Сменная кассета для ёмкостей, заполняемых газомоторным топливом

Изобретение относится к способам и средствам для заправки преимущественно мобильных потребителей газомоторного топлива (ГМТ). Изобретение основано на использовании метода перезаправки потребителей путем смены кассет с набором унифицированных емкостей как для сжатого (компрированного), так и сжиженного природного газа, а также сжиженных нефтяных газов и биогазовых смесей в баллонах. Сущность изобретения заключается в том, что кассеты имеют различные варианты исполнения по форме и расположению емкостей в них, а также способам их укладки от вертикального до лежачего положения. Техническим результатом является обеспечение возможности использования кассеты адаптированно для конкретного потребителя с минимальным временем перезагрузки. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к способам и средствам для заправки преимущественно мобильных потребителей газомоторного топлива (ГМТ).

Изобретение может быть использовано также и для стационарных потребителей компрированного или сжиженного природного газа - метана или нефтяных газов типа пропан-бутановых смесей, а также перевозимых в сжатом состоянии биогазовых смесей.

Известные решения этой проблемы основаны на том, что на мобильных потребителях ГМТ устанавливаются и жестко привязываются к несущим конструкциям пакеты из набора унифицированных сосудов для ГМТ, а перезаправка производится путем перекачки газа с мобильных автозаправочных станций, как, например, ПАГЗ (Новая техника для агропромышленного комплекса России (по материалам 8-й Российской агропромышленной выставки «Золотая осень»): Кат. - М: ФГНУ «Росинформагротех» 2007-25 с [1]).

Мобильные автозаправочные станции являются сложными и весьма дорогими устройствами, кроме того, принципиальным недостатком таких станций является то, что ГМТ необходимо нагнетать дважды: сначала из магистрального газопровода в станцию, а затем из станции на борт потребителя, при этом на процесс заправки потребителя затрачивается значительное время (до 1 часа и более), что приводит к простою агрегата и снижению его сменной производительности.

Представляется целесообразным исключение применения специализированных мобильных станций, а перезаправку производить с использованием сменных, адаптированных к каждому потребителю кассет с набором унифицированных сосудов, перегружаемых с мобильного транспортного средства, оборудованного краном-манипулятором.

Мобильные потребители ГМТ ввиду своей специфичности различаются самыми разнообразными вариантами укладки баллонов с ГМТ на своем борту.

(См. Гольтяпин В.Я. «Перспективы применения газомоторного топлива в энергетических средствах сельскохозяйственного назначения: науч. аналит. обзор. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2014 - 88 с. [2]), но в основном баллоны на энергетических средствах с/х назначения укладываются горизонтально, чтобы ограничения, связанные с укладкой баллонов, были минимальными как на функциональные возможности, так и обзорность с места оператора.

С точки зрения эффективности перевозки, перевозить баллоны в вертикальном положении намного выгоднее.

Целью настоящего изобретения является создание такой конструкции кассеты, которая могла бы перевозиться в положении максимально эффективном для транспортировки вертикально, а на мобильном потребителе она могла бы укладываться в любое адаптированное к конкретному потребителю положение с минимальными затратами по времени перезагрузки.

Указанная цель раскрывается на нижеперечисленных рисунках с последующим их разъяснением, являющимся предметом формулы изобретения.

Фиг. 1 Общий вид кассеты на виде спереди.

Фиг. 2,Общий вид кассеты на виде сбоку.

Фиг. 3 - На общем виде показано начало укладки кассеты на трактор сбоку.

Фиг. 4. На общем виде показано положение уложенной кассеты на тракторе сбоку.

Фиг. 5. На общем виде показано положение вариантного исполнения кассеты с прямой укладкой на тракторе спереди.

Фиг. 6. На общем виде показано вариантное исполнение кассеты с укладкой на горизонтальном шарнире на тракторе спереди.

Фиг. 7. Общий вид кассеты сбоку, снабженной вертикальным шарниром.

Фиг. 8. На общем виде показано вариантное исполнение кассеты с укладкой на вертикальном шарнире сбоку трактора между колесами.

На указанных рисунках использованы следующие обозначения:

1. Каркас несущий;

2. Баллоны с ГМТ;

3. Трубки;

4. Ниппель;

5. Цапфы;

6. Транспортные зацепы;

7. Грузонесущие шарниры;

8. Тяга траверсы;

9. Траверса;

10. Грузозахватное устройство;

11. Фиксатор траверсы;

12. Демпферы;

13. Дополнительные зацепы;

14. Транспортные кронштейны;

15. Дополнительные кронштейны;

16. Транспортное средство;

17. Транспортный фиксатор;

18. Трактор;

19. Рабочий кронштейн;

20. Подставки;

21. Рабочий фиксатор.

Для упрощения изложения сущности изобретения рассматривается пример укладки кассеты на тракторе МТ3-80 [2] стр. 39 по два баллона сбоку двигателя трактора.

В известном решении найдено максимально эффективное место укладки баллонов, практически не ограничивающие эксплуатационные характеристики трактора.

Принципиальным недостатком его является то, что навешенные баллоны полностью перекрывают доступ для профилактического обслуживания и ремонта двигателя трактора, для того, чтобы обслужить двигатель баллоны необходимо снять с применением грузоподъемных механизмов.

Предполагаемый вариант кассеты для такого случая может выглядеть следующим образом: в исходном положении заправленная кассета находится в вертикальном положении на транспортном средстве, перевозящем кассеты и снабженном краном-манипулятором.

Кассета содержит Фиг. 1 несущий каркас 1, связывающий и удерживающий баллоны 2 в единое целое, баллоны внутри секции соединены с помощью трубок 3 в единую газосоединительную арматуру с ниппелем для подсоединения 4 при заправке и для соединения с потребителем ГМТ.

В данном случае высота каркаса кассеты определяется высотой баллонов и необходимым расстоянием для размещения газосоединительной арматуры внутри каркаса.

На наружной стороне каркаса со смещением наружу от центра тяжести в данном случае сбоку ниже центра тяжести соосно с двух сторон смонтированы плоскоовальной формы вертикально несущие цапфы 5. Ниже цапф, например, на противоположной стороне каркаса по бокам расположены транспортные зацепы 6.

Выше центра тяжести на линии его действия на каркасе закреплены оси грузонесущих шарниров 7, с которыми соединены тяги 8 траверсы 9 с грузозахватным устройством 10.

Для удержания траверсы в вертикальном положении на одной из тяг имеется фиксатор 11.

В верхней части каркаса кассеты на наружной противоположной относительно цапф стороне по краям каркаса могут быть установлены упругие демпферы 12.

На смежных сторонах вблизи демпферов в одной плоскости с плоскостями расположения цапф установлены дополнительные зацепы 13.

В транспортном положении вертикально стоящая кассета зафиксирована с помощью цапф 5 в транспортных кронштейнах с плоскоовальным вертикальным гнездом 14 с одной стороны и в дополнительных кронштейнах 15 за дополнительные зацепы 6.

В свою очередь кронштейны 14 и 15 жестко зафиксированы на шасси транспортного средства 16, на любом из кронштейнов может быть установлен транспортный фиксатор кассеты 17.

На энергетическом средстве, в данном случае тракторе 18, Ф.3, по бокам устанавливаются рабочие кронштейны 19 с одной стороны, а на другой, например, подставки 20 с рабочими фиксаторами 21.

В отличие от транспортных кронштейнов 14 рабочие 19 имеют круглое гнездо с узким зевом для прохода плоскоовальной цапфы при укладке кассеты. У обоих кронштейнов одна сторона зева выполнена удлиненной для более удобного улавливания цапф при укладке кассеты.

Укладка кассеты 6 как вариант может происходить следующим образом:

Краном-манипулятором 22 кассета за траверсу 9 снимается с транспортного средства и переносится к рабочим кронштейнам 19 трактора 18.

Перед укладкой в рабочие гнезда, разъединяется фиксатор траверсы 11, затем кассета подводится до упора цапфами в удлиненные стороны зева и опускается вниз до упора цапф в дно гнезда 19.

При дальнейшем опускании кассеты под действием смещенного центра тяжести кассета на цапфах 5 начинает проворачиваться в гнездах 19 и наклоняться вбок. При этом также проворачиваются тяги траверсы на шарнирах 7. Опускание производится до полного контакта демпферов 12 на подставках 20.

Уложенная кассета на тракторе с одной стороны надежно зафиксирована цапфами 5 и дополнительно фиксируется рабочими фиксаторами 21 Фиг. 4.

Далее с помощью ниппеля 4 подсоединяется газовая сеть трактора.

Преимущество изложенной схемы укладки заключается в том, что подвешенную кассету с распределением части нагрузки на цапфу можно легко поднять на небольшой угол, что позволит обеспечить доступ к любому агрегату двигателя для обслуживания и ремонта в любое время без применения грузоподъемных механизмов.

Как известно, трактора этой схемы в силу специфики их конструкции нуждаются в догрузке переднего моста, для чего спереди на них навешиваются дополнительные балластные грузы (См., например, трактор ARION 600С, AXOS 300 - www.Claas.com [3]).

Кассету, состоящую, например, из четырех вертикально стоящих баллонов, можно установить вертикально спереди вместо балластных грузов и закрепить точно также как и на борту транспортного средства, Фиг. 5.

При использовании металлокомпозитных баллонов, отличающихся тем, что отношение их длины к диаметру значительно меньше, чем у стальных вытянутых баллонов, кассету можно набрать из горизонтально лежащих баллонов и установить на тракторе спереди.

В этом случае возможны два варианта укладки: прямой аналогично как на Фиг. 5 или на горизонтальном шарнире.

Укладка на горизонтальном шарнире Фиг. 7 осуществляется путем укладки плоскоовальных цапф в рабочие кронштейны 19 (показано пунктиром) с последующим проворотом кассеты при ее опускании до упора демпферами 12 в подставки 20.

На тракторах этой схемы часто для размещения топливных баков используется пространство сбоку между передними и задними колесами.

В этом пространстве также могут размещаться баллоны с газомоторным топливом (См., например, трактор PROFI 4135 Natural Power [2] стр. 44.

При исключительных достоинствах этой схемы принципиальным недостатком, как было описано ранее, является перекрытие функциональных зон для обслуживания и ремонта двигателя.

Применительно к этому случаю кассета выглядит следующим образом: Фиг. 7:

На одной из диагоналей по внешней стороне каркаса 1, например, четырехугольной кассеты, состоящей из четырех баллонов, смонтированы элементы как минимум одного вертикального шарнира. Например, при двухшарнирной схеме на кассете смонтированы пальцы 23, на одной из противоположных сторон закреплены дополнительные опоры 24.

На тракторе на кронштейнах 25, закрепленных сбоку на остове трактора 18, имеются ответные части вертикального шарнира в виде втулок 26.

Укладка на тракторе такой кассеты осуществляется в два этапа:

Сначала Фиг. 8 кассета опускается сбоку от трактора так, чтобы пальцы 23 вертикального шарнира вошли во втулки 26 (положение показано пунктиром), затем на вертикальном шарнире кассета проворачивается и вводится в межколесное пространство до упора дополнительными опорами в остов трактора и в таком положении фиксируется дополнительными зацепами для удобства улавливания пальцами втулок, втулки могут иметь входные конусы, а пальцы могут иметь разную длину и т.д. и т.п.

Такая схема, кроме простоты смены кассеты, удобна еще и тем, что для обслуживания силовых агрегатов двигателя кассета легко отводится в сторону, освобождая зону доступа к агрегатам.

Предложенные варианты укладки кассет применимы для любых мобильных энергосредств, позволяющих укладывать кассеты на кабинах, сзади них, сбоку, над задними мостами и т д. и т.п., кроме того, кассеты могут укладываться в несколько ярусов.

Процесс перегрузки кассет можно упростить за счет применения универсальной быстросъемной перенастраиваемой траверсы, что позволит снимать, перекладывать кассету непосредственно за оси грузонесущих шарниров с помощью унифицированных быстроразъемных зацепов, смонтированных на тягах траверсы.

Внутри каркаса вертикально стоящей кассеты в проекции на горизонтальную плоскость расположение сосудов может иметь четырехугольную, треугольную, овальную или их вариантного сочетания форму.

Это позволит подобрать для конкретного потребителя оптимальную конфигурацию кассеты с максимальным объемом ГМТ.

В кассетах могут содержаться емкости как с компрированным, так и с сжиженным природным или нефтяным газом типа пропана, а также различные биогазовые смеси.

Для мощных тракторов могут применяться весьма габаритные кассеты, подключение которых при зарядке и раздаче газа с одной точки может вызывать затруднения.

Для такого случая кассета может быть снабжена, например, двумя быстроразъемными ниппелями - один в удобном месте для подключения, а другой - в другом месте, удобном для присоединения к бортовой аппаратуре.

Кроме того, каждая кассета может быть снабжена противопожарными устройствами, устройствами и козырьками для защиты от солнечного разогрева баллонов, попадания осадков, системами контроля и защиты от лавинного сброса давления и т.д. т.п.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет решить проблему перезаправки мобильных энергетических средств более дешевым и эффективным способом и исключить применение специализированных заправочных станций, а также двойную перекачку ГМТ от магистрального газопровода на борт потребителя ГМТ.

Вариантность исполнения кассет и вариантов их укладки позволяет максимально эффективно подобрать их исполнение к конкретному потребителю.

По данным доступной автору научно-технической и патентной информации не выявлена заявленная совокупность признаков с очевидностью вытекающая из соответствующего уровня техники, что позволяет сделать вывод об избирательном уровне предполагаемого изобретения.

1. Сменная кассета с емкостями, заполняемыми газомоторным топливом (ГМТ), содержащая несущий каркас, зафиксируемый в нем как минимум один сосуд для ГМТ с газосоединительной арматурой и быстроразъемным ниппелем, грузоподъемное устройство и устройство фиксации, отличающаяся тем, что у вертикально стоящей, зафиксированной в транспортном положении кассеты, ниже центра тяжести которой со смещением наружу от центра тяжести на одной из сторон каркаса соосно по бокам смонтированы плоскоовальной формы вертикально несущие цапфы, ниже цапф как минимум на одной из сторон каркаса расположены транспортные зацепы, выше центра тяжести по линии действия силы центра тяжести по бокам каркаса параллельно оси цапф закреплены оси грузонесущих шарниров, с которыми соединены охватывающие с двух сторон каркас тяги грузовой траверсы с грузозахватнным устройством и устройством фиксации траверсы в вертикальном положении, в верхней части кассеты на наружной противоположной относительно цапф стороне по краям каркаса установлены демпферы, вблизи которых на каркасе имеются дополнительные зацепы, транспортировка кассеты осуществляется в вертикальном положении путем фиксации за цапфы в специальных кронштейнах с плоскоовальным вертикальным гнездом, установленных на борту транспортного средства с одной стороны, и за транспортные зацепы с другой, а укладка кассеты и ее фиксация на борту потребителя ГМТ может осуществляться как вертикально в кронштейнах, аналогичных как на транспортном средстве, так и в лежачем положении, повернутом на угол до 90 градусов от вертикали, как минимум в один ярус в рабочих кронштейнах с круглым гнездом за цапфы с одной стороны, а с другой упором демпферами каркаса в специальные подставки с фиксацией за дополнительные зацепы на каркасе, при этом в горизонтальном сечении вертикально стоящей кассеты расположение сосудов, если их несколько, может иметь четырехугольную, круглую, овальную, треугольную или их вариантного сочетания форму, а газосоединительная арматура может иметь два быстроразъемных ниппеля - один для заправки, а другой для выдачи ГМТ.

2. Сменная кассета по п. 1, отличающаяся тем, что укладка кассеты осуществляется непосредственно за оси грузонесущих шарниров, а траверса выполнена быстросъемной, настраиваемой на различную ширину кассет.

3. Сменная кассета по п. 1, отличающаяся тем, что независимо от количества баллонов в кассете и варианта их закладки на одной из наружных сторон каркаса закреплена одна часть как минимум одинарного несущего вертикального шарнира, вторая ответная часть которого установлена на потребителей ГМТ, на как минимум одной из противоположных сторон, каркас снабжен дополнительной опорой и устройством дополнительной фиксации кассеты, а подъем и опускание кассеты осуществляется с помощью грузозахватного устройства вертикально в направлении, параллельном оси вертикального шарнира, при этом крепление кассеты на транспортном средстве может быть как унифицированным с потребителем ГМТ, так и независимым от него.

4. Сменная кассета по п. 3, отличающаяся тем, что на внешней стороне каркаса закреплена одна часть как минимум одинарного горизонтального шарнира, ответная часть которого установлена на потребителе ГМТ.

5. Сменная кассета по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что в вариантном исполнении сосуды упакованы в каркас через демпфирующие устройства или кассета снабжена внешними демпфирующими устройствами.