баллон для сжатого природного газа

Формула изобретения

Баллон для сжатого природного газа, содержащий основной и наружный сосуды высокого давления с регулирующим распределительным средством между ними, отличающийся тем, что средство выполнено в виде корпуса с внутренней цилиндрической расточкой и размещенным в ней поршнем, кинематически связанным с регулировочным винтом возвратной пружиной, поршень выполнен с внутренним осевым каналом и с размещенными на его цилиндрической поверхности по окружности радиальными отверстиями, примыкающими к осевому каналу, внутренняя полость цилиндрической расточки своей торцевой частью с помощью канала сообщена с внутренней полостью основного сосуда, а своей средней боковой частью с помощью дополнительной внутренней кольцевой проточки и канала в корпусе с внутренней полостью наружного сосуда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сосудам высокого давления, а более конкретно к баллонам для транспортировки и хранения сжатого природного газа, используемого преимущественно на газовых автомобилях.

Известны резервуары для хранения и транспортировки криогенной жидкости, содержащие внутренний сосуд для хранения сжиженного газа и наружный кожух. Между стенками внутреннего сосуда и наружным кожухом образована вакуумированная полость (см. авт. св. СССР N 1163083, кл. F 17 C 13/04 от 26.04.84, см. Паспорт и краткие указания по эксплуатации сосудов Дьюара типа АСД. ГОСТ 16024-70).

В известных резервуарах для длительного хранения газа только внутренний сосуд используется в качестве баллона для хранения газа, пространство же между стенками внутреннего сосуда и наружным кожухом используется в качестве защитного теплоэкрана, что снижает коэффициент использования объема резервуара.

Из известных баллонов высокого давления для транспортировки и длительного хранения сжатого природного газа наиболее близким по технической сущности и по достигаемому результату является баллон для сжатого природного газа, содержащий основной и наружный сосуды высокого давления с регулирующим распределительным средством между ними (см. патент CССР N 1838713, кл. F 17 C 1/00 от 30.08.93).

Однако известные баллоны высокого давления обладают рядом существенных недостатков. Эти недостатки заключаются в том, что с точки зрения конструкции регулирующее распределительное средство не в состоянии обеспечить одновременной заправки газом полостей внутреннего и наружного сосудов с заданным различным конечным давлением в них и последовательное расходование того же газа из внутреннего и наружного сосудов в процессе пуска и работы двигателя.

Для обеспечения одновременной заправки газом полостей внутреннего и наружного сосудов с заданным различным конечным давлением в них и последовательное расходование того же газа из внутреннего и наружного сосудов в процессе пуска и работы двигателя, средство выполнено в виде корпуса с внутренней цилиндрической расточкой и размещенным в ней поршнем, кинематически связанным с регулировочным винтом возвратной пружиной, поршень выполнен с внутренним осевым каналом и с размещенными на его цилиндрической поверхности по окружности радиальными отверстиями, примыкающими к осевому каналу, внутренняя полость цилиндрической расточки своей торцевой частью с помощью канала сообщена с внутренней полостью основного сосуда, а своей средней боковой частью с помощью дополнительной внутренней кольцевой проточки и канала в корпусе с внутренней полостью наружного сосуда.

Баллон для сжатого природного газа состоит из наружного 1 и внутреннего (основного) сосуда высокого давления 2, жестко соединенных между собой горловинами 3 и 4.

Наружный сосуд 1 высокого давления в своей верхней части дополнительно снабжен регулирующим распределительным устройством, выполненным в виде корпуса 5 с внутренней цилиндрической расточкой 6 с размещенным в ней поршнем 7, кинематически связанным с регулировочным винтом 8 возвратной пружиной 9 и упором 10.

Поршень 7 выполнен с внутренним осевым каналом 11 и с размещенными на его цилиндрической поверхности по окружности радиальными отверстиями 12, примыкающими к осевому каналу 11. С торцевой стороны поршень 7 снабжен выступом 13, на который устанавливается возвратная пружина 9.

Внутреннее пространство цилиндрической расточки 6 с помощью канала 14 сообщено с полостью 15 внутреннего сосуда 2, средней боковой частью внутренняя полость цилиндрической расточки 6 с помощью внутренней кольцевой проточки 16 и канала 17 в корпусе 5 сообщена с полостью 18, образуемой между стенками внутреннего 2 и наружного 1 сосудов, т.е. с внутренней полостью 18 наружного сосуда высокого давления 1.

Работа осуществляется следующим образом. В начальный момент наполнения внутреннего сосуда высокого давления 2 из газонаполнительной колонки, сжатый природный газ через канал 14, осевой канал 11 и радиальные отверстия 12 поршня 7, внутреннюю кольцевую проточку 16 и канал 17 в корпусе 5 под определенным давлением одновременно поступает в полость 18 наружного сосуда 1.

При дальнейшем наполнении сосуда высокого давления 2 сжатым газом давление внутри него повышается, а следовательно повышается давление и в полости 18 сосуда 1. При этом поршень 7 под действием возросшего давления в полости 15, преодолевая сопротивление пружины 9, перемещается вдоль оси (на фиг. вправо) относительно стенок расточки 6. Это перемещение вызывает частичное перекрытие радиальных отверстий 12 внутренней поверхностью цилиндрической расточки 6.

Одновременно с частичным перекрытием радиальных отверстий 12 возрастает давление внутри полости 15 внутреннего сосуда 2, которое передается на торец поршня 7, вызывая дополнительное его перемещение в сторону сжатия пружины 9. Это перемещение вызывает в свою очередь дополнительное перекрытие радиальных отверстий 12.

При достижении заданного давления (10 МПа) в полости 18 сосуда 1, а следовательно и в полости 15 сосуда 2 радиальные отверстия 12 полностью перекрываются внутренней поверхностью цилиндрической расточки 6 и тем самым разобщается внутренняя полость 15 сосуда 2 с полостью 18 сосуда 1.

Дальнейшее наполнение баллона сжатым природным газом из газонаполнительной колонки сопровождается наполнением только внутреннего сосуда высокого давления 2. При достижении заданного давления газа, нагнетаемого во внутренний сосуд (20 МПа), заправка прекращается. По окончании заправки давление сжатого газа в полости 15 внутреннего сосуда 2 составляет 20 МПа, а в полости 18 наружного сосуда 1 10 МПа.

Площадь поперечного сечения осевого канала 11, радиальных отверстий 12 и кольцевой проточки 16 с каналом 17 конструктивно подобраны таким образом, что при достижении установленного давления во внутренней полости 18 наружного сосуда 1 происходит ее разобщение от внутренней полости 15 внутреннего сосуда 2.

Ограничение заданного давления во внутренней полости 18 наружного сосуда 1 осуществляется с помощью регулировочного (настроечного) винта 8 и нажимной (возвратной) пружины 9.

При работе двигателя на газообразном топливе расход газа первоначально осуществляется из полости 15 внутреннего сосуда 1. По мере снижения давления в полости 15 внутреннего сосуда 2 вследствие расхода топливного газа поршень 7 под действием сжатой пружины 9 перемещается в цилиндрической расточке вдоль оси (на фиг. влево), вызывая тем самым приоткрытие радиальных отверстий 12 в корпусе 5 и сообщение внутренней полости 18 наружного сосуда 1 с внутренней полостью 15 внутреннего сосуда 2. С этого момента дальнейшая подача топливного газа в двигатель из внутренней полости 18 наружного сосуда 1 и внутренней полости 15 внутреннего сосуда 2 осуществляется одновременно.

В зависимости от установившегося соотношения давлений во внутреннем сосуде 2 и наружном сосуде 1 поршень 7 в цилиндрической расточке 6 может находиться как в крайнем левом положении, так и в крайнем правом.

При этом, при нахождении поршня 7 в крайнем левом положении внутренняя полость 15 внутреннего сосуда 2 через канал 14, осевой канал 11 и радиальные отверстия 12 поршня 7, внутреннюю кольцевую проточку 16 и канал 17 в корпусе 5 сообщается с внутренней полостью 18 наружного сосуда 1.

При нахождении поршня 7 в крайнем правом положении вследствие перекрытия радиальных отверстий 12 внутренней поверхностью цилиндрической расточки 6 внутренняя полость 15 внутреннего сосуда 2 полностью разобщается с внутренней полостью 18 наружного сосуда 1.