Результат интеллектуальной деятельности: Контейнер для баллонов с компримированным природным газом

Изобретение относится к области газоснабжения транспортных средств, работающих на газомоторном топливе. В частности, изобретение предназначено для использования на транспортных средствах с большим количеством газовых баллонов для компримированного (сжатого) природного газа и высоким потреблением топлива, требующим большого объема для его хранения, а именно, для автобусов и грузовых автомобилей. Преимущественно изобретение может быть использовано в конструкциях газовых баллонных установок и предназначено для автобусов.

Наиболее близким техническим решением заявленного изобретения является контейнер баллонов для сжатого газа (см. патент на полезную модель РФ №42201 U1, кл. B60K 15/07, опубл. 27.11.2004), предназначенный для быстрого демонтажа/монтажа для смены баллонов для сжатого газа, используемых на транспортных средствах, например, при отправке баллонов на техническое освидетельствование, либо замены пустых на заправленные. Контейнер баллонов для сжатого газа содержит баллоны для сжатого газа, контейнер со средством фиксации в нем баллонов и средство крепления контейнера на несущей поверхности транспортного средства. Контейнер выполнен с возможностью герметично закрывать его внутреннюю полость, когда в ней установлены баллоны, при этом во внутренней полости контейнера установлен, по меньшей мере, один датчик для регистрации и сигнализации присутствия указанного газа во внутренней полости контейнера. В известном решении обеспечивается герметичность контейнера в рабочем положении, а наличие датчика обеспечивает контроль за исправностью баллонов и газораспределительной арматуры, чем исключается возможность получения взрывоопасной концентрации газа в контейнере и разрушение баллонов, а также исключается протечка газа при нарушении герметичности баллонов или арматуры. Однако в известном решении выполнение контейнера в герметичном исполнении может привести к взрывоопасному состоянию при утечке газа. Кроме того, известное решение содержит редуктор понижения давления, который не подогревается, что может привести к замерзанию редуктора и прекращению подачи газа в трубопровод.

Задача заявленного изобретения заключается в создании простого и удобного в обращении контейнера для баллонов с компримированным природным газом (ККПГ) без упомянутых выше недостатков.

Технический результат заявленного изобретения - упрощение его конструкции и повышение надежности при эксплуатации транспортных средств, работающих на газомоторном топливе.

Предлагаемое изобретение заключается в следующем. Контейнер для баллонов с компримированным природным газом выполняют в виде рамного каркаса, для которого предусмотрены возможности установки на направляющие, вмонтированные в крышу газобаллонного транспортного средства, и закрепления посредством фиксирующих элементов. В контейнере размещен газовый коллектор, внутри которого установлены датчик регистрации и сигнализации утечки газа и разветвитель, подсоединенный к быстроразъемному заправочному устройству и объединенный трубопроводами с газовыми баллонами. На каждом из газовых баллонов установлен электромагнитный клапан. Быстроразъемное заправочное устройство, расположенное внутри газового коллектора, изолировано вентиляционной гофрой и соединено с вентиляционным гофрошлангом, который выводится с помощью вентиляционного сапуна в атмосферу.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами (фиг. 1-2). На фиг. 1 показано газобаллонное транспортное средство (автобус), на крыше которого смонтирован предлагаемый контейнер для баллонов с компримированным природным газом. На фиг. 2 показан ККПГ (вид сверху).

На крыше автобуса 1, изображенного на фиг. 1, смонтированы направляющие, например рельсы 2 с фиксирующими элементами и трубопровод высокого давления 3, выход которого подсоединен к топливной системе газобаллонного транспортного средства (на фиг. 1 не показан) автобуса 1. Трубопровод высокого давления 3 по входу снабжен быстроразъемным заправочным устройством 4. ККПГ 5 (см. фиг. 2) выполнен в виде рамного каркаса с возможностью установки на направляющие, например, рельсы 2 автобуса 1 с помощью фиксирующих элементов 6, например, направляющих (см. фиг. 2), внутри ККПГ закреплены газовые баллоны 7, которые снабжены датчиками давления с электромагнитным клапаном 9. Выходы газовых баллонов 7, объединенные трубопроводной обвязкой 8 друг с другом и с разветвителем 11 (типа «паук»), размещены в газовом коллекторе 10, внутри которого установлен датчик регистрации и сигнализации утечки газа 12. Кроме того, в коллекторе обеспечивается воздухообмен с атмосферой через сапуны 13, предусмотренные с обеих сторон коллектора контейнера. Выход трубопроводной обвязки 8 из ККПГ 5 снабжен быстроразъемным заправочным устройством 4, установленным внутри газового коллектора 10, которое изолировано вентиляционной гофрой, также размещенной в газовом коллекторе 10.

Быстроразъемное заправочное устройство может быть реализовано, например, на базе выносного заправочного узла, описанного в кн. Ю.В. Панова, Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей, Москва, ACADEMA, 2002, стр. 32-33, рис. 3.11.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом.

Контейнер устанавливается на направляющие, например, рельсы 2 газобаллонного транспортного средства 1 так, чтобы рамный каркас с закрепленными на нем газовыми баллонами 7 был установлен посредством фиксирующих элементов 6 на смонтированные, например, в верхней части транспортного средства 1 направляющие 2. Далее, контейнер (ККПГ 5) закрепляется с помощью смонтированных на направляющих 2 фиксирующих элементов. Заполненные природным газом баллоны 7 соединяют между собой посредством трубопроводной обвязки 8, выход которой снабжен быстроразъемным заправочным устройством 4. В свою очередь, на газобаллонном транспортном средстве 1 располагают трубопровод высокого давления 3, выход которого подключен к потребителю газа - топливной системе газобаллонного транспортного средства 1, а вход снабжен быстроразъемным заправочным устройством 4. Посредством соединения быстроразъемного заправочного устройства 4, трубопровод высокого давления 3 подключают к трубопроводной обвязке 8. Таким образом, при открытии электромагнитного клапана (на чертеже не показан) природный газ из газовых баллонов 7 по трубопроводной обвязке 8 поступает в трубопровод высокого давления 3 топливной системы газобаллонного транспортного средства, в результате чего запускается двигатель внутреннего сгорания газобаллонного транспортного средства 1. По достижении природным газом, заполняющим баллоны 7, минимального (остаточного) количества в процессе эксплуатации газобаллонного транспортного средства 1, последнее подъезжает к специальной площадке на автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС), где водитель перекрывает электромагнитный клапан трубопроводной обвязки 8, давая тем самым возможность двигателю выработать остатки природного газа, находящегося в топливной системе газобаллонного транспортного средства, что приводит к остановке работы двигателя внутреннего сгорания. Оператор на АГНКС отключает трубопровод высокого давления 3, размыкая быстроразъемное заправочное устройство 4, далее - разблокирует фиксирующие элементы, удерживающие указанный контейнер КПГ на газобаллонном транспортном средстве 1, после чего снимается контейнер КПГ 5 с остаточным запасом газа и отправляет его на заправку природным газом. Вместо снятого контейнера КПГ 5 на транспортное средство 1 крепят другой контейнер КПГ с заранее заправленными баллонами, таким образом, как это было описано выше, и далее весь цикл повторяется.

Рассмотренный выше принцип монтажа контейнера КПГ и дальнейшей его замены на контейнер КПГ с заполненными природным газом баллонами был описан на примере расположения системы замены газовых баллонов в верхней части газобаллонного транспортного средства 1, при этом газовые баллоны 7 в рамном каркасе контейнера КПГ 5 располагаются горизонтально (Фиг. 1-Фиг. 2). Однако такой принцип монтажа и замены контейнера КПГ так же может быть осуществлен и в случае эксплуатации грузовых газобаллонных автомобилей на шасси с топливной системой, оснащенной газовыми баллонами. Например, расположение системы контейнеров КПГ заправки на таких машинах может быть сбоку транспортного средства и за его кабиной, причем баллоны могут располагаться как горизонтально, так и вертикально.

Кроме того, предложенная конструкция системы замены газовых баллонов на транспортном средстве удобна для замены контейнера КПГ при прохождении освидетельствования баллонов, поскольку так же исключается простой транспорт на время процедуры освидетельствования газовых баллонов вследствие замены контейнера КПГ, отправленного на освидетельствование, на ранее освидетельствованный контейнер КПГ с заполненными баллонами.

Следует отметить, что на автобусах и грузовых автомобилях баллоны для компримированного природного газа размещаются в настоящее время в свободных полостях транспортного средства. На автобусах баллоны для компримированного природного газа размещаются, как правило, в верхней его части, а именно - на крыше. На газобаллонных автомобилях существует несколько мест для установки газовых баллонов: свободное пространство за кабиной транспортного средства, свободное пространство по бокам от рамного каркаса между передними и задними колесами. Процесс заправки газобаллонного транспортного средства при наличии на борту 8-9 баллонов может составлять от 20 до 40 минут, в то время как на замену одного контейнера КПГ в среднем требуется от 2 до 5 минут.

Следовательно, заявленное изобретение позволяет сделать возможной заправку любого транспортного средства, работающего на компримированном природном газе от 4 до 20 раз быстрее по сравнению с используемой в настоящее время заправкой грузовых транспортных средств на АГНКС, посредством замены контейнера КПГ с опорожненными газовыми баллонами на контейнер КПГ с заполненными газовыми баллонами (например, посредством выносного заправочного устройства на АГНКС), что существенно влияет на эффективность работы транспортного средства. Кроме того, эксплуатация контейнеров КПГ позволяет заправлять транспортное средство через выносное заправочное устройство на АГНКС. Применение контейнеров КПГ позволяет равномерно загрузить производственные мощности АГНКС.

Внутри предложенного контейнера ККПГ 5 отсутствует редуктор понижения давления. Практика эксплуатации баллонных редукторов природного газа показывает, что при некоторых условиях в работе редукторов возникают неисправности, вызывающие пульсацию рабочего давления или, в худшем случае, прекращение подачи природного газа к потребителю. Неисправности такого рода возникают в связи с конденсацией, содержащейся в природном газе и окружающей среде влаги на элементах дросселирующего узла редуктора и ее замерзанием.

Известно, что даже при положительных значениях температуры окружающей среды элементы редуктора в процессе отбора газа охлаждаются до отрицательных температур. Охлаждение редуктора, вызываемое эффектом дросселирования, усиливается еще тем, что в результате расширения газа в баллоне температура его падает и он поступает в редуктор значительно охлажденным.

В результате на каждые 0,4 МПа падения давления в баллоне температура в баллоне снижается на 1°C. За счет внешнего кожуха, предусмотренного в конструкции, теплообменом с окружающей средой, снижающим интенсивность снижения температуры газа в баллоне, можно пренебречь.

Таким образом, исключение редуктора понижения давления в составе предлагаемого контейнера приводит к его упрощению и повышению надежности его работы.

Для предлагаемого изобретения отсутствует необходимость демонтажа/монтажа каждого по отдельности баллона из контейнера для отправки баллонов на техническое освидетельствование, либо замены пустых на заправленные.