Устройство зарядки пневмобаллонов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 17 С 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР () 0 Ug) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф)в Я@ фЯ g4

40 AAKNNO 4". %NIgECN9 (21) 4868026/26 (22) 03.08.90 (46) 23.04.92, Бюл. № 15 (75) А.А.Таранцев (53) 621.59 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 585367, кл. F 17 С 5/06, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ЗАРЯДКИ ПНЕВМОБАЛЛОНОВ (57) Использование: в пневматике и криогенной технике для ускорения процесса зарядки, Сущность изобретения: устройство

Изобретение относится к пневматике и криогенной технике и может использоваться при зарядке пневмобаллонов, например автомашин, работающих на газообразном топливе.

Известны баллоны, предназначенные для хранения и транспортировки сжатых газов, используемых в различных отраслях народного хозяйства.

Известно устройство для автоматического наполнения баллонов газом, содержащее источник газа высокого давления (ИГВД), пневмомагистрали, запорные элементы (редукторы, вентили) и регулируемые клапаны, Зарядка пневмобаллонов таким устройством достаточно трудоемка и длительна.

Целью изобретения является ускорение процесса зарядки баллона.

Для этого устройство, обеспечивающее зарядку пневмобаллонов, содержит ИГВД, емкость сжиженного газа (ЕСГ) с теплообменником, испарителем и подающей маги„„Я „„1728571 А1 представляет собой источник газа высокого давления (ИГВД), емкость сжиженного газа (ЕСГ) с теплообменником, испарителем и подающей магистралью, связанной через вентиль (редуктор) и смеситель с заряжаемым баллоном. ИГВД связан со смесителем посредством пневмомагистралей, одна из которых проходит через теплообменник

ЕСГ, ИГВД сообщается также с ЕСГ посредством.наддувающей магистрали с регулируемым клапаном, связанным пневмомагистралью и заряжаемым баллоном, 8 ил. стралью, связанной через вентиль (редук-. тор) и смеситель с заряжаемым баллоном.

ИГВД связан со смесителем посредством пневмомагистралей, одна из которых проходит через теплообменник ЕСГ. ИГВД сообщается также с ЕСГ. посредством наддувающей магистрали с регулируемым клапаном, связанным пневмомагистралью с наддуваемым баллоном. Контроль массы заряжаемого газа осуществляется по измерениям величин давления Р и температуры Т в баллоне.

На фиг.1 показан график режимов зарядки в координатах Т-Р, на фиг.2 — устройство для зарядки баллона; на фиг.3 — схема зарядки путем впрыска в баллон сжиженного газа; на фиг.4 — график этого процесса в координатах Т вЂ” Р; на фиг.5 — схема зарядки при комбинации впрыска со вдувом газа; на фиг.б — график этого же процесса; на фиг.7 — схема зарядки путем вдува охлажденного газа; на фиг.8- график этого процесса, 1728571

Устройство содержит ИГВД 1, ЕСГ 2 с испарителем 3 и теплообменником 4, смеситель 5, датчики давления 6 и температуры 7, а также пневмомагистрали с вентилями (редукторами) 8 — 12, дренажнопредохранительным 13, обратным и регулируемым 14 клапанами, управляющая магистраль которого содержит вентиль 15.

Корпус ЕСГ 2, как и выходящие из него магистрали, покрыт теплоизоляцией 16.

Визуальный контроль за наполнением баллона 17 может осуществляться по манометру 18 и термометру 19, связанному с датчиком 7. Для автоматического определения величины m заряженного газа может служить расчетный блок 20, содержащий блоки деления 21, умножения 22, задания величины 23 газовой постоянной R для заряжаемого газа, величины 26 объема V баллона 17 и индикации 24 величины m. ЕСГ 2 содержит заливочную горловину с заглушкой, дренажно-предохранительные клапаны и другие необходимые устройства для емкостей со сжиженными газами. Баллон 17 содержит вентиль 25. Предварительно известна прочностная характеристика баллона 17 в виде зависимости допустимого давления газа в нем от температуры Т (фиг.1,4,6,8, кривая

М).

В статическом состоянии ИГВД 1 через заправочную магистраль, содержащую нормально закрытый вентиль (НЗВ) 8, смеситель 5 и НЗВ 25, связан с наполняемым баллоном 17, Эта магистраль содержит также НЗВ 27 для дренажа и через обратный клапан и НЗВ 12 сообщается с ЕСГ2. Заправочная магистраль содержит также параллельную магистраль, содержащую НЗВ 9 и теплообменник 4, содержащийся в ЕСГ 2.

Последний содержит магистраль с испарителем 3 и НЗВ 11, а также сообщается через Н3В 10 и клапан 14 с ИГВД 1. Клапан 14, в свою очередь, сообщается пневмомагистралью через вентиль 15 с заправочной магистралью и стыкуется к ней между НЗВ 25 и смесителем 5, ЕСГ 2 и магистрали, по которым может подаваться сжиженный газ, снабжены теплоизоляцией 16. Баллон 17 снабжен датчиками температуры 7 и давления 6, связанными с расчетным блоком 20, а также термометрами 17 и манометром 18.

В исходном положении вентили 8-12, 15,25 и 27 закрыты, ИГВД.1 и ЕСГ2 заполнены сжатым и сжиженным газом. В соответствии с молекулярной массой заряжаемого газа на блоках 23 и 26 набраны величины R u V. Затем открывают вентиль

25 баллона 17.

Если материал баллона 17 допускает контакт со сжиженным газом, то зарядка осуществляется путем прямого впрыска из

ЕСГ 2 требуемой массы сжиженного газа.

5 Для этого открывают вентиль 12 и, если нет необходимости задействовать И ГВД 1, открывают вентиль 11 и пропускают сжиженный газ через испаритель 3, после чего он, превращаясь в газообразную фазу, вы10 тесняет жидкий газ из ЕСГ 2 через вентиль

12, обратный клапан (ОК), смеситель 5 и вентиль 25 внутрь баллона 17. Эту операцию можно провести ускоренно (без задействования испарителя 3, вентиль 11

15 закрыт), открыв вентили 10 и 15 (клапан 14 открыт ввиду малости давления в баллоне

17). Газ из ИГВД 1 вытесняет жидкий газ иэ ЕСГ 2 в баллон 17 тем же путем. В координатах Т-P состояние газа в баллоне

20 17 описывается траекторией AEК: АЕ— снижение температуры от исходной То до температуры жидкого газа Т, масса газа увеличивается от начальной mo до требуемой. mk; ЕК вЂ” постепенное отогревание

25 баллона 17 с газом до нормальной температуры То, вентиль 25 при этом закрыт, баллон

17 заряжен.

Если материал баллона 17 может охлаждаться только до величины Тдо, то осущест30 вляется дополнительный подвод газа из

ИГВД 1, для чего проводятся те же операции, что и ранее, только открываются еще вентили 15 и 8. Благодаря смесителю 5 температура газа на входе в баллон 17 не пада35 ет до Тж. При этом зарядка в координатах

Т вЂ” P идет по траектории АДЖК (фиг.6): АД— впрыск жидкого газа; ДЖ вЂ” вдув газа из

ИГВД 1; ЖК вЂ” выравнивание температуры газа в баллоне 17 до нормальной То. Если

40 доля жидкого газа велика, то зарядка идет по траектории АД"Ж" К (Ж" К вЂ” отогревание баллона 17), если не велика — To АД Ж К (Ж К— остывание баллона 17). Когда процесс доходит до точки Ж (Ж"), вентиль 25 закрывают.

45 Если материал баллона 17 не допускает контакта с жидким газом, то осуществляется зарядка охлажденным газом, для чего открывается вентиль 9 (вентили 10, 11, 12, 15, 8 закрыты), газ из ИГВД 1, охлаждаясь в

50 теплообменнике 4, попадает в баллон 17.

Возможно ускорение зарядки путем прямого направления части газа из ИГВД 1 в баллон 17, для чего открывается вентиль 8. По достижении в баллоне 17 массы газа mg, 55 вентиль 25 закрывают. В координатах Т вЂ” P этот процесс идет по траектории АИК (фиг.8): АИ вЂ”; ИК вЂ” выравнивание температуры (АИ" К вЂ” весь газ проходит че- . рез теплообменник 4; АИ К вЂ” часть газа пропускается через вентиль 8).

1728571

m = —, RT

Контроль заряженной массы газа оператор может осуществлять по манометру 18 и термометру 19, регулярно проводя вычисления по формуле где Р, Т, m — текущие значения давления, температуры и массы газа в баллоне 17; 10

R — - газовая постоянная, которая равна

8314 (и — молекулярная масса заряжаемого газа).

По достижении m= mg оператор заряд- 15 ку прекращает, для чего закрывает вентили 25, 11, 12, 8, 9, 10, 15 и стравливает в систему вентиляции избыток газа через вентиль 27.

Процесс контроля за заряженной мас- 20 сой газа может осуществляться и по индикатору 24 блока 20, реализующего формулу (1).

При использовании предлагаемого устройства значительно ускоряется процесс 25 зарядки баллонов — из него полностью исключается операция остывания недозаряженного баллона (фиг. 1, участок БВ, при массе в < mg), длительность которой может достигать нескольких часов. Время зарядки баллонов газовых автомобилей может быть сокращено в несколько раз.

Формула изобретения

Устройство зарядки пневмобаллонов, содержащее источник высокого давления, подключенный к заряженному баллону через пневмомагистрали, запорные элементы и регулируемый-клапан, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения скорости зарядки, оно снабжено емкостью для сжиженного газа, имеющей испарительную систему наддува и смеситель, подключенный к жидкостной полости емкости через запорный и обратный клапаны и к входу заряжаемого баллона, источник высокого давления содержит теплообменник, размещенный в емкости и подключенный посредством теплоизолированной пневмомагистрали с запорным элементом к смесителю, при этом заряжаемый баллон сообщен через предохранительный клапан и вентиль с регулируемым клапаном, который установлен на пневмомагистрали, соединяющей источник высокого давления с паровой полостью емкости.

1728571

Т

1728571

50

Составитель А.Таранцев

Техред М,Моргентал Корректор M,Äåì÷èê

Редактор A.Ìoòûëü

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

Заказ 1394 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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