Устройство для заполнения газовых баллонов

 

Изобретение предназначено для применения в конструкциях заправочных колонок автомобилей. Целью изобретения является повышение надежности работы. Устройство включает подводящий газопровод, связанный с компрессором или аккумулятором, заправочный шланг с запорным вентилем и отсечное устройство. Последнее содержит корпус с входным и выходным каналами, полую камеру, чувствительный и запорный элементы, причем полость камеры со стороны запорного элемента снабжена седлом и сообщена с входным каналом. Запорный элемент выполнен сферическим, поджат к седлу пружинным элементом и связан с чувствительным элементом толкателем. Чувствительный элемент установлен в камере с образованием командной и демпфирующей полостей. Командная полость связана трубопроводом с источником командного давления, а демпфирующая полость образована ступенчатой расточкой корпуса совместно с толкателем и соединена с выходным каналом. В выходном канале или заправочном шланге установлен сменный дроссель, например в виде системы сменных шайб с последовательно уменьшающимися проходными сечениями по ходу подачи сжатого газа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 17 С 5/00, 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4685273/26 (22) 26.04.89 (46) 30.08.91. Бюл. ¹ 32 (71) Сумское машиностроительное научнопроизводственное обьединение им.

М.В.Фрунзе (72) А.В.3еря, А, С. И гитов, Г, В.Л ысенко, А.В.Ридченко и Л.В.Черепов (53) 621,59 (088.8) (56) Гайнуллин Ф.Г. и др. Природный газ как моторное топливо на транспорте. М.: Недра, 1986, с.85. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ГАЗОВЫХ БАЛЛОНОВ (57) Изобретение предназначено для применения в конструкциях заправочных колонок автомобилей. Целью изобретения является повышение надежности работы, Устройство включает подводящий газопровод, связанный с компрессором или аккумулятором, заправочный шланг с запорным вентилем и

Изобретение относится к хранению и снабжению потребителей сжатым природным газом, в частности к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям (АГНКС). и может быть использовано в конструкциях заправочных колонок АГНКС.

Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет предотвращения закупоривания проходных каналов отсчетного устройства и снижения их эрозионного износа за счет перемещения зоны возникновения сверхзвукового течения в выходной канал отсечного устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для заполнения газовых баллонов автомобилей; на фиг, 2—

„„Я „„1673776 А1 отсечное устройство. Последнее содержит корпус с входным и выходным каналами, полую камеру, чувствительный и запорный элементы, причем полость камеры со стороны:апорного элемента снабжена седлом и сообщена с входным каналом. Запорный элемент выполнен сферическим, поджат к седлу пружинным элементом и связан с чувствительным элементом толкателем. Чувствительный элемент установлен в камере с образованием командной и демпфирующей полостей. Командная полость связана трубопроводом с источником командного давления. а демпфирующая полость образована ступенчатой расточкой корпуса совместно с толкателем и соединена с выходным каналом. В выходном канале или заправочном шланге установлен сменный дроссель, например в виде системы сменных шайб с последовательно уменьшающимися проходными сечениями по ходу подачи сжатого газа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. отсечное устройство, продольный разрез; на фиг, 3 — система сменных шайб в выходном канале отсечного устройства.

Устройство для заполнения газовых баллонов автомобилей включает в себя подводящий газопровод 1, связанный непосредственно с компрессором 2 или же аккумулятором 3 сжатого газа и заправочный шланг 4 с запорным вентилем 5, а также отсчетное устройство 6. Последнее содержит корпус 7 с входным 8 и выходным каналом 9 и размещенную в корпусе 7 полую камеру 10 с установленными в ней взаимодействующими друг с другом чувствительный 11, например в виде управляющего поршня, и запорный 12 элементы, причем

1673776

15

50 полость 13 камеры 10 со стороны запорного элемента 12 снабжена седлом 14 и сообщена с входным каналом 8.

При этом запорный элемент 12 выполнен сферическим, упруго поджат к седлу 14 пружинным элементом 15 и связан с чувствительным элементом 11 толкателем 16, выполненным заодно целое с последним, причем чувствительный элемент 11 установлен в полой камере 10 с образованием двух полостей 17 и 18, первая из которых — командного давления, связана дополнительным трубопроводом 19 с источником командного давления (не показано), а вторая 18 — демпфирующая, образована полой камерой 10 и ступенчатой расточкой 20 корпуса 7 совместно с толкателем 16 и соединена с выходным каналом 9.

Кроме того, в выходном канале 9 или же заправочном шланге 5 может быть установлен, по крайней мере, один сменный дроссель 21 с проходным сечением, . еньшим проходного сечения отверстия сед а 14 под запорным элементом 12.

Сменный дроссель 21 может также быть выполненным в виде системы последовательно установленных сменных шайб 22 с уменьшающимся по ходу подачи сжатого газа проходными сечениями, причем проходное сечение каждой из шайб 22, входящих в систему сменных шайб 22, не менее чем в 2 раза меньше проходного сечения, как отверстия седла 14 под запорным элементом 12, так и предыдуще установленной шайбы 22, а число сменных шайб 22, входящих в систему сменных шайб 22, может быть выбрано иэ соотношения где P> — давление газа в выходном канале 9 перед сменным дросселем 21; Рк — давление газа в заправочном шланге 4; Z = 2 — критическое отношение давлений газа.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый природный газ подается непосредственно от компрессора 2 или же от аккумулятора 3 сжатого газа по подводящему газопроводу к отсечному устройству 6, а от него по заправочному шлангу 4 при открытом вентиле 5 к заправляемому газовому баллону автомобиля (не показано), В отсечном устройстве 6 полость 17 камеры 10 соединяется дополнительным трубопроводом 19 с источником командного давления, величина которого совместно с величиной усилия пружинного элемента 15 определяет величинудавления газа, заправляемого в газовый баллон. Под действием этого давления чувствительный элемент 11, в нашем случае управляющий поршень, перемещается совместно с толкателем 16 к запорному элементу 12 а виде шарика упирается в него и, тем самым, открывает проходное сечение седла 14, поскольку пружинный элемент 15 при этом сжимается, Рабочая среда, 1.е, сжатый природный, из подводящего газопровода 1 входит во входной канал 8, проходит седло 14, выходной канал 9 и сменный дроссель 21, а затем через открытый вентиль 5 подается в газовый баллон автомобиля.

В процессе заполнения газового баллона автомобиля происходит постепенное повышение давления газа в полости 18 перед управляющим поршнем 11. При выравнивании давления по обе стороны управляющего поршня 11 происходит отсечка газа от заправляемого баллона автомобиля за счет действия пружины 15, а также за счет действия избыточного давления газа перед поршнем 11 в полости 18, запорный элемент 12 при этом устанавливается в седле 14 и закрывает проходное сечение отсечного устройства 6. Затем вручную закрывают вентиль 5 и отсоединяют заправочный шланг 4 от газового баллона. При подсоединении очередного газового баллона на заправку после открытия ьентиля 5 давление в полости 18 резко уменьшается, поскольку в данный момент запорный элемент 12 еще закрывает проходное сечение седла 14. Под действием командного давления в полости

17 управляющий поршень 11 резко перемещается в сторону запорного элемента 12.

Предотвращение удара поршня 11 о стенку расточки 20 корпуса 7 и толкателя 16 о запорный элемент 12 способствует слой газа в демпфирующей полости 18 с дру ой стороны поршня 11, постепенное снижение давления в которой в дроссельном канале между расточкой 20 и толкателем 16 смягчает возможный удар, Установка сменного дросселя 21 в выходном канале 9 позволяет снизить уровень скоростей в проточной части, предотвратить воэможность возникновения сверхзвукового течения в проходном сечении седла

14, смещая зону возникновения его, а также возможное выпадени:; гидратов на сменный дроссель 21, При выполнении сменного дросселя 21 в виде системы последовательно установленных сменных шайб 22 позволяет исключит, возникновения сверхзвукового течения вообще, ак как критическое отношение давлений газа на каждой из смен1673776 ных шайб 22 не превышает критического значения.

Обоснованием выбора соотношений размеров проходных сечений сменных шайб 22 и проходного сечения седла 14 под запорным элементом 12 послужили гаэадинамические соотношения, Исходя из указанных физических представлений, определено число сменных шайб 22, входящих в систему, т.е, в состав сменного дросселя 21, При этом выбрано условие недопущения возникновения сверхзвукового течения газа как в проходном сечении седла 14, так и на каждой иэ последовательно установленных сменных шайб 22.

Таким образом, указанное ссот .ошение проходных сечений седла под запорным элементом и каждой из сменных шайб, выбранные на основе соотношений величины скорости с размерами проходных сечений газового тракта в дозвуковой облагти течения, позволяют исключить сверхзвуковое течение или же переместить зону возникновения его в зону установки с енного дросселя или системы сменных шайб, что позволяет повысить надежность работы системы для заполнения газовых баллонов автомобилей, увеличить ее быстродей",твие за счет срабатывания управляющего поршня и запорного элемента при демпфировании возможных ударов послед их о посадо ные поверхности, а также за счет предотвращения выпадения гидратов и снижения эрозионного износа

Запсрный элемент выполнен сферическим, что позволяет упростить конструкцию отсечного устройства а. соответственно, и системы для заполнения газовых баллонов автомобилей, а также позволяет снизить эрозионный износ поверхности запорного элемента за счет его возможности проворачиваться в седле и исключения износа поверхности в одном и том же месте, а при выпадении (налипании) гидратов на поверхности запо1ного элемента способствует их удалению и притиранию его к поверхности седла, Запорный элемент упруго поджат к седлу пружинным элементом, что увеличивает быстродействие устройства в случае равенства давления газа в полости командного давления и входном канале устройства. Запорный элемент связан с чувствительным элементом толкателем, выполненным заодно целое с последним, что позволяет при отсутствии постоянной жесткой связи запорного и чувствительного элементов осуществлять полное от:;рытие проходного сечения седла под запорным органом в про5

55 цессе заполнения газовых баллонов, а при прекращении заправки — полное закрытие.

Чувствительный элемент в виде управляющего поршня установлен в полой камере с образованием двух полостей, первая из которых командного давления, связана дополнительным трубопроводом с источником командного давления, а вторая— демпферная образована полой камерой и ступенчатой расточкой корпуса совместно с толкателем и соединена с выходным каналом, что позволяет осуществить прекращение (отсечку) подачи заправляемого газа в баллон автомобиля при обеспечении одной и той же величины давления газа в баллоне из-за соответствующей подстройке величины,;ол|андного давления и подборе усилия

-ружинного элемента, а, кроме того, позво аr демпфировать удар управляющего порш я о расточку полой камеры корпуса и

T(: лкателя о запорный элемент при соединенк системы со следующим автомобильным б,ыло, (м, т.е. в момент резкого падения давления в выходном канале устройства.

В выходном канале или заправочном шланге установлен гго крайней мере один сменный дроссель, что позволяет производить его замену, а также предотвратить износ проточных каналов устройства и повысить его демпфирующую способность.

Сменный дроссель имеет проходное сечение меньше отверстия седла под запорным элементом, что позволяет сместить зону возникновения сверхзвукового течения в выходной канал устройства и тем самым предотвратить воэможность выпадения гидратов в проходных сечениях устройства, Сменный дроссель выполнен в виде системы последовательно установленных сменных шайб с уменьшающимися по ходу подачи сжатого газа проходными сечениями, что позволяет перераспределить срабатываемый перепад давления газа и не допустить возникновения ги.. гатов в проходном сечении каналов отсе . ого устройства.

Проходное сечение каждой из шайб, входящих в систему сменных шайб, не менее, чем 2 раза меньше проходного сечения, как отверстия седла под запорным элементом, так и предыдуще установленной шайбы, что позволяет снизить срабатываемый перепад давления сжатого газа при подаче его в баллон автомобиля, причем каждая из сменных шайб как бы берет на себя всю эрозионную нагрузку, а из-за малой стоимости сменных шайб и малой трудоемкости их изготовления и замены, установка системы сменных шайб предотвращает эрозионный

1673776 износ проходных каналов устройства и повышает надежность их работы, Формула изобретения

1. Устройство для заполнения газовых баллонов автомобилей, содержащее подво- 5 дящий газопровод, связанный с компрессором или аккумулятором сжатого газа, заправочный шланг с запорным вентилем и отсечное устройство, имеющее корпус с входным и выходными каналами и разме- 10 щенную в корпусе полую камеру с установленными в ней взаимодействующими друг с другом чувствительный элемент в виде управляющего поршня и эапорный элемент, при этом полость камеры со стороны запор- 15 ного элемента снабжена седлом и сообщена с входным каналом, отл ич а ю ще ес я тем, что, с целью повышения надежности в работе системы, за счет предотвращения эакупоривания проходных каналов отсечно- 20 го устройства и снижения их эрозионного износа, запорный элемент выполнен сферическим, подпружинен к седлу и жестко связан с чувствительным элементом

25 посредством толкателя, при этом чувствительный элемент установлен в полой камере с образованием двух полостей, первая из которых, командного давления, связана дополнительным трубопроводом с источником командного давления, а вторая, демпфирующая, образована полой камерой и ступенчатой расточкой корпуса совместно с толкателем и соединена с выходным каналом.

2. Устройство по п, 1, от л и ч а ю щ ее с я тем, что выходной канал или заправочный шланг снабжен сменным дросселем с проходным сечением, меньшим проходного сечения отверстия седла.

3. Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что сменный дроссель выполнен в виде последовательно установленных сменных шайб с уменьшающими по ходу подачи сжатого газа проходными сечениями, при этом проходное сечение каждой иэ шайб, не менее чем в 2 раза меньше проходного сечения отверстия седла для первой шайбы и предыдущей для остальных.

1673776

Составитель Г.Ольшанская

Редактор Ю.Середа Техред М.Моргентал Корректор М.Пожо

Заказ 2905 Тираж 310 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101