CN106704825A - 采用cng向车用lng气瓶增压的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统和方法，其在LNG气瓶基础上增加CNG储罐，利用CNG储罐里的压缩高压天然气，经减压后向LNG气瓶充气增压，这相对于传统的LNG空温式自增压，消除了增压系统对环境温度的影响，提高了LNG气瓶的增压速度，同时，避免了LNG气瓶少液时无法增压的情况，消除了传统外露的自增压翅片盘管存在的重大安全隐患，减少了LNG气瓶漏热点。系统增压回路为CNG气瓶通过CNG过流阀、CNG增压截止阀、减压器、CNG增压调压阀、回气截止阀与LNG气瓶气相空间顺序连通进行增压；CNG通过气源、CNG加气口、CNG进气球阀、CNG进气单向阀与CNG气瓶顺序连通进行补气加气。

Description

采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，属于车用天然气燃料供应系统领域。
背景技术
近年来，LNG汽车以其绿色环保性好，安全性能高，价格低，储存密度大，续驶里程长，广泛应用于汽车行业。然而，LNG汽车在刚卸完液的加液站加液后，或在低温环境下放置时间过长后，气瓶压力往往非常低，无法满足发动机的正常工作需求，此时，用户期待能快速对气瓶进行增压；当LNG汽车在向发动机供气时，车用LNG气瓶内供气压力也会出现缓慢下降的情况，此时，也应对LNG气瓶进行增压使LNG气瓶供气压力保持在发动机正常工作范围内。目前，LNG气瓶常用的增压方式为空温式自增压，其主要是使气瓶内冷液通过重力作用流入较长的自增压翅片盘管与大气进行热交换汽化后回到气瓶气相空间，实现气瓶增压的目的。虽然该自增压系统不依靠外部动力源，经济简便。但这种增压方式却存在着诸多问题：(1)增压速度速度慢，且对外界环境的依赖性相当大；(2)当气瓶液量小于30％时，常常会出现由于气瓶液位过低而导致无法增压的情况；(3)外露翅片管使得传统车用LNG系统存在重大的安全隐患；(4)自增压翅片管也是一个重要的漏热点。因此，无论是为了提高增压速度，保证车用LNG系统的安全性，还是提高气瓶稳定性，都需要寻找代替现有空温式翅片盘管的快速增压系统。
发明内容
本发明提供一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统及方法，取消传统空温翅片管增压的方式，采用CNG向车用LNG气瓶增压，CNG增压速度可达到LNG气瓶自增压速度的十倍以上，快速对LNG气瓶增压，解决了上述LNG气瓶增压慢或增不上去的问题；同时，也避免了空温翅片管存在的安全隐患，减少了气瓶漏热点。
本发明在LNG气瓶基础上增加CNG储罐，利用CNG储罐里的压缩高压天然气，经减压后向气瓶充气增压，提高了LNG气瓶的增压速度，减少了气瓶漏热点，同时增加了车用LNG气瓶的安全性。
本发明主要包括：LNG气瓶、LNG气瓶主安全阀、LNG气瓶副安全阀、LNG气瓶压力表、回气截止阀、回气口、CNG气瓶、CNG过流阀、CNG进气单向阀、CNG气瓶压力表、CNG增压截止阀、CNG进气球阀、CNG排空阀、减压器、CNG加气口、CNG增压调压阀、增压管路安全阀以及各连接管路等，可通过集成的方式安装在整车上。
当LNG汽车在刚卸完液的加液站加完液、或在低温环境下放置时间过长后出现气瓶压力过低，而用户期待LNG气瓶快速增压到发动机正常工作水平时，用户可同时开启CNG增压截止阀及回气截止阀，CNG气瓶内高压CNG依次通过CNG过流阀、CNG增压截止阀、CNG排空阀后，到达减压器进行减压转换为低压CNG气体，再经过CNG增压调压阀、回气截止阀到达LNG气瓶气相空间，实现CNG向LNG气瓶的增压。而当LNG气瓶压力达到满足发动机正常工作的压力时，由于发动机工作会使LNG气瓶的压力缓慢下降。此时，亦需要开启CNG增压截止阀及回气截止阀，通过高压CNG向LNG气瓶补气，由于CNG增压调压阀设置一个合适的关闭阀值，略大于发动机正常工作压力，当LNG气瓶压力小于此阀值时，本增压系统正常工作；当LNG气瓶压力大于此阀值时，本增压系统停止工作。这样可保证发动机工作时，LNG气瓶压力一直保持在一个稳定范围内。
若CNG气瓶内气体不足时，开启CNG进气球阀进行加气，气体依次通过CNG加气口、CNG进气球阀以及CNG进气单向阀进入CNG气瓶，实现CNG气瓶的加气。
为了降低增压系统不使用时LNG气瓶与外界的热交换面积，方便增压管路及其元部件的维修，在增压管路上同时设置CNG增压截止阀以及回气截止阀。
为了保护增压管路，防止增压管路在各截止阀关闭或减压阀失效时出现压力过高而导致各元器件及增压管路损坏的情况，管路中设置增压管路安全阀，在管路压力大于其设定值时进行排气。
为了防止CNG气瓶或其增压管路中出现问题而需要快速排气，在CNG向LNG气瓶增压管路中设置CNG排空阀，增加CNG气瓶的安全性。
为了防止CNG增压调压阀失效，以及其他方式热交换导致的LNG气瓶压力过高而产生的安全隐患，在LNG气瓶上设置主、副安全阀，副安全阀开启阀值大于主安全阀，当LNG气瓶压力大于主安全阀开启阀值，主安全阀开启，排气降压；当主安全阀失效时，副安全阀工作。
CNG气瓶压力表与LNG气瓶压力表方便用户分别实时检测CNG气瓶及LNG气瓶压力。
本发明的技术方案为：
一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统包括LNG气瓶1、CNG气瓶2、CNG过流阀3、CNG进气单向阀4、CNG增压截止阀6、CNG进气球阀7、减压器9、CNG加气口10、CNG增压调压阀11、回气截止阀16、回气口17以及各连接管路；
CNG的出气增压回路为：CNG气瓶2、CNG过流阀3、CNG增压截止阀6、减压器9、CNG增压调压阀11、回气截止阀16与LNG气瓶1气相空间顺序连通；
CNG的自身进气回路为：气源、CNG加气口10、CNG进气球阀7、CNG进气单向阀4与CNG气瓶2顺序连通；
CNG过流阀3的进气口连接CNG进气单向阀4的出气口；
回气口17通过回气截止阀16连接LNG气瓶1气相空间。
进一步地，CNG增压调压阀11、回气截止阀16之间的管路上连接有增压管路安全阀12，在管路压力大于其设定值时进行排气。
进一步地，CNG增压调压阀11设定一关闭阀值，当CNG增压截止阀与回气截止阀同时开启时，若LNG气瓶压力小于此阀值，CNG增压调压阀11导通，增压系统正常工作；若LNG气瓶压力大于此阀值，CNG增压调压阀11关闭，增压系统停止工作。
进一步地，设定CNG增压调压阀11的关闭阀值的设定值略大于发动机正常工作压力。
进一步地，在CNG向LNG气瓶增压回路中，在CNG增压截止阀6、减压器9之间设置CNG排空阀8，用于出现故障而快速排气。
进一步地，在LNG气瓶1回气口接口与所述的回气截止阀16之间连接设置LNG气瓶主安全阀13、LNG气瓶副安全阀14，LNG气瓶副安全阀14开启阀值大于LNG气瓶主安全阀13，当LNG气瓶1压力大于LNG气瓶主安全阀13开启阀值，LNG气瓶主安全阀13放气降压；当LNG气瓶主安全阀13失效时，LNG气瓶副安全阀14工作。
进一步地，在LNG气瓶1回气口接口上连接设置LNG气瓶压力表15；在CNG进气单向阀4、CNG进气球阀7之间连接有CNG气瓶压力表5。
进一步地，本系统通过分块集成的方式安装在整车上：CNG增压调压阀11、增压管路安全阀12、LNG气瓶主安全阀13、LNG气瓶副安全阀14、LNG气瓶压力表15、回气截止阀16、回气口17等可集成在LNG气瓶1右端部，并置于LNG气瓶框架上；回气口17以及加液口集成面板，CNG加气口10、CNG增压截止阀6、CNG进气球阀7集成面板，CNG过流阀3、CNG进气单向阀4、CNG排空阀(8)集成面板，分别安装在LNG气瓶框架上，并整体置于驾驶室后侧、车架上方，减压器9安装在车架右纵梁，CNG气瓶2亦通过CNG气瓶支架总成安装车架右纵梁。
一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的方法，采用上述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，LNG气瓶需要增压时，同时开启CNG增压截止阀6与回气截止阀16，CNG气瓶2内高压CNG依次通过CNG过流阀3、CNG增压截止阀6、CNG排空阀8，到达减压器9进行减压转换为低压气体，再经过CNG增压调压阀11、回气截止阀16到达LNG气瓶气相空间，实现CNG向LNG气瓶的增压。
进一步地，若CNG气瓶2内气体出现不足时，可开启CNG进气球阀7进行加气，气体依次通过CNG加气口10、CNG进气球阀7以及CNG进气单向阀4进入CNG气瓶2，实现CNG气瓶的加气。
由上述技术方案可见，本发明是充分考虑了车用LNG气瓶在恶劣环境下工作增压慢或增不上去的问题，在LNG气瓶基础上增加CNG储罐，利用CNG储罐里的压缩高压天然气，经减压后向LNG气瓶充气增压，解决了LNG气瓶增压慢或增不上去的问题，减少了气瓶漏热点，同时增加了车用LNG气瓶的安全性。
附图说明
图1为本发明所提供的采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统的一个实施例的回路连接原理图；
图2为本发明所提供的采用CNG向车用LNG气瓶增压系统在车体上集成安装的一个实施例的结构立体图；
图3为本发明所提供的采用CNG向车用LNG气瓶增压系统在重卡上集成安装的一个实施例的结构立体图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所提供的采用CNG向车用LNG气瓶增压系统，包括：LNG气瓶1、CNG气瓶2、CNG过流阀3、CNG进气单向阀4、CNG气瓶压力表5、CNG增压截止阀6、CNG进气球阀7、CNG排空阀8、减压器9、CNG加气口10、CNG增压调压阀11、增压管路安全阀12、LNG气瓶主安全阀13、LNG气瓶副安全阀14、LNG气瓶压力表15、回气截止阀16、回气口17以及各连接管路。
CNG过流阀3的进气口连接CNG进气单向阀4的出气口；
回气口17通过回气截止阀16连接LNG气瓶1气相空间。
CNG增压调压阀11、回气截止阀16之间的管路上连接有增压管路安全阀12，在CNG向LNG气瓶增压回路中，在CNG增压截止阀6、减压器9之间设置CNG排空阀8，在LNG气瓶1进气口与所述的回气截止阀16之间连接设置LNG气瓶主安全阀13、LNG气瓶副安全阀14，LNG气瓶副安全阀14开启阀值大于LNG气瓶主安全阀13。
当CNG增压截止阀6与回气截止阀16同时开启时，CNG气瓶2内高压CNG依次通过CNG过流阀3、CNG增压截止阀6、CNG排空阀8，到达减压器9进行减压转换为低压气体，再经过CNG增压调压阀11、回气截止阀16到达LNG气瓶气相空间，实现CNG向LNG气瓶的增压。CNG增压调压阀11亦设定一关闭阀值，当LNG气瓶1压力小于此阀值时，本增压系统正常工作；当LNG气瓶压力大于此阀值时，本增压系统停止工作。为了避免发动机出现供气不足的现象，同时保证LNG气瓶压力不致过高，通常设定CNG增压调压阀11的设定值略大于发动机正常工作压力。
若CNG气瓶内气体不足时，开启CNG进气球阀7进行加气，气体依次通过CNG加气口10、CNG进气球阀7以及CNG进气单向阀4进入CNG气瓶2。
为了减少增压系统不使用时LNG气瓶1与外界的热交换，方便增压管路及其元部件的维修，在增压管路上同时设置CNG增压截止阀6以及回气截止阀16。
为了保护增压管路，防止CNG增压截止阀6、回气截止阀16之间管路在上述阀体均关闭或减压阀失效时出现压力过高而损坏其间各元器件及管路，管路中设置增压管路安全阀12，在管路压力大于其设定值时进行排气。
为了防止CNG气瓶或其增压管路中出现问题而需要快速排气，在CNG向LNG气瓶增压管路中设置CNG排空阀8，增加CNG气瓶及管路的安全性。
为了防止CNG增压调压阀11失效以及其他方式的热交换而导致的LNG气瓶1压力过高而产生安全隐患，因此，设置LNG气瓶主安全阀13、LNG气瓶副安全阀14，副安全阀14开启阀值大于主安全阀13，当LNG气瓶1压力大于主安全阀13开启阀值，主安全阀13放气降压；当主安全阀13失效时，副安全阀14工作。
CNG气瓶压力表5与LNG气瓶压力表15方便用户分别实时检测CNG气瓶及LNG气瓶压力。
如图2、3所示，上述的采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统可通过分块集成方式安装在重卡上：CNG增压调压阀11、增压管路安全阀12、LNG气瓶主安全阀13、LNG气瓶副安全阀14、LNG气瓶压力表15、回气截止阀16、回气口17等可集成在LNG气瓶1右端部，并置于LNG气瓶框架18上；回气口17以及加液口集成面板，CNG加气口10、CNG增压截止阀6、CNG进气球阀7集成面板，CNG过流阀3、CNG进气单向阀4、CNG排空阀8集成面板，分别安装在LNG气瓶框架18上，并整体置于驾驶室21后侧、车架上方。减压器9安装在车架右纵梁19，CNG气瓶2亦通过CNG气瓶支架总成20安装于车架右纵梁19，结构紧凑，安全可靠。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，包括LNG气瓶(1)、CNG气瓶(2)、CNG过流阀(3)、CNG进气单向阀(4)、CNG增压截止阀(6)、CNG进气球阀(7)、减压器(9)、CNG加气口(10)、CNG增压调压阀(11)、回气截止阀(16)、回气口(17)以及各连接管路；
CNG的出气增压回路为：CNG气瓶(2)、CNG过流阀(3)、CNG增压截止阀(6)、减压器(9)、CNG增压调压阀(11)、回气截止阀(16)与LNG气瓶(1)气相空间顺序连通；
CNG的自身进气回路为：气源、CNG加气口(10)、CNG进气球阀(7)、CNG进气单向阀(4)与CNG气瓶(2)顺序连通；
CNG过流阀(3)的进气口连接CNG进气单向阀(4)的出气口；
回气口(17)通过回气截止阀(16)连接LNG气瓶(1)气相空间。
2.根据权利要求1所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，CNG增压调压阀(11)、回气截止阀(16)之间的管路上连接有增压管路安全阀(12)，在管路压力大于其设定值时进行排气。
3.如权利要求1或2所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，CNG增压调压阀(11)设定一关闭阀值，当CNG增压截止阀与回气截止阀同时开启时，若LNG气瓶压力小于此阀值，CNG增压调压阀(11)导通，增压系统正常工作；若LNG气瓶压力大于此阀值，CNG增压调压阀(11)关闭，增压系统停止工作。
4.如权利要求3所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，设定CNG增压调压阀(11)的关闭阀值的设定值略大于发动机正常工作压力。
5.如权利要求1至4任一所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，在CNG向LNG气瓶增压回路中，在CNG增压截止阀(6)、减压器(9)之间设置CNG排空阀(8)，用于出现故障而快速排气。
6.如权利要求1至5任一所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，在LNG气瓶(1)回气口接口与所述的回气截止阀(16)之间连接设置LNG气瓶主安全阀(13)、LNG气瓶副安全阀(14)，LNG气瓶副安全阀(14)开启阀值大于LNG气瓶主安全阀(13)，当LNG气瓶(1)压力大于LNG气瓶主安全阀(13)开启阀值，LNG气瓶主安全阀(13)放气降压；当LNG气瓶主安全阀(13)失效时，LNG气瓶副安全阀(14)工作。
7.如权利要求1至6任一所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，在LNG气瓶(1)回气口接口上连接设置LNG气瓶压力表(15)；在CNG进气单向阀(4)、CNG进气球阀(7)之间连接有CNG气瓶压力表(5)。
8.如权利要求7所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，本系统通过分块集成的方式安装在整车上：CNG增压调压阀(11)、增压管路安全阀(12)、LNG气瓶主安全阀(13)、LNG气瓶副安全阀(14)、LNG气瓶压力表(15)、回气截止阀(16)、回气口(17)等可集成在LNG气瓶(1)右端部，并置于LNG气瓶框架上；回气口(17)以及加液口集成面板，CNG加气口(10)、CNG增压截止阀(6)、CNG进气球阀(7)集成面板，CNG过流阀(3)、CNG进气单向阀(4)、CNG排空阀(8)集成面板，分别安装在LNG气瓶框架上，并整体置于驾驶室后侧、车架上方，减压器(9)安装在车架右纵梁，CNG气瓶(2)亦通过CNG气瓶支架总成安装车架右纵梁。
9.一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的方法，其特征在于，采用上述权利要求1至8任一所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的系统，其特征在于，LNG气瓶需要增压时，同时开启CNG增压截止阀(6)与回气截止阀(16)，CNG气瓶(2)内高压CNG依次通过CNG过流阀(3)、CNG增压截止阀(6)、CNG排空阀(8)，到达减压器(9)进行减压转换为低压气体，再经过CNG增压调压阀(11)、回气截止阀(16)到达LNG气瓶气相空间，实现CNG向LNG气瓶的增压。
10.如权利要求9所述的一种采用CNG向车用LNG气瓶增压的方法，其特征在于，若CNG气瓶(2)内气体出现不足时，可开启CNG进气球阀(7)进行加气，气体依次通过CNG加气口(10)、CNG进气球阀(7)以及CNG进气单向阀(4)进入CNG气瓶(2)，实现CNG气瓶的加气。
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