BR112021006776A2

BR112021006776A2 - arranjo de ventilação para um veículo com tanques de gás natural liquefeito

Info

Publication number: BR112021006776A2
Application number: BR112021006776-0A
Authority: BR
Inventors: Marcus Gralde
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2021-07-13
Also published as: DE112019004631T5; SE543073C2; SE1851343A1; WO2020091652A1

Abstract

ARRANJO DE VENTILAÇÃO PARA UM VEÍCULO COM TANQUES DE GÁS NATURAL LIQUEFEITO. A presente invenção diz respeito a um arranjo de ventilação (20) para um veículo (1) compreendendo um sistema de combustível operado com gás natural líquido. O veículo (1) compreende um par de tanques criogênicos (10, 10') para armazenar o gás natural liquefeito montado no chassi (4) do veículo (1). O arranjo de ventilação (20) compreende uma tubulação de ventilação (16) conectada ao respectivo tanque (10, 10'), e compreende um conector de ventilação (15) compreendendo uma válvula de retenção (25) arranjada para descarregar vapor dos tanques criogênicos (10, 10'). Cada um dos tanques (10, 10') é conectado ao conector de ventilação (15) por meio da tubulação de ventilação (16), a qual compreende também um par de válvulas manuais (14, 14') conectadas ao respectivo tanque (10, 10?), localizadas entre o respectivo tanque (10, 10') e o conector de ventilação (15), e um par de dispositivos de válvulas de retenção (17, 17'). Cada um dos dispositivos de válvulas de retenção (17, 17') é arranjado entre a respectiva válvula manual (14, 14') e o conector de ventilação (15) e é arranjado para permitir fluxo de fase de vapor para fora do tanque (10, 10') em uma primeira pressão predeterminada e para permitir fluxo de fase de vapor para dentro do tanque (10, 10') em uma segunda pressão predeterminada, em que a primeira pressão predeterminada é menor que a segunda pressão predeterminada.

Description

“ARRANJO DE VENTILAÇÃO PARA UM VEÍCULO COM TANQUES DE GÁS NATURAL LIQUEFEITO” CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção diz respeito a um arranjo de ventilação para um veículo compreendendo um sistema de combustível operado com gás natural líquido (GNL) e a um veículo compreendendo o arranjo tal como definido nas reivindicações anexas.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] Gás natural, o qual primariamente compreende metano, pode ser usado como combustível em veículos, por exemplo, veículos pesados tais como caminhões ou ônibus. O veículo compreende um sistema de combustível, o qual é configurado para utilizar o gás natural como gás natural comprimido (GNC) ou liquefeito (GNL). Gás natural liquefeito é armazenado em uma temperatura baixa, aproximadamente -120 °C, dentro de um tanque criogênico, o qual é montado no chassi de um veículo. O tanque contém ambas de uma fase de líquido e fase de vapor de gás natural liquefeito e uma pressão de 10-16 bar (1.000-1.600 kPa) é fornecida dentro do tanque. Em vez de uma bomba, a pressão do vapor pode ser o principal método de fornecer combustível para o motor.

[003] O tanque criogênico é um termo muito isolado compreendendo dois vasos, um primeiro vaso interno e um segundo vaso externo. O vaso interno é circundado pelo vaso externo, e um material cerâmico de baixa condução é arranjado entre os vasos para fornecer isolamento, enquanto que um vácuo é criado entre os vasos. Ao armazenar metano como gás natural liquefeito em um vaso criogênico, a densidade do combustível pode ser aumentada. A densidade do gás natural liquefeito é menor que a densidade de combustíveis à base de petróleo, por exemplo, diesel. Dois tanques contendo gás natural liquefeito, portanto, são usados comumente em veículos pesados, um em cada lado do chassi do veículo. Assim, o combustível de gás natural liquefeito é suficiente para uma distância de acionamento de aproximadamente 1.000 km com dois tanques.

[004] A fim de proteger o tanque e manter uma pressão estabelecida, vapor é descarregado dos tanques. A descarga desta fase de vapor do vaso de armazenamento é chamada de ventilação. A velocidade da elevação de pressão depende da qualidade do isolamento e da quantidade do gás natural liquefeito dentro do tanque, por exemplo, existe uma elevação mais lenta se mais combustível estiver presente. Além disso, os tanques estão sujeitos ao ar ambiente e a temperatura ambiente mais alta causará transferência de calor para o tanque. O efeito desta entrada de calor é aquecimento do gás natural liquefeito, o que resultará em uma vaporização de gás natural liquefeito e desse modo um aumento da pressão dentro do vaso de armazenamento. Este gás natural liquefeito vaporizado resultante do aquecimento é referido como gás de fervura. A fim de evitar uma pressão excessiva dentro do vaso de armazenamento quando o motor de veículo não está funcionando, o tanque criogênico é provido com uma unidade de ventilação compreendendo uma válvula de alívio primária e uma válvula de alívio secundária. A válvula de alívio primária abrirá quando a pressão dentro do vaso de armazenamento exceder um primeiro valor limite inferior, por exemplo, na ordem de 16 bar (1.600 kPa), a fim de liberar fase de vapor do gás natural liquefeito do vaso de armazenamento e diminuir desse modo a pressão dentro dele. A válvula de alívio secundária abrirá quando a pressão dentro do vaso de armazenamento exceder um segundo valor limite maior, por exemplo, na ordem de 24 bar (2.400 kPa), a fim de liberar vapor, por exemplo, gás de fervura do vaso de armazenamento em uma situação em que a válvula de alívio primária falha.

[005] Para encher os tanques, uma mangueira de combustível é conectada a um dos tanques e combustível líquido é empurrado para dentro do tanque. Os tanques podem ser conectados um ao outro com tubulação de combustível. A pressão de tanque preferivelmente deve ser de cerca de 9-10 bar (900-1.000 kPa) quando o enchimento é iniciado. À medida que os tanques enchem completamente a pressão aumenta e em 16 bar (1.600 kPa), o enchimento é interrompido. Se a pressão for maior que 9-10 bar (900-1.000 kPa), um conector de ventilação pode ser usado adicionalmente para reduzir a pressão nos tanques. Os conectores de enchimento e de ventilação podem compreender uma válvula de retenção, a qual é acionada quando ocorre conexão. Assim, por exemplo, no caso de conector de ventilação com uma válvula de retenção, a válvula de retenção normalmente impedindo vapor de escapar para a atmosfera pode ser acionada de tal maneira que ventilação dos tanques é permitida por meio do conector de ventilação. O conector de enchimento pode ter adicionalmente uma válvula de retenção a jusante de um conector, a qual impede o vazamento de combustível para fora do tanque se existir uma falha com o conector. Entretanto, o conector de ventilação pode não ter uma válvula de retenção adicional, e então ele bloquearia um fluxo para fora do tanque.

Em vez disso, uma válvula de ventilação manual, a qual precisa ser aberta manualmente, é encaixada em cada tanque. Se ambas as válvulas manuais forem deixadas abertas durante operação normal, então vapor nos tanques ficará em contato direto um com o outro. Se os tanques ficarem separados, isto é, quando as válvulas manuais estiverem fechadas, então a pressão cairá no tanque vazio e líquido em vez disso será puxado do outro tanque, o que é a função pretendida do sistema de combustível.

[006] As válvulas manuais funcionam como um arranjo de segurança para o sistema de combustível no qual gás natural liquefeito é usado como combustível, mas ainda existe uma necessidade de melhorar a segurança e conforto de usuário de sistemas de ventilação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] Existem problemas associados com os arranjos de ventilação existentes e especialmente com as válvulas manuais usadas nos arranjos de ventilação. Por exemplo, ao encher completamente os tanques, válvulas manuais em conexão com ambos os tanques têm que ser abertas para ventilação dos tanques. Após o enchimento ser completado, as válvulas manuais precisam ser fechadas. Assim, as válvulas manuais precisam ser acionadas tanto antes quanto depois do enchimento, assim como antes e depois de cada manutenção, o que é laborioso. Além disso, existe a necessidade de caminhar de um lado para o outro do veículo duas vezes durante cada enchimento, isto é, antes e depois, o que é uma etapa extra e que torna mais trabalhoso encher completamente os tanques quando comparado a um veículo movido a diesel. Além disso, as válvulas manuais podem ficar sujas e difíceis de alcançar.

[008] Se as válvulas não forem fechadas após o enchimento existirá uma linha de vapor aberta entre os tanques. Assim, existe um risco de queda de pressão no sistema de combustível, por exemplo, em uma situação na qual vapor deve ser puxado somente de um tanque vazio. Em caso de uma conexão aberta, existe um acesso também para o vapor de outros tanques. Isto significa que existe um risco em que a pressão de sistema total é reduzida, em vez de comutar do tanque vazio para o outro tanque.

[009] Adicionalmente, uma vez que as válvulas precisam ser abertas e fechadas manualmente, existe o risco de que o operador/técnico esqueça de fechar as válvulas, o que aumenta substancialmente o risco de perturbações operacionais.

Se o tanque for enchido demais então líquido pode ficar preso entre as válvulas manuais. Se as válvulas manuais forem então fechadas, existe um risco em que um tubo conectando os tanques pode estourar.

[010] Além disso, durante serviço em uma oficina, o técnico pode esquecer de abrir uma ou ambas as válvulas manuais para descarregar vapor e/ou fervura, o vapor será liberado por meio de um canal normal, isto é, por meio de uma saída de ventilação, a qual pode estar posicionada atrás da cabine do veículo, em vez de por meio de uma ferramenta de ventilação que pode ser conectada a um conector de ventilação durante enchimento ou serviço. Existirá assim uma liberação principalmente de metano dentro de uma oficina, o que é muito indesejável.

[011] Os problemas indicados acima são resolvidos pela presente solução tal como reivindicada nas reivindicações anexas.

[012] A presente invenção diz respeito a um arranjo de ventilação para um veículo compreendendo um sistema de combustível operado com gás natural líquido. O veículo compreende um par de tanques criogênicos para armazenar o gás natural liquefeito e eles são montados no chassi do veículo. O arranjo de ventilação compreende uma tubulação de ventilação arranjada para ventilar os tanques e conectada ao respectivo tanque, e compreende um conector de ventilação compreendendo uma válvula de retenção arranjada para descarregar vapor dos tanques criogênicos para a atmosfera. Cada um dos tanques é conectado ao conector de ventilação por meio da tubulação de ventilação, a tubulação de ventilação compreendendo um par de válvulas manuais conectadas ao respectivo tanque e localizadas entre o respectivo tanque e o conector de ventilação. A tubulação de ventilação compreende adicionalmente um par de dispositivos de válvulas de retenção, cada um dos dispositivos de válvulas de retenção estando arranjado entre a respectiva válvula manual e o conector de ventilação para permitir fluxo de fase de vapor para fora do tanque em uma primeira pressão predeterminada e para permitir fluxo de fase de vapor para dentro do tanque em uma segunda pressão predeterminada, em que a primeira pressão predeterminada é menor que a segunda pressão predeterminada. A primeira pressão predeterminada pode ser de 0-1 bar (0-100 kPa), mas não está limitada a isto. A segunda pressão predeterminada, por exemplo, pode ser de 7-8 bar (700-800 kPa), mas também não está limitada a isto. Por exemplo, a segunda pressão predeterminada pode ser, por exemplo, 5-9 bar (500-900 kPa) maior que a primeira pressão predeterminada.

[013] Por meio do arranjo de ventilação, uma ventilação simples e robusta dos tanques pode ser obtida enquanto que o risco para perturbações operacionais causadas por válvulas manuais estando em uma posição errada é minimizado. Além disso, o risco de quedas de pressão repentinas nos tanques é minimizado, pelo que um fornecimento de combustível mais robusto para o motor a gás pode ser fornecido. Também, se os tanques forem enchidos demais, tubos não serão pressurizados em excesso. Também, redundância adicional para as válvulas de alívio de pressão pode ser fornecida.

[014] O dispositivo de válvulas de retenção pode compreender pelo menos uma válvula de retenção arranjada ou configurada para abrir na primeira ou na segunda pressão predeterminada. Pelo uso de pelo menos uma válvula de retenção, um dispositivo de válvulas de retenção simples e robusto pode ser obtido. O dispositivo de válvulas de retenção pode compreender duas válvulas de retenção em que uma válvula de retenção é arranjada para permitir fluxo da fase de vapor para fora do tanque e a outra válvula de retenção para permitir fluxo da fase de vapor para dentro do tanque, respectivamente. Assim, um dispositivo simples e robusto pode ser obtido. As válvulas de retenção podem ser válvulas passivas. Portanto, não existe necessidade de controle elétrico, pelo que o arranjo pode funcionar também no caso de energia não estar ligada no veículo. Alternativamente, as válvulas de retenção podem ser válvulas ativas controláveis eletricamente. As válvulas de retenção ativas podem ser conectadas a um sistema de controle do veículo e configuradas para serem controláveis pelo sistema de controle. Assim, um dispositivo de válvulas de retenção flexível e mais preciso pode ser obtido.

[015] As válvulas manuais podem ser configuradas para serem abertas/fechadas por meio de uma ferramenta configurada para abertura/fechamento das válvulas. Desse modo, o risco de deixar as válvulas em uma posição errada pode ser diminuído. As válvulas manuais podem ficar arranjadas em uma posição aberta durante a operação do veículo e em uma posição fechada durante o reparo do conector de ventilação do veículo. Neste modo, não existe necessidade de acionar as válvulas durante operação normal e enchimento dos tanques, e assim o arranjo de ventilação é menos laborioso para uso.

[016] A presente invenção também diz respeito a um veículo compreendendo o arranjo de ventilação tal como descrito acima.

[017] Recursos e vantagens adicionais são descritos a seguir na descrição detalhada com referência para os desenhos anexos.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[018] A figura 1 mostra esquematicamente um veículo compreendendo um arranjo de ventilação da presente revelação em uma vista lateral;

[019] A figura 2 mostra esquematicamente um esquema de acoplamento do arranjo de ventilação da presente revelação;

[020] A figura 3 mostra esquematicamente uma válvula manual e uma ferramenta para abrir a válvula.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[021] Um exemplo do veículo 1, o qual na figura 1 é um caminhão pesado, compreendendo um sistema de combustível operado com gás natural líquido (GNL), está ilustrado esquematicamente na figura 1. O veículo 1 compreende um chassi 4, o qual é configurado na parte dianteira para suportar a cabine do motorista 5 e na parte traseira para suportar um corpo de carga (não mostrado). O veículo 1 é provido com um motor a gás 2 que impulsiona as rodas de tração 8 do veículo por meio de uma caixa de engrenagens 6 e de um eixo propulsor 7. O motor 2 é alimentado com combustível de gás natural liquefeito fornecido de um tanque criogênico 10 compreendendo um vaso de armazenamento 11, no qual o gás natural liquefeito a ser usado como combustível para o motor é armazenado.

[022] O veículo pode compreender pelo menos dois tanques criogênicos 10, 10’ (mostrados na figura 2) um em cada lado do chassi 4, no qual os tanques 10, 10’ são montados por meio de componentes de montagem adequados 9, os quais, por exemplo, podem ser tiras metálicas, mas não estão limitados a isto. Os tanques criogênicos 10, 10’ são providos com um arranjo de ventilação 20, o qual é conectado aos tanques criogênicos 10, 10’ compreendendo os vasos de armazenamento 11, 11’.

[023] Os vasos de armazenamento compreendem adicionalmente uma válvula de alívio primária (não mostrada) e uma válvula de alívio secundária (não mostrada). A válvula de alívio primária abrirá quando a pressão dentro do vaso de armazenamento 11 exceder um primeiro valor limite inferior, por exemplo, na ordem de 16 bar (1.600 kPa), a fim de liberar gás de fervura, o qual é uma fase de vapor do gás natural liquefeito e que se desenvolve quando a temperatura dentro do vaso de armazenamento 11 aumenta, do vaso de armazenamento 11 e diminuir desse modo a pressão dentro dele. A válvula de alívio secundária abrirá quando a pressão dentro do vaso de armazenamento 11 exceder um segundo valor limite maior, por exemplo, na ordem de 24 bar (2.400 kPa), a fim de liberar gás de fervura do vaso de armazenamento 11 em uma situação na qual a válvula de alívio primária falha. Os tanques criogênicos 10, 10’ são conectados a uma saída de ventilação 13, a qual por sua vez é conectada à válvula de alívio primária, em que gás de fervura liberado do vaso de armazenamento 11 por meio da válvula de alívio primária deixará o tanque criogênico 10 por meio desta saída de ventilação 13, a qual pode ficar localizada atrás da cabine 5 do veículo.

[024] O veículo compreende adicionalmente um arranjo de ventilação 20 da presente revelação, no qual uma válvula manual 14, 14’ para o respectivo tanque 10, 10’ é incluída. Por meio de válvula manual é pretendido abranger uma válvula que precisa ser acionada manualmente ou por meio de uma ferramenta, isto é, uma válvula que não é acionada automaticamente ou eletricamente. As válvulas manuais 14, 14’ são conectadas aos tanques 10, 10’, por exemplo, por uma interface de válvula 12. As válvulas manuais precisam ser abertas para ventilar os tanques durante enchimento e/ou reparo. O arranjo de ventilação também compreende um conector de ventilação 15 compreendendo uma válvula de retenção 25 (ver a figura 2). O conector de ventilação 15 é arranjado em uma tubulação de ventilação 16 entre as válvulas manuais 14, 14’ e é usado para ventilar os tanques, por exemplo, durante enchimento dos tanques.

[025] Para encher os tanques 10, 10’ um conector de combustível (não mostrado) pode ser conectado a um dos tanques e combustível líquido é empurrado para dentro do tanque. Os tanques são conectados um ao outro por uma tubulação e, portanto, serão enchidos igualmente. A pressão de tanque pode ser de cerca de 9-10 bar (900-1.000 kPa) quando o enchimento é iniciado, e aumentará à medida que os tanques encherem e em 16 bar (1.600 kPa) o enchimento é interrompido. Se a pressão estiver maior que 9-10 bar (900-1.000 kPa), o conector de ventilação 15 pode ser usado para reduzir a pressão dentro dos tanques. O conector de ventilação 15 pode compreender a válvula de retenção 25 (ver a figura 2), a qual é acionada ao ser conectada com uma ferramenta de ventilação para ventilação. O conector de enchimento pode compreender adicionalmente uma segunda válvula de retenção, a qual impede o vazamento de combustível para fora do tanque se existir uma falha do conector. Ao conectar a ferramenta de ventilação, ventilação da fase de vapor pode ser executada por meio do conector de ventilação em um modo controlado.

[026] A figura 2 mostra o arranjo de ventilação 20 da presente invenção com mais detalhes. O arranjo de ventilação 20 compreende o conector de ventilação 15 mencionado anteriormente, o qual compreende a válvula de retenção 25, a qual durante operação normal está fechada, e por esta razão adiciona redundância de escapamento de gás de fervura por meio do conector de ventilação. Em vez disso, o gás de fervura pode ser ventilado através da saída de ventilação 13 no caso em que a temperatura é aumentada nos tanques. Entretanto, durante, por exemplo, enchimento de tanque e/ou reparo, a válvula de retenção 25 pode ser acionada ao ser acoplada a um conector ou ferramenta conectora (não mostrada) tendo uma válvula de retenção correspondente que pode ser acionada, e acionar desse modo a válvula de retenção 25 de tal maneira que ela abre e permite que vapor seja descarregado dos tanques 10, 10’.

[027] Para ventilar os tanques durante, por exemplo, reparo, as válvulas manuais 14, 14’ conectadas a cada tanque 10, 10’ são abertas de maneira que a pressão interna dos tanques possa ser diminuída se desejado. As válvulas manuais normalmente estão fechadas durante a operação do veículo e abertas durante o reparo. Após o reparo, se ambas as válvulas manuais 14 e 14’ forem deixadas abertas durante operação normal, existe um risco em que a fase de vapor nos tanques ficará em contato direto uma com a outra. Desse modo, existe um risco de queda de pressão no sistema de combustível, o que pode causar problemas no fornecimento de combustível. Se os tanques estiverem separados, isto é, quando as válvulas manuais estão fechadas, então a pressão diminuirá no tanque vazio e líquido em vez disso será puxado do outro tanque. Esta é a função pretendida de um sistema de combustível sem uma bomba.

[028] Em uso, líquido é puxado de um tubo de líquido 29, 29’ dentro do respectivo tanque 10, 10’, o qual fica posicionado na parte inferior enquanto que o tubo de vapor 28, 28’ e o tubo de enchimento 26, 26’ ficam posicionados na parte superior do tanque. Os tanques fornecerão combustível líquido para o abastecimento de motor 33 a jusante dos tanques quando a pressão estiver abaixo de 10 bar (1.000 kPa) e vapor se a pressão estiver acima de 10 bar (1.000 kPa). Isto assegura que a pressão não diminuirá muito nos tanques, o que causa limitações de torque ou, se for permitida que a pressão diminua para abaixo de uma pressão mínima, “veículo de estrada” (VOR), isto é, uma parada operacional para o veículo.

As válvulas de regulação 27 e 27’ são conectadas a cada tanque 10, 10’. A válvula de regulação, por exemplo, pode ser um economizador dublado e ela controla se líquido ou vapor é fornecido do respectivo tanque 10, com base na pressão de tanque. Quando líquido é puxado do tanque e ele fica vazio, então vapor é puxado em vez de líquido. Os tanques 10, 10’ também podem compreender um sensor de nível de líquido, e o fornecimento de combustível adicionalmente ou de forma alternativa pode ser baseado no nível de líquido no respectivo tanque 10, 10’. Os sensores de níveis de líquido podem ser conectados a um dispositivo de controle do veículo e as válvulas de regulação podem ser controladas com base no nível de líquido detectado. Na figura 2, o tanque 10 está quase vazio e o nível de líquido 22 está abaixo de um nível no qual o tubo de líquido 29 alcança o gás natural liquefeito.

Assim, vapor é fornecido para o abastecimento de motor 33 por meio de uma linha de fornecimento 30. Se a pressão diminuir para abaixo de um valor de pressão predeterminado, por exemplo, 9 bar (900 kPa), a qual pode ser medida por um sensor de pressão 31 em uma linha de abastecimento de motor 33, a válvula de interrupção automática a jusante da válvula de regulação 27 interrompe o fluxo proveniente do tanque 10 e em vez disso combustível será fornecido pelo tanque 10’ no lado direito, o qual tem um nível mais alto de gás natural líquido por meio de uma linha de fornecimento 30’. A válvula de interrupção e as válvulas de regulação podem ser válvulas ativas, isto é, controláveis eletronicamente por meio da unidade de controle do veículo. A unidade de controle pode controlar a válvula de interrupção automática com base em um valor de pressão medido por um sensor de pressão 31.

Assim, se a pressão do tanque 10 diminuir para abaixo de um valor predeterminado de, por exemplo, 9 bar (900 kPa), o sistema de controle é configurado para gerar um sinal para a válvula de interrupção e fechar a válvula de interrupção 23, pelo que o gás natural liquefeito é fornecido pelo tanque 10’ em vez disso.

[029] Combustível principalmente deve ser puxado de forma igual de cada tanque, mas os comprimentos de tubos a partir dos tanques são comprimentos diferentes e as válvulas de regulação têm algumas tolerâncias. O efeito prático é que um tanque frequentemente é usado mais que o outro tanque antes de ficar vazio, e o outro tanque então subsequentemente ficará vazio. Ao entrar em uma oficina para reparo, existe um desejo de assegurar que gás de fervura não será ventilado dentro da oficina. Para impedir o gás de entrar na oficina uma ferramenta de ventilação que permite que ventilação ocorra em um momento e localização desejados pode ser encaixada ao conector de ventilação 15. As válvulas manuais devem então ser abertas para a ferramenta ser capaz liberar gás dos tanques 10, 10’ por meio do arranjo de ventilação 20.

[030] De acordo com a presente invenção, os problemas associados com o uso de válvulas manuais são reduzidos pelo presente arranjo de ventilação 20. Cada um dos tanques 10, 10’ é conectado ao conector de ventilação comum 15 por meio de uma tubulação de ventilação 16 arranjada para ventilar os tanques 10, 10’ e conectada ao respectivo tanque. A tubulação de ventilação 16 se estende entre os tanques 10, 10’ e conecta os tanques 10, 10’ e os vasos de armazenamento 11, 11’ dos mesmos e compreende o conector de ventilação 15 entre os tanques. O conector de ventilação 15 compreende a válvula de retenção 25 arranjada para descarregar fase de vapor, isto é, a fase de vapor do gás natural liquefeito, dos tanques criogênicos para a localização onde o enchimento dos tanques acontece. A válvula de retenção 25 pode ser acionada para descarregar vapor ao ser conectada a uma ferramenta (não mostrada), configurada para acionar a válvula de retenção 25 e assim abrir a válvula de retenção 25. A tubulação de ventilação 16 compreende um par de válvulas manuais 14, 14’ descritas acima, as quais são conectadas ao respectivo tanque 10, 10’ e localizadas entre o respectivo tanque e o conector de ventilação 15, por exemplo, na interface de válvula 12 (ver as figuras 1 e 3). A tubulação de ventilação 16 compreende adicionalmente um par de dispositivos de válvulas de retenção 17, 17’, cada um dos dispositivos de válvulas de retenção 17, 17’ estando arranjado entre a respectiva válvula manual 14, 14’ e o conector de ventilação 15 para permitir fluxo de fase de vapor para fora do tanque em uma primeira pressão predeterminada e para permitir fluxo da fase de vapor para dentro do tanque em uma segunda pressão predeterminada, em que a primeira pressão predeterminada é menor que a segunda pressão predeterminada. Por meio do presente arranjo de ventilação, as válvulas manuais não precisam ser acionadas durante a operação normal do veículo incluindo encher completamente os tanques com combustível, uma vez que as válvulas manuais podem ficar sempre em uma posição aberta. Assim, ao encher os tanques de combustível um usuário nunca precisará acionar as válvulas manuais, o que tornará o sistema de combustível mais robusto. Portanto, o risco de perturbações ou paradas operacionais causadas pelas válvulas manuais estando na posição errada é reduzido consideravelmente. As válvulas manuais precisam ser fechadas somente quando o conector de ventilação 15 precisa de reparo e precisa ser removido. Nesse caso, também as válvulas nos dispositivos de válvulas 17, 17’ precisam ser fechadas.

[031] A primeira pressão predeterminada pode ser determinada tal como desejado, mas pode ser, por exemplo, de 0-1 bar (0-100 kPa), mas não está limitada a isto. A segunda pressão predeterminada é maior que a primeira pressão predeterminada, mas pode ser determinada de tal maneira que a diferença de pressão entre os tanques não se torna muito grande, e pode ser, por exemplo, de 7- 8 bar (700-800 kPa), mas não está limitada a isto. Assim, a válvula de retenção, a qual abre para fluxo para fora do tanque, é estabelecida para abrir em uma contrapressão muito baixa para permitir ventilação facilmente. A válvula de retenção, a qual abre para fluxo para dentro do tanque, em vez disso é estabelecida para mais alta, por exemplo, em cerca de 7-8 bar (700-800 kPa), o que significa que o diferencial de pressão entre os tanques não pode se tornar maior que 7-8 bar (700- 800 kPa). Assim, um tanque deve ficar vazio primeiro, então o diferencial entre os tanques será menor e assim fluxo não acontecerá. Se um tanque escoar e esvaziar, então o outro tanque somente reduzirá sua pressão para 7-8 bar (700-800 kPa), mas não esvaziará também. Mesmo se isto acontecer, então o sistema de combustível será capaz de entregar potência total. Adicionalmente, as válvulas de retenção adicionam redundância duplicada das válvulas de alívio de pressão, à medida que as válvulas de alívio do outro tanque são usadas, embora em uma pressão diferencial aumentada de 7-8 bar (700-800 kPa) da válvula de retenção. Se a válvula de alívio primária falhar e não abrir, então redundância estará perdida no momento para esse tanque. Com a adição das válvulas de retenção descritas acima, em 24 bar (2.400 kPa) quando a válvula de alívio secundária deve abrir, então também a válvula primária do outro tanque estaria perto de abrir (24-8=16 bar (1.600 kPa)). Adicionalmente, em 32 bar (3.200 kPa), a válvula de alívio secundária do outro tanque abre, se tanto as válvulas de alívio primárias quanto uma válvula de alívio secundária falharem.

[032] Na figura 2, um exemplo do dispositivo de válvulas de retenção 17, 17’ está mostrado. Cada um dos dispositivos de válvulas de retenção 17, 17’ compreende duas válvulas de retenção 171, 172 e 171’, 172’, respectivamente. As primeiras válvulas de retenção 171, 171’ são arranjadas para permitir fluxo da fase de vapor para fora do tanque e as segundas válvulas de retenção 172, 172’ são arranjadas para permitir fluxo da fase de vapor para dentro do tanque, respectivamente. As primeiras válvulas de retenção 171, 171’ são arranjadas para permitir fluxo da fase de vapor para fora do tanque em uma primeira pressão predeterminada, a qual pode ser de 0-1 bar (0-100 kPa). As segundas válvulas de retenção 172, 172’ são arranjadas para permitir fluxo da fase de vapor para dentro do tanque em uma segunda pressão predeterminada, a qual pode ser de 7-8 bar

(700-800 kPa). Assim, a primeira pressão predeterminada é menor que a segunda pressão predeterminada, permitindo desse modo ventilação dos tanques enquanto que a diferença de pressão entre os tanques pode ser mantida em um nível mais alto. Cada uma das válvulas de retenção 171, 172, 171’, 172’ é configurada para abrir na primeira e/ou na segunda pressão predeterminada. Cada uma das válvulas de retenção 171, 172, 171’, 172’ pode compreender, por exemplo, uma mola ou podem ser usadas outras soluções mecânicas, tais como membranas sensíveis à pressão, desde que a válvula abra na pressão desejada. As válvulas de retenção deste tipo são válvulas passivas, as quais são simples e robustas. As válvulas de retenção 171, 172, 171’, 172’ alternativamente podem ser controláveis eletricamente, isto é, válvulas ativas. As válvulas de retenção controláveis eletricamente podem ser conectadas a um dispositivo de controle do veículo e a pressão de vapor de entrada/saída pode ser medida por meio de um sensor de pressão arranjado a montante ou a jusante do dispositivo de válvulas de retenção para medir a pressão a montante ou a jusante do dispositivo de válvulas de retenção. As válvulas de retenção duplas 171, 172 e 171’, 172’ assegurarão que enchimento demais não impedirá expansão do combustível à medida que ele aquece. Além disso, é assegurado que tubos não ficarão com excesso de pressão, o qual pode causar perturbações operacionais ou parada do veículo.

[033] As válvulas manuais 14, 14’ podem ser arranjadas para serem abertas/fechadas por meio de uma ferramenta 141 configurada para abertura/fechamento das válvulas tal como mostrado esquematicamente na figura 3.

Por exemplo, uma roda 142 das válvulas manuais 14, 14’ pode ser construída de maneira que uma ferramenta de casamento possa encaixar com a roda. Assim, a ferramenta e as válvulas manuais podem ser construídas de maneira que exista uma conexão de casamento entre partes de conexão e de maneira que a ferramenta possa girar a roda da válvula manual. Isto reduzirá a possibilidade de fechar as válvulas manuais de modo involuntário. Tal como descrito anteriormente, as válvulas manuais ficam arranjadas em uma posição aberta durante a operação do veículo e em uma posição fechada durante o reparo do conector de ventilação do veículo.

Somente quando existe uma necessidade de reparar o conector de ventilação é que é necessário fechar as válvulas manuais 14, 14’ ou as válvulas do dispositivo de válvulas de retenção 17, 17’. Isto também significa que o risco de descarga de gases de fervura dentro da oficina por meio da saída de ventilação 13 situada atrás da cabine é reduzido, uma vez que as válvulas manuais já estão abertas.

[034] A descrição apresentada acima da presente invenção é fornecida para propósitos ilustrativos e descritivos. Ela não pretende ser exaustiva ou restringir a invenção às variantes descritas, mas em vez disso a invenção é para ser limitada pelo escopo das reivindicações anexas. Muitas modificações e variações obviamente ficarão aparentes para uma pessoa versada na técnica. As modalidades foram escolhidas e descritas a fim de explicar melhor os princípios da invenção e suas aplicações práticas e consequentemente tornar possível para uma pessoa versada na técnica entender a invenção para várias modalidades e com as várias modificações apropriadas para o uso pretendido.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Arranjo de ventilação (20) para um veículo compreendendo um sistema de combustível operado com gás natural líquido, o veículo compreendendo um par de tanques criogênicos (10, 10’) para armazenar o gás natural liquefeito e montado no chassi do veículo, o arranjo de ventilação compreendendo uma tubulação de ventilação (16) arranjada para ventilar os tanques e conectada ao respectivo tanque, a tubulação de ventilação (16) compreendendo um conector de ventilação (15) compreendendo uma válvula de retenção (25) arranjada para descarregar vapor dos tanques criogênicos (10, 10’) para a atmosfera, em que cada um dos tanques é conectado ao conector de ventilação (15) por meio da tubulação de ventilação, a tubulação de ventilação compreendendo um par de válvulas manuais (14, 14’) conectadas ao respectivo tanque (10, 10’) e localizadas entre o respectivo tanque (10, 10’) e o conector de ventilação (15), CARACTERIZADO pelo fato de que a tubulação de ventilação (16) compreende adicionalmente um par de dispositivos de válvulas de retenção (17, 17’), cada um dos dispositivos de válvulas de retenção (17, 17’) sendo arranjado entre a respectiva válvula manual (14, 14’) e o conector de ventilação (15) e sendo arranjado para permitir fluxo de fase de vapor para fora do tanque em uma primeira pressão predeterminada e para permitir fluxo de fase de vapor para dentro do tanque em uma segunda pressão predeterminada, em que a primeira pressão predeterminada é menor que a segunda pressão predeterminada.

2. Arranjo de ventilação (20), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira pressão predeterminada é de 0-1 bar (0-100 kPa).

3. Arranjo de ventilação (20), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda pressão predeterminada é de 7-8 bar (700-800 kPa).

4. Arranjo de ventilação (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de válvulas de retenção (17, 17’) compreende pelo menos uma válvula de retenção (171, 172; 171’, 172’) configurada para abrir na primeira ou na segunda pressão predeterminada.

5. Arranjo de ventilação (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos dispositivos de válvulas de retenção (17, 17’) compreende duas válvulas de retenção (171, 172; 171’, 172’), em que uma válvula de retenção (171, 171’) é arranjada para permitir fluxo da fase de vapor para fora do tanque e a outra válvula de retenção (172, 172’) é arranjada para permitir fluxo da fase de vapor para dentro do tanque, respectivamente.

6. Arranjo de ventilação (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as válvulas de retenção (171, 172; 171’, 172’) são válvulas passivas.

7. Arranjo de ventilação (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1-5, CARACTERIZADO pelo fato de que as válvulas de retenção (171, 172; 171’, 172’) são válvulas ativas controláveis eletricamente.

8. Arranjo de ventilação (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as válvulas manuais (14, 14’) são configuradas para serem abertas/fechadas por meio de uma ferramenta (141) configurada para abertura/fechamento das válvulas (14, 14’).

9. Arranjo de ventilação (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as válvulas manuais (14, 14’) ficam arranjadas em uma posição aberta durante a operação do veículo e em uma posição fechada durante o reparo do conector de ventilação (15) do veículo (1).

10. Veículo (1), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o arranjo de ventilação (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1-9.