgan, organ för att leda gasformigt kolvätebränsle till och från förvaringsorganet på fordonet, samt organ för att 458 140 styra trycket hos det gasformiga kolvätebränslet från förvaringsor- ganet på fordonet till det primära drivorganet. Förvaringsorganet på fordonet, som kan omfatta ett eller flera kärl eller cylindrar, innehåller ett förutbestämt sorptionsmaterial för att tillåta en viss mängd gasformigt kolvätebränsle att förvaras vid lågt tryck.To achieve this, the present invention relates to a low pressure gaseous hydrocarbon fuel for vehicle storage system, a primary drive means, means for guiding gaseous hydrocarbon fuel to and from the storage means on the vehicle, and means for controlling the pressure of the gaseous hydrocarbon fuel from the storage means. the vehicle on the vehicle to the primary drive means. The storage means on the vehicle, which may comprise one or more vessels or cylinders, contains a predetermined sorption material to allow a certain amount of gaseous hydrocarbon fuel to be stored at low pressure.
Det primära drivorganet,t.ex. en förbränningsmotor,har organ för att blanda det gasformiga kolvätebränslet med luft för alstring av den mekaniska energi, som är erforderlig för fordonets framdrivning. Det ledande organet är anordnat att leda gasformigt kolvätebränsle till förrådsorganet på fordonet från en stationär påfyllningsapparat och även att leda gasformigt kolvätebränsle från förrådsorganet på fordonet till blandningsorganet hos det primära drivorganet under drift av fordonet. Enligt en lämplig utföringsform uppgår det maximala trycket, vid vilket det gasformiga kolvätebränslet förvaras i fordonets förvaringsorgan inom området av ca 0,07 . 105 Pa till ca 0,28 . 106 Pa.The primary drive means, e.g. an internal combustion engine, has means for mixing the gaseous hydrocarbon fuel with air to generate the mechanical energy required for the propulsion of the vehicle. The conductive means is arranged to direct gaseous hydrocarbon fuel to the supply means on the vehicle from a stationary filling apparatus and also to direct gaseous hydrocarbon fuel from the supply means on the vehicle to the mixing means of the primary drive means during operation of the vehicle. According to a suitable embodiment, the maximum pressure at which the gaseous hydrocarbon fuel is stored in the vehicle's storage means in the range of about 0.07. 105 Pa to about 0.28. 106 Pa.
En viktig fördel med föreliggande uppfinning är användningen av det på fordonet anbragta sorptionsfiltret, som är inkopplat i transportorganet mellan förrådsorganet och det primära drivorganet.An important advantage of the present invention is the use of the sorption filter mounted on the vehicle, which is connected in the transport means between the storage means and the primary drive means.
När fordonets bränsleförvaringssystem har fyllts, avlägsnar detta filter genom sorption förutbestämda beståndsdelar från gasformigt kolvätebränsle, innan det gasformiga kolvätebränslet ledes till för- varingsorganet. När sedan det primära drivorganet matas och det gasformiga kolvätebränslet transporteras från förrådsorganet till det primära drivorganet för förbrukning där, återinför filtret genom desorption de avlägsnade, förutbestämda beståndsdelarna till flödet av gasformigt kolvätebränsle som transporteras till de primära driv- organen. Sålunda hindrar det på fordonet anbragta sorptionsfiltret icke blott vissa icke önskade bränslebeståndsdelar eller förore- ningar att införas i förvaringsorganet utan arbetar även som ett självrenande och/eller regenerativt filter under drift av fordonet.Once the vehicle's fuel storage system has been filled, this filter removes predetermined constituents from gaseous hydrocarbon fuel by sorption, before the gaseous hydrocarbon fuel is passed to the storage means. Then, when the primary propellant is fed and the gaseous hydrocarbon fuel is transported from the storage means to the primary propellant for consumption there, the filter by desorption reintroduces the removed, predetermined constituents to the flow of gaseous hydrocarbon fuel transported to the primary propellants. Thus, the sorption filter mounted on the vehicle not only prevents certain unwanted fuel constituents or contaminants from being introduced into the storage means but also acts as a self-cleaning and / or regenerative filter during operation of the vehicle.
Ett annat viktigt kännetecken på uppfinningen uppkommer i sanband med användningen av ett flertal kärl eller cylindrar för förvaring av det gasformiga kolvätebränslet. Närmare bestämt har ett uppsanflingsorgan anordnats för att fördela gasformigt kolväte- 458 140 bränsle, som erhålles från den stationära källan, till vart och ett av ett flertal kärl för uppsanfling av gasformigt kolvätebränsle, som förvaras i ett eller flera kärl för att transportera detta bränsle till det primära drivorganet eller motorn. Samlingsorganet tjänar även för att utjämna tryck och är försett med en tryckavlastnings- ventil, som tillförsäkrar, att trycket i kärlen ej överskrider ett förutbestämt värde, filtrerar gasformigt kolvätebränsleflöde till kärlet, avkänner trycket i kärlen och kan selektivt styra flödet av bränsle till och från förvaringskärlen. Förvaringskärlen kan även omfatta en eller flera kamrar, som är skilda från passagerarutrymmet i fordonet och står i förbindelse med atmosfären utanför fordonet.Another important feature of the invention arises in connection with the use of a plurality of vessels or cylinders for storing the gaseous hydrocarbon fuel. More specifically, a collecting means is provided for distributing gaseous hydrocarbon fuel obtained from the stationary source to each of a plurality of vessels for collecting gaseous hydrocarbon fuel, which are stored in one or more vessels for transporting this fuel to the primary drive or motor. The collecting means also serves to equalize pressure and is provided with a pressure relief valve, which ensures that the pressure in the vessels does not exceed a predetermined value, filters gaseous hydrocarbon fuel flow to the vessel, senses the pressure in the vessels and can selectively control the flow of fuel to and from storage vessels. . The storage vessels may also comprise one or more chambers, which are separate from the passenger compartment of the vehicle and communicate with the atmosphere outside the vehicle.
Uppfinningen avser även en apparat för att mata bränsle till fordo- net eller andra gasformigt bränsle förbrukande anordningar t.ex. ett fordon, en gräsklippare eller snöröjningsanordning och är anordnad att anslutas till fluidförbindelsen med källan för gasformigt bräns- le och omfattar i allmänhet organ för komprimering av bränslet för att öka dess tnyck till ett förutbestämt värde, kylorgan för att sänka temperaturen hos det komprimerade gasformiga bränslet och utmatningsorgan, som är anordnade att vara lösbart förbundna med den gasformigt bränsle förbrukande anordningen. Lämpligen omfattar även den gasformigt bränsle förvarnde apparaten ett sorptionsfilter för att i huvudsak avlägsna föroreningar och förutbestämda bränslebe- ståndsdelar från bränslet och eliminera olja, som kan avges i ång- tillstånd från kompressororganet, varvid valfria sorptionsförva- ringsorgan för sorptionsförvaring av en mängd av det tidigare komprimerade, gasformiga bränslet och automatiskt kan styra appara- ter för att tillåta komprimerat, gasformigt bränsle att matas till den bränsleförbrukande anordningen genom utloppsorganen antingen från sorptionsorganen eller från kompressorn medelst shuntning av förvaringsorganen, om sådana förvaringsorgan ingår i anläggningen.The invention also relates to an apparatus for feeding fuel to the vehicle or other gaseous fuel consuming devices e.g. a vehicle, a lawnmower or snow removal device and is arranged to be connected to the fluid connection with the source of gaseous fuel and generally comprises means for compressing the fuel to increase its pressure to a predetermined value, cooling means for lowering the temperature of the compressed gaseous fuel and discharge means, which are arranged to be releasably connected to the gaseous fuel consuming device. Conveniently, the gaseous fuel warning apparatus also comprises a sorption filter for substantially removing contaminants and predetermined fuel constituents from the fuel and eliminating oil which may be released in a vapor state from the compressor means, optional sorption storage means for a quantity of sorption storage previously compressed gaseous fuel and can automatically control apparatus to allow compressed gaseous fuel to be fed to the fuel consuming device through the outlet means either from the sorption means or from the compressor by shunting the storage means, if such storage means are included in the plant.
Vid en lämplig utföringsform är trycket hos det komprimerade gasformiga bränslet, som matas till fordonet eller annan bränsleför- brukande anordning, i allmänhet i området av ca 0,07 _ 105 - - ca 0,28 . 105. Vidare omfattar kompressorn lämpligen en eller 458 140 flera hermetiskt tätade gaskompressorer för att komprimera gasfor- migt bränsle till sådana tryck, varjämte kompressorerna lämpligen i allmänhet är av det slag av gaskompressorer, som vanligen förekommer i kylutrustningar.In a suitable embodiment, the pressure of the compressed gaseous fuel fed to the vehicle or other fuel consuming device is generally in the range of about 0.07 - 105 - - about 0.28. 105. Furthermore, the compressor suitably comprises one or 458 140 more hermetically sealed gas compressors for compressing gaseous fuel to such pressures, and the compressors are suitably generally of the type of gas compressors commonly found in refrigeration equipment.
Ytterligare ändamål med, fördelar med och kännetrecken på föreliggande uppfinning framgår av den följande beskrivningen och de efterföljande kraven med hänvisning till de bifogade ritningarna, varå fig. 1, är en generell perspektivvy av ett utföringsexempel på en gasformigt bränsle påfyllande apparat enligt föreliggande uppfin- ning. Fig. 2 visar i större skala en perspektivvy av bränslepåfyll- ningsapparaten enligt fig. 1 med dess hölje antytt med streckade linjer för att visa dess inre komponenter. Fig. 3 är ett schematiskt flödesdiagram för ett utföringsexempel på bränslepåfyllningsappara- ten enligt fig. 1, och 4 åskådliggör ett av bränsleförvarings- eller- filterkärlen vid utföringsexemplet på den bränslepåfyllande bränslepåfyllande apparaten enligt fig. 1 med en del av kärlets vägg avlägsnad för att visa dess inre. Fig. 5A är en schematisk repre- sentation av ett kylsystem, som eventuellt kan ingå i apparaten för att avlägsna dimma från det gasformiga bränslet och fig. SB visar schematiskt ytterligare ett tänkbart, fukt avlägsnande system, som omfattar en kylapparat av virveltyp. Fig. 6 visar schematiskt ett lämpligt, elektriskt styrsystem för bränslepåfyllningsapparaten enligt fig. 1, och fig. 7 är en perspektivvy av hela anordningen vid ett utföringsexempel på ett vid lågt tryck gasformigt kolväte- bränsle förvarande system och en drivanordning för ett fordon eller liknande enligt föreliggande uppfinning. Fig. 8 är en schematisk vy av det gasformigt kolvätebränsle vid lågt tryck förvarande systemet och drivanordningen enligt fig. 7, och fig. 9 är en sprängvy av en av de gasformigt kolvätebränsle förvarande cylindrarna enligt fig. 7. Fig. 10 visar ett tvärsnitt genom en cylinder, som visas i fig. 8 längs linjen 10-10, och fig. 11 är en perspektivvy av en del av det vid lågt tryck gasformigt kolvätebränsle förvarande systemet och drivanordningen enligt fig. 7 framför allt visande sanflingsorganet enligt föreliggande uppfinning. Fig. 12 är en perspektivvy av en första vagga, som användes för montering av de i fordonet förvarade 458 140 10 cylindrarna och fig. 13 är en perspektivvy av en andra vagga, som användes för montering av de i fordonet förvarade cylindrarna. Fig. 14 är en delvis bruten perspektivvy av en dubbel rad kamrar enligt föreliggande uppfinning och fig. 15 är en shcematisk vy av ett andra gasformigt kolvätebränsle vid lågt tryck förvarande system och driv- anordning enligt uppfinningen. Fig. 16 visar ett tvärsnitt genom en del av förrådssystemet enligt fig. 15 i synnerhet åskådliggörande det i ledningen anbragta filtret till förvaringsbehållarna och fig. 17 visar ett tvärsnitt av filterenheten enligt fig. 16 längs linjen 17-17. Fig. 18 är en perspektivvy av en av filterskivorna, som visas i fig. 16, och fig. 19 visar ett tvärsnitt genom ett adsorptionsfil- ter, som visas i fig. 15.Further objects, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description and the appended claims with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a general perspective view of an embodiment of a gaseous fuel filling apparatus according to the present invention; . Fig. 2 shows on a larger scale a perspective view of the refueling apparatus according to Fig. 1 with its housing indicated by dashed lines to show its internal components. Fig. 3 is a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of the refueling apparatus of Fig. 1, and 4 illustrates one of the fuel storage or filter vessels in the exemplary embodiment of the refueling apparatus of Fig. 1 with a portion of the vessel wall removed. its interior. Fig. 5A is a schematic representation of a cooling system which may be included in the apparatus for removing mist from the gaseous fuel, and Fig. 5B schematically shows another conceivable, dehumidifying system comprising a vortex type cooling apparatus. Fig. 6 schematically shows a suitable electric control system for the refueling apparatus according to Fig. 1, and Fig. 7 is a perspective view of the whole device in an embodiment of a low pressure gaseous hydrocarbon fuel storage system and a drive device for a vehicle or the like according to Figs. present invention. Fig. 8 is a schematic view of the gaseous hydrocarbon fuel at low pressure storing system and the drive device of Fig. 7, and Fig. 9 is an exploded view of one of the cylinders of the gaseous hydrocarbon fuel of Fig. 7. Fig. 10 shows a cross section through a cylinder, shown in Fig. 8 taken along line 10-10, and Fig. 11 being a perspective view of a portion of the low pressure gaseous hydrocarbon fuel system and drive device of Fig. 7 primarily showing the sanitizer of the present invention. Fig. 12 is a perspective view of a first cradle used for mounting the cylinders stored in the vehicle and Fig. 13 is a perspective view of a second cradle used for mounting the cylinders stored in the vehicle. Fig. 14 is a partially broken perspective view of a double row of chambers according to the present invention and Fig. 15 is a schematic view of a second gaseous hydrocarbon fuel at low pressure storing system and drive device according to the invention. Fig. 16 shows a cross-section through a part of the storage system according to Fig. 15, in particular illustrating the filter arranged in the line to the storage containers, and Fig. 17 shows a cross-section of the filter unit according to Fig. 16 along the line 17-17. Fig. 18 is a perspective view of one of the filter discs shown in Fig. 16, and Fig. 19 shows a cross section through an adsorption filter shown in Fig. 15.
Fig. 1 - 19 visar i åskådliggörande syfte utföringsexempel på ett med gasformigt bränsle drivet fordon och tillhörande bränsle- påfyllningsapparat enligt föreliggande uppfinning. En fackman inser lätt, att principen enligt föreliggande uppfinning även är tillämp- lig vid utföringsformer för med gasformigt bränsle drivna fordon och bränslepåfyllningssystem andra än de speciella utföringsformer, som visas på de bifogade ritningarna.Figs. 1 to 19 show, for illustrative purposes, exemplary embodiments of a gaseous fuel-powered vehicle and associated fuel filling apparatus according to the present invention. One skilled in the art will readily appreciate that the principle of the present invention is also applicable to embodiments of gaseous fuel powered vehicles and refueling systems other than the particular embodiments shown in the accompanying drawings.
I fig. 1 visas en bränslepåfyllningsmodul eller -apparat 10, som lämpligen är innesluten i ett hölje 12 och som omfattar lamel- ler 14, för att tillåta cirkulation av luft genom dessa, och en styrpanel 16. En böjlig utloppsledning 20 med lämplig anslutnings- anordning 22 vid sin fria ände är anordnad att lösbart förbindas med fordonet eller annat gasformigt bränsle förbrukande anordningar för att avge gasformigt bränsle till dessa. Det skall dessutom påpekas, att även om styrpanelen 16 är anbragt på höljet 12 i det visade ut- föringsexemplet på bränslepåfyllningsapparaten man enligt uppfin- ningen även kan ha fjärrstyrpanel anbragt separat från bränslepå- fyllningsmodulen, t.ex. i användarens bostad. Såsom kommer att för- klaras i detalj i det följande är utföringsexemplet på bränslepå- fyllningsmodulen 10 lämpligen konstruerat för att inhysas i en liten, ringa utrymme krävande förpackning av modultyp och är anord- nat att drivas med vanliga i bostäder förekommande elektriska nät (t.ex. 110 - 230 volt), för att man skall erhålla ett bra och lätt- 458 140 11 manövrerat system för bränslepåfyllning i bostaden av ett med gas- formigt bränsle drivet fordon eller annan anordning. En fackman inser lätt emellertid, att principen enligt föreliggande uppfinning kan tillämpas även vid större versioner av bränslepåfyllningsmodu- len, som lämpar sig för kommersiell användning och som är lämpad för bränslepåfyllning på flera fordon samtidigt.Fig. 1 shows a fuel filling module or apparatus 10, which is suitably enclosed in a housing 12 and comprising slats 14, to allow air to flow through them, and a control panel 16. A flexible outlet line 20 with a suitable connection device 22 at its free end is arranged to be releasably connected to the vehicle or other gaseous fuel consuming devices for delivering gaseous fuel thereto. It should also be pointed out that even if the control panel 16 is arranged on the housing 12 in the embodiment shown on the fuel filling device, according to the invention it is also possible to have a remote control panel arranged separately from the fuel filling module, e.g. in the user's home. As will be explained in detail in the following, the exemplary embodiment of the refueling module 10 is suitably designed to be housed in a small, small space requiring module-type packaging and is arranged to be operated with common electrical networks (t. eg 110 - 230 volts), in order to obtain a good and easy-to-maneuver system for refueling the home of a vehicle or other device powered by gaseous fuel. One skilled in the art will readily appreciate, however, that the principle of the present invention can also be applied to larger versions of the refueling module, which are suitable for commercial use and which are suitable for refueling several vehicles simultaneously.
I fig. 2 och 3 visas utföringsexempel på bränslepåfiyllnings- modulen 10 i schematisk perspektivvy. Bränslepåfyllningsmodulen 10 omfattar ett inlopp 28, som är anordnat att anslutas till ett gas- formigt bränslepåfyllningssystem 30 medelst en vanlig anslutningsan- ordning av för fackmannen känd typ. Lämpligen omfattar påfyllnings- systemet 30 för gasformigt bränsle ett naturgas tillförande system av det slag, som ofta återfinnes i många bostäder och försäljnings- ställen. Utföringsexemplet på bränslepåfyllningsmodulen 10 omfattar även ett par manuella avstängningsventiler 32 för bortkoppling av modulen under långa perioder, då den icke användes, eller för isole- ring av modulen från matarsystemet 30 för underhåll och reparation av modulen.Figs. 2 and 3 show exemplary embodiments of the fuel filling module 10 in schematic perspective view. The fuel filling module 10 comprises an inlet 28, which is arranged to be connected to a gaseous fuel filling system 30 by means of a standard connection device of the type known to the person skilled in the art. Suitably the gaseous fuel filling system 30 comprises a natural gas supply system of the type often found in many homes and points of sale. The exemplary embodiment of the refueling module 10 also includes a pair of manual shut-off valves 32 for disconnecting the module for long periods when not in use, or for isolating the module from the supply system 30 for maintenance and repair of the module.
Det gasformiga bränslet i matarsystemet 30 är vid ett tryck av t.ex. 0,2 x 105 Pa och strömnar genom en lämpligen elektriskt manövrerad solenoidventil 34, ett torkfilter 36 och en styrventil 38 in i ett inlopp 40 till ett första stegs gaskompressor 42. Även om många olika typer av torkfilter kan komma till användning för av- lägsnande av vattenånga eller annan fukt från det inkonmande, gas- formiga bränslet, användes som torkfilter 36 lämpligen ett sorp- tionsmaterial, t.ex. aktiverat kol; ett zeolitmaterial eller mate- rial av kiselgeltyp eller olika leror. Det första stegets gas- kompressor 42 komprimerar det gasformiga bränslet, och därigenom ökar dess tryck till ett förutbestämt önskat värde. Vid en prototyp av föreliggande uppfinning uppgår gastrycket vid utloppet 44 från den första stegets gaskompressor 42 i huvudsak till ca 0,0035 x x 106 - 0,042 x 106 va. ba: exakta :rycket via en :iiiampnings- form av föreliggande uppfinning beror givetvis på trycket i utlopps- ledningen 40 och kan variera i enlighet med olika driftbetingelser och konstruktionsfaktorer t.ex. om eventuellt.en extra kompressor '\-- 458 140 12 ingår i bränslepåfyllningsmodulen för att ytterligare komprimera det gasformiga bränslet liksom andra faktorer, vilket lätt inses av en fackman.The gaseous fuel in the feed system 30 is at a pressure of e.g. 0.2 x 105 Pa and flows through a suitably electrically operated solenoid valve 34, a drying filter 36 and a control valve 38 into an inlet 40 of a first stage gas compressor 42. Although many different types of drying filters can be used for removal of water vapor or other moisture from the incoming gaseous fuel, a sorption material, e.g. activated carbon; a zeolite material or material of the silica gel type or various clays. The first stage gas compressor 42 compresses the gaseous fuel, thereby increasing its pressure to a predetermined desired value. In a prototype of the present invention, the gas pressure at the outlet 44 of the first stage gas compressor 42 is substantially about 0.0035 x x 106 - 0.042 x 106 va. ba: exact: the jerk via a form of injection of the present invention of course depends on the pressure in the outlet line 40 and can vary according to different operating conditions and design factors e.g. if necessary, an additional compressor is included in the refueling module to further compress the gaseous fuel as well as other factors, as will be readily appreciated by one skilled in the art.
Från utloppet 44 från den första gaskompressorn 42 strömmar det gasformiga bränslet genom en gaskylare 50, som lämpligen utgöres av en kylspiral, längs vilken omgivande luft pressas fram av en kyl- fläkt 52. Vid en prototyp av bränslemodulen 10 uppgick temperaturen hos det gasformiga bränslet, som infördes i gaskylaren 50, maximalt till ca 115°C och temperaturen hos det gasformiga bränslet vid ut- loppet från gaskylaren 50 uppgick i huvudsak till rumstemperatur. Även om gaskylaren S0 på ritningarna har antytts som en kylspiral av ovan beskrivet slag inser en fckman lätt, att andra typer av värme- växlare och kylorgan kan komma till användning för att sänka tempe- raturen hos det komprimerade, gasformiga bränslet från utloppet 44 från det första stegets gaskompressor 42.From the outlet 44 of the first gas compressor 42, the gaseous fuel flows through a gas cooler 50, which is suitably a cooling coil, along which ambient air is forced forward by a cooling fan 52. In a prototype of the fuel module 10, the temperature of the gaseous fuel was which was introduced into the gas cooler 50, maximum to about 115 ° C and the temperature of the gaseous fuel at the outlet from the gas cooler 50 mainly amounted to room temperature. Although the gas cooler S0 in the drawings has been indicated as a cooling coil of the type described above, one will readily recognize that other types of heat exchangers and cooling means may be used to lower the temperature of the compressed gaseous fuel from the outlet 44 of the gas. first stage gas compressor 42.
Från gaskylaren 50 strömmar det komprimerade, gasformiga bränslet lämpligen genom ett smörjfilter eller en separator 56, en mellanstegsackumulator eller pulseringskammare 58 och en kontroll- ventil 60 in i inloppet 62 till en andra gaskompressor 64, där det gasformiga bränslet ytterligare komprimeras för ytterligare ökning av dess tryck till en annan förutbetämd trycknivå. Smörjfiltret och separatorn 56 kan bestå av någon av ett flertal kända filtertypan- ordningar, som lämpar sig för att avlägsna smörjolja eller vätska från en gasström, som passerar genom filtret. Smörjfiltret och separatorn 56 tjänar för att återföra kompressorsmörjmedel till till inloppet 40 till det första stegets gaskompressor 52 på ett sätt, som skall beskrivas i detalj i det följande. Pulseringskanma- ren 58 är en behållare av ackumulatortyp, som tjänar till att dämpas eventuella gastrycksförändringar eller pulseringar från det första stegets kompressor 42.From the gas cooler 50, the compressed gaseous fuel conveniently flows through a lubrication filter or separator 56, an intermediate stage accumulator or pulsation chamber 58 and a control valve 60 into the inlet 62 of a second gas compressor 64, where the gaseous fuel is further compressed to further increase its pressure to another predetermined pressure level. The lubricating filter and separator 56 may consist of any of a plurality of known filter type devices suitable for removing lubricating oil or liquid from a gas stream passing through the filter. The lubricating filter and separator 56 serve to return compressor lubricant to the inlet 40 of the first stage gas compressor 52 in a manner to be described in detail below. The pulsation chamber 58 is an accumulator-type container which serves to dampen any gas pressure changes or pulsations from the first stage compressor 42.
Helt oväntat har det visat sig, att hermetiskt tillsutna gaskompressorer av det slag, som vanligen användes i kylapparater, lämpade sig utmärkt att använda som det första och det andra stegets kompressor av ovan beskrivet slag. Sådana kompressorer är billiga, hållbara och lättillgängliga som separata föremål. En fackman inser givetvis, att andra kompressorer kan eventuellt komma till använd- ning. ' 1:; 458 140 13 Det andra stegets gaskompressor 54 komprimerar ytterligare det förkomprimerade gasformiga bränslet till ett tryck i området av ca 0,07 x 106 - 0,28 x 106 Pa ann sådant utioppstryck kan iämp- ligen uppgå till ca 0,21 x 105 - 245 Pa. Det exakta utgående trycket från det andra stegets gaskompressor 64 blir givetvis be- roende på trycket i utloppsledningen 66. En fackman inser givetvis lätt, att antingen en enda tvåstegskompressor eller t.o.m. en enda enstegskompressor kan ersätta de tvâ kompressorerna 42 och 64 för att komprimera det gasformiga bränslet till det önskade trycket. I ett sådant fall är det lämpligt att använda en enda tvåstegskompres- sor, som omfattar lämpliga inlopp och utlopp för mellanstegsförbin- delse av gaskylaren 50. Om eventuellt en enda enstegskompressor kommer till användning, skulle alternativt gaskylaren 50 kunna an- slutas till utloppssidan från en sådan kompressor.Quite unexpectedly, it has been found that hermetically sealed gas compressors of the type commonly used in refrigerators are well suited for use as the first and second stage compressors of the type described above. Such compressors are inexpensive, durable and readily available as separate items. A person skilled in the art will of course realize that other compressors may be used. '1 :; 458 140 13 The second stage gas compressor 54 further compresses the precompressed gaseous fuel to a pressure in the range of about 0.07 x 106 - 0.28 x 106 Pa. Such an external pressure may suitably amount to about 0.21 x 105 - 245. Pa. The exact output pressure from the second stage gas compressor 64 will of course depend on the pressure in the outlet line 66. One skilled in the art will of course readily appreciate that either a single two stage compressor or t.o.m. a single single-stage compressor can replace the two compressors 42 and 64 to compress the gaseous fuel to the desired pressure. In such a case, it is advisable to use a single two-stage compressor, which comprises suitable inlets and outlets for intermediate stage connection of the gas cooler 50. If possibly a single single-stage compressor is used, alternatively the gas cooler 50 could be connected to the outlet side from a such compressor.
Från utloppet 66 från andra stegets gaskompressor 64 ström- mar det komprimerade, gasformiga bränslet tillbaka genom gaskylaren 50, där bränslet ånyo kyles från en maximal temperatur på ca ll5°C till i huvudsak rumstemperatur vid utloppet från gaskylaren. Det kylda, komprimerade gasformiga bränslet strömmar därefter genom ett andra smörjfilter eller separator 68, som i huvudsak överensstämmer med det tidigare beskrivna smörjfiltret eller separatorn 56 och som tjänar samma ändamål, dvs. att återföra kompressionssmörjmedlet till inloppen 62 till ett andra stegets gaskompressor 64, vilket skall beskrivas i detalj i det följande.From the outlet 66 of the second stage gas compressor 64, the compressed gaseous fuel flows back through the gas cooler 50, where the fuel is again cooled from a maximum temperature of about 115 ° C to substantially room temperature at the outlet from the gas cooler. The cooled, compressed gaseous fuel then flows through a second lubrication filter or separator 68, which substantially conforms to the previously described lubrication filter or separator 56 and which serves the same purpose, i.e. returning the compression lubricant to the inlets 62 to a second stage gas compressor 64, which will be described in detail below.
Eftersom vid rumstemperatur de flesta gasformiga bränslen kan innehålla förångat eller medfört smörjmedel eller fukt, kan ett eventuellt fuktavlägsnande organ inkopplas nedströms om smörjfiltret eller separatorn 68. Tillfogandet av ett sådant fukt avlägsnande organ är givetvis tänkbart och önskvärt men icke nödvändigt. Två på olika sätt modifierade utföringsformer av det eventuella, fuktav- lägsnande organet visas i fig. SA och fig. SB och skall beskrivas i detalj i det följande.Since at room temperature most gaseous fuels may contain vaporized or entrained lubricant or moisture, any dehumidifying means may be connected downstream of the lubricating filter or separator 68. The addition of such a dehumidifying means is of course conceivable and desirable but not necessary. Two differently modified embodiments of the optional dehumidifying member are shown in Fig. SA and Fig. SB and will be described in detail in the following.
Det i förväg kylda, komprimerade gasformiga bränslet ström- mar därefter lämpligen genom en kontrollventil 70 och in i ett eller flera adsorptionsfilter 72. Sorptionsfiltret 72 omfattar lämpligen 458 140 14 en kanmare, som innehåller ett sorptionsmaterial, t.ex. en zeolit, ett aktiverat kol, kiselgel eller olika leror. Sorptionsfiltret 72 tjänar lämpligen till att avlägsna eventuellt kvarvarande kompres- sorsmörjmedel eller andra material, t.ex. H28 och vidare även till att avlägsna s.k. tunga slutprodukter från det gasformiga bränslet och oljan, som kan ha varit i ångtillstånd från kompressionsorganet.The pre-cooled, compressed gaseous fuel then preferably flows through a control valve 70 and into one or more adsorption filters 72. The sorption filter 72 suitably comprises a chamber containing a sorption material, e.g. a zeolite, an activated carbon, silica gel or various clays. The sorption filter 72 suitably serves to remove any remaining compressor lubricant or other materials, e.g. H28 and further also to remove so-called heavy end products from the gaseous fuel and oil, which may have been in a vapor state from the compression means.
Allmänt uttryckt omfattar sådana tunga slutprodukter propan och andra beståndsdel ar, som är tyngre än metan. Ändamålet med att av- lägsna sådana tunga slutprodukter är att maximera förvaringsförmågan hos behållarna i fordonet (eller andra gasformigt bränsle förbrukan- de anordningar) för att på sorptionssätt förvara beståndsdelarna i det gasformiga bränslet, för vilket fordonets motor eller annan bränsleförrukande anordningar har utformats.Generally speaking, such heavy end products include propane and other constituents which are heavier than methane. The purpose of removing such heavy end products is to maximize the storage capacity of the containers in the vehicle (or other gaseous fuel consuming devices) to store the constituents of the gaseous fuel for which the vehicle's engine or other fuel-consuming devices have been designed.
Från sorptionsfiltret 72 strömmar det komprimerade, gasfor- miga bränslet genom kontrollventilen 76 och därefter strömmar det in i ett inlopp 78 till ett eller flera eventuella men lämpliga sorp- tionsförvaringskärl 82 eller strönmar det in i bränslepåfyllningsmo~ dulutloppssystemet 86. Banan för bränsleflödet beror på funktionen av ett styrsystem (beskrivet i det följande), som automatiskt öppnar och stänger olika solenoidventiler under påverkan av olika gas- trycksbetingelser längs systemet. Det skall påpekas, att sorptions- förvaringskärlen 82 icke är nödvändiga men lämpliga. En ännu billi- gare bränslepåfyllningsapparat enligt föreliggande uppfinning kan anordnas, som eliminerar sorptionsförvaringsbehållarna (och deras tillhörande styranordningar och apparater) helt och hållet eller om- fattar förvaringsbehållare, som ej innehåller i sitt inre något sorptionsmaterial.From the sorption filter 72, the compressed gaseous fuel flows through the control valve 76 and then it flows into an inlet 78 to one or more possible but suitable sorption storage vessels 82 or flows into the fuel filling module outlet system 86. The path of the fuel flow depends on the function flow. of a control system (described below), which automatically opens and closes different solenoid valves under the influence of different gas pressure conditions along the system. It should be noted that the sorption storage vessels 82 are not necessary but suitable. An even cheaper refueling apparatus according to the present invention may be provided which eliminates the sorption storage containers (and their associated control devices and apparatus) altogether or comprises storage containers which do not contain any sorption material inside.
Om utloppsledningen 20 bortkopplas från fordonet eller annan gasformigt bränsle förbrukande anordning och gastrycket i sorptions- förvaringskärlet 82 är lägre än en förutbestämd trycknivå, kommer det komprimerade gasformiga bränslet att strömma genom inloppet 78 och en lämpligen elektriskt manövrerad solenoidventil 80 för att fylla på sorptionsförvaringskärlen 82. Sådan påfyllning av förva- ringskärlen 82 erhålles även om utloppsledningen 20 fortfarande är ansluten till fordonsförvaringssystemet 10 och trycket i fordonets 458 140 15 förvaringskärl eller behållare är i huvudsak vid eller över en önskad trycknivå, vanligen ungefär 0,21 x 105 - 0,25 x 105 Pa.If the outlet line 20 is disconnected from the vehicle or other gaseous fuel consuming device and the gas pressure in the sorption storage vessel 82 is lower than a predetermined pressure level, the compressed gaseous fuel will flow through the inlet 78 and a suitably electrically operated solenoid valve 80 to fill the reservoir valve 80. Such filling of the storage vessels 82 is obtained even if the outlet line 20 is still connected to the vehicle storage system 10 and the pressure in the storage vessel or container of the vehicle 458 140 is substantially at or above a desired pressure level, usually about 0.21 x 105 - 0.25 x 105 Pa.
Om däremot trycket i fordonets förvaringsbehällare är under en sådan önskad trycknivå, komner styrsystemet (beskrivet i det följande) att medföra, att komprimerat gasformigt bränsle strömmar genom en lämpligen elektriskt styrd solenoidventil 90 och in i en manuell utloppsventil 96, som kan vara anbragt antingen i utloppsledningen 20 eller inkopplad i anslutningsanordningen 22. Lämpligen är en kontrollventil 101 inkopplad i fordonets förvaringssystem 100 för att hindra gasformigt bränsle att återvända till påfyllningsappara- ten.On the other hand, if the pressure in the vehicle storage tank is below such a desired pressure level, the control system (described below) will cause compressed gaseous fuel to flow through a suitably electrically controlled solenoid valve 90 and into a manual outlet valve 96, which may be located either in the outlet line 20 or connected to the connecting device 22. Preferably, a control valve 101 is connected to the vehicle storage system 100 to prevent gaseous fuel from returning to the filling apparatus.
Nedströms om solenoidventilen 90 har lämpligen anordnats en ventilationsledning 88 för att ventilera komprimerat, gasformigt bränsle från utloppsledningen 20, när anslutningsanordningen 22 bortkopplas från fordonet eller annan gasformigt bränsle förbrukade anordning efter avslutad påfyllning. Såsom skall beskrivas i detalj i det följande medför automatiskt det lämpliga styrsystemet att en lämpligen elektriskt manövrerad solenoidventil 94 öppnas för att tillåta sådant ventilerat komprimerat gasformigt bränsle att friges till uppsanflingskammaren eller kärlet 98. När trycket i utloppsled- ningen 20 har minskat till en tillräckligt låg nivå, stänger sole- noidventilen 94 och isolerar hållarkammaren 98 mellan solenoidventi- len och en kontrollventil 48. Vid senare manövrering av gaskompres- sorerna, bringas det gasformiga bränslet i upptagningskanmaren 98 att strömma genom kontrollventilen 48 in i inloppet 40 till det första stegets gaskompressor 42. Det ovan beskrivna, automatiska ventiltionssystemet för utloppsledningen 20 är icke nödvändigt men men har lämpligen inkopplats i påfyllningsmodulsystemet för att av- lasta trycket i utloppsledningen 20 och därigenom tillåta en lätt bortkoppling av anslutningen 22. Det skall emellertid påpekas, att den manuella utloppsventilen 36 lämpligen utgöres av en manuellt manövrerad trevägsventil, som gör det möjligt för manöverpersonen att manuellt ventilera utloppsledningen 20 direkt till atmosfären eller till annat uppsanflingsorgan eller för avfall avsedd uppsam- lingsanordning för att underlätta bortkopplingen av anslutnings- anordningen 22. ' '<- 458 140 16 Påfyllningsmodulen 10 omfattar lämpligen även en tryckav- lastningsventil 37, som är belägen uppströms om kontrollventilen 38 och som öppnar vid uppträdandet av oacceptabelt högt gastryck och avlastar sådant tryck genom att släppa ut gas till atmosfären genom en atmosfärventilationsöppning 5. Likaledes har en tryckavlastnings- ventil 53 anbragts på utloppet 44 från det första stegets gaskom- pressor 42 och en tryckavlastningsventil 73 är anordnad från adsorptionsfiltret 72. Tryckavlastningsventilerna 53 och 73 är anordnade att öppnas i motsvarighet till oönskat högt gastryck och att avlasta sådant tryck genom att släppa ut gasformigt bränsle genom deras respektive avlastningsledningar 55 och 75 och till atmosfärsutloppsöppningen 25.Downstream of the solenoid valve 90, a vent line 88 is suitably provided for venting compressed, gaseous fuel from the outlet line 20, when the connection device 22 is disconnected from the vehicle or other gaseous fuel consumed device after filling. As will be described in detail below, the appropriate control system automatically causes a suitably electrically operated solenoid valve 94 to open to allow such ventilated compressed gaseous fuel to be released to the storage chamber or vessel 98. When the pressure in the outlet line 20 has decreased to a sufficiently low level, closes the solenoid valve 94 and insulates the holding chamber 98 between the solenoid valve and a control valve 48. Upon later operation of the gas compressors, the gaseous fuel in the take-up chamber 98 is caused to flow through the control valve 48 into the inlet 40 of the first stage gas compressor 42. The above-described automatic ventilation system for the outlet line 20 is not necessary but has conveniently been connected to the filling module system to relieve the pressure in the outlet line 20 and thereby allow an easy disconnection of the connection 22. It should be noted, however, that the manual outlet valve 36 reads It consists of a manually operated three-way valve, which enables the operator to manually ventilate the outlet line 20 directly to the atmosphere or to another collection means or waste collection device to facilitate the disconnection of the connection device 22. '' <- 458 140 16 The filling module 10 suitably also comprises a pressure relief valve 37, which is located upstream of the control valve 38 and which opens upon the occurrence of unacceptably high gas pressure and relieves such pressure by releasing gas into the atmosphere through an atmospheric ventilation opening 5. Likewise, a pressure relief valve 53 has is applied to the outlet 44 of the first stage gas compressors 42 and a pressure relief valve 73 is provided from the adsorption filter 72. The pressure relief valves 53 and 73 are arranged to open in response to undesired high gas pressure and to relieve such pressure by discharging gaseous fuel through their respectiverelief lines 55 and 75 and to the atmosphere outlet opening 25.
Smörjmedelsfiltret och separatorn 56 på utloppssidan från det första stegets gaskompressor 42 är anordnade att uppsamla kompressorsmörjmedel från det komprimerade gasformiga bränslet och återföra detta till inloppet 40 till det första stegets gaskompres- sor 42 genom en returledning 57 och en lämpligen elektriskt manövre- rad solenoidventil 61. Likaledes är smörjmedelsfiltret och separa- torn 68 anordnade att uppsamla smörjmedel och återföra detta till inloppet 62 till det andra stegets gaskompressor 64 genom en retur- ledning 69 och en lämpligen elektriskt manövrerad solenoidventil 71.The lubricant filter and separator 56 on the outlet side of the first stage gas compressor 42 are arranged to collect compressor lubricant from the compressed gaseous fuel and return it to the inlet 40 of the first stage gas compressor 42 through a return line 57 and a suitably electrically operated solenoid valve 61. Likewise, the lubricant filter and separator 68 are arranged to collect lubricant and return it to the inlet 62 of the second stage gas compressor 64 through a return line 69 and a suitably electrically operated solenoid valve 71.
På grund av den välkända svårigheten att starta eller aktivera en gaskompressor utan att först balansera trycket mellan inlopps- och utloppssidan hos kompressorn lämpar sig styrsystemet (som beskrives i det följande) även till att åstadkomma att solenoidventilerna 61 och 71 förblir stängda, närhelst det första och det andra stegets gaskompressor 42 resp. 64 aktiveras och vidare anordnade att med- föra, att solenoidventilerna 61 och 71 öppnas, närhelst det första och det andra stegets gaskompressor 42 resp. 64 bortkopplas. Sådant öppnande av solenoidventilerna 61 och 71 upprättar fluidförbindelse mellan inlopps- och utloppsloppen hos deras respektive gaskompresso- rer för att balansera gastrycken över kompressorerna och därigenom tillåta, att kompressorerna startas ånyo vid förnyad påverkan.Due to the well-known difficulty of starting or activating a gas compressor without first balancing the pressure between the inlet and outlet side of the compressor, the control system (described below) is also suitable for causing the solenoid valves 61 and 71 to remain closed, whenever the first and the second stage gas compressor 42 resp. 64 are activated and further arranged to cause the solenoid valves 61 and 71 to be opened whenever the gas compressor 42 and the second stage, respectively, are opened. 64 is disconnected. Such opening of the solenoid valves 61 and 71 establishes a fluid connection between the inlet and outlet ports of their respective gas compressors to balance the gas pressures over the compressors and thereby allow the compressors to be restarted upon re-actuation.
Vidare erhålles med flödet av-gas mellan inlopps- och utloppsloppen hos de ifrågavarande kompressorer genom deras ifr ågavarande retur- vid utloppet v 458 140 17 ledningar 57, 69 även tillräckligt drivande kraft och tryck för att uppsamlade smörjmedel med kraft pressas från separatorerna 56 och 68 till respektive inlopp 40 och 62 till respektive gaskompressorer 42 och 64.Furthermore, with the flow of exhaust gas between the inlet and outlet races of the compressors in question through their respective return lines at the outlet v 458 140 17, sufficient driving force and pressure are also obtained for forced lubricants collected to be forced from the separators 56 and 68. to the respective inlets 40 and 62 to the respective gas compressors 42 and 64.
I fig. 4 visas ett utföringsexempel pâ ett sorptionsförva- ringskärl 82, som innehåller ett sorptionsmaterial 83, vilket bringas till kontakt med gasformigt bränsle, som strömmar genom in- loppet 85. I detta sammanhang kommer uttrycken "sorptions-“ och "sorberande" att användas för att avse såväl adsorption som absorp- tion för sig eller i kombination. Lämpligen omfattar inloppet 85 till sorptionsförvaringskärlet ett inloppsfilter 87, som kan omfatta ett filter av sikttyp, ett filter av fibertyp eller annat filter som är känt inom denna teknik och som lämpar sig för att hindra partik- lar eller andra föroreningar att införas i sorptionsmaterialet 83.Fig. 4 shows an embodiment of a sorption storage vessel 82, which contains a sorption material 83, which is brought into contact with gaseous fuel flowing through the inlet 85. In this context, the terms "sorption" and "sorbent" will be Suitably for adsorption as well as absorption alone or in combination Suitably 85, the inlet 85 to the sorption storage vessel comprises an inlet filter 87, which may comprise a screen type filter, a fiber type filter or other filter known in the art and suitable for to prevent particles or other contaminants from being introduced into the sorption material 83.
Sorptionsmaterialet 83 kan omfatta vilket som helst antal sorbenter, t.ex. ett aktiverat kol, zeolitföreningar, kiselgel eller olika slag av lera. Sådant sorptionsmaterial kan vara i form av granuler, kulor, granulerade partiklar eller annan lämplig form, varigenom ytan på sorptionsmaterialet blir den största möjliga för att öka den mängd gasformigt material, som adsorberas eller absorberas (eller båda). Föreliggande uppfinning avser även användningen av vätskefor- miga absorptionsmedel, t.ex. en vätskebeläggning på adsorberande material. Sorptionsfiler 72 omfattar ett liknande sorptionsmaterial och har en något liknande behållarkonstruktion och utformning av det slag som visas i fig. 4 för sorptionsförrådskärlet 82 med undantag för att filtret 72 har separata inlopp och utlopp. Även om aktiverat kol har använts som sorptíonsmaterial i en framställd prototyp för bränslepåfyllnadsmodulen 10 och i allmänhet betraktas som det lämpligaste absorptionsmaterialet för sorptions- filtret 72 och sorptionsförvaringskärlet 82 kan andra sorptions- material givetvis komma till användning. Vissa exempel på sådana material framgår av nedanstående lista: 458 140 *Iflwv 18 Adsorberande material Aktiverat kol Aktiverat kol Aktiverat kol Aktiverat kol Aktiverat kol Aktiverat kol Aktiverat kol Aktiverat kol Zeolit (naturlig) Zeolit (syntetisk) Zeolit (syntetisk) Zeolit (syntetisk) Zeolit (syntetisk) Zeolit (naturlig) Zeolit (naturlig) Kiselgel Lera Tillverkare Calgon Corp.The sorption material 83 may comprise any number of sorbents, e.g. an activated carbon, zeolite compounds, silica gel or various types of clay. Such sorption material may be in the form of granules, spheres, granulated particles or other suitable form, whereby the surface of the sorption material becomes the largest possible to increase the amount of gaseous material which is adsorbed or absorbed (or both). The present invention also relates to the use of liquid absorbents, e.g. a liquid coating on adsorbent material. Sorption files 72 comprise a similar sorption material and have a somewhat similar container construction and configuration of the type shown in Fig. 4 for the sorption storage vessel 82 except that the filter 72 has separate inlets and outlets. Although activated carbon has been used as the sorption material in a manufactured prototype for the refueling module 10 and is generally considered the most suitable absorbent material for the sorption filter 72 and the sorption storage vessel 82, other sorption materials may of course be used. Some examples of such materials can be found in the list below: 458 140 * I fl wv 18 Adsorbent material Activated carbon Activated carbon Activated carbon Activated carbon Activated carbon Activated carbon Activated carbon Activated carbon Zeolite (natural) Zeolite (synthetic) Zeolite (synthetic) Zeolite (synthetic) Zeolite (synthetic) Zeolite (natural) Zeolite (natural) Silica gel Clay Manufacturer Calgon Corp.
Calgon Corp.Calgon Corp.
American Norit Company, Inc.American Norit Company, Inc.
Hestvaco Chemical Company Hestvaco Chemcial Company Hitco Chemical Division Hitco Chemical Division American Norit Company Anaconda Minerals Company Union Carbide Corp.Hestvaco Chemical Company Hestvaco Chemical Company Hitco Chemical Division Hitco Chemical Division American Norit Company Anaconda Minerals Company Union Carbide Corp.
Linde Division Union Carbide Corp.Linde Division Union Carbide Corp.
Linde Division Union Carbide Corp.Linde Division Union Carbide Corp.
Linde Divison Union Carbide Corp.Linde Divison Union Carbide Corp.
Linde Division Anaconda Minerals Company Double Eagle Petroleum and Mining Company Produktbenämning BPL 4 x 10 Mesh Cælßæe PCB 4 x 10 Mesh Coconut Base Sorbonorít B4 Pellets Nuchar S-A Nuchar HV-A 14x35 Hood Base Granular Columbia Grade 9LXC Powder Low Ash Coal Base Columbia Grade 9LXC Pellet Low Ash Coal Base Norit RB-3 2020A/01 Metal Alumino Silicate 13X 8 x 12 Beads Metal Alumino Silicate 4A 8 x 12 Beads Metal Alumino Silicate SA 1/8" Pellets Metal Alumino Silicate 13X Powder 5050 L Clinoptilolite 458 140 19 Såsom redan nämnts kan de flesta gasformiga bränslen inne- hålla förångade eller på annat sätt medföra smörjmedel eller vätske- formiga material även vid rumstemperatur. Därför har det visat sig vara nödvändigt eller önskvärt, att eventuellt inkoppla fuktavlâgs- nande organ nedströms om smörjfiltret eller separatorn 68. En bland många sådana tänkbara utföringsformer med ett eventuellt dimavlägs- nande organ visas schematiskt i fig. SA. Ett utföringsexempel på dimavlägsnande system 110 omfattar i stort sett en värmeväxlare 112, som är driftmässigt ansluten till ett vanligt kylsystem 114 och anordnat att kyla det gasformiga bränslet för att medföra,att för- ångade eller på annat sätt medförda smörjmedel eller andra vätskor utfälles ur strömmen av gasformigt bränsle. Värmeväxlaren 112 om- fattar ett gasinlopp 116 och ett gasutlopp 118, varvid kylmedelfrån kylsystemet 114 får strömma därigenom. Kylmedlet från kylsystemet 114 och det gasformiga bränslet isoleras från varandra i den av hölje och rör bestående värmeväxlaren 112 (eller annan lämplig värmeöverföringsanordning). När det gasformiga bränslet kyles, ut- fälles smörjmedlen eller andra vätskor och ledes från värmeväxlaren 112 genom en avloppsledning 120 och en styrventil 122 och återledes därefter till inloppssidan hos en av gaskompressorerna eller ledes på annat sätt till ett lämpligt organ för omhändertagande därav.Linde Division Anaconda Minerals Company Double Eagle Petroleum and Mining Company Product Name BPL 4 x 10 Mesh Cælßæe PCB 4 x 10 Mesh Coconut Base Sorbonorite B4 Pellets Nuchar SA Nuchar HV-A 14x35 Hood Base Granular Columbia Grade 9LXC Powder Low Ash Coal Base Columbia Grade 9LXC P Low Ash Coal Base Norit RB-3 2020A / 01 Metal Alumino Silicate 13X 8 x 12 Beads Metal Alumino Silicate 4A 8 x 12 Beads Metal Alumino Silicate SA 1/8 "Pellets Metal Alumino Silicate 13X Powder 5050 L Clinoptilolite 458 140 19 As already mentioned Most gaseous fuels may contain vaporized or otherwise entrain lubricants or liquid materials even at room temperature, therefore it has been found necessary or desirable to possibly connect dehumidifying means downstream of the lubricating filter or separator 68. many such conceivable embodiments with a possible fog removing means are shown schematically in Fig. SA. An exemplary embodiment of a fog removing system em 110 substantially comprises a heat exchanger 112, which is operatively connected to a conventional cooling system 114 and arranged to cool the gaseous fuel to cause vaporized or otherwise entrained lubricants or other liquids to precipitate from the stream of gaseous fuel. The heat exchanger 112 comprises a gas inlet 116 and a gas outlet 118, whereby coolant from the cooling system 114 is allowed to flow therethrough. The coolant from the cooling system 114 and the gaseous fuel are isolated from each other in the casing and tube heat exchanger 112 (or other suitable heat transfer device). When the gaseous fuel is cooled, the lubricants or other liquids are precipitated and passed from the heat exchanger 112 through a drain line 120 and a control valve 122 and then returned to the inlet side of one of the gas compressors or otherwise led to a suitable means for disposing thereof.
En annan tänkbar utföringsform av ett eventuellt fuktavlägs- nande organ visas schematiskt i fig. SB. Ett exempel på ett modifie- rat fuktavlägsnande system 130 omfattar ett spiralrör 132 med ett gasinlopp 134 och ett gasutlopp 136. Sådana anordningar som spiral- rör 132 är kända inom tekniken och är anordnade att åstadkomma en virvlande eller på annat sätt roterande flödesbana för det därigenom strömmande, gasformiga bränslet, så att därigenom bränslet kyles, för att därigenom avskilja smörjämnen eller andra medförda vätskor.Another possible embodiment of a possible dehumidifying member is shown schematically in Fig. SB. An example of a modified dehumidifying system 130 includes a coiled tubing 132 having a gas inlet 134 and a gas outlet 136. Devices such as coiled tubing 132 are known in the art and are provided to provide a swirling or otherwise rotating flow path therethrough. flowing, gaseous fuel, so that the fuel is thereby cooled, in order thereby to separate lubricants or other entrained liquids.
Ett exempel på en sådan spiralrörsseparator är en s.k. "Vortex Tube", som tillverkas och saluföres av Vortec Corporation of Cincinnati, Ohio, Usa. _ Inkopplingen av ett av de fuktavlägsnande systemen 110 eller 130 eller annan lämplig fuktavlägsnande apparat är icke nödvändig i bränslepåfiyllningsmodulen 10 men kan anses önskvärd eller nödvändig 458 140 20 för att minska nedsmutsningen av sorptionsfiltret 72 och därigenom förlänga livslängden av sorptionsmaterialet i detta; Driften av utföringsexemplet på bränslepåfyllningsmodulen 10 kan lättast beskrivas med hänvisning till det schematiska flödesdia- grammet i fig. 3. För avgivande av gasformigt bränsle från bränsle- påfyllningsmodulen 10 till fordonets förrådssystem 100 anslutes ut- loppsledningen 20 till fordonets förvaringssystem medelst anslut- ningsanordning 22 och den manuella utloppsventilen 96 öppnas och bränslepåfyllningsmodulen igångsättes, vilket skall beskrivas i det följande. När bränslepåfyllningsmodulen 10 har igångsatts, bringas solenoidventilerna 80 och 90 att öppna och solenoidventilen 94 att stänga. Gasformigt bränsle under tryck i sorptionsförvaringskärlet 82 avges därvid genom utloppsledningen 10 till fordonets förvarings- system 100. Samtidigt igångsättes en tidbestämningsapparat (beskri- ven i det följande) och löper under en förutbestämd tid. Vid slutet av denna tid har trycket i förvaringskärlet 82 och fordonsförva- ringssystemet 100 i huvudsak utjämnats och solenoidventilen 80 bringas attl stänga, kompressorerna 42 och 64 igångsättes, kylfläk- ten 42 igångsättes, solenoidventilen 34 och solenoidventilen 61, 71 och 94 stänges.An example of such a spiral tube separator is a so-called "Vortex Tube", manufactured and marketed by the Vortec Corporation of Cincinnati, Ohio, USA. The connection of one of the dehumidifying systems 110 or 130 or other suitable dehumidifying apparatus is not necessary in the fuel filling module 10 but may be considered desirable or necessary to reduce the fouling of the sorption filter 72 and thereby prolong the life of the sorption material therein; The operation of the embodiment of the refueling module 10 can most easily be described with reference to the schematic flow diagram in Fig. 3. To deliver gaseous fuel from the refueling module 10 to the vehicle storage system 100, the outlet line 20 is connected to the vehicle storage device 22 and the storage device. the manual outlet valve 96 is opened and the refueling module is started, as will be described in the following. Once the refueling module 10 has been started, the solenoid valves 80 and 90 are caused to open and the solenoid valve 94 to close. Gaseous fuel under pressure in the sorption storage vessel 82 is then discharged through the outlet line 10 to the vehicle storage system 100. At the same time, a timing device (described below) is started and runs for a predetermined time. By the end of this time, the pressure in the storage vessel 82 and the vehicle storage system 100 have been substantially equalized and the solenoid valve 80 is caused to close, the compressors 42 and 64 are turned on, the cooling fan 42 is turned on, the solenoid valve 34 and the solenoid valve 61, 71 and 94 are closed.
Kompressorerna 42 och 64 och kylfläkten 52 fortsätter att vara i drift, tills trycket i fordonsförvaringssystemet 100 har ökats till en förutbestämd nivå. När den förutbestämda trycknivån i fordonets förvaringssystem har nåtts, medför tryckomkopplaren 92 att solenoidventilen 90 stänger och solenoidventilen 80 öppnar och detta möjliggör en påfyllning av förrådskärlen 82 och deras trycksättande till förutbestämd trycknivä.The compressors 42 and 64 and the cooling fan 52 remain in operation until the pressure in the vehicle storage system 100 has been increased to a predetermined level. When the predetermined pressure level in the vehicle's storage system has been reached, the pressure switch 92 causes the solenoid valve 90 to close and the solenoid valve 80 to open and this allows the reservoirs 82 to be filled and pressurized to a predetermined pressure level.
Det skall påpekas, att styrsystemet lämpligen prioriterar funktionerna hos bränslepåfyllningsmodulen, så att om förrådskärlen 82 har fyllts till sin förutbestämda nivå, fordonsförrådssystemet 100 mottar gasformigt bränsle först från förrådskärlen och därefter från gaskompressorerna 42, 64. Om förrådskärlen 82 ej är så tryck- satta, när bränslepåfyllningsmodulen anslutes till fordonets för- rådssystem, kommer det gasformiga bränslet att shuntas förbi förva- ringskärlen för att först mata fordonets förvaringssystem, innan förrådskärlen påfylles. ' 458 140 21 När det önskade trycket i förrådskärlen 52 har nåtts, medför tryckomkopplaren 84, att solenoidventilerna 34 och 80 stänges och att kompressorerna 42 och 64 samt kylfläkten 52 bortkopplas. Sam- tidigt medför tryckomkopplaren 84 att solenoidventilerna 61 och 71 öppnas för att balansera det gasformiga bränslets tryck på inlopps- och utloppssidan hos deras ifrågavarande gaskompressorer. Såsom redan diskuterats i det föregående strömnar komprimerat gasformi gt bränsle från utloppssidan till inloppssidan i det första stegets gaskompressor 42 och samtidigt tvingas uppsamlat kompressorsmörj- medel i smörjmedelsfiltret och separatorn S6 genom returledningen 57 och in till inloppssidan 40 i det första stegets gaskompressor. När solenoidventilen 71 är öppen, tvingas likaledes uppsamlat kompres- sorsmörjmedel från smörjmedelsfiltret och separatorn 68 genom retur- ledningen 69 och till inloppssidan 62 på det andra stegets gas- kompressor 64. När bränslepåfyllningsapparaten bortkopplas, medför tryckonkopplaren 92, att solenoidventilen 94 öppnas för att låta gasformigt bränsle strömma ut från utloppsledningen 20 till uppsam- lingskammaren 98, och därigenom möjliggöres en lätt bortkoppling av utloppsledningen.It should be noted that the control system suitably prioritizes the functions of the refueling module, so that if the storage vessels 82 have been filled to their predetermined level, the vehicle storage system 100 receives gaseous fuel first from the storage vessels and then from the gas compressors 42, 64. If the storage vessels 82 are not so pressurized, when the fuel filling module is connected to the vehicle's storage system, the gaseous fuel will be shunted past the storage vessels to first feed the vehicle's storage system, before the storage vessels are filled. When the desired pressure in the storage vessels 52 has been reached, the pressure switch 84 causes the solenoid valves 34 and 80 to close and the compressors 42 and 64 and the cooling fan 52 to be disconnected. At the same time, the pressure switch 84 causes the solenoid valves 61 and 71 to open to balance the pressure of the gaseous fuel on the inlet and outlet side of their gas compressors. As already discussed above, compressed gaseous fuel flows from the outlet side to the inlet side of the first stage gas compressor 42 and at the same time collected compressor lubricant is forced into the lubricant filter and separator S6 through the return line 57 and into the inlet side 40 of the first stage gas compressor. When the solenoid valve 71 is open, similarly collected compressor lubricant is forced from the lubricant filter and separator 68 through the return line 69 and to the inlet side 62 of the second stage gas compressor 64. When the fuel filler is disconnected, the pressure switch 92 causes the solenoid valve 94 to open. gaseous fuel flows out of the outlet line 20 to the collection chamber 98, thereby enabling easy disconnection of the outlet line.
Tryckomkopplaren 74 kan eventuellt inkopplas och trycksättas vid en nivå, som är något högre än nivån av tryckomkopplarna 92, 94.The pressure switch 74 may optionally be switched on and pressurized at a level slightly higher than the level of the pressure switches 92, 94.
Sålunda kan tryckomkopplarna 74 fungera som en del av ett säkerhets- bortkopplingssystem, som automatiskt bortkopplar hela påfyllningsmo- dulsystenæt i händelse av oacceptabelt högt gastryck däri. Som ytterligare säkerhetsåtgärd kan tryckavlastningsventilerna 37, 53 och 73 inställas på ett tryck, som är något högre än trycket hos den eventuella tryckomkopplaren 73 (om sådan ingår i systemet) och tjä- nar för automatisk tryckavlastning i systemet, om trycket fortsätter att byggas upp, efter det att systemet bortkopplats.Thus, the pressure switches 74 can function as part of a safety disconnection system, which automatically disconnects the entire filling module system network in the event of unacceptably high gas pressure therein. As an additional safety measure, the pressure relief valves 37, 53 and 73 can be set to a pressure which is slightly higher than the pressure of the possible pressure switch 73 (if such is included in the system) and serves for automatic pressure relief in the system, if the pressure continues to build up. after disconnecting the system.
Fig. 6 visar ett utföringsexempel på det elektriska styr- system, som lämpar sig för att bringa bränslepåfyllningsmodulen att fungera på ovan beskrivet sätt. För en fackman är det givetvis lätt att inse, att andra styrsystem antingen elektriska eller av annat slag eventuellt kan komma till användning. För att igångsätta drif- ten av den som utföringsexempel visade bränslepåfyllningensmodulen 10 slutes en till- och frånströmställare 154. Slutandet av till- ä... 1458 140 22 och frånströmstâllaren 154 tänder den lämpligen röda indikeringslam- pan R, som anger att gaskompressorerna ej har igångsatts, och medför dessutom, att den lämpligen gröna indikeringslampan G tändes och anger, att sorptionsförvaringskärlen 82 är laddade och trycksatta till deras förutbestämda nivå.Fig. 6 shows an embodiment of the electric control system, which is suitable for making the fuel filling module to function in the manner described above. It is of course easy for a person skilled in the art to realize that other control systems, either electric or of another kind, may be used. In order to start the operation of the refueling module 10 shown as an exemplary embodiment, an on and off switch 154 is closed. The closing of the ... 1458 140 22 and the off switch 154 turns on the suitably red indicator light R, which indicates that the gas compressors have not initiated, and further causes the suitably green indicator light G to illuminate, indicating that the sorption storage vessels 82 are charged and pressurized to their predetermined level.
För avgivande av gasformigt bränse från bränslepåfyllnings- modulen 10 till fordonets förvaringssystem 100 anslutes utloppsled- ningen 20 till fordonets förvaringssystem medelst tillkopplingsorga- nen 22, den manuella utmatningsventilen 96 öppnas och fordonets på- fyllningsomkopplare 156 slutes och hålles sluten av manövreringsper- sonen tills indikatorlampan G släcks. Slutandet av fordonets fyll- nadsomkopplare 156 kompletterar en krets, som åstadkommer matning av reläet RI, vilket sluter kontakterna Rla och Rlb och öppnar kontak- terna Rlc och medför därigenom, att solenoidventilerna 90 och 80 öppnas, solenoidventilen 94 stänges och tidmätarorganet T1 startas.To dispense gaseous fuel from the refueling module 10 to the vehicle storage system 100, the outlet line 20 is connected to the vehicle storage system by means of the coupling means 22, the manual discharge valve 96 is opened and the vehicle refill switch 156 is closed, goes out. The closure of the vehicle fill switch 156 complements a circuit which provides supply to the relay R1, which closes the contacts R1a and R1b and opens the contacts R1c, thereby opening the solenoid valves 90 and 80, closing the solenoid valve 94 and starting the timer means T1.
Det komprimerade gasformiga bränslet i sorptionsförvaringskärlen 82 kan sålunda mata gasformigt bränsle genom utloppsledningen 20 till fordonets förvaringssystem 100. Det sjunkande trycket i sorptions- förvaringskärlen 82 medför till att börja med att tryckomkopplarna 84 stänges, och bortkopplar därigenom indikatorlampan G och matar reläet R2 för att stänga dess kontakter R2a, R2b och R2c. Vid denna tidpunkt kan fordonets påfyllningsomkopplare 156 friges till sitt öppna läge, eftersom båda kontakterna Rla och R2a är stängda.The compressed gaseous fuel in the sorption storage vessels 82 can thus supply gaseous fuel through the outlet line 20 to the vehicle storage system 100. its contacts R2a, R2b and R2c. At this time, the refill switch 156 of the vehicle can be released to its open position, since both contacts R1a and R2a are closed.
Efter en förutbestämd tid, som bestämmes av tidmätarorganet T1, har trycken i förvaringskärlen 82 och fordonets förvaringssystem 100 i huvudsak utjämnats och tidätningsorganet T1 åstadkommer, att dess kontakter Tla stänges och Tlb öppnas och därigenom matas kom- pressorreläet C och stänger solenoidventilen 80 för att isolera för- varingskärlen 82. Reläet C stänger sina kontakter Ca och Cb och med- för att kompressorerna 42 och 64 liksom kylfläkten 52 igångsättes.After a predetermined time determined by the timer means T1, the pressures in the storage vessels 82 and the vehicle storage system 100 are substantially equalized and the timing means T1 causes its contacts T1a to close and T1b to open, thereby feeding the compressor relay C and closing the solenoid valve 80. the storage vessels 82. The relay C closes its contacts Ca and Cb and causes the compressors 42 and 64 as well as the cooling fan 52 to be started.
Vid samma tidpunkt tändes den lämpligen röda indikeringslampan A (som anger att kompressorerna och fläkten är i drift) och reläet R5 matas. Det matade reläet R5 öppnar kontakterna R5a och bortkopplar sålunda indikeringslampan R. ' 458 140 23 Kompressorerna 42 och 64 förblir i drift, tills trycket i fordonets förvaringssystem nått en förutbestämd trycknivå, vilket medför, att tryckomkopplaren 92 öppnas och därigenom stänger sole- noidventilen 90. Öppnande av tryckomkopplaren 92 matar även reläet R4, vilket medför, att dess kontakter R4a och R4b stänges och R4c öppnas.At the same time, the suitably red indicator light A (indicating that the compressors and the fan are in operation) comes on and the relay R5 is supplied. The supplied relay R5 opens the contacts R5a and thus disconnects the indicator lamp R. 458 140 23 The compressors 42 and 64 remain in operation until the pressure in the vehicle storage system reaches a predetermined pressure level, which causes the pressure switch 92 to open and thereby close the solenoid valve. Opening the pressure switch 92 also supplies the relay R4, which causes its contacts R4a and R4b to be closed and R4c to be opened.
När förvaringsbehållaren 82 har påfyllts till sitt förutbe- stämda tryck, öppnar ånyo tryckomkopplaren 84 och laddar ur reläet R2 samt tänder indikeringslampan G. Urladdningen av reläet R2 öppnar kontakterna R2a och R2b och urladdar därigenom reläet R1 och öppnar kontakterna R2b. Urladdningen av reläet R2 öppnar i sin tur kontak- terna Rla och Rlb för återställning av systemet och för urladdning av tidsbestämningsorganet T1 och stänger solenoidventilen 80. Följ- aktligen kommer kontakterna Tla samtidigt att öppna för urladdning av reläet C (och sålunda bortkoppla kompressorerna och kylfläkten) och att öppna de vanligen öppna solenoidventilerna 61 och 71 för ba- lansering av trycken över kompressorerna och tvinga kompressorsmörj- medlet tillbaka till inloppssidan. Även solenoidventilen 94 bringas att öppna för avlägsnande av gasformigt bränsle från utloppsledníng- en 20 och dess matande till förvaringskammaren 98.When the storage container 82 has been filled to its predetermined pressure, the pressure switch 84 opens again and discharges the relay R2 and turns on the indicator light G. The discharge of the relay R2 opens the contacts R2a and R2b and thereby discharges the relay R1 and opens the contacts R2b. The discharge of the relay R2 in turn opens the contacts R1a and R1b for resetting the system and for discharging the timing means T1 and closes the solenoid valve 80. Consequently, the contacts T1a will simultaneously open for discharging the relay C (and thus disconnect the compressors and the cooling fan). ) and to open the normally open solenoid valves 61 and 71 to balance the pressures over the compressors and force the compressor lubricant back to the inlet side. The solenoid valve 94 is also opened to remove gaseous fuel from the outlet conduit 20 and feed it to the storage chamber 98.
Det skall påpekas, att om av någon orsak krafttillförseln avbrytes under bränslepåfyllningen, fordonets påfyllningsomkopplare 156 åter måste påverkas för att påfyllningen skall återupptas.It should be noted that if for any reason the power supply is interrupted during refueling, the vehicle's refill switch 156 must be actuated again for refilling to resume.
Skulle vidare av någon orsak systemet få för högt tryck, kan den eventuella tryckomopplaren 73_automatiskt bortkoppla systemet på ovan beskrivet sätt.Furthermore, should for any reason the system get too high a pressure, the possible pressure switch 73_automatically disconnects the system in the manner described above.
Vid vissa tillfällen kan påfiyllningsförfarandet avbrytas eller avslutas, innan trycket i fordonets förvaringssystem 100 når det förutbestämda tryck, vilket öppnar tryckomkopplaren 92, och där- igenom hindras en övermatning av förrådsbehållaren 82. Ett exempel på en sådan händelse är, när fordonets ägare behöver sitt fordon, innan påfyllningsförfarandet har slutförts. I ett sådan fall till- försäkrar styrsystemet en påfyllning eller återpåfyllning av för- rådsbehållaren 82 på annat sätt än det som beskrives i det föregåen- de vid full påfyllning av behållarna. ' 458 140 24 Vid påfyllning av förvaringsbehållaren ingångsättes driften av påfyllningsmodulen, genom att man stänger till-och- frånomkopp- laren 154 såsom beskrivits i det föregående och därigenom tändes indikeringslampan R och matas R2 genom den slutna tryckomkopplaren 84. Som en följd därav slutes kontakterna R2a, R2b R2c. Den even- tuella förrådsbehållarpåfyllningsomkopplaren 160 pressas in för mat- ning av reläet R3 och sluter därigenom kontakterna R3a, R3c och R3d och öppnar kontakterna R3b. Detta gör det möjligt för den eventuella strömställaren 160 att friges i sitt öppna läge, bringa solenoid- ventilen 80 att öppna och igångsätta kompressorerna och kylfläkten medelst reläet C och dess kontakter Ca. Eftersom kontakterna Cb är stänga och reläet R5 matas för att öppna kontakterna R5a tändes sam- tidigt lampan A och släckes lampan R. Kompressorerna och kylfläkten fortsätter därefter sin drift, tills trycket i förrådsbehållaren 82 når sitt förutbestämda värde och systemet bortkopplas automatiskt genom öppnandet av tryckomkopplaren 84 och den övriga delen av den ovan beskrivna följden av åtgärder. Det skall påpekas, att om kraft- tillförseln avbrytes under påfyllningen av förrådsbehållaren 82, kompressorerna och fläkten bortkopplas och sålunda solenoidventilen 80 stänges. För återtagande av drift måste ånyo den eventuella om- kopplaren 160 tryckas in. Det skall påpekas, att omkopplaren 160 ej är nödvändig och om den ingår, den fungerar på ovan beskrivet sätt.At certain times, the filling process may be interrupted or terminated before the pressure in the vehicle storage system 100 reaches the predetermined pressure, which opens the pressure switch 92, thereby preventing overfeeding of the storage container 82. An example of such an event is when the vehicle owner needs his vehicle. , before the filling procedure has been completed. In such a case, the control system ensures a refilling or refilling of the storage container 82 in a manner other than that described above when the containers are fully filled. 458 140 24 When filling the storage container, the operation of the filling module is initiated by closing the on-and-off switch 154 as described above, thereby turning on the indicator lamp R and feeding R2 through the closed pressure switch 84. As a result, the contacts are closed. R2a, R2b R2c. The possible storage container filling switch 160 is pressed in to supply the relay R3, thereby closing the contacts R3a, R3c and R3d and opening the contacts R3b. This allows any switch 160 to be released in its open position, cause the solenoid valve 80 to open and start the compressors and the cooling fan by means of the relay C and its contacts Ca. Since the contacts Cb are closed and the relay R5 is fed to open the contacts R5a, the lamp A is simultaneously turned on and the lamp R. The compressors and the cooling fan then continue to operate until the pressure in the storage tank 82 reaches its predetermined value and the system is automatically disconnected by opening the pressure switch. 84 and the rest of the sequence of measures described above. It should be noted that if the power supply is interrupted while filling the storage tank 82, the compressors and the fan are disconnected and thus the solenoid valve 80 is closed. To resume operation, any switch 160 must be pressed again. It should be noted that switch 160 is not necessary and, if included, operates in the manner described above.
Slutligen skall även påpekas, att en stoppströmställare 170 har an- ordnats för att göra det möjligt för manöverpersonen att koppla bort systemet manuellt, om så skulle vara nödvändigt eller önskvärt.Finally, it should also be noted that a stop switch 170 has been provided to enable the operator to disconnect the system manually, should this be necessary or desirable.
I fig. 7 visas i perspektiv en totalvy av ett vid lågt tryck arbetande förvaringssystem för gasformigt kolvätebränsle samt ett drivorgan 210 enligt föreliggande uppfinning. Drivanordningen 210 representerar en som prototyp konstruerad utföringsform av före- liggande uppfinning och fig. 7 visar de fysikaliska lägena av de olika komponenterna i drivorganet 210 i samband med ett fordon 212 (visat med streckpricklinjer), som faktiskt användes för att demon- strera principerna för föreliggande uppfinning. Vid det visade utfö- ringsexemplet utgörs fordonet 212 av en Ford WEXP" av 1983 års mo- dell. Givetvis är principen enligt föreliggande uppfinning på intet 458 140 25 sätt begränsad till den i fig. 7 visade utföringsformen utan kan likaväl tillämpas vid andra utföringsformer av förvaringssystem för gasformigt kolvätebränsle och drivorgan, vilket skall framgå av den följande beskrivningen.Fig. 7 shows in perspective an overall view of a low-pressure storage system for gaseous hydrocarbon fuel and a drive means 210 according to the present invention. The drive device 210 represents an embodiment of the present invention constructed as a prototype, and Fig. 7 shows the physical positions of the various components of the drive means 210 in connection with a vehicle 212 (shown in dash-dotted lines), which was actually used to demonstrate the principles of present invention. In the exemplary embodiment shown, the vehicle 212 is a Ford WEXP "of the 1983 model. Of course, the principle of the present invention is in no way limited to the embodiment shown in Fig. 7 but can equally be applied to other embodiments of storage system for gaseous hydrocarbon fuel and propellants, as will be apparent from the following description.
I fig. 8 visas ett schematiskt kopplingsschema för drivorga- net 210. Eftersom vissa komponenter i drivorganet 210 syns bäst i fig. 8 skall fig. 7 och fig. 8 användas i förening för beskrivning av hela konstruktionen och drift av drivorganet. Drivorganet 210 omfattar fyra distinkta omgångar med cylindrar 214, som användes för förvaring av ett på fordonet förefintligt förråd av gasformigt kol- vätebränsle för fordonet 212. Även om det är lämpligt att använda naturgas som gasformigt kolvätebränsle, kan även andra gasformiga kolvätebränslen komma till användning, t.ex. propan, metan och butan. Varje omgång av cylindrar 214 är monterad i kamrar, som är slutna och skilda från passagerarutrymmet i fordonet 212. Sålunda har drivorganet 210 en kanmare 216 som upptar nio cylindrar, en kanmare 218 , som upptar fem cylindrar, en kanmare 220, som upptar sex cylindrar och en kammare 222, som upptar tre cylindrar. Dessa kamrar visas med streckpricklinjer i fig. 8. Det skall även påpekas, att kammaren 222 omfattar två cylindrar 224, som är mindre än cylindrarna 224 och som användes för hela det reterande förvarings- systemet.Fig. 8 shows a schematic wiring diagram for the drive means 210. Since certain components of the drive means 210 are best seen in Fig. 8, Fig. 7 and Fig. 8 are to be used in conjunction to describe the entire construction and operation of the drive means. The drive means 210 comprises four distinct batches of cylinders 214, which are used for storing a storage of gaseous hydrocarbon fuel present on the vehicle for the vehicle 212. Although it is convenient to use natural gas as a gaseous hydrocarbon fuel, other gaseous hydrocarbon fuels may also be used. for example propane, methane and butane. Each set of cylinders 214 is mounted in chambers which are closed and separate from the passenger compartment of the vehicle 212. Thus, the drive means 210 has a chamber 216 which accommodates nine cylinders, a chamber 218 which accommodates five cylinders, a chamber 220 which accommodates six cylinders and a chamber 222, which accommodates three cylinders. These chambers are shown by dash-dotted lines in Fig. 8. It should also be noted that the chamber 222 comprises two cylinders 224, which are smaller than the cylinders 224 and which are used for the entire retention storage system.
Sålunda omfattar förvaringssystemsdelen till drivorganet 212 totalt 23 cylindrar för förvaring av naturgas eller annat gas- formigt kolvätebränsle. Dessa tjugotre förvaringcylindrar ger en to- tal gasförvaringskapacitet på ca 7,3 m3. Vid den speciella utfö- ringsform som visas i fig. 7 och 8 är cylindrarna 212 och 224 av vanlig cylindertyp vid eldsläckare. Det speciella antalet och ut- formningen av cylindrarna 214 och 224 skall väljas för anpassning till de utrymmen som står till förfogande i fordonet 212, så att man därigenom undviker varje betydande modifiering av fordonets 212 konstruktion annat än ett avlägsnande av bensintanken, som ursprung- ligen var anbragt i fordonet 212. 458 140 26 Det skall påpekas, att principerna enligt föreliggande upp- finning på intåt sätt är begränsade till det speciella antalet och formen av de i fig. 7 och 8 visade cylindrarna. Faktiskt kan de tjugotre qylindrarna ersättas med ett enda förvaringskärl. Det är sålunda uppenbart, att olika lämliga förvaringskärl, såväl med avseende på typ, storlek och form kan komma till användning enligt föreliggande uppfinning. Det enda väsentliga kravet på sådana för- varingskärl är att de kan försättas under tryck vid de maximala tryckgränser, vid vilka förvaringsystemet fungerar.Thus, the storage system part of the drive means 212 comprises a total of 23 cylinders for storing natural gas or other gaseous hydrocarbon fuel. These twenty-three storage cylinders provide a total gas storage capacity of approximately 7.3 m3. In the particular embodiment shown in Figs. 7 and 8, the cylinders 212 and 224 are of the usual cylinder type for fire extinguishers. The special number and design of the cylinders 214 and 224 shall be chosen to accommodate the spaces available in the vehicle 212, so as to avoid any significant modification of the construction of the vehicle 212 other than a removal of the fuel tank, which was originally It should be noted that the principles of the present invention are intrinsically limited to the particular number and shape of the cylinders shown in Figs. 7 and 8. In fact, the twenty-three cylinders can be replaced with a single storage vessel. It is thus obvious that various suitable storage vessels, both in terms of type, size and shape, can be used according to the present invention. The only essential requirement for such storage vessels is that they can be pressurized at the maximum pressure limits at which the storage system operates.
Drivorganet 210 omfattar även en bränsleöppning 226, som är belägen i fordonet på den plats , som vanligen användes för tillför- sel av bensin till fordonet.The drive means 210 also comprises a fuel opening 226, which is located in the vehicle at the place which is usually used for supplying petrol to the vehicle.
Bränsleöppningen 226 omfattar en snabb- koppling 228, en kontrollventil 230 och en tryckmätare 232. Snabb- kopplingen 228, som kan tätande förbindas med den ovan omnämnda anslutningen 22, användes för att upprätta en fluidförbindelselänk till en stationär källa för gasformigt kolvätebränsle, varifrån cylindrarna 214 och 224 kan fyllas med sådant bränsle.The fuel port 226 includes a quick coupler 228, a check valve 230, and a pressure gauge 232. The quick coupler 228, which can be sealingly connected to the above-mentioned connector 22, is used to establish a fluid connection link to a stationary source of gaseous hydrocarbon fuel, from which the cylinders 214 and 224 can be filled with such fuel.
Den ovan beskrivna påfyllnigsapparaten är anordnad att komprimera eller trycksätta gasformigt bränsle i ett område av ca 0,07 x 105 Pa till ca 0,28 x 105 Pa. Sålunda uppvisar denna bränslepåfyllningsapparat en med lågt tryck arbetande, stationär förrådskälla för gasformigt kolvätebränsle. En av fördelarna med föreliggande uppfinning är att fordonets förvaringssystem kan laddas från antingen den lämpliga med lågtryck arbetande stationära källan för bränsle eller vid en högtryckskälla för bränslet. Vid den speciella utföringsform, som visas i fig. 7 och 8, kan gasformigt kolvätebränsle tillföras fordonets förvaringssystem vid tryck på upp till 2,1 x 105 Pa, men det tillföres lämpligen vid tryck vid ca 0,21 x 105 - 0,25 x 105 Pa. Sådana med högt tryck verkande, stationära källor för gasformigt kolvätebränsle kan även anordnas t.ex. vid en bensinstation, som användes vid flottmanövrer.The filling apparatus described above is arranged to compress or pressurize gaseous fuel in a range of about 0.07 x 105 Pa to about 0.28 x 105 Pa. Thus, this refueling apparatus has a low pressure stationary source of gaseous hydrocarbon fuel. One of the advantages of the present invention is that the vehicle storage system can be charged from either the appropriate low pressure stationary source of fuel or at a high pressure source of the fuel. In the particular embodiment shown in Figures 7 and 8, gaseous hydrocarbon fuel may be added to the vehicle storage system at pressures up to 2.1 x 10 5 Pa, but it is suitably added at pressures at about 0.21 x 10 5 - 0.25 x 105 Pa. Such high-pressure, stationary sources of gaseous hydrocarbon fuel can also be provided e.g. at a gas station, which was used in fleet maneuvers.
' Kontrollventi len 230_ användes för att möjliggöra flöde av gasformigt kolvätebränsle från påfyllningsapparaten 10 till förva- ringscylindrarna 214 - 224 genom snabbkopplingen 228 och även för 458 140 27 att hindra flödet av gasformigt kolvätebränsle från förvaringscy- lindrarna ut genom kopplingen. På samma sätt som snabbkopplingen 228 kan kontrollventilen 230 bestå av någon vanlig och på marknaden tillgänglig anordning, som lämpar sig för det ovan beskrivna för- farandet. Exempelvis kan kontrollventilen 230 vid en utföringsform enligt föreliggande uppfinning utgöras av en modell B-BCPA2-350 kontrollventil, som saluföres av Nupro Company, Hilloughby, Ohio, USA.The control valve 230_ is used to allow the flow of gaseous hydrocarbon fuel from the filling apparatus 10 to the storage cylinders 214 - 224 through the quick coupling 228 and also to prevent the flow of gaseous hydrocarbon fuel from the storage cylinders out through the coupling. In the same way as the quick coupling 228, the control valve 230 can consist of any ordinary and commercially available device, which is suitable for the method described above. For example, in one embodiment of the present invention, the control valve 230 may be a Model B-BCPA2-350 control valve marketed by Nupro Company, Hilloughby, Ohio, USA.
Tryckmätaren 232 användes för att ge visuell indikation på trycket i förrådscylindrarna 214 och 224. Såsom framgår för fackman- nen är tryckmätaren 232 användbar, i synnerhet när förvaringssyste- met fylles med gasformigt kolvätebränsle, eftersom tryckavläsningen ger en indikation på mängden förvarad gas.The pressure gauge 232 is used to give a visual indication of the pressure in the storage cylinders 214 and 224. As will be apparent to those skilled in the art, the pressure gauge 232 is useful, especially when the storage system is filled with gaseous hydrocarbon fuel, since the pressure reading gives an indication of the amount of gas stored.
Den ovan beskrivna bränsleöppningen 226 bildar en del av den anordning enligt föreliggande uppfinning, som användes för att leda gasformigt kolvätebränsle till förvaringscylindrarna 214 och 224 från pâfyllningsapparaten och för att leda bränsle, som förvaras i dessa cylindrar, till fordonets 212 drivorgan. Vid den utförings- form som visas i fig. 7 och 8, utgöres detta drivorgan vanligen av en förbränningsmotor 234. Det skall emellertid påpekas, att princi- perna enligt föreliggande uppfinning ej är begränsade till någon speciell typ av primärt drivorgan under den förutsättningen, att detta drivorgan har organ för att blanda det gasformiga kolväte- bränslet med luft för alstring av den mekaniska energi, som erford- ras för att driva fordonet 212. Vid utföringsformen enligt fig. 7 och 8 utgöres detta blandningsorgan av en förgasare 236 och en tur- boladdare 238. Förgasaren 236 är speciellt utformad för att drivas med gasformiga kolvätebränsle, t.ex. naturgas. Vid en utföringsform av föreliggande uppfinning är förgasaren eller karboratorn 236 av modellen CAIOO-8, som saluföres av Impco Carburetion, Inc., Cerritos, Californien, USA. Dessutom är vid denna som prototyp konstruerade utföringsform av föreliggande uppfinning turboladdaren 238 av modellen RHB5 turboladdare, som saluföres av Warner-Ishi, Decatur, Illinois, USA. För en fackman är det uppenbart, att turbo- 458 140 28 laddaren 238 användes för att öka trycket hos den ingående luften till motorn och därigenom ge extra hästkrafter.The fuel port 226 described above forms part of the device of the present invention which is used to direct gaseous hydrocarbon fuel to the storage cylinders 214 and 224 from the filling apparatus and to direct fuel stored in these cylinders to the vehicle 212 drive means. In the embodiment shown in Figs. 7 and 8, this drive means is usually an internal combustion engine 234. It should be noted, however, that the principles of the present invention are not limited to any particular type of primary drive means provided that this drive means has means for mixing the gaseous hydrocarbon fuel with air to generate the mechanical energy required to propel the vehicle 212. In the embodiment of Figs. 7 and 8, this mixing means is constituted by a carburetor 236 and a turbocharger. ball charger 238. The carburetor 236 is specially designed to be operated with gaseous hydrocarbon fuel, e.g. natural gas. In one embodiment of the present invention, the carburetor or carburetor 236 is a CAIOO-8 model marketed by Impco Carburetion, Inc., Cerritos, California, USA. In addition, in this prototyped embodiment of the present invention, the turbocharger 238 is of the model RHB5 turbocharger marketed by Warner-Ishi, Decatur, Illinois, USA. It will be apparent to one skilled in the art that the turbocharger 238 is used to increase the pressure of the intake air to the engine and thereby provide additional horsepower.
Eftersom drivorganet 210 är tänkt att drivas blott med gas- formigt kolvätebränsle i stället för bensin, har vissa fördelaktiga modifikationer genomförts vid motorn 234 vid den utföringsform, som visas i fig. 7. Dessa modifikationer har gjorts för att optimera verkan av motorn 234 i kombination med användningen av naturgas som bränsle för motorn 234. För det första har kompressionsförhållandet för denna standarutrustningsmotor till fordonet 212 ökats från 8:1 till 13,6:1 för utnyttjande av det förhålland evis höga oktantalet hos naturgas.Since the drive means 210 is intended to be operated only with gaseous hydrocarbon fuel instead of gasoline, certain advantageous modifications have been made to the engine 234 in the embodiment shown in Fig. 7. These modifications have been made to optimize the operation of the engine 234 in combination. with the use of natural gas as fuel for the engine 234. First, the compression ratio of this standard equipment engine to the vehicle 212 has been increased from 8: 1 to 13.6: 1 to take advantage of the relatively high octane ratio of natural gas.
En fackman inser, att varje förbättring av kompres- sionsförhållandet med en enhet ger en treprocentig förbättring av den termodynamiska effektiviteten hos varje ökning med en enhet i kompressionsförhållandet. Denna ökning av kompressionsförhållandet har uppnåtts genom användning av längre kolvar i motorn och lämplig bearbetning av kolvhuvudet för minskning av tillgänglig volym i motorcylindrarna. Det skall även påpekas, att motorinställningen förbättrats genom att hänsyn tagits till skillnaden i förbrännings- hastigheten hos bensin och naturgas. Det skall vidare påpekas, omvandlingen av fordonet 112 till ett natur möjligt,att en katalytisk konverter och ann miljöskydd kan avlägsnas från fordonet. utrustning var beroende på att man insåg att gasdrivet fordon gör det an standarutrustning för Elimineringen av denna de: förhållandet, att naturgas är ett mycket mera_rent brinnande bränsle (dvs. ger mindre förorenande avgas) än bensin.One skilled in the art will recognize that each improvement in the compression ratio by one unit provides a three percent improvement in the thermodynamic efficiency of each increase by one unit in the compression ratio. This increase in compression ratio has been achieved by using longer pistons in the engine and appropriate machining of the piston head to reduce the available volume in the engine cylinders. It should also be noted that the engine setting has been improved by taking into account the difference in the combustion rate of petrol and natural gas. It should be further pointed out, the conversion of the vehicle 112 into a nature possible, that a catalytic converter and other environmental protection can be removed from the vehicle. equipment was due to the fact that it was realized that gas-powered vehicles make it standard equipment for the Elimination of this de: the fact that natural gas is a much more_purely burning fuel (ie produces less polluting exhaust gas) than gasoline.
För att återgå till organet för att leda gasformigt kolväte- bränsle till förvaringscylindrarna 212 och 224 och från dessa cy- lindrar till förgasaren 236 hos maskinen 234 har en högtrycksledning 240 anordnats för att motta gasformigt kolvätebränsle vid bränsleöppningen 226. Högtrycksledningen 240 är lämpligen fram- ställd av rostfritt stål och kan uppta tryck på upp till 2,1 x 105 Pa. En högtrycksregulator 242 är monterad i kammaren 222 och anslu- ten till högtrycksledningen 240 för att vid vilket det gasformiga kolvätebränsle , som tillföras definiera det maximitryck, t kan förvaras i cylindrarna 214 och 224. Framför allt tjänar högtrycksregulatorn 242 för att 458 140 29 minska tryck från så höga värden som 2,1 x 105 Pa till ett maxi- malt tryck på 0,21 x 105 Pa. Följaktligen är det maximala trycket, vid vilket gasformigt kolvätebränsle kan förvaras i cylindrarna 214 och 224 ca 0,21 x 105Pa.To return to the means for conducting gaseous hydrocarbon fuel to the storage cylinders 212 and 224 and from these cylinders to the carburetor 236 of the machine 234, a high pressure line 240 is provided to receive gaseous hydrocarbon fuel at the fuel port 226. The high pressure line 240 is suitably positioned. of stainless steel and can absorb pressures of up to 2.1 x 105 Pa. A high pressure regulator 242 is mounted in the chamber 222 and connected to the high pressure line 240 so that at which the gaseous hydrocarbon fuel supplied can define the maximum pressure, t can be stored in the cylinders 214 and 224. In particular, the high pressure regulator 242 serves to reduce pressure. from values as high as 2.1 x 105 Pa to a maximum pressure of 0.21 x 105 Pa. Accordingly, the maximum pressure at which gaseous hydrocarbon fuel can be stored in cylinders 214 and 224 is about 0.21 x 10 5 Pa.
Vid den som prototyp konstruerade utföringsformen av före- liggande uppfinning, som visas i fig. 7 och 8, utgöres högtrycksre- gulatorn 242 av en modell 1301G högtrycksregulator som saluföres av Fisher Controls Company, Marshall Town, Iowa, USA. Liksom vid alla de olika komponenterna i drivorganet 210 kan emellertid principerna enligt föreliggande uppfinning ej anses begränsade till den spe- ciella högtrycksregulator, som användes vid den utföringsform som visas i fig. 7 och 8. Det är sålunda uppenbart, att andra tryckregu- lerande anordningar kan komma till användning för att ge lämpliga maximala tryckbegränsningar för olika tillämpningar. Exempelvis är det visserligen lämpligt att maximitrycket, vid vilket gasformigt kolvätebränsle förvaras, ligger inom området av ca 0,07 x 105 - 0,28 x 105 Pa men högre och lägre maximitrycksgränser kan även komma till användning. Det skall emellertid påpekas, att en av huvudfördelarna med föreliggande uppfinning är att drivorganet 210 kan förvara godtagbara mängder av gasformigt kolväte vid förhållan- devis låga tryck, dvs. tryck under ca 0,35 x 105 Pa. Faktiskt med en tryckgräns vid 0,21 x 105Pa för den som protoyp konstruerade utföringsformen enligt föreliggande uppfinning har det visat sig att vid provkörningar på 17 - 18 mil, fordonet 210 kunde köra med en konstant hastighet på 75 km/timí En av de viktiga komponenterna i transportorganet är huvud- ledningsenheten 244, som användes för att fördela gasformigt kolvä- tebränsle, vilket mottas från den stationära källan av varje cylin- der 214 och 224. Enheten 224 användes även för uppsamling av gasfor- migt kolvätebränsle, som förvaras i cylindrarna 214, 224, för att leda detta bränsle till karburatorn 236 i motorn 234. Enheten 244 är ansluten till högtrycksregulatorn 242 genom en lågtrycksledning 246.In the prototyped embodiment of the present invention, shown in Figures 7 and 8, the high pressure regulator 242 is a Model 1301G high pressure regulator marketed by Fisher Controls Company, Marshall Town, Iowa, USA. However, as with all the various components of the drive member 210, the principles of the present invention may not be considered limited to the particular high pressure regulator used in the embodiment shown in Figures 7 and 8. Thus, it is apparent that other pressure regulating devices can be used to provide appropriate maximum pressure limits for different applications. For example, it is admittedly suitable that the maximum pressure at which gaseous hydrocarbon fuel is stored is in the range of about 0.07 x 105 - 0.28 x 105 Pa, but higher and lower maximum pressure limits may also be used. It should be noted, however, that one of the main advantages of the present invention is that the drive means 210 can store acceptable amounts of gaseous hydrocarbon at relatively low pressures, i.e. pressure below about 0.35 x 105 Pa. Indeed, with a pressure limit of 0.21 x 10 5 Pa for the prototype constructed embodiment of the present invention, it has been found that at test runs of 17 to 180 miles, the vehicle 210 could drive at a constant speed of 75 km / h. One of the important components in the transport means is the main line unit 244, which is used to distribute gaseous hydrocarbon fuel, which is received from the stationary source of each cylinder 214 and 224. The unit 224 is also used for collecting gaseous hydrocarbon fuel stored in the cylinders 214 , 224, to direct this fuel to the carburetor 236 in the engine 234. The unit 244 is connected to the high pressure regulator 242 through a low pressure line 246.
Det skall påpekas, att som en följd av lågtrycksdriften det är lämp- ligt, att ledningen 246 liksom övriga ledningar i drivanläggningen 210 är framställda av koppar. Givetvis kan även andra lämpliga ma- 458 140 3D terial komna till användning för dessa ledningar, t.ex. belagd aluminium och flätad stålslang.It should be noted that as a result of the low pressure operation it is appropriate that the line 246 as well as other lines in the drive plant 210 be made of copper. Of course, other suitable materials may also be used for these lines, e.g. coated aluminum and braided steel hose.
Sanflingsenheten 244 omfattar ett sanflingsblock 248 såsom tydligast framgår av fig. ll. Samlingsblocket 248 är lämpligen fram- ställt av aluminium och omfattar en inloppsöppning 250 för mottagan- de av gasformigt kolvätebränsle från den stationära källan och en utloppsöppning 252 för att leda gasformigt kolvätebränsle, som för- varas i cylindrarna 214 och 224, till förgasaren 236 i motorn 234.The sanitizing unit 244 comprises a sanitizing block 248 as most clearly shown in Fig. 11. The manifold 248 is suitably made of aluminum and includes an inlet port 250 for receiving gaseous hydrocarbon fuel from the stationary source and an outlet port 252 for conducting gaseous hydrocarbon fuel stored in the cylinders 214 and 224 of the carburetor 236 to the carburetor 236. 234.
Ett flertal bultar 254 är anordnade för montering av sanflingsblocket 248 vid fordonet 212. Samlingsblocket 248 omfattar även en dubbel- riktad öppning för att leda det gasformiga kolvätebränslet till var och en av kamrarna 216 - 222. Sålunda omfattar t.ex. samlingsblocket 248 en dubbelriktad öppning 256 för att leda gasformigt kolväte- bränsle till och från cylindrarna 214, som är anbragta i kammaren 218.A plurality of bolts 254 are provided for mounting the sanitizing block 248 to the vehicle 212. The manifold block 248 also includes a bidirectional opening for conducting the gaseous hydrocarbon fuel to each of the chambers 216-222. the manifold block 248 has a bidirectional opening 256 for conducting gaseous hydrocarbon fuel to and from the cylinders 214 disposed in the chamber 218.
Sanflingsenheten 244 omfattar även ett filterelement 258, som är anslutet till var och en av de dubbelriktade öppningarna i sam- lingsblocken 248 för att filtrera flödet av det gasformiga kolväte- bränslet till var och en av kamrarna 216 - 222. I den utföringsform, som visas i fig. 7, består dessa filter 258 av vars sitt TF-serie Nupro filter. Givetvis kan vilket som helst annat känt filter inom denna teknik, som lämpar sig för att i huvudsak hindra införandet av partiklar eller andra föroreningar-i cylindrarna 214 och 224 komma till användning. Sålunda kan man använda t.ex. skärmfilter och filter av sintrad konstruktion.The purification unit 244 also includes a filter element 258 connected to each of the bidirectional openings in the collection blocks 248 to filter the flow of the gaseous hydrocarbon fuel to each of the chambers 216-222. In the embodiment shown in Fig. 7, these filters 258 consist of their respective TF series Nupro filters. Of course, any other filter known in the art which is suitable for substantially preventing the introduction of particles or other contaminants into the cylinders 214 and 224 may be used. Thus one can use e.g. screen filters and filters of sintered construction.
Vidare är mellan sanflingsblocket 248 och kamrarna 218 - 222 inkopplad en trevägsventil 260. Dessa trevägsventiler 260 användes för individuell styrning av flödet av gasformiga kolvätebränslen till och från varje kammare 216 - 222. Sålunda kan exempelvis tre- vägsventilen 260 som är inkopplad mellan kammaren 218 och samlings- blocket 248 manuellt stängas för att hindra flöde av eventuellt gas- formigt kolvätebränsle till eller från cylindrarna 214, som är an- ordnade i denna kammare. filter av fibertyp, Vid den i fig.7 visade utföringsformen är även dessa trevägsventiler 260 använda för att tillåta gasprover att erhållas från var och en av kamrarna 216 - 222. 458 140 31 Sanflingsenheten 244 omfattar även en tryckavlastningsventil 262, som användes för att tillförsäkra, att trycket i förvaringscy- lindrarna 214 och 224 ej överskrider en förutbestämd tryckgräns.Furthermore, a three-way valve 260 is connected between the sanitizing block 248 and the chambers 218 - 222. These three-way valves 260 are used for individual control of the flow of gaseous hydrocarbon fuels to and from each chamber 216 - 222. Thus, for example, the three-way valve 260 connected between the chamber 218 and the collection block 248 is manually closed to prevent flow of any gaseous hydrocarbon fuel to or from the cylinders 214 disposed in this chamber. In the embodiment shown in Fig. 7, these three-way valves 260 are also used to allow gas samples to be obtained from each of the chambers 216-222. 458 140 31 The sanitizing unit 244 also comprises a pressure relief valve 262, which is used to ensure , that the pressure in the storage cylinders 214 and 224 does not exceed a predetermined pressure limit.
Lämpligen skall denna förutbestämda tryckgräns överskrida det maxi- mala tryckområdet för förvaringssystemet med en viss grad, t.ex. 0,0175 x 105 - 0,105 x 105 Pa. Vid utföringsformen enligt fig. 7 är tryckavlastningsventilen 262 anordnad att öppnas vid ca 0,21 x x 106 Pa.Suitably, this predetermined pressure limit should exceed the maximum pressure range of the storage system by a certain degree, e.g. 0.0175 x 105 - 0.105 x 105 Pa. In the embodiment of Fig. 7, the pressure relief valve 262 is arranged to open at about 0.21 x x 106 Pa.
Sanflingsenheten 244 omfattar även en transduktor 264 för av- känning av trycket i cylindrarna 214 och 224. Transduktorn 264 kan utgöras av vilken som helst lämplig trycktransduktor, t.ex. en Kultie typ IPTE-1000 trycktransduktor. Trycktransduktorn 264 alstrar en elektrisk utgående signal till ett textfönster 266, som är belä- get i passagerarutrymmet i fordonet 212 och användes för att ge en visuell indikation på det tryck som avkännes med transduktorn. Följ- aktligen inser man, att textfönstret 266 tjänar som bränsleindikator för drift av fordonet 212. Det skall vidare påpekas, att tryckmäta- ren 232, som beskrives i det föregående, även är ansluten till sam- lingsblocket 248 genom en ledning 268.The cleaning unit 244 also comprises a transducer 264 for sensing the pressure in the cylinders 214 and 224. The transducer 264 may be any suitable pressure transducer, e.g. a Kultie type IPTE-1000 pressure transducer. The pressure transducer 264 generates an electrical output signal to a text window 266, which is located in the passenger compartment of the vehicle 212 and is used to provide a visual indication of the pressure sensed by the transducer. Accordingly, it will be appreciated that the text window 266 serves as a fuel indicator for operating the vehicle 212. It should further be noted that the pressure gauge 232 described above is also connected to the manifold block 248 through a conduit 268.
Slutligen omfattar samlingsenheten 244 även en manuell ven- til 270 för att styra flödet av det gasformiga kolvätebränslet från utloppsöppningen 252 i samlingsblocket 248 till förgasaren 236 i mo- torn 234. Sålunda utgör ventilen 270 ett organ för manuell bortkopp- ling av allt flöde av gasformigt kolvätebränsle från cylindrarna 214 och 224 till motorn 234, t.ex. för att hålla igång drivorganet 210 o.l. Vid utföringsformen enligt fig. 7 utgöres ventilen 270 av en Nupro B8P6T serieventil.Finally, the collection unit 244 also comprises a manual valve 270 for controlling the flow of the gaseous hydrocarbon fuel from the outlet opening 252 in the collection block 248 to the carburettor 236 in the engine 234. Thus, the valve 270 constitutes a means for manually disconnecting all flow of gaseous hydrocarbon fuel from cylinders 214 and 224 to engine 234, e.g. to keep the drive means 210 and the like running. In the embodiment of Fig. 7, the valve 270 is a Nupro B8P6T series valve.
Drivorganet 210 omfattar även organ för att styra flödet av gasformigt kolvâtebränsle från förvaringssystemet till motorns 234 förgasare 236. Detta styrorgan utgöres vanligen av ett par regulato- rer 272, 274 och en omkopplare 276. Regulatorerna 272, 274 användes för att minska trycket i det gasformiga kolvätebränslet, som ledes till förgasaren 236. Vid utföringsformen enligt fig. 7 utgöres regu- latorn 272 av en Fisher 620 serieregulator, som minskar trycket från 0,21 x 105 till 0,07 x 105 Pa och regulatorn 274 utgöres av en “s-u, 458 140 32 Impco modell PEV-regulator som minskar trycket från 0,07 x 105 Pa till i huvudsak atmosfärstryck. Omkopplaren 276 användes för selek- tivt tillåtande av flöde av gasformigt kolvätebränsle från förva- ringssystemet till karburatorn eller förgasaren 234 och är anordnad att påverkas för att stänga av tändningsomkopplaren eller matningen av motorn 234. Vid utföringsformen enligt fig. 7 utgöres omkopplaren 276 även en Impco serie VFF30-bränslelockfilter. Även med avseende på omkopplaren 276 som alla andra komponenter i drivorganet 210 är principerna enligt föreliggande uppfinning icke begränsade till det speciella utföringsformen enligt fig. 7 och det skall framhållas, att andra lämpliga komponenter kan användas med sanma fördel.The drive means 210 also comprises means for controlling the flow of gaseous hydrocarbon fuel from the storage system to the carburetor 234 of the engine 236. This control means usually consists of a pair of regulators 272, 274 and a switch 276. The regulators 272, 274 are used to reduce the pressure in the gaseous the hydrocarbon fuel which is passed to the carburetor 236. In the embodiment of Fig. 7, the regulator 272 is a series regulator Fisher 620 which reduces the pressure from 0.21 x 105 to 0.07 x 105 Pa 458 140 32 Impco model PEV regulator that reduces the pressure from 0.07 x 105 Pa to mainly atmospheric pressure. The switch 276 is used to selectively allow the flow of gaseous hydrocarbon fuel from the storage system to the carburetor or carburetor 234 and is arranged to be actuated to turn off the ignition switch or the feed of the engine 234. In the embodiment according to Fig. 7, the switch coil 276 is also series VFF30 fuel cap filter. Also with respect to the switch 276 like all other components of the drive means 210, the principles of the present invention are not limited to the particular embodiment of Fig. 7, and it should be noted that other suitable components may be used to the same advantage.
Med hänvisning till fig. 9 och 10 skall den speciella konstruktionen av förvaringscylindrarna 214 och 224 beskrivas. Varje förvaringscyliner omfattar en inlopps/utloppsöppning 278 för att le- da gasformigt kolvätebränsle till och från cylindrarna. Det är vik- tigt att varje förvaringscylidner 214, 224 innehåller ett förutbe- stämt sorptionsmaterial 280 för att minska det tryck, vid vilket det gasformiga kolvätebränslet förvaras i det inre av cylindrarna. I denna beskrivning användes uttrycken "sorptions-“ eller "sorberande“ för att avse såväl "adsorberande" som ”absorberande" eller båda.Referring to Figs. 9 and 10, the particular construction of the storage cylinders 214 and 224 will be described. Each storage cylinder includes an inlet / outlet port 278 for conducting gaseous hydrocarbon fuel to and from the cylinders. It is important that each storage cylinder 214, 224 contain a predetermined sorption material 280 to reduce the pressure at which the gaseous hydrocarbon fuel is stored in the interior of the cylinders. In this specification, the terms "sorption" or "sorbent" are used to mean both "adsorbent" and "absorbent" or both.
Sorptionsmaterialet liksom det sorptionsmaterial, som beskrives här ovan i samband med påfyllningsapparaten, kan bestå av vilket som helst av ett flertal adsorbenter eller molekylsilar, t.ex. aktiverat kol, zeolitföreningar, kíselgel eller olika slag av leror. Sådana adsorptionsmaterial kan ha formern av granuler, sfärer, granulerade partiklar eller andra lämpliga former, varigenom ytan på adsorp- tionsmaterialet optimeras för att maximera den mängd av gasformigt bränsle som adsorberas på dess yta. Föreliggande uppfinning avser även användningen av vätskeformiga absorptionsmedel, t.ex. läggningar på ett adsorptionsmaterial. Även om aktiverat Columbia-kol av klass 9LXC i form av gra- nuler användes sorptionsmaterial 280 vid utföringsformen enligt fig. 7 och anses vanligen såsom det mest lämpliga sorptionsmaterialet, kan även andra sorpticnsmaterial komma till användning. Specifika exempel på sådana sorptionsmaterial har uppräknats ovan i samband med diskussionen av bränslepåfyllningsapparaten. vätskebe- 4 458 140 33 Det skall påpekas, att det har visat sig vara fördelaktigt att aktivera det lämpliga kolhaltiga sorptionsmaterialet 280, innan förvaringssystemet för drivorganet 210 kommer till användning. Lämp- ligen skall sorptionsmaterialet först packas i cylindrarna 214 och 222 till maximalt möjlig grad och varje cylinder evakueras. Därefter placeras varje cylinder i en ugn eller uppvärmes på annat sätt och uppvärmes därefter igen. Det lämpliga sorptionsmaterialet, som nämnts här ovan i förbindelse med påfyllningsmodulen, aktiveras på liknande sätt.The sorption material as well as the sorption material described above in connection with the filling apparatus may consist of any of a plurality of adsorbents or molecular sieves, e.g. activated carbon, zeolite compounds, silica gel or various types of clays. Such adsorption materials may be in the form of granules, spheres, granular particles or other suitable shapes, thereby optimizing the surface of the adsorbent material to maximize the amount of gaseous fuel adsorbed on its surface. The present invention also relates to the use of liquid absorbents, e.g. layings on an adsorption material. Although Class 9LXC activated Columbia carbon in the form of granules, sorption material 280 was used in the embodiment of Fig. 7 and is generally considered to be the most suitable sorption material, other sorptic materials may also be used. Specific examples of such sorption materials have been listed above in connection with the discussion of the refueling apparatus. It should be noted that it has been found advantageous to activate the appropriate carbonaceous sorption material 280 before the drive system storage system 210 comes into use. Preferably, the sorption material should first be packed in cylinders 214 and 222 to the maximum extent possible and each cylinder evacuated. Then each cylinder is placed in an oven or heated in another way and then heated again. The suitable sorption material, mentioned above in connection with the filling module, is activated in a similar manner.
Var och en av cylindrarna 214 och 224 omfattar två filter 282 och 284, som användes för att i huvudsak hindra införandet av partiklar eller andra föroreningar i sorptionsmaterialet 280 liksom för att tillförsäkra, att sorptionsmaterialet 280 kvarhålles i cy- lindrarna 214, 224. Vid utföringsformen enligt fig. 7 utgöres filt- ret 282 av en för gas genomtränglig fiberpolyesterskiva, och filtret 284 utgöres av ett rostfritt stålgaller, som erhålles från Nupro TF-seriefilter. Varje sådant nätelement var fastgjort vid en stålhuv 282 på cylindrarna via presspassning. Det skall dessutom påpekas, att var och en av cylindrarna 214 och 224 likaledes är försedd med en ventil 288 för att valbart tillåta flöde av gasformigt kolväte- bränsle till och från var och en av dessa cylindrar och att upprätt- hålla undertryck vid aktiveringen av sorptionsmaterialet. Sådant filter ingår även med fördel i filtret 72 och förvaringskärlen 82, som beskrivits i det föregående, Med hänvisning :iii fig. 12, 13 nen 14 skaii den aiimänna konstruktionen av kamrarna 216 - 222 och konstruktionen för monte- ring av cylindrarna 214 och 224 i dessa kamrar beskrivas. Fig. 12 åskådliggör en första vagga 290, som användes i alla kamrarna 216 - - 222 för att fasthålla cylindrarna i kamrarna. Fig. 13 visar en andra vagga 292, som användes för att säkra den övre raden av cylindrarna vid den undre raden av cylindrar i kammaren 216 såsom visas i fig. 14.Each of the cylinders 214 and 224 comprises two filters 282 and 284, which are used to substantially prevent the introduction of particles or other contaminants into the sorption material 280 as well as to ensure that the sorption material 280 is retained in the cylinders 214, 224. In the embodiment according to Fig. 7, the filter 282 consists of a gas-permeable fiber polyester sheet, and the filter 284 consists of a stainless steel grid obtained from Nupro TF series filters. Each such mesh element was attached to a steel hood 282 on the cylinders via press fitting. It should also be noted that each of the cylinders 214 and 224 is likewise provided with a valve 288 for selectively allowing the flow of gaseous hydrocarbon fuel to and from each of these cylinders and for maintaining negative pressure during the activation of the sorption material. . Such a filter is also advantageously included in the filter 72 and the storage vessels 82, as described above. With reference to Figs. 12, 13, 14 shows the general construction of the chambers 216-222 and the construction for mounting the cylinders 214 and 224. in these chambers are described. Fig. 12 illustrates a first cradle 290 used in all the chambers 216 - - 222 to hold the cylinders in the chambers. Fig. 13 shows a second cradle 292, which is used to secure the upper row of cylinders to the lower row of cylinders in the chamber 216 as shown in Fig. 14.
Vaggan 290 består i huvudsak av två ställ 294 och 296, som är anordnade i huvudsak parallellt med varandra och förbundna me- delst ett par mellanstag 298 och 300. Varje ställ 294, 296 är utfor- "\-.- 458 140 34 mat med ett flertal bågformiga flänsdelar 302, som är anpassade till formen av cylindrarna och anordnade att omslutande uppta cylind- rarna. En vanlig klämring 304 användes därefter för att fastgöra varje ände på oylindrarna vid ifrågavarande ställ 294, 296 genom åt- dragning av klämringarna 304 runt cylindrarna och flänsdelarna 202. vaggan 292 omfattar ett par självständiga ställ 306, som är utformad på så sätt, att de kan införas mellan de övre och nedre ra- derna av cylindrar i kammaren 216. Varje ställ 306 omfattar ett flertal omväxlande, bågformiga flänsdelar 308. Flänsdelarna 308 på den ena sidan av stället 306 användes för att montera stället på den nedre raden av cylindrar i kammaren 216 medelst vanliga klämringar, under det att flänsdelarna 308 på den andra sidan av stället använ- des för att fastgöra den övre raden av cylindrar vid den undre raden av cylindrar i denna kammare.The cradle 290 consists essentially of two racks 294 and 296, which are arranged substantially parallel to each other and connected by means of a pair of intermediate rods 298 and 300. Each rack 294, 296 is designed with 458 140 34 a plurality of arcuate flange portions 302 which are adapted to the shape of the cylinders and arranged to receive the cylinders circumferentially.A conventional clamping ring 304 is then used to secure each end of the cylinders at the respective racks 294, 296 by tightening the clamping rings 304 around the cylinders and the flange portions 202. the cradle 292 includes a pair of independent racks 306 configured to be inserted between the upper and lower rows of cylinders in the chamber 216. Each rack 306 includes a plurality of alternating arcuate flange portions 308. The flange portions 308 on one side of the rack 306 are used to mount the rack on the lower row of cylinders in the chamber 216 by means of conventional clamping rings, while the flange portions 308 on the other side of the rack It was used to attach the upper row of cylinders to the lower row of cylinders in this chamber.
I fig. 14 visas en skuren perspektivvy av hela den sanrnan- satta kanmaren 216. Det skall först påpekas, att vaggan 290 kan fastgöras vid denna kammare 216 medelst vilka som helst vanliga or- gan, som är kända för fackmannen. Dessutom kan kammaren 216 kon- strueras av något lämpligt material för upptagande av cylindrarna 214. Utföringsformen enligt fig. 7 har en kanmare 216, som är i huvudsak framställd av aluminium. För åstadkommande av gastätning har en tätning införts mellan den övre delen av sidoväggarna och kanmaren 216. För att underlätta avlägsnandet av eventuellt kondens, som kan uppträda på cylindrarna 214 under drift av fordonet 212, är kanmaren 216 försedd med ett ventilationsrör 310, som är anordnat att möjliggöra kamnarens ventilation till atmosfären utanför fordo- net. Ett liknande ventilationsrör har även anbragts vid varje övrig kammare 218 - 222.Fig. 14 shows a cut perspective view of the entire assembled chamber 216. It should first be noted that the cradle 290 can be attached to this chamber 216 by any conventional means known to those skilled in the art. In addition, the chamber 216 may be constructed of any suitable material for receiving the cylinders 214. The embodiment of Fig. 7 has a chamber 216 which is substantially made of aluminum. To provide a gas seal, a seal has been inserted between the upper part of the side walls and the chamber 216. In order to facilitate the removal of any condensation which may occur on the cylinders 214 during operation of the vehicle 212, the chamber 216 is provided with a ventilation pipe 310, which is arranged to enable the chamber's ventilation to the atmosphere outside the vehicle. A similar ventilation pipe has also been fitted to each other chamber 218 - 222.
I fig. 15 - 19 visas en andra utföringsform av ett förva- ringssystem för gasformig kolvätebränsle och ett drivorgan 312. Fig. 15 visar schematiskt denna drivanordning. En av de betydande skill- naderna mellan drivanordningen 312 och drivanordningen 210 är, att drivanordningen 312 blott har ett enda förvaringskärl 314, vilket kan utgöras t.ex. av en vanlig propantank. Även om det kan vara för- delaktigt vid många tillämpningar att ha blott'ett eller två förva- ringskällor, skall det även påpekas, att en fördel med ett antal 458 140 35 förvaringskärl är att värmeöverföringsegenskaperna hos förvarings- systemet i allmänhet blir bättre, när ett antal förvaringskärl kommer till användning. Eftersom värme alstras under sorptionsför- farandet, kan detta värme i allmänhet lättare friges från ett antal mindre kärl än från ett enda stort kärl. Om emellertid så skulle vara önskvärt, kan givetvis lämpliga värmeväxlarorgan tillfogas konstruktionen med ett enda kärl, t.ex. förvaringskärlet 314.Figs. 15 - 19 show a second embodiment of a storage system for gaseous hydrocarbon fuel and a drive means 312. Fig. 15 schematically shows this drive device. One of the significant differences between the drive device 312 and the drive device 210 is that the drive device 312 has only a single storage vessel 314, which can be constituted e.g. of an ordinary propane tank. Although it may be advantageous in many applications to have only one or two storage sources, it should also be pointed out that an advantage of a number of storage vessels is that the heat transfer properties of the storage system generally improve when a number of storage vessels come into use. Since heat is generated during the sorption process, this heat can generally be more easily released from a number of smaller vessels than from a single large vessel. However, if desired, suitable heat exchanger means can of course be added to the construction with a single vessel, e.g. the storage vessel 314.
På samma sätt som vid cylindrarna 214, 224 är förvaringskär- let 314 fyllt med ett lämpligt sorptionsmaterial 315 för minskning av det tryck, vid vilket de gasformiga kolvätebränslet förvaras.As with the cylinders 214, 224, the storage vessel 314 is filled with a suitable sorption material 315 to reduce the pressure at which the gaseous hydrocarbon fuel is stored.
Förvaringskärlet 314 är även försett med en filterenhet 316, som tydligast visas i fig. 10. Denna filterenhet 316 omfattar ett alu- miniunblock 318, som är fastgjort vid förvaringskärlet 314 medelst ett flertal bultar 320. Ett vanligt 80-mikronfilter 322 är fastgjort vid blocket 318 medelst en bult 324. Blocket 318 är även utformat med åtta längs omkretsen fördelade genomlopp 326, som bildar fluid- förbindelselänk mellan filtret 322 och ledningen, som användes för att leda gasformigt kolvätebränsle till och från förvaringskärlet 314. Dessa genomlopp 326 framgår tydligast i fig. 17, som visar ett tvärsnitt genom filterenheten 316 längs linjen 17-17 i fig. 16.The storage vessel 314 is also provided with a filter unit 316, which is most clearly shown in Fig. 10. This filter unit 316 comprises an aluminum block 318, which is attached to the storage vessel 314 by means of a plurality of bolts 320. An ordinary 80-micron filter 322 is attached to the block. 318 by means of a bolt 324. The block 318 is also formed with eight circumferentially distributed passages 326, which form a fluid connection link between the filter 322 and the conduit, which is used to lead gaseous hydrocarbon fuel to and from the storage vessel 314. These passages 326 are most clearly shown in FIG. Fig. 17, which shows a cross section through the filter unit 316 along the line 17-17 in Fig. 16.
Filtret 322 består av ett flertal nära varandra anbragta kopparplattor eller -skivor 328. I fig. 18 visas en perspektivvy av en av dessa kopparplattor 328. Varje sådan kopparplatta 328 omfattar totalt åtta längs omkretsen åtskilda öppningar 330 och en slits 33 sträcker sig radiellt ut från dessa öppningar för att bilda ett ut- lopp för filtret med en storlek av 80 mikron. Det torde framgå för fackmannen att varje kopparplatta 328 är inställd så, att öppningar- na 30 bildar vertikala genomlopp i filtrets 322 längdriktning.The filter 322 consists of a plurality of adjacent copper plates or sheets 328. Fig. 18 shows a perspective view of one of these copper plates 328. Each such copper plate 328 comprises a total of eight circumferentially spaced openings 330 and a slot 33 extending radially from these openings to form an outlet for the filter with a size of 80 microns. It will be apparent to those skilled in the art that each copper plate 328 is set so that the openings 30 form vertical passages in the longitudinal direction of the filter 322.
Filterenheten 316 omfattar även ett gasgenomträngli gt fiberfilter som lämpligen men ej nödvändigtvis är framställt av lämpligt poly- estermaterial. Detta fiberfilterelement 334 är inkopplat mellan filtret 322 och sorptionsmaterialet 315.The filter unit 316 also comprises a gas permeable fiber filter which is suitably but not necessarily made of suitable polyester material. This fiber filter element 334 is connected between the filter 322 and the sorption material 315.
Såsom framgår av figurerna 15 och 16 är förvaringskärlet 314 även försett med en tryckavlastningsventil 336 och en manuell bort- kopplingsventil 338. Avlastningsventilen 336 tjänar till att till- 458 140 36 försäkra, att trycket i förvaringskärlet 314 ej överskrider det maximitryck, vid vilket drivorganet 316 skall arbeta.As shown in Figures 15 and 16, the storage vessel 314 is also provided with a pressure relief valve 336 and a manual shut-off valve 338. The relief valve 336 serves to ensure that the pressure in the storage vessel 314 does not exceed the maximum pressure at which the drive means 316 shall work.
Drivorganet 312 omfattar även en bränsleöppning 340, som i allmänhet omfattar en snabbkoppling 342, en kontrollventil 344 och en tryckmätare 346. Mellan bränsleöppningen 340 och förvaringskärlet 314 har inkopplats ett sorptionsfilter 348, som bildar en viktig del av föreliggande uppfinning. Ett tvärsnitt av sorptionsfiltret visas i fig. 19. Sorptionsfiltret 348 består av ett kärl 350, som inne- håller ett förutbestämt sorptionsmaterial 352 för filtrering av flödet av gasformigt kolvätebränsle till förvaringskärlet 314. Kär- let 350 kan ha vilken som helst form eller konstruktion, som kan motstå det maximitryck, vid vilket drivenheten 312 är avsedd att arbeta. Det är emellertid merendels lämpligt, att storleken på filterkärlet 350 Står i ett visst förhållande till storleken på för- varingskärlet 314. Närmare bestämt har det visat sig lämpligt att anordna åtminstone 0,0052 m3 filterkapacitet för varje m3 förva- ringskapacitet. Med avseende på sorptionsmaterialet 352 är det lämp- ligt att detta sorptionsmaterial utgöres av aktiverat kol. I detta avseende skall såväl sorptionsmaterialet 352 i sorptionsfiltret 358 och sorptionsmaterialet 315 i förvaringskärlet 314 bestå av aktive- mtkm. ' Sorptionsfiltret 348 är försett med ett filterelement 354 och ett gasgenomträngligt fiberfilterelement 356 vid vardera änden.The drive means 312 also comprises a fuel port 340, which generally comprises a quick coupling 342, a control valve 344 and a pressure gauge 346. Between the fuel port 340 and the storage vessel 314 a sorption filter 348 has been connected, which forms an important part of the present invention. A cross section of the sorption filter is shown in Fig. 19. The sorption filter 348 consists of a vessel 350 containing a predetermined sorption material 352 for filtering the flow of gaseous hydrocarbon fuel to the storage vessel 314. The vessel 350 may be of any shape or construction. which can withstand the maximum pressure at which the drive unit 312 is intended to operate. It is, however, more suitable that the size of the filter vessel 350 be in a certain relation to the size of the storage vessel 314. More specifically, it has proved appropriate to provide at least 0.0052 m3 of filter capacity for each m3 of storage capacity. With respect to the sorption material 352, it is convenient that this sorption material be activated carbon. In this regard, both the sorption material 352 in the sorption filter 358 and the sorption material 315 in the storage vessel 314 shall consist of active mtkm. The sorption filter 348 is provided with a filter element 354 and a gas permeable fiber filter element 356 at each end.
Dessa två filterelement kan vara av samma konstruktion som antingen de motsvarande filterelement, som visas i fig. 9 eller 16, eller av annan lämplig filterkonstruktion.These two filter elements can be of the same construction as either the corresponding filter elements, shown in Fig. 9 or 16, or of another suitable filter construction.
Det skall påpekas, att sorptionsfiltret 348 hör till led- ningsorganen för drivorganet 312, så att det gasformiga kolväte- bränslet, som tillföres från den stationära källan för sådant bränsle, först måste passera genom sorptionsfiltret, innan det in- matas i förvaringskärlet 314. Likaledes kan innan det inmatade gas- formiga kolvätebränslet ledes till en förgasare 358 hos drivorganet 312 detta bränsle åter passera genom sorptionsfiltret 348. Under påfyllningen av förvaringskärlet 314 avlägsnar sorptionsfiltret 348 genom adsorption och/eller absorption förutbestämda beståndsdelar o- mfattande eventuellt doftämnen, som kan tidigare ha införts i det 458 140 37 gasformiga bränslet, från det gasformiga kolvätebränslet, innan det gasformiga kolvätebränslet ledes till förvaringsutrymmet 314. Dessa förutbestämda beståndsdelar omfattar t.ex. olja, vattenånga och s.k. "tunga slutprodukter“ i bränslet. Allmänt uttryckt omfattar sådana tunga slutprodukter propan eller andra beståndsdelar, som är tyngre än metan. Ändamålet med att avlägsna sådana tunga slutprodukter är att maximera förmågan hos förvaringskärlet 315 att sorptionsmässigt förvara lätta kolväten, t.ex. metan. Det är även viktigt att påpeka, att sorptionsfiltret 348 tjänar till att hindra ackumulation med tiden av icke önskade bränslebeståndsdelar i förvaringskärlet 314.It should be noted that the sorption filter 348 belongs to the conduit means of the drive means 312, so that the gaseous hydrocarbon fuel supplied from the stationary source of such fuel must first pass through the sorption filter before being fed into the storage vessel 314. Likewise. before the fed gaseous hydrocarbon fuel is passed to a carburetor 358 of the drive means 312, this fuel can again pass through the sorption filter 348. During the filling of the storage vessel 314, the sorption filter 348 removes predetermined constituents by adsorption and / or absorption, including previously introduced into the gaseous fuel, from the gaseous hydrocarbon fuel, before the gaseous hydrocarbon fuel is led to the storage space 314. These predetermined constituents comprise e.g. oil, water vapor and so-called "heavy end products" in the fuel. Generally speaking, such heavy end products comprise propane or other constituents heavier than methane. The purpose of removing such heavy end products is to maximize the ability of the storage vessel 315 to sorption light hydrocarbons, such as methane. It is also important to note that the sorption filter 348 serves to prevent the accumulation over time of unwanted fuel constituents in the storage vessel 314.
Filterenheten 316 är närmast ett mekaniskt filter för avlägsnande av icke önskat material från bränslet.The filter unit 316 is closest to a mechanical filter for removing unwanted material from the fuel.
När motorn i drivanläggningen 312 matas och kan förbruka gasformiga kolvätebränslen, som förvaras i förvaringskärlet 314, tjänar sorptionsfiltret 348 för att genom desorption återinföra de avlägsnade beståndsdelarna, omfattande doftmaterialet, i strömmen av gasformigt kolvätebränsle från förvaringscylindern 314 till för- gasaren 358 i motorn. Följaktligen skall det framhållas, att sorp- tionsfiltret 348 är självrenande under varje påfyllning och tömning av förvaringssystemet och dessutom återinföres eventuella doftämnen i de gasformiga bränslet, när de befinner sig i motorutrymmet.When the engine in the propellant 312 is fed and can consume gaseous hydrocarbon fuels stored in the storage vessel 314, the sorption filter 348 serves to reinsert the removed constituents, including the fragrance material, into the stream of gaseous hydrocarbon fuel from the storage cylinder to the storage cylinder by desorption. Accordingly, it should be noted that the sorption filter 348 is self-cleaning during each filling and emptying of the storage system and, in addition, any fragrances are reintroduced into the gaseous fuels when they are in the engine compartment.
För att understöda desorptionen av icke önskade bestånds- delar från sorptionsmateriaiet 352, som finns i fiisret 348, kan även organ vara anordnade för att höja temperaturen hos sorptions~ filtret vid en lämplig utföringsform. Lämpligen är detta tempe- raturhöjande organ förenat med motorn i drivanläggningen 312, så att det värme, som alstras genom drift av motorn utnyttjas av tempe- raturhöjningsorganet. En form av ett lämpligt temperaturhöjande organ visas i fig. 15 i form av en ledning 360, vilken är förd runt sorptionsfiltret 348. Denna ledning skall t.ex. vara kopplad anting- en till motorns kylsystem eller till motorns utblåsningssystem för att man skall utnyttja åtminstone en del av det förlustvärme, som alstras av motorn. Dessutom kan det vara fördelaktigt vid vissa 458 140 38 tillämpningar att helt enkelt anbringa sorptionsfiltret förhållande- vis nära motorn för utnyttjande av det av motorn utstrålade värmet.To assist in the desorption of undesirable constituents from the sorption material 352 contained in the freezer 348, means may also be provided for raising the temperature of the sorption filter in a suitable embodiment. Suitably, this temperature raising means is connected to the motor in the drive system 312, so that the heat generated by operating the motor is utilized by the temperature raising means. A form of a suitable temperature raising means is shown in Fig. 15 in the form of a line 360, which is passed around the sorption filter 348. This line should e.g. be connected either to the engine cooling system or to the engine exhaust system in order to utilize at least part of the loss heat generated by the engine. In addition, in some applications it may be advantageous to simply place the sorption filter relatively close to the engine to utilize the heat radiated by the engine.
En annan viktig skillnad mellan drivanordningen 210 enligt fig. 7 och drivanordningen 312 i fig. 15 är att den senare är anord- nad att arbeta som ett dubbelt bränslesystem. Denna dubbla bränsle- drift styres av ett par solenoidventiler 362, 364. Solenoidventilen 362 användes för att styra flödet av gasformigt kolvätebränsle från förvaringskärlet 314 till en luft/bränsleblandare 366 som är drift- mässigt sanmankopplad med förgasaren 358. Solenoidventilen 364 an- vändes däremot för att styra flödet av bensin från en lämplig ben- sintank (ej visad) till motorns förgasare 358. Det skall även påpe- kas, att en tvåstegsregulator 368 är inkopplad mellan solenoid- ventilen 362 och luftbränsleblandaren 366. Denna regulator användes för att minska trycket hos det gasformiga kolvätebränslet från ca 0,21 x 105 Pa till i huvudsak atmosfärstrycket. Solenoidventilerna 362, 364 kan vara anordnade att drivas under påverkan av en eller flera omkopplare, vilka är anbragta i passagerarutrymmet i fordonet och vilka användes för att bestämma den bränsletillförsel, som skall mata nøtorn. Det skall följaktligen påpekas, att om fordonets förare önskar, att bensin matas till motorn, skall solenoidventilen 364 vara öppen och solenoidventilen 362 stängd. Om fordonets förare däremot önskar, att det gasformiga kolvätebränslet skall matas till motorn, måste solenoidventilen 362 vara öppen och solenoidventilen 364 vara stängd. " , Det skall även påpekas, att i en sådan dubbelbränsledriv- anordning det torde vara mycket svårt att åstadkomma en motor, vars driftegenskaper är optimala för båda typer av bränsle. Emellertid finns det på marknaden tillgängliga anordningar, som automatiskt kan ställa in styrningen av motorn i motsvarighet till en strömställare mellan de typer av bränsle, som matas till motorn.Another important difference between the drive device 210 according to Fig. 7 and the drive device 312 in Fig. 15 is that the latter is arranged to operate as a dual fuel system. This dual fuel operation is controlled by a pair of solenoid valves 362, 364. The solenoid valve 362 is used to control the flow of gaseous hydrocarbon fuel from the storage vessel 314 to an air / fuel mixer 366 operatively connected to the carburetor 358. The solenoid valve 364 is used instead. to control the flow of gasoline from a suitable fuel tank (not shown) to the carburetor 358. It should also be noted that a two stage regulator 368 is connected between the solenoid valve 362 and the air fuel mixer 366. This regulator is used to reduce the pressure of the gaseous hydrocarbon fuel from about 0.21 x 105 Pa to substantially atmospheric pressure. The solenoid valves 362, 364 may be arranged to be operated under the influence of one or more switches, which are arranged in the passenger compartment of the vehicle and which are used to determine the fuel supply which is to feed the net. Accordingly, it should be noted that if the driver of the vehicle wishes to supply gasoline to the engine, the solenoid valve 364 should be open and the solenoid valve 362 closed. If, on the other hand, the driver of the vehicle wishes the gaseous hydrocarbon fuel to be fed to the engine, the solenoid valve 362 must be open and the solenoid valve 364 closed. It should also be noted that in such a dual fuel drive device it would be very difficult to produce an engine whose operating characteristics are optimal for both types of fuel. However, there are devices available on the market which can automatically adjust the control of the engine. equivalent to a switch between the types of fuel fed to the engine.
I det föregående har beskrivits utföringsexempel på förelig- gande uppfinning. En fackman kan utan svårighet inse att många för- ändringar, modifikationer och variationer kan göras inom ramen för de efterföljande kraven.In the foregoing, exemplary embodiments of the present invention have been described. A person skilled in the art can easily realize that many changes, modifications and variations can be made within the framework of the following requirements.
Claims (33)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/484,521 US4522159A (en) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | Gaseous hydrocarbon fuel storage system and power plant for vehicles and associated refueling apparatus |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8501870D0 SE8501870D0 (en) | 1985-04-17 |
SE8501870L SE8501870L (en) | 1986-10-18 |
SE458140B true SE458140B (en) | 1989-02-27 |
Family
ID=23924495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8501870A SE458140B (en) | 1983-04-13 | 1985-04-17 | Gaseous hydrocarbon fuel storage system for vehicles |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU564216B2 (en) |
CA (1) | CA1251700A (en) |
SE (1) | SE458140B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230271495A1 (en) * | 2014-07-25 | 2023-08-31 | Oshkosh Corporation | Fuel system for a vehicle |
-
1985
- 1985-03-26 CA CA000477566A patent/CA1251700A/en not_active Expired
- 1985-03-29 AU AU40512/85A patent/AU564216B2/en not_active Ceased
- 1985-04-17 SE SE8501870A patent/SE458140B/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230271495A1 (en) * | 2014-07-25 | 2023-08-31 | Oshkosh Corporation | Fuel system for a vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE8501870D0 (en) | 1985-04-17 |
SE8501870L (en) | 1986-10-18 |
AU564216B2 (en) | 1987-08-06 |
CA1251700A (en) | 1989-03-28 |
AU4051285A (en) | 1986-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4522159A (en) | Gaseous hydrocarbon fuel storage system and power plant for vehicles and associated refueling apparatus | |
SE458466B (en) | DEVICE AND PROCEDURES FOR DRIVING A VEHICLE WORKING WITH A NATURAL GAS | |
US4531558A (en) | Gaseous fuel refueling apparatus | |
KR102507969B1 (en) | adsorption device | |
US10337459B2 (en) | Natural gas fueled vehicle | |
US3713273A (en) | Method and apparatus for storing gases and fueling internal combustion engines | |
EP3027879B1 (en) | Vehicle fuel gas pre-filter unit | |
CN104703853A (en) | Adsorbed natural gas fuel system for hybrid motor vehicles | |
CN103292151A (en) | Methane adsorption device and storage method, and application in transportation tool | |
US20110290201A1 (en) | Hydrogen supplemental system for on-demand hydrogen generation for internal combustion engines | |
CN101779031A (en) | Hydrogen and oxygen gases, produced on-demand by electrolysis, as a partial hybrid fuel source for internal combustion engines | |
CN102147049B (en) | Horizontal low-temperature insulating air cylinder and vehicle power system taking gas as power source | |
US7722333B2 (en) | Portable dry air compressor system | |
WO2014149230A1 (en) | Hydrogen supplemental system for on-demand hydrogen generation for internal combustion engines | |
US20150001101A1 (en) | Adsorbed natural gas storage | |
SE458140B (en) | Gaseous hydrocarbon fuel storage system for vehicles | |
CN201992333U (en) | Automobile power system taking air as power source | |
GB2172985A (en) | Gaseous hydrocarbon fuel storage system and power plant for vehicles | |
JPH0448936B2 (en) | ||
SE456690B (en) | Gaseous hydrocarbon fuel refuelling appts. | |
NZ211579A (en) | Cng supply and storage system for vehicles, using sorbent material in cylinders | |
RU2305224C2 (en) | Method of filling vehicle with natural gas and movable gas filling station | |
JPS61258960A (en) | Hydrocarbon gas fuel storage system and engine system for car and fuel feeder related to said system | |
NZ211585A (en) | Cng storage and engine supply system for vehicle using sorbent-filled containers | |
JP4605926B2 (en) | Adsorption-type natural gas vehicle fuel storage system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NAL | Patent in force |
Ref document number: 8501870-3 Format of ref document f/p: F |
|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8501870-3 Format of ref document f/p: F |