CN103836331A - 一种车载储气瓶组拖车式加气站 - Google Patents
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Abstract
一种车载储气瓶组拖车式加气站，同样也是储气瓶组集装箱式加气站，有完整的气瓶组、充气与加气管路结构；具有运输、充气、加气三个完整功能；对外加气不需要三相电源，节省电力增容费用，节省了二次加压设备，减少投资，节能环保，更不占用平面场地，移动到任何地方，无需连接任何管路，就可以工作，简单、高效、安全，对外加气过程中没有噪音和机油污染排放，更加洁净；建站周期非常短，当天建站当天使用，建站更为简单，可复制、工厂化、规模化生产，利于大城市建站布局；今天我们做天然气加气站，明天我们做氢气加气站，其技术原理是一样的，我们走的能源之路为：CH4→H2即走低碳(天然气能源)到无碳能源(氢气能源)之路。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载储气瓶组拖车式加气站，也同样适用于储气瓶组集装箱式加气站，属于天然气、氢气等能源应用领域，也同样属于各种气体应用领域。
背景技术
现有车载储气瓶组拖车运气到子站，要与相关设备(如加气机)进行管路连接，还是要用或是必须要用压缩设备(如压缩机组或液压等加压设备)消耗动力电源二次加压，才能完成气体卸车和对外加气功能。用压缩设备二次加压显然有噪音扰民和机油污染排放、耗能。现有车载储气瓶组拖车和子站的压缩设备结合，完成对外加气过程中既不节能也不环保。占地面积大，设备多，安全隐患就多，车载储气瓶组拖车运气到子站每对外加一万方天然气需要二次加压耗电为645度以上电力，这是目前的状况。需要创新才能改变。
发明内容
本发明是在本人的已授权的专利200910141153.7基础之上，再次经过创造性劳动，秉承原设计的理念，进一步优化，对车载储气瓶组拖车气瓶管路结构重新设计，构成全新的车载储气瓶组拖车式加气站，节省了现有加气站快速接头的人工连接工序，实现去母站充气与移动任何一点都可以对外加气双向功能，原有功能发生了颠覆性变化，其得到意想不到的效果是：车载储气瓶组拖车式加气站高效、快捷，加气站占地面积非常小，达到已授权的专利原设计达不到的技术效果，具有非常显著的技术进步，可以实现一辆车载气瓶组拖车就可以建成一个加气站，可以说是对现有子加气站技术产生了颠覆性或是革命性的变化。
本人的已授权的专利200910141153.7和现有所有加气站都是固定在某地，车载储气瓶组拖车和被充气的汽车都到加气站集中，在加气站完成卸气和加气功能，这是一种固定式加气站模式；如果本车载储气瓶组拖车式加气站可以快捷移动到任何一点，例如到某个大型停车场内，利用夜间车停驾驶员休息间隙，在停车场完成加气，白天再把车载储气瓶组拖车式加气站开走，白天停车场没有气瓶拖车也就没有任何安全隐患，这是一件多么有意义的事，本发明希望开发一种全新的加气模式。也许以前有人也这么想，但是，我们看出其技术方案涉及的利用率远远没有达到商业化要求，即利用率非常低，没有理论依据，经济上不上算，所以市场上迟迟不见该产品出现。这需要发挥创造性劳动才能解决。本发明没有从别人那里借鉴或联想得到任何思路。不是显而易见的，完全要靠自己发挥创造性劳动才能有所突破。
本发明要解决几个关键点：一是，气瓶拖车利用率，例如达到55％以上，本发明新颖性在于率先达到55％以上，这是国内类似产品当中没有的；二是，去母站充气后可以去任何地点加气，本发明另一个新颖性在于本身必须自带有充气和加气管路；三是，气瓶、充气与加气管路三者整体结构要高度集成、简单，其结构整体移动性也是具有新颖性，与别人的结构设计完全不同；四，本发明的充气与加气管路其结构仅在各气瓶组管口周围，即在气瓶拖车后舱中，占用的空间非常非常的小，基本不占用原来的平面场地，这是非常显著的技术进步；
本方案适用于天然气、氢气、及氢气和天然气的混合气体，也适用于其它气体。
技术方案：
一种车载储气瓶组拖车式加气站(含集装箱管束式加气站)，由拖车(集装箱)上的10组(个)以上气瓶并在其上安装了相应充气与加气管路构成，其技术特征是：去母站用充气管路充气至23MPa以上，去任何地点对外加气则通过各组(个)气瓶上的电磁阀(气动阀)并联形成的加气管路，从第一组到最后一组顺序依次逐个视压力差情况打开相对应的电磁阀(气动阀)，对被充燃气汽车的气瓶充满到额定压力为止，每次加气重复上述动作，直到最后一组(个)气瓶压力低于额定压力时，去母站充气。
车载储气瓶组拖车，其技术特征包含：储气瓶组与拖车捆绑在一起构成的车载储气瓶组拖车，也称作是捆绑式车载气瓶组拖车；储气瓶组与集装箱构成管束集装箱，再安装在拖车上构成车载储气瓶组拖车，也称作是集装箱管束气瓶组拖车；其中管束集装箱与拖车可以分离，本发明同样适用于管束集装箱式加气站或叫做储气瓶组集装箱式加气站。也就是储气瓶组集装箱管束式加气站也在本发明的保护范围内。
下表是一个气瓶容器为2.25m3几何水容积的压力对应标方体积表。本发明设计时用气态方程考虑到了压缩因子，该表是通过科学计算得出的，是本发明创造性劳动组成部分，本发明采用10组(个)以上气瓶来提高利用率，是经过创造性劳动设计出来的，计算如下：
车载储气瓶组拖车气瓶利用率与压力和分组两个因素有关，这里是详细叙述。
1、车载储气瓶组不分组，把10个气瓶作为一个气瓶，假如充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组下降至20MPa时，就不能对外加气了。23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；我们计算出气体利用率：
(636.26-568.75)×10/636.26×10＝10.6％；
假如充满至25MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组下降至20MPa时，就不能对外加气了。25MPa压力对应的体积为675.83标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；我们计算出气体利用率：
(675.83-568.75)×10/675.83×10＝15.8％；
我们得出结论，气体利用率与被充装的压力有关，压力越高利用率越高。本发明压力保护范围为大于等于23MPa以上。
2、车载储气瓶组分为二组，把10个气瓶分为二个气瓶组，每组5个气瓶构成一个气瓶，假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组最后一组即第二组也下降至20MPa时，不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为18MPa。查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-517.90)×5/636.26×5＝18.6％
第二组利用率：(636.26-568.75)×5/636.26×5＝10.6％
分为二组总的利用率为：(10.6％+18.6％)/2＝14.6％
3、车载储气瓶组分为三组，把10个气瓶分为三个气瓶组，第一、二组每组3个气瓶构成一个气瓶，第三组4个气瓶构成一个气瓶；假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组第二组也下降至20MPa时，需要第三组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，每次都是先从第一组开始，依次对外加气，当最后一组即第三组气瓶也下降至20MPa时，不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为15MPa。
第二气瓶组的剩余压力为18MPa。
查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；15MPa压力对应的体积为标方433.14我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-433.14)×3/636.26×3＝31.9％
第二组利用率：(636.26-517.90)×3/636.26×3＝18.6％
第三组利用率：(636.26-568.75)×4/636.26×4＝10.6％
分为三组总的利用率为：(10.6％+18.6％+31.9％)/3＝20.4％
4、车载储气瓶组分为四组，把10个气瓶分为四个气瓶组，第一、二、三组每组2个气瓶构成一个气瓶，第四组4个气瓶构成一个气瓶；假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组第二组也下降至20MPa时，需要第三组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，每次都是先从第一组开始，依次对外加气，当第三组气瓶也下降至20MPa时，需要第四组气瓶中的高压气体配合补充，当最后一组即第四组气瓶也下降至20MPa时，不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为10MPa；第二气瓶组的剩余压力为15MPa；第三气瓶组的剩余压力为18MPa；最后一组即第四气瓶组的剩余压力为20MPa。
查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；15MPa压力对应的体积为标方433.14；10MPa压力对应的体积为标方278.25；我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-278.25)×2/636.26×2＝56.2％
第二组利用率：(636.26-433.14)×2/636.26×2＝31.9％
第三组利用率：(636.26-517.90)×2/636.26×2＝18.6％
第四组利用率：(636.26-568.75)×4/636.26×4＝10.6％
分为四组总的利用率为：(10.6％+18.6％+31.9％+56.2％)/4＝29.3％
5、车载储气瓶组分为五组，把10个气瓶分为五个气瓶组，第一、二、三、四、五组每组2个气瓶构成一个气瓶；假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组第二组也下降至20MPa时，需要第三组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，每次都是先从第一组开始，依次对外加气，当第三组气瓶也下降至20MPa时，需要第四组气瓶中的高压气体配合补充，当第四组气瓶也下降至20MPa时，需要第五组气瓶中的高压气体配合补充，只有最后一组即第五组气瓶中的压力也下降至20MPa时；不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为9MPa；第二气瓶组的剩余压力为10MPa；第三气瓶组的剩余压力为15MPa；第四气瓶组的剩余压力为18MPa；最后一组即第五气瓶组的剩余压力为20MPa；
查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；15MPa压力对应的体积为标方433.14；10MPa压力对应的体积为标方278.25；9MPa压力对应的体积为标方247.22；我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-247.22)×2/636.26×2＝61.1％
第二组利用率：(636.26-278.25)×2/636.26×2＝56.2％
第三组利用率：(636.26-433.14)×2/636.26×2＝31.9％
第四组利用率：(636.26-517.90)×2/636.26×2＝18.6％
第五组利用率：(636.26-568.75)×2/636.26×2＝10.6％
分为五组总的利用率为：(10.6％+18.6％+31.9％+56.2％+61.1％)/5＝35.7％
6、车载储气瓶组分为六组，把10个气瓶分为六个气瓶组，第一、二、三、四、五组每组1个气瓶构成一个气瓶；第六组由5个气瓶构成；假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组第二组也下降至20MPa时，需要第三组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，每次都是先从第一组开始，依次对外加气，当第三组气瓶也下降至20MPa时，需要第四组气瓶中的高压气体配合补充，当第四组气瓶也下降至20MPa时，需要第五组气瓶中的高压气体配合补充，只有最后一组即第六组气瓶中的压力也下降至20MPa时；不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为8MPa；第二气瓶组的剩余压力为9MPa；第三气瓶组的剩余压力为10MPa；第四气瓶组的剩余压力为15MPa；第五气瓶组的剩余压力为18MPa；最后一组即第六气瓶组的剩余压力为20MPa；
查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；15MPa压力对应的体积为标方433.14；10MPa压力对应的体积为标方278.25；9MPa压力对应的体积为标方247.22；8MPa压力对应的体积为标方216.65；我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-216.65)/636.26＝65.9％
第二组利用率：(636.26-247.22)/636.26＝61.1％
第三组利用率：(636.26-278.25)/636.26＝56.2％
第四组利用率：(636.26-433.14)/636.26＝31.9％
第五组利用率：(636.26-517.90)/636.26＝18.6％
第六组利用率：(636.26-568.75)×5/636.26×5＝10.6％
分为六组总的利用率为：(10.6％+18.6％+31.9％+56.2％+61.1％+65.9％)/6＝40.7％
7、车载储气瓶组分为七组，把10个气瓶分为七个气瓶组，第一、二、三、四、五、六组每组1个气瓶构成一个气瓶；第七组由4个气瓶构成；假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组第二组也下降至20MPa时，需要第三组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，每次都是先从第一组开始，依次对外加气，当第三组气瓶也下降至20MPa时，需要第四组气瓶中的高压气体配合补充，当第四组气瓶也下降至20MPa时，需要第五组气瓶中的高压气体配合补充，只有当最后一组即第七组气瓶中的压力也下降至20MPa时；不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为7MPa；第二气瓶组的剩余压力为8MPa；第三气瓶组的剩余压力为9MPa；第四气瓶组的剩余压力为10MPa；第五气瓶组的剩余压力为15MPa；第六气瓶组的剩余压力为18MPa；最后一组即第七气瓶组的剩余压力为20MPa；
查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；15MPa压力对应的体积为标方433.14；10MPa压力对应的体积为标方278.25；9MPa压力对应的体积为标方247.22；8MPa压力对应的体积为标方216.65；7MPa压力对应的体积为标方186.76；我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-186.76)/636.26＝70.6％
第二组利用率：(636.26-216.65)/636.26＝65.9％
第三组利用率：(636.26-247.22)/636.26＝61.1％
第四组利用率：(636.26-278.25)/636.26＝56.2％
第五组利用率：(636.26-433.14)/636.26＝31.9％
第六组利用率：(636.26-517.90)/636.26＝18.6％
第七组利用率：(636.26-568.75)×4/636.26×4＝10.6％
分为七组总的利用率为：(10.6％+18.6％+31.9％+56.2％+61.1％+65.9％+70.6％)/7＝44.9％
8、车载储气瓶组分为八组，把10个气瓶分为八个气瓶组，第一、二、三、四、五、六、七组每组1个气瓶构成一个气瓶；第八组由3个气瓶构成；假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组第二组也下降至20MPa时，需要第三组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，每次都是先从第一组开始，依次对外加气，当第三组气瓶也下降至20MPa时，需要第四组气瓶中的高压气体配合补充，当第四组气瓶也下降至20MPa时，需要第五组气瓶中的高压气体配合补充，只有当最后一组即第八组气瓶中的压力也下降至20MPa时；不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为6MPa；第二气瓶组的剩余压力为7MPa；第三气瓶组的剩余压力为8MPa；第四气瓶组的剩余压力为9MPa；第五气瓶组的剩余压力为10MPa；第六气瓶组的剩余压力为15MPa；第七气瓶组的剩余压力为18MPa；最后一组即第八气瓶组的剩余压力为20MPa；
查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；15MPa压力对应的体积为标方433.14；10MPa压力对应的体积为标方278.25；9MPa压力对应的体积为标方247.22；8MPa压力对应的体积为标方216.65；7MPa压力对应的体积为标方186.76；6MPa压力对应的体积为标方157.67；
我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-157.67)/636.26＝75.2％
第二组利用率：(636.26-186.76)/636.26＝70.6％
第三组利用率：(636.26-216.65)/636.26＝65.9％
第四组利用率：(636.26-247.22)/636.26＝61.1％
第五组利用率：(636.26-278.25)/636.26＝56.2％
第六组利用率：(636.26-433.14)/636.26＝31.9％
第七组利用率：(636.26-517.90)/636.26＝18.6％
第八组利用率：(636.26-568.75)×3/636.26×3＝10.6％
分为八组总的利用率为：(10.6％+18.6％+31.9％+56.2％+61.1％+65.9％+70.6％+75.2％)/8＝48.8％
9、车载储气瓶组分为九组，把10个气瓶分为九个气瓶组，第一、二、三、四、五、六、七、八组每组1个气瓶构成一个气瓶；第九组由2个气瓶构成；假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组第二组也下降至20MPa时，需要第三组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，每次都是先从第一组开始，依次对外加气，当第三组气瓶也下降至20MPa时，需要第四组气瓶中的高压气体配合补充，当第四组气瓶也下降至20MPa时，需要第五组气瓶中的高压气体配合补充，只有当最后一组即第九组气瓶中的压力也下降至20MPa时；不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为5MPa；第二气瓶组的剩余压力为6MPa；第三气瓶组的剩余压力为7MPa；第四气瓶组的剩余压力为8MPa；第五气瓶组的剩余压力为9MPa：第六气瓶组的剩余压力为10MPa；第七气瓶组的剩余压力为15MPa；第八气瓶组的剩余压力为18MPa；最后一组即第九气瓶组的剩余压力为20MPa；
查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；15MPa压力对应的体积为标方433.14；10MPa压力对应的体积为标方278.25；9MPa压力对应的体积为标方247.22；8MPa压力对应的体积为标方216.65；7MPa压力对应的体积为标方186.76；6MPa压力对应的体积为标方157.67；5MPa压力对应的体积为标方129.45；我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-129.45)/636.26＝79.7％
第二组利用率：(636.26-157.67)/636.26＝75.2％
第三组利用率：(636.26-186.76)/636.26＝70.6％
第四组利用率：(636.26-216.65)/636.26＝65.9％
第五组利用率：(636.26-247.22)/636.26＝61.1％
第六组利用率：(636.26-278.25)/636.26＝56.2％
第七组利用率：(636.26-433.14)/636.26＝31.9％
第八组利用率：(636.26-517.90)/636.26＝18.6％
第九组利用率：(636.26-568.75)×3/636.26×3＝10.6％
分为九组总的利用率为：(10.6％+18.6％+31.9％+56.2％+61.1％+65.9％+70.6％+75.2％+79.7％)/9＝52.2％
10、车载储气瓶组分为十组，把10个气瓶分为十个气瓶组，每组由一个气瓶构成；假如都充满至23MPa压力，在这样的工作条件下，对外加气，先用第一个气瓶组对外加气，可以把被充气瓶加满至20MPa，当第一个气瓶组对外加气，气瓶压力降至20MPa以下时，需要第二组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，还是可以把被充气瓶加满至20MPa，当车载气瓶组第二组也下降至20MPa时，需要第三组23MPa气瓶中的高压气体配合补充，每次都是先从第一组开始，依次对外加气，当第三组气瓶也下降至20MPa时，需要第四组气瓶中的高压气体配合补充，当第四组气瓶也下降至20MPa时，需要第五组气瓶中的高压气体配合补充，只有当最后一组即第十组气瓶中的压力也下降至20MPa时；不能对外加气了，这时第一气瓶组的剩余压力为4MPa；第二气瓶组的剩余压力为5MPa；第三气瓶组的剩余压力为6MPa；第四气瓶组的剩余压力为7MPa；第五气瓶组的剩余压力为8MPa；第六气瓶组的剩余压力为9MPa；第七气瓶组的剩余压力为10MPa；第八气瓶组的剩余压力为15MPa；第九气瓶组的剩余压力为18MPa；最后一组即第十气瓶组的剩余压力为20MPa；
查表：23MPa压力对应的体积为636.26标方；20MPa压力对应的体积为568.75标方；18MPa压力对应的体积为标方517.90；15MPa压力对应的体积为标方433.14；10MPa压力对应的体积为标方278.25；9MPa压力对应的体积为标方247.22；8MPa压力对应的体积为标方216.65；7MPa压力对应的体积为标方186.76；6MPa压力对应的体积为标方157.67；5MPa压力对应的体积为标方129.45；4MPa压力对应的体积为标方102.14；我们计算出气体利用率：
第一组利用率：(636.26-102.14)/636.26＝83.9％
第二组利用率：(636.26-129.45)/636.26＝79.7％
第三组利用率：(636.26-157.67)/636.26＝75.2％
第四组利用率：(636.26-186.76)/636.26＝70.6％
第五组利用率：(636.26-216.65)/636.26＝65.9％
第六组利用率：(636.26-247.22)/636.26＝61.1％
第七组利用率：(636.26-278.25)/636.26＝56.2％
第八组利用率：(636.26-433.14)/636.26＝31.9％
第九组利用率：(636.26-517.90)/636.26＝18.6％
第十组利用率：(636.26-568.75)×3/636.26×3＝10.6％
分为十组总的利用率为：(10.6％+18.6％+31.9％+56.2％+61.1％+65.9％+70.6％+75.2％+79.7％+83.9％)/10＝55.4％
我们总结上述规律： 利用率％
| 第几组 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 利用率 | 10.6 | 14.6 | 20.4 | 29.3 | 35.7 | 40.7 | 44.9 | 48.8 | 52.2 | 55.4 |
本发明通过创造性思维，需要把车载储气瓶组拖车分成10组(个)或10组(个)气瓶以上，压力在23MPa以上，其利用率才能超过55％以上，才具有商业意义，才具有实用性，才符合经济效益。也就是气瓶拖车在9组(个)以下没有商业价值。也不经济。10组(个)以上(含10组、个)都在本发明的保护范围内。
本发明举例，车载储气瓶组拖车上的气瓶，优选12个气瓶，其利用率可以达到60％以上。这是现有同类产品无法达到的利用率。
本发明由拖车上的10组(个)以上气瓶并在其上安装了相应充气与加气管路构成，其充气管路其技术特征是：在图1中，由30至44构成充气管路，工作原理是：母站充气软管通过快速接头，与30连接，关闭放散阀44；打开1至12阀；打开31至43阀，关闭13至24阀，关闭27阀，该充气管路可以完成母站对该气瓶拖车充气；
加气管路其技术特征是：在图1中，13至24电磁阀(气动阀)并联后再与流量计25、压力传感器26、阀27、加气口28串联；其流量计25、压力传感器26信号(用虚线表示)与电控板29相连，13至24电磁阀(气动阀)受电控板29输出信号控制(用虚线表示)。
加气口28一般是由二位三通阀外接加气软管和加气嘴构成，加气嘴可以插入被充气瓶中，是常规技术。
电控板29包括数显板(显示加气量、金额等信息)、稳压电路等，能接收压力传感器、流量计输入信号；输出控制电磁阀的控制信号，一般由单片机、PLC等电脑芯片制作。上述这些构成了加气管路。这是本发明特制的加气管路。其紧密与气瓶组配合距离最短，压降、漏气损耗最小，这也是最大的技术进步。
去母站用充气管路充气至23MPa以上，其技术特征是：充满至23MPa才能达到其利用率。本发明有充气管路，其充气管路是本发明的一个特色；
去任何地点对外加气则通过各组(个)气瓶上的电磁阀(气动阀)并联形成的加气管路，从第一组到最后一组顺序依次逐个视压力差情况打开相对应的电磁阀(气动阀)，对被充燃气汽车的气瓶充满到额定压力为止，每次加气重复上述动作，直到最后一组(个)气瓶压力低于额定压力时，去母站充气。
其“顺序依次逐个视压力差情况打开相对应的电磁阀(气动阀)”，其技术特征包含两个方面分别是：
一、顺序是从第一组(个)开始，接下来第二组(个)，如能对被充燃气汽车的气瓶充满到额定压力就停止，如加不满，接下来第三组(个)，直到最后一组(个)为止；“逐个”其技术特征是：打开第一组(个)气瓶上加气管路的电磁阀，如阀13，用第一组(个)气瓶中的压力对外加气，当压力不够，必须关闭其电磁阀，才能打开第二组(个)气瓶上加气管路的电磁阀，如阀14；也就是先关闭当前打开的阀，再打开下一组(个)阀。这些动作由电控板来控制自动完成。
二、顺序是从第一组(个)开始，加气管路上的电控板29依据压力传感器25上压力信号先判断，从第一组开始判断，当被充气瓶中的压力低于拖车上该组气瓶压力时打开相对应的阀(有压力差)，否则(没有压力差)，不打开，接下来继续判断，条件成立，打开相对应的该阀。这样避免盲目打开，节省加气时间。一句话，有压力差(电控板29输出信号)打开该阀，没有压力差不打开该阀；
被充燃气汽车气瓶的额定压力，目前国家规定为20MPa；被充燃气汽车其技术特征是包含天然气燃料汽车、氢气燃料汽车、或二者混合燃料汽车；天然气包括常规天然气和非常规天然气(如煤层气、煤制天然气、页岩气、沼气等)；“每次加气重复上述动作”，其技术特征是：每次都是从第一组到最后一组顺序依次逐个视压力差情况打开电磁阀(气动阀)，对被充燃气汽车的气瓶充满到额定压力为止；再给另一辆被充燃气汽车的气瓶加气时，又是重新从第一组到最后一组顺序依次逐个打开电磁阀(气动阀)，对被充燃气汽车的气瓶充满到额定压力为止；直到最后一组(个)气瓶压力低于额定压力时即低于20MPa压力时，去母站充气。母站其技术特征是：可以是在天然气管道上建立的CNG压缩母站，也可以是LNG汽化后得到的高压CNG气化站。
本发明中的所述气瓶，其技术特征是，可以是钢瓶、也可以是缠绕瓶，包括国际标准中的四种形式的气瓶。
技术秘诀：加气管路各气瓶口没有压力传感器，其各气瓶口压力值从何而来，答案是：第一次加气，都是高压如23MPa，第一组对外加气时，压力在下降，直到压力平衡时，在切换第二组时，电控板29中的电脑芯片记录第一组当时的压力值。下次再用时(判断压力差时)调出上次加气切换时压力记录值。第二至最后一组压力值同样的道理得到。我们的技术方案中，其加气管路所有气瓶口处没有压力传感器，其设计新颖，是个非常大的技术进步。
有益效果
1、一种车载储气瓶组拖车式加气站，同样也是储气瓶组集装箱式加气站，有完整的气瓶组、充气与加气管路结构；具有运输、充气、加气三个完整功能；对外加气不需要三相电源，节省电力增容费用，节省了二次加压设备，减少投资，节能环保。
2、一种车载储气瓶组拖车式加气站，其加气管路在气瓶与充气管路上，占用空间几乎可以不计，更不占用平面场地，移动到任何地方，无需连接任何管路，就可以工作，简单、高效、安全。
3、一种车载储气瓶组拖车式加气站，对外加气过程中没有噪音和机油污染排放，更加洁净。建站周期非常短，当天建站当天使用。
4、一种车载储气瓶组拖车式加气站，建站更为简单，可复制、工厂化、规模化生产。
5、一种车载储气瓶组拖车式加气站，占地面积非常小，利于大城市建站布局。这是非常显著的技术进步。很多现有加油站改为油气混合站，该站可以做到无缝对接。
6、一种车载储气瓶组拖车式加气站，也适用于储气瓶组集装箱式加气站，只要车载储气瓶组拖车或集装箱式储气瓶组充装满的压力值要大于天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力。在大于3、4、5MPa及以上该条件成立就有其效果，越大效果越明显。这是本人的重点应用点，在全国范围内，如果每个CNG加气站采用本发明的加气站技术，子站每对外加气一万方天然气，将节省耗电645度，即节省二次加压耗电数，全国每年将节省上亿度电。
7、当前治理雾霾极为迫切，特别是要治理汽车尾气排放造成的污染，首先要改燃油车为燃气车，而燃气汽车大量普及需要大量的基础设施配套即加气站配套，本发明可以在任何地点实现加气站功能。今天我们做天然气加气站，明天我们做氢气加气站，其技术原理是一样的，我们走的能源之路为：CH4→H2即走低碳(天然气能源)到无碳能源(氢气能源)之路。本发明对后来者抛砖引玉，引导后来者在这样的能源之路上走下去。
8、本发明所涉及的加气站能成功推广，即天然气加气站到氢气加气站转换就非常成功，就能鼓励我国更多的人加入到天然气制氢领域，我国天然气管网非常普及，获取氢气的资源非常丰富，本发明可以让我们国家在国际上率先实现氢气燃料汽车的普及，仅这一点其意义非常巨大。
附图说明
图1是表示车载储气瓶组拖车上安装在12个气瓶组上的充气、加气管路结构图
在图1中：
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12分别表示车载储气瓶组拖车上的气瓶，同时也表示该气瓶口上的根部阀；13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24分别表示对应1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12气瓶上对应的加气管路上电磁阀(气动阀)；25表示并联后加气管路上的流量计；26表示并联后加气管路上的压力传感器；27表示并联后加气管路上的阀；28表示并联后加气管路上的对外加气口；29表示加气管路上的电控板；30表示充气管路上快速接头；31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42分别表示对应1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12气瓶上的充气管路上的阀；43表示充气管路上的快速接头上的阀；44表示充气管路上的快速接头上的放散阀。
实施例
图1是表示车载储气瓶组拖车上安装在12个气瓶组上的充气、加气管路结构图，首先是安装在拖车上的，可以整体移动，具有运输、充气、加气三种功能。当然，安装在集装箱上也在本发明的保护范围内。因为，集装箱也可以安装在拖车上，实现整体移动。
本发明由六个要素构成，也就是六个保护范围：
一：本发明装置在拖车上，可以整体移动；
二：车载储气瓶组拖车上的气瓶要成10组(个)以上，也就是分成10组(个)以上与下列第三条所构成的利用率，在本发明的保护范围内。
三：车载储气瓶组拖车上的气瓶充装压力要在23MPa以上；
四：本发明有独立的充气管路；
五：本发明有独立的加气管路；
六：工作过程，在第一组开始到最后一组，顺序依次打开各阀，直到最后一组气瓶压力低于20MPa时，去母站充气。这里包含电控板判断，从第一组开始判断，当被充气瓶中的压力低于拖车上气瓶压力时打开相对应的阀，否则，不打开，接下来继续判断，条件成立，打开相对应的该阀。这些由加气管路单独完成。
在图1中：
气瓶组：
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12分别表示车载储气瓶组拖车上的气瓶，同时也表示该气瓶口上的根部阀；显然，分成了10个气瓶以上；
加气管路：
13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24分别表示对应1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12气瓶上对应的加气管路上电磁阀(气动阀)；25表示并联后加气管路上的流量计；26表示并联后加气管路上的压力传感器；27表示并联后加气管路上的阀；28表示并联后加气管路上的对外加气口；29表示加气管路上的电控板；
充气管路：
30表示充气管路上快速接头；31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42分别表示对应1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12气瓶上的充气管路上的阀；43表示充气管路上的快速接头上的阀；44表示充气管路上的快速接头上的放散阀。
图1中有气瓶组和充气、加气管路三个部分，他们之间的结构可以变化，任何变化，只要有气瓶组、充气、加气管路，又安装在拖车上，都在本发明的保护范围内。
工作原理：
去母站充气，母站充气软管接入30快装接头，关闭阀44；打开阀1至12，阀31至43，关闭阀13至24，关闭阀27。母站充气至23MPa，或23MPa以上，本实施例，拖车上的气瓶充满至25MPa压力。
当充气完毕时，关闭1至12阀，关闭阀31至43，打开阀44放散，放空后，其快速接头可以卸下。本案例是一个完整的充气过程，充气管路任何变化，只要完成这样的充气过程，对每一个气瓶都充满气，其充气管路都在本发明的保护范围内。
离开母站，去任何地点，可以对外加气；
被充燃气汽车来加气，首先，加气口28插入被充气瓶口，打开阀27，开始加气，电控板29控制第一组气瓶上的电磁阀13打开，当然，先判断被充气瓶中压力是否低于第一组气瓶中压力，信号来至压力传感器25，电控板29判断，有压力差，条件成立打开阀13。
每次被充气瓶都重复上述动作，其具体加气过程在上述中有详细说明，直到最后一组即第12组(个)气瓶中压力低于20MPa时，可以去母站充气了。
每次被充气瓶都重复上述动作，必然有如下结果：
| 气瓶 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 余压 | 4 | 5 | 5 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 15 | 18 | 20 |
结果未必这样精确，但是，趋势是这样的，定性分析是可以的。实际上第5、6、7、8组剩余压力还可以更低。
余压(MPa)对应的剩余气体体积(Nm3) 取整数，小数点后不计。
| 余压 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 15 | 18 | 20 | 25 |
| 体积 | 104 | 129 | 157 | 186 | 216 | 247 | 278 | 433 | 517 | 568 | 675 |
第一组利用率：(675-104)/675＝85％
第二组利用率：(675-129)/675＝81％
第三组利用率：(675-129)/675＝81％
第四组利用率：(675-129)/675＝81％
第五组利用率：(675-157)/675＝77％
第六组利用率：(675-186)/675＝72％
第七组利用率：(675-216)/675＝68％
第八组利用率：(675-247)/675＝63％
第九组利用率：(675-278)/675＝59％
第十组利用率：(675-433)/675＝36％
第十一组利用率：(675-517)/675＝23％
第十二组利用率：(675-568)/675＝16％
分十二组总的利用率：
(85％+81％+81％+81％+77％+72％+68％+63％+59％+36％+23％+16％)/12＝62％
总几何水容积为2.25m3×12＝27m3
总装气量为12×675＝8100m3
本发明的加气站对外加气量为：8100m3×62％＝5022m3
我们看出一个加气站能运输五千标方气(实际装8100方)对外加完五千气，显然是有商业价值的。显然，这个在国内是首创。目前，国内没有该产品或现有技术方案能达到这样的技术效果，这样的效果不是显而易见的，没有任何东西可以借鉴的，是完全要靠自己发挥创造性劳动才能设计出的，理论依据非常可靠。
其运输、充气、加气三位功能于一体在国内是首创。
Claims (2)
1.一种车载储气瓶组拖车式加气站(含集装箱管束式加气站)，由拖车(集装箱)上的10组(个)以上气瓶并在其上安装了相应充气与加气管路构成，其技术特征是：去母站用充气管路充气至23MPa以上，去任何地点对外加气则通过各组(个)气瓶上的电磁阀(气动阀)并联形成的加气管路，从第一组到最后一组顺序依次逐个视压力差情况打开相对应的电磁阀(气动阀)，对被充燃气汽车的气瓶充满到额定压力为止，每次加气重复上述动作，直到最后一组(个)气瓶压力低于额定压力时，去母站充气。
2.建立一种车载储气瓶组拖车式加气站(含集装箱管束式加气站)的方法，由拖车(集装箱)上的10组(个)以上气瓶并在其上安装了相应充气与加气管路构成，其技术特征是：去母站用充气管路充气至23MPa以上，去任何地点对外加气则通过各组(个)气瓶上的电磁阀(气动阀)并联形成的加气管路，从第一组到最后一组顺序依次逐个视压力差情况打开相对应的电磁阀(气动阀)，对被充燃气汽车的气瓶充满到额定压力为止，每次加气重复上述动作，直到最后一组(个)气瓶压力低于额定压力时，去母站充气。
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