RU2228857C2 - Vehicle cryogenic tank - Google Patents
Vehicle cryogenic tank Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228857C2 RU2228857C2 RU2002114948/11A RU2002114948A RU2228857C2 RU 2228857 C2 RU2228857 C2 RU 2228857C2 RU 2002114948/11 A RU2002114948/11 A RU 2002114948/11A RU 2002114948 A RU2002114948 A RU 2002114948A RU 2228857 C2 RU2228857 C2 RU 2228857C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- cryogenic
- fuel
- vehicle
- natural gas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к топливным бакам и может быть использовано в транспортной технике, в частности, для комплектации автомобилей, применяющих в качестве моторного топлива сжиженный природный газ (СПГ).The invention relates to fuel tanks and can be used in transport equipment, in particular, for a complete set of vehicles using liquefied natural gas (LNG) as a motor fuel.
Известны преимущества природного газа (метана) на транспорте в сравнении с традиционными видами топлива (бензин, дизельное топливо), основные из которых - минимальное количество вредных выбросов и безопасность.The advantages of natural gas (methane) in transport are known in comparison with traditional types of fuel (gasoline, diesel fuel), the main of which are the minimum amount of harmful emissions and safety.
В описанных топливных системах используется компримированный (сжатый) природный газ, а в качестве топливного бака для транспортных средств используются баллоны высокого давления, в том числе из композитных материалов [1, 2]. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании таких топливных баков, относится то, что они обладают низкой удельной относительной массой топлива по отношению к массе материала самого топливного бака (толстостенного баллона высокого давления - 150...200 атм, со сжатым метаном). Это обстоятельство значительно снижает потребительские качества транспортных средств, в частности, автомобили на компримированном природном газе имеют недостаточную дальность хода от одной заправки.The described fuel systems use compressed (compressed) natural gas, and high-pressure cylinders, including those made of composite materials, are used as a fuel tank for vehicles [1, 2]. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using such fuel tanks include the fact that they have a low specific relative mass of fuel in relation to the mass of the material of the fuel tank itself (thick-walled high-pressure balloon - 150 ... 200 atm, with compressed methane ) This circumstance significantly reduces the consumer qualities of vehicles, in particular, vehicles using compressed natural gas have an insufficient range from one gas station.
Этот недостаток частично устранен при использовании в качестве моторного топлива сжиженного природного газа (СПГ).This drawback is partially eliminated when using liquefied natural gas (LNG) as a motor fuel.
Использование СПГ существенно, в 1,5-3,5 раз увеличивает дальность пробега автомобиля при одинаковой емкости топливных баков [3, 4].The use of LNG significantly, 1.5-3.5 times increases the range of the car with the same fuel tank capacity [3, 4].
Известно, что криогенные баки для СПГ имеют внутренний и наружный сосуды, пространство между которыми заполнено экранно-вакуумной суперизоляцией [5]. Такой криогенный бак для СПГ по совокупности признаков - наличие емкости для заполнения криогенным топливом и теплоизоляции является наиболее близким устройством того же назначения и принят за прототип. Во внутренний сосуд такого криогенного бака заливается СПГ, который хранится в баке при низком давлении - рабочее давление в криогенном баке обычно не превышает 5 атм.It is known that cryogenic tanks for LNG have inner and outer vessels, the space between which is filled with screen-vacuum superinsulation [5]. Such a cryogenic tank for LNG, in terms of its combination of features — the presence of a tank for filling with cryogenic fuel and thermal insulation is the closest device of the same purpose and is taken as a prototype. LNG is poured into the inner vessel of such a cryogenic tank, which is stored in the tank at low pressure - the working pressure in the cryogenic tank usually does not exceed 5 atm.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного устройства, относится следующее:The reasons that impede the achievement of the following result when using a known device include the following:
- несмотря на лучшие теплоизоляционные свойства суперизоляции и связанную с этим низкую испаряемость криогенного топлива, при длительной стоянке транспорта происходит его полное испарение, т.е. почти полная потеря топлива, а запас остаточного газа в баке при низком давлении практического значения не имеет ввиду его чрезвычайно малого количества, поэтому пробег автомобиля после длительной стоянки составляет не более 1,5-3 км, что чаще всего недостаточно для того, чтобы доехать до ближайшей заправки.- in spite of the best heat-insulating properties of superinsulation and the associated low evaporation of cryogenic fuel, during long-term parking of the vehicle, its complete evaporation occurs, i.e. almost complete loss of fuel, and the reserve of residual gas in the tank at low pressure does not have practical value due to its extremely small amount, so the car’s mileage after prolonged parking is no more than 1.5-3 km, which is often not enough to get to Nearest refueling.
- кроме того, криогенные топливные баки с экранно-вакуумной суперизоляцией сложны в изготовлении и поэтому весьма дороги, их стоимость доходит до 30% стоимости транспортного средства [5], а теплоизоляция с использованием глубокого вакуума имеет известный существенный недостаток - с течением времени происходит потеря вакуума и ухудшение теплоизоляционных свойств.- in addition, cryogenic fuel tanks with screen-vacuum superisolation are difficult to manufacture and therefore very expensive, their cost reaches 30% of the cost of the vehicle [5], and thermal insulation using deep vacuum has a known significant drawback - over time, loss of vacuum occurs and deterioration in thermal insulation properties.
Все эти вышеперечисленные причины являются основными причинами, сдерживающими широкое внедрение СПГ как транспортного топлива, несмотря на его значительные преимущества. К недостатку следует отнести и то обстоятельство, что известные криогенные баки в традиционном исполнении выполнены в виде двух емкостей, встроенных одна в другую, между которыми размещается теплоизоляция. В результате такой конструкции баки имеют большие габаритные размеры по высоте, что усложняет монтаж криогенного бака на транспортном средстве, а в ряде случае делает это невозможным.All of the above reasons are the main reasons hindering the widespread adoption of LNG as a transport fuel, despite its significant advantages. Another disadvantage is the fact that the well-known traditional cryogenic tanks are made in the form of two containers built into one another, between which thermal insulation is placed. As a result of this design, the tanks have large overall dimensions in height, which complicates the installation of a cryogenic tank on a vehicle, and in some cases makes this impossible.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в значительном, в 4-5 раз увеличении пробега транспортного средства после сколь угодно длительного хранения криогенного топлива и полном его испарении. Кроме того, решается задача удобства размещения криогенного бака под удобное для компоновки транспортного средства место.The problem to which the invention is directed, consists in a significant, 4-5 times increase in vehicle mileage after an arbitrarily long storage of cryogenic fuel and its complete evaporation. In addition, the problem of the convenience of placing a cryogenic tank under a convenient place for the layout of the vehicle is being solved.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном криогенном баке для транспортного средства, преимущественно для автотранспорта, работающего на сжиженном природном газе, включающем наружный кожух и внутреннюю емкость для заполнения криогенным топливом, в частности, сжиженным природным газом, размещенную внутри тепловой изоляции и имеющей трубопроводы для заправки жидким криогенным топливом и для выдачи газообразного топлива, особенность заключается в том, что внутренняя емкость выполнена из условия обеспечения прочности стенки при рабочем давлении не менее чем до критического давления криогенного топлива. Для метана это давление составляет Ркр=46,41 бар.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a known cryogenic tank for a vehicle, mainly for vehicles operating on liquefied natural gas, including an outer casing and an inner container for filling with cryogenic fuel, in particular liquefied natural gas, placed inside the thermal insulation and having pipelines for refueling with liquid cryogenic fuel and for issuing gaseous fuel, the peculiarity lies in the fact that the inner tank is made on the basis of ensuring the strength of the wall at a working pressure of not less than the critical pressure of cryogenic fuel. For methane, this pressure is P cr = 46.41 bar.
Кроме того, тепловая изоляция выполнена из твердого пенопласта, например, из пенополиуретана, наружная поверхность которой не имеет кожуха.In addition, thermal insulation is made of solid foam, for example, polyurethane foam, the outer surface of which does not have a casing.
Кроме того, внутренняя емкость выполнена из двух и более емкостей-модулей меньшего диаметра, суммарный объем которых равен требуемому объему криогенного бака.In addition, the internal tank is made of two or more module containers of smaller diameter, the total volume of which is equal to the required volume of the cryogenic tank.
Кроме того, емкости-модули выполнены в виде труб, торцы которых обжаты и заварены по обжатой кромке.In addition, the module containers are made in the form of pipes, the ends of which are crimped and welded along the crimped edge.
При исследовании отличительных признаков описываемого криогенного бака не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся использования криогенного бака для транспортного средства с выполнением толщины стенки внутренней емкости из условия обеспечения ее прочности при рабочем давлении не менее чем до критического давления криогенного топлива, что обеспечило бы значительное увеличение пробега транспортного средства после сколь угодно длительного хранения криогенного топлива.In the study of the distinguishing features of the described cryogenic tank, no similar known solutions were found regarding the use of a cryogenic tank for a vehicle with the wall thickness of the internal tank being fulfilled so as to ensure its strength at a working pressure of not less than the critical pressure of the cryogenic fuel, which would ensure a significant increase in vehicle mileage after an arbitrarily long storage of cryogenic fuel.
Такое решение в сравнении с прототипом обеспечивает значительное увеличение количества топлива в газообразном состоянии даже после полного испарения СПГ в криогенном баке при длительной стоянке транспортного средства, а следовательно, обеспечивает и длительный его пробег после стоянки. Так, по расчетам, пробег автомобиля с баком такой конструкции увеличивается после сколь угодно долгой стоянки по меньшей мере в 4-5 раз. Например, запас оставшегося газа после полного испарения в баке прототипа автомобиля "Газель" [5] объемом 90 л при рабочем давлении 5 бар составляет: (90×5)-(90×1,5)=315 л, или ≈0,3 м3, где 1,5 бар - минимальное остаточное давление в баке, которое нельзя использовать.This solution in comparison with the prototype provides a significant increase in the amount of fuel in a gaseous state even after the complete evaporation of LNG in the cryogenic tank during long-term parking of the vehicle, and therefore ensures its long run after parking. So, according to calculations, the mileage of a car with a tank of this design increases after an arbitrarily long parking time at least 4-5 times. For example, the reserve of remaining gas after complete evaporation in the tank of the prototype Gazelle car [5] with a volume of 90 l at an operating pressure of 5 bar is: (90 × 5) - (90 × 1.5) = 315 l, or ≈0.3 m 3 , where 1.5 bar is the minimum residual pressure in the tank that cannot be used.
В предлагаемом баке запас оставшегося газа после полного испарения СПГ составляет: (90×46,41)-(90×1,5)=4041 л ≈4 м3, т.е. почти в 13 раз больше.In the proposed tank, the reserve of the remaining gas after complete evaporation of LNG is: (90 × 46.41) - (90 × 1.5) = 4041 l ≈4 m 3 , i.e. almost 13 times more.
На фиг.1 представлены расчетные графические зависимости запаса хода автомобиля "Газель" на остаточном газе при полном испарении СПГ при температуре окружающей среды То.с=300 К(+27°С) и средней скорости передвижения 60 км/ч для различной температуры газа внутри криогенного бака T1, T2 и Т3, где T1 - температура насыщенного пара; T2 - температура 240 К; Т3 - температура 300 К.Figure 1 presents the calculated graphical dependence of the power reserve of the Gazelle car on the residual gas with full LNG evaporation at ambient temperature T o.s. = 300 K (+ 27 ° C) and an average speed of 60 km / h for different gas temperatures inside the cryogenic tank T 1 , T 2 and T 3 , where T 1 is the temperature of saturated steam; T 2 - temperature 240 K; T 3 - temperature 300 K.
Кроме того, известно [6], что с повышением давления во внутреннем сосуде криогенного бака существенно снижается его испаряемость ввиду того, что теплоприток Q к криогенной жидкости в баке через изоляцию прямо пропорционален разности температур ΔT между температурой окружающей среды То.с и температурой жидкости в холодной полости Тж, т.е. Q=f(ΔT), где ΔT=То.с-Тж.In addition, it is known [6] that with increasing pressure in the inner vessel of the cryogenic tank, its evaporation decreases significantly due to the fact that the heat gain Q to the cryogenic liquid in the tank through insulation is directly proportional to the temperature difference ΔT between the ambient temperature T о.s and the liquid temperature in the cold cavity T W , i.e. Q = f (ΔT), where ΔT = T w -T o.s.
Поскольку ΔТ в предлагаемом решении значительно ниже, чем в прототипе (так как метан хранится в жидком виде вплоть до критической температуры Ткр=190,55 К, соответствующей критическому давлению, равному 46,41 бар), то очевидно, что время бездренажного хранения СПГ в предлагаемом криогенном баке будет значительно выше.Since ΔТ in the proposed solution is much lower than in the prototype (since methane is stored in liquid form up to a critical temperature T cr = 190.55 K, corresponding to a critical pressure of 46.41 bar), it is obvious that the time of drainless storage of LNG in the proposed cryogenic tank will be significantly higher.
На фиг.2 приведены расчетные кривые зависимости времени бездренажного хранения СПГ в криогенном баке для различных температур при изменении давления в баке до критического (Ркр).Figure 2 shows the calculated curves of the time of drainage-free storage of LNG in a cryogenic tank for various temperatures when the pressure in the tank changes to critical (P cr ).
С целью снижения стоимости криобака, учитывая, что, как указывалось выше, испаряемость предлагаемого бака становится не столь критична (т.к. автомобиль может проехать значительное расстояние на оставшемся в баке газе аналогично газобаллонному варианту (см. аналог), предлагаемый криогенный бак может и не иметь наружного металлического кожуха, а емкость с СПГ изолируется при этом от теплопритоков окружающей среды только слоем дешевого теплоизоляционного материала, например, из вспененного пенополиуретана.In order to reduce the cost of the cryobank, given that, as mentioned above, the volatility of the proposed tank does not become so critical (since the car can travel a considerable distance on the gas remaining in the tank similar to the gas bottle option (see analog), the proposed cryogenic tank can not have an external metal casing, and the LNG container is isolated from the heat influx of the environment only with a layer of cheap heat-insulating material, for example, from foamed polyurethane foam.
По другому варианту, емкость для наполнения СПГ криогенного бака выполнена не в виде одного сосуда, а из 2-х и более емкостей меньшего диаметра, образуя пакет малых емкостей (модулей), суммарная емкость которых по СПГ равна требуемой для конкретного транспортного средства. Такое конструктивное решение криогенного бака (назовем такой бак - криобак "кассетного типа") позволит, маневрируя диаметром, длиной и количеством модулей, обеспечивать удобство компоновки бака и его размещения под любое конкретное транспортное средство, делать его максимально плоским, вытянутым в длину и т.д. и т.п.According to another option, the capacity for filling the LNG of the cryogenic tank is made not in the form of a single vessel, but of 2 or more containers of a smaller diameter, forming a package of small containers (modules), the total capacity of which for LNG is equal to that required for a particular vehicle. Such a constructive solution of a cryogenic tank (let's call such a tank - a “cassette type” cryobank) will allow, maneuvering the diameter, length and number of modules, to ensure the convenience of layout of the tank and its placement for any particular vehicle, to make it as flat as possible, elongated in length, etc. d. etc.
Кроме того, переход от моноблока к баку "кассетного типа" имеет дополнительные преимущества. Во-первых, переход на модули меньшего диаметра позволяет перейти от традиционной конструкции [5] емкости для наполнения сжиженным газом, состоящей из обечайки 1 (фиг.3а) с продольным швом 2 и приваренных с двух сторон кольцевым швом 3 штампованных днищ 4 - к модулю, выполненному в виде трубы 1 (фиг.3б), концы 2 которой обжаты и заварены поперечным швом 3. Несложный расчет показывает, что при этом сокращается длина шва, а значит и снижаются затраты на электрическую сварку и рентген-контроль сварного шва, а также и затраты собственно электроэнергии при производстве сварки за счет значительно более тонкой стенки модуля.In addition, the transition from a monoblock to a cassette-type tank has additional advantages. Firstly, the transition to smaller diameter modules allows you to move from the traditional design [5] of a container for filling with liquefied gas, consisting of a shell 1 (figa) with a
Так, для монобака с объемом емкости 90 л диаметром 340 мм и L=1100 мм общая длина сварного шва составляет 2,9 м при сварке металла толщиной 8 мм, а суммарная длина сварного шва 90-литровой емкости из 6-ти трубчатых модулей составляет 2,46 м при сварке металла толщиной 2,5 мм.So, for a mono-tank with a tank volume of 90 l with a diameter of 340 mm and L = 1100 mm, the total length of the weld is 2.9 m when welding metal with a thickness of 8 mm, and the total length of the weld of a 90-liter tank of 6 tubular modules is 2 , 46 m when welding metal with a thickness of 2.5 mm.
Во-вторых, за счет сокращения лишних запасов прочности на толщине стенок кассетного бака в сравнении с моноблочным существенно снижается суммарная масса криогенного бака. Поясним это положение на примере.Secondly, due to the reduction of excess safety margins on the wall thickness of the cassette tank, the total mass of the cryogenic tank is significantly reduced in comparison with monoblock. Let us illustrate this position with an example.
Известно, что шаг изменения размеров сортамента металла (толщины листов, труб) уменьшается с уменьшением толщины. Например, по ГОСТ 9941-81 на трубы из стали 12Х18Н10Т при толщине труб от 0,6 до 3,5 мм шаг изменения толщины составляет 0,2 мм (т.е. толщина стенки равна 0,6; 0,8; 1,0 и т.д.), при толщине более 3,5 мм шаг составляет 0,5 мм (3,5; 4,0; 4,5 и т.д.). По ГОСТ 19903-74 на сталь листовую горячекатаную толщина стенки меняется через 0,1 мм - для толщины листа от 1,2 до 1,6 мм; через 0,2-0,3 мм - при толщине от 1,6 до 4 мм, при толщине от 4 до 5 мм - через 0,5 мм и т.д.It is known that the step of changing the sizes of a metal assortment (thickness of sheets, pipes) decreases with decreasing thickness. For example, according to GOST 9941-81, for pipes made of steel 12X18H10T with a pipe thickness of 0.6 to 3.5 mm, the thickness change step is 0.2 mm (i.e., the wall thickness is 0.6; 0.8; 1, 0, etc.), with a thickness of more than 3.5 mm, the pitch is 0.5 mm (3.5; 4.0; 4.5, etc.). According to GOST 19903-74, for hot-rolled sheet steel, the wall thickness changes after 0.1 mm - for sheet thicknesses from 1.2 to 1.6 mm; through 0.2-0.3 mm - with a thickness of 1.6 to 4 mm, with a thickness of 4 to 5 mm - through 0.5 mm, etc.
Расчетная толщина стенки для монобака (фиг.3а) по предложенному решению составляет 6,5 мм. Конструктивно принимается ближайший по сортаменту лист толщиной 8 мм, т.е. бак будет переразмерен по толщине почти на 25%. Увеличение диаметра бака с целью снижения этого "лишнего запаса" недопустимо ввиду ограничений по габаритным размерам бака.The estimated wall thickness for the candy tank (figa) according to the proposed solution is 6.5 mm Structurally, the closest sheet according to the assortment is 8 mm thick, i.e. the tank will be oversized by almost 25% in thickness. An increase in the diameter of the tank in order to reduce this "excess stock" is unacceptable due to restrictions on the overall dimensions of the tank.
Расчетная толщина стенки трубчатого модуля (фиг.36) составляет 2,49 мм. Ближайшая по сортаменту труба - 130×2,5 - 12Х18Н10Т ГОСТ 9941-81 имеет толщину 2,5 мм. Несложные расчеты показывают, что масса криогенного бака объемом 90 л в моноблочном исполнении по предлагаемому решению (без наружного кожуха с пенопластовой изоляцией) даже с излишним запасом по толщине стенки внутренней емкости составляет 76 кг, что почти на 20% меньше аналога - 90 кг [5, 7], а масса "кассетного" исполнения бака составляет 60 кг, т.е. в полтора раза меньше прототипа.The estimated wall thickness of the tubular module (Fig. 36) is 2.49 mm. The pipe closest in assortment - 130 × 2.5 - 12X18H10T GOST 9941-81 has a thickness of 2.5 mm. Simple calculations show that the mass of a cryogenic tank with a volume of 90 l in a single-block design according to the proposed solution (without an outer casing with foam insulation) even with an excess margin in the wall thickness of the inner tank is 76 kg, which is almost 20% less than the analogue - 90 kg [5 , 7], and the mass of the "cassette" version of the tank is 60 kg, i.e. one and a half times less than the prototype.
При патентном исследовании отличительных признаков описываемого криогенного бака для транспортных средств не выявлено каких-либо аналогичных известных решений.A patent study of the distinguishing features of the described cryogenic tank for vehicles did not reveal any similar known solutions.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным, рекламным и научно-техническим источникам информации и выявление других источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружит аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent, advertising and scientific and technical sources of information and the identification of other sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant will not find an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant’s technical result in the claimed device set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype.
Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматривается следующее преобразование: создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant. In particular, the claimed invention does not provide for the following transformation: the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
На чертежах представлены:The drawings show:
- на фиг.4 - криогенный бак в моноблочном исполнении с экранно-вакуумной изоляцией и наружным металлическим кожухом;- figure 4 - cryogenic tank in a monoblock design with a screen-vacuum insulation and an outer metal casing;
- на фиг.5 - криогенный бак в моноблочном исполнении с пенопластовой (например, пенополиуретановой) теплоизоляцией и без наружного металлического кожуха;- figure 5 - cryogenic tank in a monoblock design with foam (for example, polyurethane) thermal insulation and without an outer metal casing;
- на фиг.6 - разрез А-А на фиг.5;- figure 6 is a section aa in figure 5;
- на фиг.7 - криогенный бак "кассетного типа" с пенопластовой (например, пенополиуретановой) изоляцией;- Fig.7 - cryogenic tank "cartridge type" with foam (for example, polyurethane) insulation;
- на фиг.8 - разрез А-А на фиг.7.- Fig.8 is a section aa in Fig.7.
Криогенный бак 1 (фиг.4) в моноблочном исполнении состоит из внутренней емкости 2 с СПГ 3, с толщиной стенки, рассчитанной из условия рабочего давления, равному критическому давлению метана, экранно-вакуумной изоляции 4 и арматурного блока 5. Изоляция 4 размещена в полости между емкостью 2 и наружным кожухом. Арматурный блок 5 связан с емкостью 2 трубопроводом подачи газа (испарившегося метана) 6 в топливную систему транспортного средства и трубопроводом 7 заправки емкости 2 жидким метаном. Криогенный бак 1 (фиг.5) в моноблочном исполнении отличается от бака на фиг.4 отсутствием наружного металлического кожуха и пенопластовой теплоизоляцией 9 вместо экранно-вакуумной. Наружная поверхность 8 пенопластовой изоляции грунтуется и красится. Емкость 2 имеет лапы 10 (фиг.6), которыми через опоры 11 из теплоизоляционного материала и шпильки 12 бак крепится на транспортное средство. Шпильки 12 соединены с лентой 13, которая охватывает емкость, прижимая опоры 11 к лапам 10 емкости 2. Между лентой 13 и емкостью 2 установлены прокладки 14 из теплоизоляционного материала. Криогенный бак "кассетного" типа, представленный на фиг.7, состоит из набора модулей-емкостей 15, которые рассчитаны из условия рабочего давления, равного критическому давлению метана. Емкости 15 соединены между собой коллекторами жидкого 16 и газообразного 17 метана, а в один из модулей введены трубопроводы заправки 18 жидким метаном и выдачи газа 19, связанные с арматурным блоком 20. Модули размещены в теплоизоляции 21, например, на основе заливки пенополиуретаном с образованием собственно криогенного бака. Бак имеет шпильки 22 для его крепления на транспортном средстве. Модули изготовлены из труб, концы 23 которых сплющены и заварены. Внутрь моделей 15 заливается СПГ 24.The cryogenic tank 1 (Fig. 4) in a monoblock design consists of an
Криогенный бак работает следующим образом.The cryogenic tank works as follows.
Жидкий метан (СПГ) 3, 24 фиг.5, 7 через штуцер заправки по трубопроводу 7, 18 подается в емкость 2, 15. Испарившийся в результате теплопритоков метан из паровой полости емкости 2, 15 по трубопроводу подачи газа 6, 19 через арматурный блок 5, 20 подается в топливную систему транспортного средства.Liquid methane (LNG) 3, 24 of FIGS. 5, 7 is fed into the
В случае, когда не требуется подача газа, например, выключен двигатель или автомобиль поставлен на длительную стоянку, арматурный блок 5, 20 перекрывает подачу газа в топливную систему и давление в емкости 2, 15 за счет испарения СПГ постепенно растет вплоть до критического, после чего избыток газа сбрасывается в атмосферу предохранительным клапаном арматурного блока 5, 20. Сброс избытка газа происходит практически до полного испарения жидкого метана. При этом минимальное количество оставшегося в емкости 2, 15 газа, сколько бы бак не находился в режиме хранения, будет значительно больше за счет повышенного до критического давления хранения оставшегося газа, что всегда обеспечит последующий проезд автомобиля до ближайшей автозаправки после длительной стоянки.In the case when the gas supply is not required, for example, the engine is turned off or the car is parked for a long time, the
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в автомобилестроении на предприятиях, производящих топливные криогенные баки для автотранспорта;- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in industry, namely in the automotive industry at enterprises producing cryogenic fuel tanks for vehicles;
- для заявленного устройства, в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;- for the claimed device, in the form as described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of perceived by the applicant technical result.
Преимущество изобретения состоит в том, что в отличие от криобаков-аналогов данная конструкция криогенного бака позволяет иметь в нем значительный запас топлива после сколько угодно длительного хранения, позволяет изготавливать криогенный бак различной конфигурации под любой имеющийся на транспортном средстве топливный отсек, а также уменьшает его стоимость и вес.An advantage of the invention is that, unlike analogue cryobanks, this cryogenic tank design allows you to have a significant fuel reserve in it after any long-term storage, allows you to produce a cryogenic tank of various configurations for any fuel compartment on the vehicle, and also reduces its cost and weight.
Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".From all of the above, we can conclude that the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Источники информацииSources of information
1. Гриценко А.И. и др. Природный газ в качестве моторного топлива// Газовая промышленность. - 1997. - №2. - С.46-48.1. Gritsenko A.I. and other Natural gas as a motor fuel // Gas industry. - 1997. - No. 2. - S. 46-48.
2. Седых АД., Родянский В.М. Политика Газпрома в области использования природного газа в качестве моторного топлива// Газовая промышленность. - 1999. - №10. - С.8-9.2. Sedykh AD., Rodyansky VM Gazprom policy in the use of natural gas as a motor fuel // Gas industry. - 1999. - No. 10. - S.8-9.
3. Грезин А.К. и др. Использование сжиженного природного газа в качестве энергоносителя - задача государственной важности// Холодильная техника. - 1999. - №9. - С.6-8.3. Grezin A.K. etc. The use of liquefied natural gas as an energy carrier is a task of national importance // Refrigeration technology. - 1999. - No. 9. - S.6-8.
4. Бакиров Ю.А., Карпов Е.В. СПГ: технология производства и использования//Газовая промышленность. - 1999. - №10. - С.27.4. Bakirov Yu.A., Karpov E.V. LNG: production and use technology // Gas industry. - 1999. - No. 10. - S. 27.
5. Амамчан Р.Г. и др. Топливная СПГ-система грузового автомобиля "Газель"// Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 1999. - №9. - С.28-29.5. Amamchan R.G. et al. Fuel LNG system of the Gazelle truck // Chemical and Oil and Gas Engineering. - 1999. - No. 9. - S. 28-29.
6. Архаров А.М. и др. Криогенные системы. - М.: Машиностроение. - 1987. - 536 с.6. Arkharov A.M. and others. Cryogenic systems. - M.: Mechanical Engineering. - 1987. - 536 p.
7. Цфасман Г.Ю. и др. Криогенное оборудование топливных систем// Холодильная техника. - 1998. - №2. - С.32.7. Tsfasman G.Yu. and others. Cryogenic equipment of fuel systems // Refrigeration equipment. - 1998. - No. 2. - S. 32.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002114948/11A RU2228857C2 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Vehicle cryogenic tank |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002114948/11A RU2228857C2 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Vehicle cryogenic tank |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002114948A RU2002114948A (en) | 2004-03-10 |
| RU2228857C2 true RU2228857C2 (en) | 2004-05-20 |
Family
ID=32678564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002114948/11A RU2228857C2 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Vehicle cryogenic tank |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2228857C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777889C2 (en) * | 2017-06-23 | 2022-08-11 | Дж.С. Бэмфорд Экскавейторс Лтд | Working machine |
-
2002
- 2002-06-05 RU RU2002114948/11A patent/RU2228857C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777889C2 (en) * | 2017-06-23 | 2022-08-11 | Дж.С. Бэмфорд Экскавейторс Лтд | Working machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002114948A (en) | 2004-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aceves et al. | Vehicular storage of hydrogen in insulated pressure vessels | |
| Barthélémy et al. | Hydrogen storage: Recent improvements and industrial perspectives | |
| Aceves et al. | High-density automotive hydrogen storage with cryogenic capable pressure vessels | |
| CN105683643B (en) | fuel tank | |
| US5615702A (en) | Tank for storing pressurized hydrocarbons | |
| US6257360B1 (en) | Compressed gas fuel storage system | |
| US6474101B1 (en) | Natural gas handling system | |
| US6676159B1 (en) | Fuel-storing device | |
| US20010019061A1 (en) | Storage container for cryogenic liquids and methods of making same | |
| EP2617587A1 (en) | Method for refueling and operating natural gas fueled truck | |
| Ahluwalia et al. | Liquid hydrogen storage system for heavy duty trucks: Configuration, performance, cost, and safety | |
| CN216079287U (en) | Low-temperature high-pressure hydrogen mixed filling type hydrogen filling station | |
| US11333301B2 (en) | Pressure vessel for the storage of pressurized fluids and vehicle comprising such a pressure vessel | |
| US8297468B1 (en) | Fuel tank for liquefied natural gas | |
| US10483565B2 (en) | Fuel cell device, automobile with a fuel cell device and method for operating a fuel cell device | |
| RU2228857C2 (en) | Vehicle cryogenic tank | |
| JP4911443B2 (en) | Hydrogen supply system for fuel cell vehicles | |
| US10344713B2 (en) | LPG bombe cooling system of bi-fuel vehicle | |
| Ahluwalia et al. | Liquid hydrogen storage system for heavy duty trucks: Capacity, dormancy, refueling, and discharge | |
| Siebel | Pressure in the Hydrogen Tank | |
| RU2262033C2 (en) | Fuel reservoir for liquefied natural gas | |
| RU128568U1 (en) | NATURAL GAS STORAGE SYSTEM FOR VEHICLE (OPTIONS) | |
| Saunders et al. | Natural gas as a transportation fuel | |
| Aceves et al. | Advanced concepts for vehicular containment of compressed and cryogenic hydrogen | |
| Escher | Survey of liquid hydrogen container techniques for highway vehicle fuel system applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20061114 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080606 |