IT201900000939A1 - Sistema di distribuzione del gas per l'alimentazione del gas contenuto in serbatoi diversi a un motore di un veicolo alimentato da combustibile gassoso alternativo - Google Patents

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Luigi Tenneriello
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Cnh Ind Italia Spa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“SISTEMA DI DISTRIBUZIONE DEL GAS PER L'ALIMENTAZIONE DEL GAS CONTENUTO IN SERBATOI DIVERSI A UN MOTORE DI UN VEICOLO ALIMENTATO DA COMBUSTIBILE GASSOSO ALTERNATIVO”
CAMPO TECNICO
La presente invenzione è relativa a un sistema di distribuzione del gas per l'alimentazione del gas contenuto in serbatoi diversi a un motore di un veicolo alimentato da combustibile gassoso alternativo.
BACKGROUND DELL’INVENZIONE
I veicoli, ad esempio i trattori, possono essere alimentati usando combustibile gassoso alternativo per ridurre le emissioni rispetto ad altre tipologie di combustibili fossili.
Un esempio di combustibile gassoso alternativo è il Gas Naturale Compresso (CNG Compressed Natural Gas) (metano immagazzinato ad alta pressione), che è un combustibile che può essere utilizzato al posto della benzina, del diesel e del propano/GPL.
Un altro esempio di combustibile gassoso alternativo è il Gas Naturale Liquefatto (LNG Liquefied Natural Gas) che è un gas naturale (prevalentemente metano, CH4, con una miscela di etano C2H6) che è stato raffreddato fino a raggiungere la forma liquida per semplicità e sicurezza durante l'immagazzinaggio non pressurizzato o il trasporto.
Il combustibile gassoso alternativo è contenuto in un certo numero di serbatoi del gas (due o più) che sono trasportati dal veicolo o mediante un rimorchio, e sono collegati al motore attraverso un sistema di distribuzione del gas.
In alcune condizioni, il gas contenuto nei diversi serbatoi può avere pressioni diverse; alle condizioni di cui sopra, il gas può fluire da un serbatoio (ovvero il serbatoio che ha la pressione più elevata) ad altri serbatoi (ovvero serbatoi che hanno una pressione minore).
Questa miscelazione indesiderata di gas tra i serbatoi può produrre un certo numero di svantaggi, tra cui:
una laminazione del gas, con associata riduzione della temperatura e danno potenziale di parte del sistema di distribuzione del gas;
rumore indesiderato nel sistema di distribuzione del gas;
potenziale intervento dei dispositivi di protezione da flusso in eccesso se installati nel sistema di distribuzione del gas; e
se serbatoi diversi contengono gas diversi, miscelazione indesiderata dei gas, con il risultato di una miscela di gas a miscelazione non ottimale alimentata al motore.
Tenuto conto di quanto sopra, si percepisce la necessità di provvedere a un sistema di distribuzione del gas ottimizzato, che eviti la miscelazione del gas contenuto in serbatoi diversi quando i gas contenuti nei serbatoi hanno pressioni diverse.
RIEPILOGO DELL'INVENZIONE
Il suddetto problema tecnico è risolto attraverso la presente invenzione che è relativa a un sistema di distribuzione del gas per l'alimentazione del gas contenuto in serbatoi diversi a un motore di un veicolo alimentato da combustibile gassoso alternativo, come definito dalla rivendicazione 1 allegata.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
L'invenzione sarà descritta nei disegni allegati che rappresentano un esempio non limitativo dell'invenzione, in cui:
la Figura 1 rappresenta schematicamente un sistema di distribuzione del gas per l'alimentazione del gas contenuto in serbatoi diversi a un motore di un veicolo, un trattore per esempio, alimentato da combustibile gassoso alternativo;
la Figura 2 rappresenta schematicamente il sistema di distribuzione del gas in una prima fase di lavorazione (fase di ricarica gas); e
la Figura 3 rappresenta il sistema di distribuzione del gas in una seconda fase di lavorazione (fase di erogazione gas).
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
In figura 1, il numero 1 indica, nel complesso, un sistema di distribuzione del gas per alimentare gas a un motore 2 (del tipo noto rappresentato schematicamente) di un veicolo (un trattore per esempio) alimentato da combustibile gassoso alternativo contenuto in un primo serbatoio di gas 3 e in almeno un secondo serbatoio di gas 4. Il combustibile gassoso alternativo può essere il Gas Naturale Compresso (CNG) (metano immagazzinato ad alta pressione), che è un combustibile che può essere utilizzato al posto della benzina, del diesel e del propano/GPL. Un altro esempio di combustibile gassoso alternativo è il Gas Naturale Liquefatto (LNG) che è un gas naturale (prevalentemente metano, CH4, con una miscela di etano C2H6) che è stato raffreddato fino a raggiungere la forma liquida per semplicità e sicurezza durante l'immagazzinaggio non pressurizzato o il trasporto.
Il primo serbatoio di gas 3 ha un'uscita di gas 3a che comunica con una prima valvola 7 mobile tra una prima posizione di riposo in cui il gas può fluire solo lungo una direzione per essere erogato nel serbatoio di gas 3 e una seconda posizione in cui il gas può fluire in direzioni diverse attraverso la prima valvola 7.
Il secondo serbatoio di gas 4 ha un'uscita di gas 4a che comunica con una seconda valvola 8 mobile tra una prima posizione di riposo in cui il gas può fluire solo lungo una direzione per essere erogato nel serbatoio di gas 4 e una seconda posizione in cui il gas può fluire in direzioni diverse attraverso la seconda valvola 8.
Un primo condotto di gas 12 si estende tra la prima valvola 7 e un punto di raccordo 13 e un secondo condotto di gas 14 si estende tra la seconda valvola 8 e il punto di raccordo 13; di conseguenza, il primo condotto di gas 12 connette l'uscita di gas 3a del primo serbatoio di gas 3 e il punto di raccordo 13 e il secondo condotto di gas 14 connette l'uscita di gas 4a del secondo serbatoio di gas 4 e il punto di raccordo 13.
Ciascun condotto di gas 12/14 può comprendere un numero di tubi connessi insieme comprendenti tubi rigidi e tubi flessibili. Se i serbatoi di gas 3,4 sono trasportati mediante un tender 16 (rappresentato schematicamente) rimorchiato da un veicolo (non mostrato), allora i tubi flessibili 17 possono essere collocati tra il veicolo e il tender 16.
Un condotto di gas di erogazione 19 connette il punto di raccordo 13 e un regolatore di pressione 20 (del tipo noto) che eroga il gas al motore 2. Una prima valvola di ritegno 21 è interposta nel primo condotto di gas 12 e una seconda valvola di ritegno 22 è interposta nel secondo condotto di gas 14, in modo che la prima e la seconda valvola 21, 22 siano collocate su lati opposti del punto di raccordo 13 e possano essere aperte dalla differenza di pressione del gas nel primo/nel secondo condotto di gas 12 e 13 e nel punto di raccordo 13.
La prima valvola di ritegno 21 è normalmente chiusa e permette il flusso di gas solo in una direzione, ovvero verso il punto di raccordo 13. La seconda valvola di ritegno 22 è normalmente chiusa e permette il flusso di gas solo in una direzione, ovvero verso il punto di raccordo 13.
Secondo la presente invenzione, la prima valvola di ritegno 21 è interposta nel primo condotto di gas 12 e la seconda valvola di ritegno 22 è interposta nel secondo condotto di gas 14, in modo che la prima e la seconda valvola 21, 22 realizzino dei mezzi di valvola per selezionare il serbatoio di gas 3,4 avente la pressione di gas più alta ed eroghino al motore 2 il gas fornito dal serbatoio selezionato 3 o 4.
Il condotto di gas di erogazione 19 contiene il gas originato dal serbatoio di gas 3, 4 avente la pressione più alta quando la valvola con la differenza di pressione tra entrambe le estremità della valvola si apre.
Un condotto di ricarica di gas 24 ha un'estremità 24-a dotata di una valvola di ritegno 25 e un'altra estremità 24-b che si dirama in una prima diramazione 26 che è connessa al primo condotto di gas 12 in una posizione tra la prima valvola di ritegno 21 e il primo serbatoio di gas 3 e una seconda diramazione 27 che è connessa al secondo condotto di gas 14 in una posizione tra la seconda valvola di ritegno 22 e il secondo serbatoio di gas 4.
La valvola di ritegno 25 è normalmente chiusa e permette il flusso di gas solo in una direzione, ovvero verso l'estremità 24-b.
La prima diramazione 26 è dotata di una terza valvola di ritegno 28 che è aperta quando il gas pressurizzato è erogato al condotto di ricarica di gas 24 ed è mantenuta nella posizione di chiusura dal gas presente nel primo condotto di gas 12.
La seconda diramazione 27 è dotata di una quarta valvola di ritegno 29 che è aperta quando il gas pressurizzato è erogato al condotto di ricarica di gas 24 ed è mantenuta nella posizione di chiusura dal gas presente nel secondo condotto di gas 14.
In modo più specifico, la terza valvola di ritegno 28 è normalmente chiusa e permette il flusso di gas solo in una direzione, ovvero verso il primo condotto 12. La quarta valvola di ritegno 29 è normalmente chiusa e permette il flusso di gas solo in una direzione, ovvero verso il secondo condotto 14.
Un'unità di controllo elettronico 30 controlla la prima e la seconda valvola 7, 8 per realizzare:
una fase di carica del gas (figura 2): nella fase di carica del gas le valvole 7 e 8 sono collocate nella prima posizione. L'estremità 24-a è connessa con una fonte di gas pressurizzato (non mostrato); la forza generata dal gas pressurizzato produce l'apertura della valvola di ritegno 25 e il gas è alimentato attraverso il condotto di ricarica di gas 24 alla terza e alla quarta valvola di ritegno 27, 26 che si aprono a loro volta (si veda la figura 2). Il gas è poi fornito al primo condotto di gas 12 e al secondo condotto di gas 14, in modo che raggiunga i serbatoi 3 e 4 (che sono ricaricati) passando attraverso le valvole aperte 7 e 8. Durante questa fase, il gas può fluire anche verso il regolatore di pressione 20 attraverso il condotto di gas 19. Questo non costituisce un problema dato che durante il riempimento dei serbatoi il motore 2 non può operare.
una fase di rilascio del gas (figura 3): nella carica del gas, valvole di rilascio 7 e 8 sono poste nella seconda posizione e il gas contenuto nei serbatoi 3, 4 è alimentato al primo condotto 12 e al secondo condotto 14 in modo che la terza e la quarta valvola 28 e 29 rimangano chiuse e la prima o la seconda valvola di ritegno 21, 22 associate al serbatoio avente la pressione più alta siano aperte (nell'esempio di figura 3, la valvola 21) per via della differenza di pressione.
Manometri 32, 33 e 34 sono collocati sul primo condotto di gas 12, sul secondo condotto di gas 14 e su un condotto di ricarica di gas 24.
In aggiunta, è possibile usare un terzo serbatoio 50, il terzo serbatoio del gas avendo un'uscita di gas 50a che comunica con una terza valvola 51 mobile tra una prima posizione di riposo in cui il gas può fluire solo lungo una direzione per essere erogato nel serbatoio di gas 50 nella fase di carica di gas e una seconda posizione in cui il gas può fluire in direzioni diverse attraverso la terza valvola 52 nella fase di rilascio di gas.
La valvola 52 comunica da un lato con il terzo serbatoio di gas 50 e dall'altro lato con un condotto di bypass 53 avente un'estremità 53a in comunicazione con il condotto di ricarica di gas 24 e un'altra estremità 53b in comunicazione con il condotto di gas di erogazione 19. L'estremità 53b comunica anche con il punto di raccordo 13.
Una sesta valvola di ritegno 56 è collocata lungo il condotto di bypass 53 e interposta tra l'uscita della terza valvola 52 e l'estremità 53b e una settima valvola di ritegno 57 è collocata lungo il condotto di bypass 53 e interposta tra l'uscita della terza valvola 52 e l'estremità 53a.
Secondo questa forma di realizzazione, la prima valvola di ritegno 21, la seconda valvola di ritegno 22 e la sesta valvola di ritegno 56 hanno tutte un lato in comunicazione con i rispettivi serbatoi 3, 4 e 50, e l'altro lato in comunicazione con il condotto di gas di erogazione 19, in modo che la prima, la seconda e la sesta valvola 21, 22, 56 realizzino dei mezzi di valvola per selezionare il serbatoio di gas 3, 4, 50 avente la pressione di gas più alta ed erogando al motore 2 il gas fornito dal serbatoio selezionato 3, 4 o 50.
La valvola di ritegno 57 ha la stessa funzione delle valvole di ritegno 28 e 29 ed è aperta durante la fase di carica del gas.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1.- Sistema di distribuzione del gas per alimentare, a un motore alimentato da combustibile gassoso alternativo, gas contenuto in un primo serbatoio di gas (3) e in almeno un secondo serbatoio di gas (4), detto sistema avente un primo condotto di gas (12) che si connette a un'uscita (3a) del primo serbatoio di gas (3) e un secondo condotto di gas (14) che si connette a un'uscita (4a) del secondo serbatoio di gas (4), caratterizzato dal fatto che mezzi di valvola (7,8) sono previsti sui condotti (12,14) per selezionare il serbatoio di gas (3,4) avente la pressione del gas più alta ed erogando al motore (2) il gas fornito dal serbatoio selezionato. 2.- Sistema di distribuzione del gas come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui i mezzi di valvola comprendono almeno una prima valvola di ritegno (21) che è interposta nel primo condotto di gas (12) e una seconda valvola di ritegno (22) che è interposta nel secondo condotto del gas (14) in modo che la prima e la seconda valvola (21, 22) siano collocate sui lati opposti di un punto di raccordo (13) dove il primo condotto (12) e il secondo condotto (14) si incontrano e possono essere aperti dalla differenza di pressione del gas nel primo/nel secondo condotto del gas (12 e 14) e nel punto di raccordo (13); un condotto di gas di erogazione (19) connette il punto di raccordo (13) e un regolatore di pressione (20) erogando il gas al motore (2); il condotto di gas di erogazione (19) contiene il gas originato nel serbatoio di gas (3, 4) avente la pressione più alta. 3.- Sistema di distribuzione del gas come rivendicato nella rivendicazione 2, in cui un condotto di ricarica di gas (24) ha un'estremità libera (24-a) dotata di una valvola di ritegno (25) e un'altra estremità (24-b) che si biforca in una prima diramazione (26) che è connessa al primo condotto di gas (12) in una posizione tra la prima valvola di ritegno (21) e il primo serbatoio di gas (3) e una seconda diramazione (27) che è connessa al secondo condotto di gas (14) in una posizione tra la seconda valvola di ritegno (22) e il secondo serbatoio di gas (4); la prima diramazione (26) è dotata di una terza valvola di ritegno (28) che è aperta quando il gas pressurizzato è erogato al condotto di ricarica di gas (24); la seconda diramazione (27) è dotata di una quarta valvola di ritegno (29) che è aperta quando il gas pressurizzato è erogato al condotto di ricarica di gas (24). 4.- Sistema di distribuzione del gas come rivendicato nella rivendicazione 3, in cui un primo serbatoio di gas (3) ha un'uscita di gas (3a) che comunica con una prima valvola (7) mobile tra una prima posizione di riposo in cui il gas può fluire solo lungo una direzione per essere erogato nel serbatoio di gas (3) e una seconda posizione in cui il gas può fluire in diverse direzioni attraverso la prima valvola; il secondo serbatoio di gas (4) ha un'uscita di gas (4a) che comunica con una seconda valvola (8) mobile tra una prima posizione di riposo in cui il gas può fluire solo lungo una direzione per essere erogato nel serbatoio di gas (4) e una seconda posizione in cui il gas può fluire in diverse direzioni attraverso la seconda valvola (8); un'unità di controllo elettronico (30) controlla la prima e la seconda valvola (7, 8) per realizzare: una fase di carica del gas, in cui la prima e la seconda valvola (7,8) sono poste nella prima posizione in modo che quando detta porzione di estremità libera (24-a) è connessa a una fonte di gas pressurizzato, il gas sia alimentato alla terza e alla quarta valvola di ritegno (27, 26) che si aprono permettendo al gas di fluire nel primo/nel secondo condotto del gas (12,14) per raggiungere i rispettivi primo e secondo serbatoio (3,4) passando attraverso le valvole aperte (7,8); una fase di rilascio del gas in cui la prima e la seconda valvola (7, 8) sono poste nella seconda posizione e il gas contenuto nei serbatoi (3, 4) è alimentato al primo condotto (12) e al secondo condotto (14) in modo che la terza e la quarta valvola (28, 29) rimangano chiuse e la prima o la seconda valvola di ritegno (21, 22) associate al serbatoio avente la pressione più alta siano aperte.
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