RU2485637C2 - Pressurised cartridges of fuel elements - Google Patents
Pressurised cartridges of fuel elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485637C2 RU2485637C2 RU2010105667A RU2010105667A RU2485637C2 RU 2485637 C2 RU2485637 C2 RU 2485637C2 RU 2010105667 A RU2010105667 A RU 2010105667A RU 2010105667 A RU2010105667 A RU 2010105667A RU 2485637 C2 RU2485637 C2 RU 2485637C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- valve
- pressure
- chamber
- liquid fuel
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 316
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 107
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 77
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 8
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 claims description 7
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 claims description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 3
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 9
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- YOQDYZUWIQVZSF-UHFFFAOYSA-N sodium borohydride Substances [BH4-].[Na+] YOQDYZUWIQVZSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 7
- ODGROJYWQXFQOZ-UHFFFAOYSA-N sodium;boron(1-) Chemical compound [B-].[Na+] ODGROJYWQXFQOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 6
- 210000000088 Lip Anatomy 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000001736 Capillaries Anatomy 0.000 description 3
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 241000722947 Acanthocybium Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate dianion Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 210000002683 Foot Anatomy 0.000 description 1
- 210000000474 Heel Anatomy 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium Ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 206010073261 Ovarian theca cell tumour Diseases 0.000 description 1
- 239000005092 Ruthenium Substances 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- CWEFIMQKSZFZNY-UHFFFAOYSA-N pentyl 2-[4-[[4-[4-[[4-[[4-(pentoxycarbonylamino)phenyl]methyl]phenyl]carbamoyloxy]butoxycarbonylamino]phenyl]methyl]phenyl]acetate Chemical compound C1=CC(CC(=O)OCCCCC)=CC=C1CC(C=C1)=CC=C1NC(=O)OCCCCOC(=O)NC(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(NC(=O)OCCCCC)C=C1 CWEFIMQKSZFZNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N trisodium borate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]B([O-])[O-] BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯFIELD OF TECHNICAL APPLICATION
[0001] Данное изобретение, в общем, относится к топливным баллончикам для топливных элементов, и, в частности, к баллончикам для топливных элементов, находящимся под давлением.[0001] This invention generally relates to fuel cartridges for fuel cells, and in particular, to cartridges for fuel cells under pressure.
ПРЕДПОСЫЛКИBACKGROUND
[0002] Топливные элементы представляют собой устройства, непосредственно преобразующие химическую энергию взаимодействующих веществ, т.е. топлива и окислителя, в электрическую энергию постоянного тока. Для возрастающего количества практических применений топливные элементы более эффективны, чем традиционные способы выработки электроэнергии, например, такие как сжигание ископаемого топлива, а также переносные источники питания, такие как ионно-литиевые аккумуляторные батареи.[0002] Fuel cells are devices that directly convert the chemical energy of interacting substances, i.e. fuel and oxidizer into direct current electrical energy. For an increasing number of practical applications, fuel cells are more efficient than traditional methods of generating electricity, such as burning fossil fuels, as well as portable power sources such as lithium-ion batteries.
[0003] В общем, технология топливных элементов включает множество различных топливных элементов, таких как щелочные топливные элементы, топливные элементы с полимерным электролитом, фосфорнокислые топливные элементы, топливные элементы с расплавленным карбонатом, топливные элементы на твердом топливе и ферментные топливные элементы. Наиболее важные в настоящее время топливные элементы можно разделить на несколько общих классов: (i) топливные элементы, использующие в качестве топлива сжатый водород (H2); (ii) топливные элементы с протонообменной мембраной (ПОМ) или полимерным электролитом, использующие в качестве топлива спирты, например метанол (СН3ОН), гидриды металлов, например боргидрид натрия (NaBH4), углеводороды и другое топливо, преобразуемое в водородное топливо; (iii) топливные элементы с протонообменной мембраной, которые непосредственно потребляют неводородное топливо, или топливные элементы прямого окисления; (iv) топливные элементы на твердом топливе (ТЭТО), которые непосредственно преобразуют углеводородное топливо в электроэнергию при высокой температуре.[0003] In general, fuel cell technology includes many different fuel cells, such as alkaline fuel cells, polymer electrolyte fuel cells, phosphate fuel cells, molten carbonate fuel cells, solid fuel cells and enzyme fuel cells. The most important fuel cells today can be divided into several general classes: (i) fuel cells using compressed hydrogen (H 2 ) as fuel; (ii) fuel cells with a proton exchange membrane (POM) or polymer electrolyte, using alcohols, for example methanol (CH 3 OH), metal hydrides, for example sodium borohydride (NaBH 4 ), hydrocarbons and other fuels that are converted to hydrogen fuel; (iii) proton exchange membrane fuel cells that directly consume non-hydrogen fuel, or direct oxidation fuel cells; (iv) solid fuel cells (TETOs), which directly convert hydrocarbon fuel to electricity at high temperature.
[0004] Химические реакции, в результате которых вырабатывается электрическая энергия, для топливных элементов каждого типа отличаются. Электрохимические реакции на каждом электроде и общая реакция для метанолового топливного элемента с прямым окислением (МТЭПО) описываются следующим образом. Полуреакция на аноде:[0004] The chemical reactions that generate electrical energy are different for each type of fuel cell. The electrochemical reactions at each electrode and the general reaction for a direct oxidized methanol fuel cell (MTEPO) are described as follows. Anode half reaction:
полуреакция на катоде:cathode half reaction:
общая реакция в топливном элементе:general reaction in a fuel cell:
[0005] По причине переноса ионов водорода (Н+) через протонообменную мембрану от анода к катоду, а также благодаря неспособности свободных электронов (е-) проникать через протонообменную мембрану, электроны текут через внешнюю цепь, генерируя, таким образом, электрический ток во внешней цепи. Внешнюю цепь можно использовать для питания бытовых электронных устройств, таких как, среди прочего, мобильные или сотовые телефоны, калькуляторы, персональные электронные секретари, переносные компьютеры и электрические инструменты.[0005] Due to the transfer of hydrogen ions (H + ) through the proton exchange membrane from the anode to the cathode, and also due to the inability of free electrons (e - ) to penetrate the proton exchange membrane, the electrons flow through the external circuit, thus generating an electric current in the external chains. An external circuit can be used to power household electronic devices such as, but not limited to, mobile or cell phones, calculators, personal electronic secretaries, laptop computers, and electric tools.
[0006] Метаноловый топливный элемент с прямым окислением обсуждается в патентах США №4390603 и №4828941, описание из которых ссылкой полностью включается в настоящее описание. Как правило, протонообменная мембрана изготовлена из полимера, например, Nafion® производства DuPont, представляющего собой полимер на основе перфторированных сульфокислот и имеет толщину в интервале 0,05-0,50 мм, или из других пригодных материалов. Анод, как правило, изготовлен из копировальной бумаги с тефлоновым покрытием в качестве подложки с нанесенным на нее тонким слоем катализатора, например, платино-рутениевого. Катод, как правило, представляет собой газодиффузионный электрод, в котором частицы платины привязаны к одной из сторон мембраны.[0006] The direct oxidized methanol fuel cell is discussed in US Pat. Nos. 4,390,603 and 4,828,941, the description of which is incorporated herein by reference in its entirety. Typically, proton exchange membrane made of a polymer, e.g., Nafion ® DuPont manufacture, which is a polymer based on perfluorinated sulphonic acids and has a thickness in the range of 0.05-0.50 mm, or from other suitable materials. The anode, as a rule, is made of carbon paper with a Teflon coating as a substrate with a thin layer of catalyst deposited on it, for example, platinum-ruthenium. The cathode, as a rule, is a gas diffusion electrode in which platinum particles are attached to one of the sides of the membrane.
[0007] В химическом топливном элементе на основе гидрида металла преобразованию подвергается боргидрид натрия, который реагирует следующим образом:[0007] In a metal hydride-based chemical fuel cell, sodium borohydride is converted, which reacts as follows:
, ,
полуреакция на аноде:half reaction on the anode:
полуреакция на катоде:cathode half reaction:
[0008] Для этой реакции пригодны катализаторы, включающие платину и рутений, а также другие металлы. Водородное топливо, получаемое при преобразовании боргидрида натрия, реагирует в топливном элементе с окислителем, например, О2, генерируя электричество (или поток электронов) и воду в качестве побочного продукта. Кроме того, в ходе процесса преобразования образуется и другой побочный продукт - борат натрия (NaBO2). Топливный элемент на боргидриде натрия изложен в патенте США №4261956, описание из которого ссылкой полностью включается в настоящее описание.[0008] Catalysts including platinum and ruthenium, as well as other metals, are suitable for this reaction. Hydrogen fuel obtained by converting sodium borohydride reacts with an oxidizing agent, such as O 2 , in the fuel cell, generating electricity (or electron flux) and water as a by-product. In addition, another by-product, sodium borate (NaBO 2 ), is formed during the conversion process. The sodium borohydride fuel cell is set forth in US Pat. No. 4,261,956, the description of which is hereby incorporated by reference in its entirety.
[0009] Одной из важнейших особенностей применения топливных элементов является транспортировка жидкого топлива из топливного резервуара в топливный элемент, например подача метанола в метаноловый топливный элемент с прямым окислением, или подача жидкого топливного реагента в реакционную камеру, например, подача воды и добавок для реакции с гидридом металла. Известные методы транспортировки жидкого топлива/реагентов включают капиллярное распространение влаги или капиллярное воздействие, подачу под давлением жидкого топлива/реагентов. Одна из трудностей, связанных с этими методами, включает в себя обеспечение контроля над скоростью потока капиллярного распространения топлива и поддержание постоянного давления на топливо посредством источника давления.[0009] One of the most important features of the use of fuel cells is the transportation of liquid fuel from the fuel tank to the fuel cell, for example, supplying methanol to a methanol fuel cell with direct oxidation, or supplying a liquid fuel reagent to the reaction chamber, for example, supplying water and additives for reaction with metal hydride. Known methods for transporting liquid fuel / reagents include capillary distribution of moisture or capillary action, the supply of pressurized liquid fuel / reagents. One of the difficulties associated with these methods includes providing control over the flow rate of the capillary distribution of the fuel and maintaining a constant pressure on the fuel through a pressure source.
[0010] Таким образом, в данной области техники остается актуальной потребность в улучшении способов транспортировки жидкого топлива/реагента.[0010] Thus, in the art there remains an urgent need for improved methods of transporting liquid fuel / reagent.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0011] Настоящее изобретение подразумевает источник топлива с источником давления, который выталкивает жидкое топливо или жидкий топливный реагент (здесь и далее обозначаемые одинаково как «жидкое топливо») в топливный элемент или реакционную камеру, где при участии жидкого топливного реагента происходит гидролиз с образованием водорода. Изначально источник давления находится под высоким давлением, и давление может уменьшаться в течение предполагаемого срока службы. С другой стороны, давление, нагнетающее жидкое топливо, может, в значительной степени, поддерживаться на постоянном уровне.[0011] The present invention contemplates a fuel source with a pressure source that pushes liquid fuel or liquid fuel reagent (hereinafter referred to the same as "liquid fuel") into a fuel cell or reaction chamber, where hydrolysis occurs with the participation of a liquid fuel reagent to produce hydrogen . Initially, the pressure source is under high pressure, and the pressure may decrease over the expected life. On the other hand, the pressure forcing liquid fuel can, to a large extent, be maintained at a constant level.
[0012] В одном из вариантов осуществления изобретения источник топлива включает в себя камеру сжатого газа и камеру жидкого топлива. Камеры сжатого газа и жидкого топлива соединяет регулятор давления. Регулятор давления способен принимать высокое давление на входе из камеры сжатого газа и обеспечивать, в значительной степени, постоянное пониженное выходное давление в камере жидкого топлива. Давление в камере сжатого газа может уменьшаться с течением времени, однако давление, выталкивающее жидкое топливо из камеры жидкого топлива, остается, в значительной степени, постоянным. Таким образом, топливный элемент или реакционная камера получает жидкое топливо под предсказуемым или допустимым давлением.[0012] In one embodiment, the fuel source includes a compressed gas chamber and a liquid fuel chamber. Compressed gas and liquid fuel chambers are connected by a pressure regulator. The pressure regulator is able to receive high pressure at the inlet from the compressed gas chamber and to provide, to a large extent, a constant reduced outlet pressure in the liquid fuel chamber. The pressure in the compressed gas chamber may decrease over time, however, the pressure pushing the liquid fuel out of the liquid fuel chamber remains substantially constant. Thus, a fuel cell or reaction chamber receives liquid fuel at a predictable or acceptable pressure.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS
[0013] В сопроводительных графических материалах, которые являются частью описания изобретения и должны рассматриваться совместно с ним, для указания аналогичных деталей на различных видах используются аналогичные номера условных обозначений.[0013] In the accompanying graphic materials, which are part of the description of the invention and should be read in conjunction with it, similar reference numbers are used to indicate like details in different views.
[0014] Фиг.1 - общий вид спереди источника топлива согласно настоящему изобретению, на котором показаны компоненты топливного элемента или устройства, питание которого осуществляется топливным элементом;[0014] Figure 1 is a General front view of a fuel source according to the present invention, which shows the components of a fuel cell or device powered by a fuel cell;
[0015] Фиг.2 - общий вид спереди источника топлива по фиг.1 без компонентов стороннего устройства, но с соединительными трубками, приспособленными для открытия клапанов источника топлива;[0015] FIG. 2 is a front view of the fuel source of FIG. 1 without components of a third-party device, but with connecting tubes adapted to open the valves of the fuel source;
[0016] Фиг.3 - общий покомпонентный вид источника топлива, изображенного на фиг.2;[0016] FIG. 3 is an exploded perspective view of the fuel source of FIG. 2;
[0017] Фиг.4 - поперечное сечение и частичный покомпонентный вид источника топлива, изображенного на фиг.2;[0017] FIG. 4 is a cross-sectional and partial exploded view of the fuel source of FIG. 2;
[0018] Фиг.5 - увеличенный частичный вид источника топлива, изображенного на фиг.4, на котором показан клапан, соединяющий находящуюся под давлением камеру источника топлива с регулятором давления;[0018] FIG. 5 is an enlarged partial view of the fuel source shown in FIG. 4, showing a valve connecting a pressurized fuel source chamber to a pressure regulator;
[0019] Фиг.6 - увеличенный частичный вид источника топлива, изображенного на фиг.4, на котором показан клапан, соединяющий источник топлива с топливным элементом или устройством, питание которого осуществляется топливным элементом;[0019] FIG. 6 is an enlarged partial view of the fuel source shown in FIG. 4, showing a valve connecting a fuel source to a fuel cell or device powered by a fuel cell;
[0020] Фиг.7, 8 - альтернативный вариант осуществления клапанов, изображенных на фиг.5, 6.[0020] Fig.7, 8 is an alternative embodiment of the valves depicted in Fig.5, 6.
[0021] Фиг.9А - поперечное сечение подходящего регулятора давления; фиг.9В - покомпонентный вид подходящего регулятора давления;[0021] Fig. 9A is a cross section of a suitable pressure regulator; figv is an exploded view of a suitable pressure regulator;
[0022] Фиг.10А - поперечное сечение другого подходящего регулятора давления; фиг.10В - покомпонентный вид другого подходящего регулятора давления;[0022] FIG. 10A is a cross section of another suitable pressure regulator; figv is an exploded view of another suitable pressure regulator;
[0023] Фиг.11А - поперечное сечение другого подходящего регулятора давления; фиг.11В - покомпонентный вид другого подходящего регулятора давления;[0023] FIG. 11A is a cross section of another suitable pressure regulator; 11B is an exploded view of another suitable pressure regulator;
[0024] Фиг.12А - поперечное сечение другого подходящего регулятора давления; фиг.12В - покомпонентный вид другого подходящего регулятора давления; фиг.12С - поперечное сечение другого варианта регулятора давления, изображенного на фиг.12А, 12В;[0024] Fig. 12A is a cross section of another suitable pressure regulator; 12B is an exploded view of another suitable pressure regulator; figs - cross section of another variant of the pressure regulator depicted in figa, 12B;
[0025] Фиг.13 - покомпонентный общий вид источника топлива под давлением в соответствии с настоящим изобретением;[0025] FIG. 13 is an exploded perspective view of a pressurized fuel source in accordance with the present invention;
[0026] Фиг.14 - поперечное сечение источника топлива, изображенного на фиг.4 с указателем уровня топлива; фиг.14А - вид спереди указателя уровня топлива;[0026] FIG. 14 is a cross-sectional view of the fuel source shown in FIG. 4 with a fuel level indicator; figa is a front view of a fuel gauge;
[0027] Фиг.15А-15С - поперечные сечения другого примерного клапана в соответствии с настоящим изобретением, показывающие последовательность его открытия из закрытого положения (фиг.15А) к промежуточному закрытому и открытому (фиг.15В-15С) положениям; фиг.15D - покомпонентный общий вид клапана;[0027] FIGS. 15A-15C are cross-sections of another exemplary valve in accordance with the present invention, showing a sequence of opening from a closed position (FIG. 15A) to intermediate closed and open (FIGS. 15B-15C); fig.15D - exploded view of the valve;
[0028] Фиг.16А-16С - поперечные сечения еще одного примерного клапана в соответствии с настоящим изобретением, показывающие последовательность его открытия из закрытого положения (фиг.16А) к промежуточному закрытому и открытому (фиг.16В-16С) положениям; фиг.16D - покомпонентный общий вид клапана;[0028] Figs. 16A-16C are cross-sections of another exemplary valve in accordance with the present invention, showing the sequence of its opening from the closed position (Fig. 16A) to the intermediate closed and open (Fig. 16B-16C) positions; Fig.16D is an exploded perspective view of the valve;
[0029] Фиг.17А-17С - поперечные сечения еще одного примерного клапана в соответствии с настоящим изобретением, показывающие последовательность его открытия из закрытого положения (фиг.17А) к промежуточному закрытому и открытому (фиг.17В-17С) положениям; фиг.17D - покомпонентный общий вид клапана;[0029] FIGS. 17A-17C are cross-sections of another exemplary valve in accordance with the present invention, showing the sequence of its opening from the closed position (FIG. 17A) to the intermediate closed and open (FIGS. 17B-17C) positions; Fig.17D is an exploded perspective view of the valve;
[0030] Фиг.18А - поперечное сечение компонента примерного клапана по данному изобретению; фиг.18В - покомпонентный общий вид компонента клапана;[0030] FIG. 18A is a cross-sectional view of a component of an exemplary valve of the present invention; FIG. 18B is an exploded perspective view of a valve component; FIG.
[0031] Фиг.19А - поперечное сечение другого примерного компонента клапана согласно настоящему изобретению; фиг.19В - покомпонентный общий вид компонента клапана;[0031] FIG. 19A is a cross section of another exemplary valve component according to the present invention; FIG. 19B is an exploded perspective view of a valve component; FIG.
[0032] Фиг.20А-20С - поперечные сечения другого примерного клапана, показывающие последовательность его открытия; фиг.20D - покомпонентный общий вид клапана;[0032] FIGS. 20A-20C are cross-sections of another exemplary valve showing the sequence of its opening; Fig. 20D is an exploded perspective view of a valve;
[0033] Фиг.21А - покомпонентный вид поперечного сечения другого иллюстративного клапана; фиг.21В - покомпонентный общий вид клапана.[0033] FIG. 21A is an exploded cross-sectional view of another illustrative valve; 21B is an exploded perspective view of a valve.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION
[0034] Как показано на сопроводительных графических материалах и подробно описано ниже, настоящее изобретение относится к источнику топлива, в котором хранится топливо для топливного элемента, например, метанол и вода, смесь вода/метанол, смесь вода/метанол с различной концентрацией, чистый метанол и/или клатраты мелита, описанные в патентах США №5364977 и №6512005 В2, описание из которых ссылкой полностью включается в настоящее описание. Метанол и другие спирты находят применение во многих топливных элементах, как, например, метаноловых элементах с прямым окислением, ферментных топливных элементах и основанных на преобразование топливных элементах. Источник топлива может содержать и топливо других типов: этанол или спирты, гидриды металлов (например, боргидрид натрия), другие химические вещества, которые могут быть преобразованы в водород, а также вещества, способные улучшать производительность или эффективность топливных элементов. К топливу также относится электролит на основе гидроксида калия (КОН), который находит применение в металлических или щелочных топливных элементах и также может храниться в источниках топлива.[0034] As shown in the accompanying drawings and described in detail below, the present invention relates to a fuel source that stores fuel for a fuel cell, for example, methanol and water, a water / methanol mixture, a water / methanol mixture with different concentrations, pure methanol and / or melite clathrates described in US Pat. Nos. 5,364,977 and 6,512,005 B2, the description of which is hereby incorporated by reference in its entirety. Methanol and other alcohols are used in many fuel cells, such as, for example, direct oxidized methanol cells, enzyme fuel cells and conversion-based fuel cells. The fuel source may also contain other types of fuel: ethanol or alcohols, metal hydrides (for example, sodium borohydride), other chemicals that can be converted to hydrogen, as well as substances that can improve the performance or efficiency of fuel cells. Potassium also includes an electrolyte based on potassium hydroxide (KOH), which is used in metal or alkaline fuel cells and can also be stored in fuel sources.
В металлических топливных элементах топливо находится в форме взвешенных в жидкости частиц цинка, погруженных в реакционный раствор электролита КОН, аноды, находящиеся в полостях ячейки топливного элемента, представляют собой твердые аноды, образованные частицами цинка. Электролитический раствор КОМ раскрыт в опубликованной патентной заявке США №2003/0077493, озаглавленной "Способ применения системы топливных элементов, выполненной для обеспечения питания одной или нескольких нагрузок», опубликованной 24 апреля 2003 г., описание из которой ссылкой полностью включается в настоящее описание. Топливо также может представлять собой смесь метанола, пероксида водорода и серной кислоты, которая протекает через катализатор, сформированный на кремниевых пластинках, порождая реакцию в топливном элементе. Кроме того, топливо может представлять собой композицию или смесь метанола, боргидрида натрия, электролита и других соединений, например, которые описаны в патентах США №№6554877, 6562497 и 6758871, описания из которых ссылкой полностью включаются в настоящее описание. Более того, топливо может представлять собой составы, частично растворенные, частично взвешенные в растворителе, которые описаны в патенте США №6773470, а также составы, которые включают в себя как жидкое, так и твердое топливо, которые описаны в опубликованной патентной заявке США №2002/0076602. Подходящее для указанных целей топливо также раскрыто в совместно рассматриваемой заявке на патент США №60/689572 того же заявителя, озаглавленной "Топливо для баллончиков, генерирующих водород", поданной 13 июня 2005. Описания из этих документов данной ссылкой полностью включаются в настоящее описание.In metal fuel cells, the fuel is in the form of liquid suspended zinc particles immersed in a KOH electrolyte reaction solution, the anodes in the cavities of the cell of the fuel cell are solid anodes formed by zinc particles. The KOM electrolytic solution is disclosed in US Published Patent Application No. 2003/0077493, entitled "Method for Using a Fuel Cell System Made to Power One or More Loads", published April 24, 2003, the description of which is hereby incorporated by reference in its entirety. may also be a mixture of methanol, hydrogen peroxide and sulfuric acid, which flows through a catalyst formed on silicon wafers, causing a reaction in the fuel cell. the fuel may be a composition or mixture of methanol, sodium borohydride, an electrolyte and other compounds, for example, as described in US Pat. Nos. 6,548,877, 6,562,497 and 6,758,871, the disclosures of which are incorporated herein by reference. Moreover, the fuel may be formulated partially dissolved, partially suspended in a solvent, which are described in US patent No. 6773470, as well as compositions that include both liquid and solid fuels, which are described in published patent application US No. 2002/0076602. Suitable fuels for these purposes are also disclosed in the co-pending US patent application No. 60/689,572 of the same applicant, entitled "Fuel for hydrogen-generating cartridges," filed June 13, 2005. The descriptions of these documents by this reference are fully incorporated into this description.
[0035] Топливо также может представлять собой гидрид металла, например боргидрид натрия (NaBH4), и активатор, описанный выше, например воду. В состав топлива может входить углеводородное топливо, которое включает в себя, кроме прочего, бутан, керосин, спирт и природный газ, как изложено в опубликованной патентной заявке США №2003/0096150, озаглавленной «Топливный элемент, содержащий границу раздела жидкостей», опубликованной 22 мая 2003 г., описание из которой ссылкой полностью включается в настоящее описание. Также топливные элементы могут содержать окислители, которые вступают в реакцию с топливом. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается типами топлива, активаторов, электролитов, растворов окислителей, а также жидкостями или твердыми веществами, содержащимися в источнике топлива или какими-либо иными способами, используемыми в системе топливного элемента. Используемый здесь термин «топливо» включает в себя топливо любых разновидностей, способное реагировать в топливном элементе или источнике топлива и включающее в себя, кроме прочего, любое подходящее топливо из числа вышеописанных, растворы электролитов и окислителей, газы, жидкости, твердые вещества и/или химические вещества, содержащие добавки и катализаторы, а также их смеси.[0035] The fuel may also be a metal hydride, for example sodium borohydride (NaBH 4 ), and an activator described above, for example water. The composition of the fuel may include hydrocarbon fuel, which includes, but is not limited to, butane, kerosene, alcohol, and natural gas, as set forth in US Published Patent Application No. 2003/0096150, entitled “Fuel Cell Containing a Liquid Interface,” published 22 May 2003, a description of which is hereby incorporated by reference in its entirety. Also, fuel cells may contain oxidizing agents that react with the fuel. Thus, the present invention is not limited to the types of fuels, activators, electrolytes, solutions of oxidizing agents, as well as liquids or solids contained in the fuel source or by any other methods used in the fuel cell system. As used herein, the term “fuel” includes fuel of any kind capable of reacting in a fuel cell or fuel source and including, but not limited to, any suitable fuel from the above, electrolyte and oxidant solutions, gases, liquids, solids and / or chemicals containing additives and catalysts, as well as mixtures thereof.
[0036] Термин «источник топлива», используемый в тексте настоящего описания, охватывает среди прочих одноразовые баллончики, заправляемые/многоразовые баллончики, контейнеры, баллончики, вставляемые в электронные устройства, извлекаемые баллончики, баллончики, находящиеся снаружи электронных устройств, топливные емкости, заправочные топливные емкости, другие емкости, в которых хранится топливо, и трубки, подсоединенные к топливным емкостям и контейнерам. Хотя ниже применительно к примерным вариантам осуществления настоящего изобретения описывается баллончик, следует отметить, что эти варианты осуществления применимы и к другим источникам топлива и что настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным типом источников топлива.[0036] The term "fuel source" as used throughout this specification includes, but is not limited to, disposable cartridges, refillable / refillable cartridges, containers, refillable cartridges inserted into electronic devices, removable cartridges, refillable cartridges located outside electronic devices, fuel containers, fueling containers tanks, other containers in which fuel is stored, and pipes connected to fuel tanks and containers. Although a spray can is described below with reference to exemplary embodiments of the present invention, it should be noted that these embodiments are applicable to other fuel sources and that the present invention is not limited to any particular type of fuel sources.
[0037] Источник топлива, являющийся предметом настоящего изобретения, также может применяться для хранения топлива, не используемого в топливных элементах. Данные применения могут включать в себя, кроме прочего, хранение углеводродов и водородного топлива для газотурбинных микродвигателей на основе кремниевых пластинок, обсуждаемых в статье "Here Come the Microengines", опубликованной в журнале «The Industrial Physicist» (дек. 2001/янв. 2002) на стр.20-25. Применяемый в данной заявке термин «топливный элемент» также может включать в себя и микродвигатели. Другие применения могут заключаться в хранении традиционного топлива для двигателей внутреннего сгорания, углеводородов, например, бутана, для карманных зажигалок и бытовых осветителей, а также сжиженного пропана.[0037] The fuel source of the present invention can also be used to store fuel not used in fuel cells. These applications may include, but are not limited to, storing hydrocarbons and hydrogen fuels for gas turbine micromotors based on silicon wafers, discussed in the article “Here Come the Microengines” published in The Industrial Physicist (Dec 2001 / Jan. 2002) on pages 20-25. As used in this application, the term “fuel cell” may also include micromotors. Other applications may include the storage of traditional fuels for internal combustion engines, hydrocarbons, such as butane, for pocket lighters and home lighting, as well as liquefied propane.
[0038] На фиг.1-4 показан источник топлива 10. Источник топлива 10 может иметь любую удобную форму, включающую в себя, кроме прочего, изображенную форму. Источник топлива 10 содержит внешний корпус 12, крышку 14, первый клапан 16 и второй клапан 18. Крышка 14 подогнана к внешнему корпусу и уплотнена уплотнительным кольцом 13. Уплотнение также может достигаться при помощи клеев или ультразвуковой сварки. Первый клапан 16 имеет размеры и откалиброван таким образом, чтобы он стыковался с регулятором давления 20. Второй клапана 18 имеет размеры и откалиброван таким образом, чтобы он стыковался с клапаном устройства 22. В одном из вариантов осуществления изобретения источник топлива 10 является одноразовым и, наиболее предпочтительно, пригодным для повторного использования. Точнее, регенерируемым и приспособленным к повторному использованию является внешний корпус 12, а внутренняя оболочка 28 и/или крышка 14 являются одноразовыми. Регулятор давления 20 и клапан устройства 22 предпочтительно пригодны для повторного использования и для снижения стоимости соединены с топливным элементом или устройством, питание которого осуществляется топливным элементом, или являются их составными частями.[0038] Figs. 1-4 show a
[0039] На фиг.3-5 подробно показаны внутренние компоненты источника топлива 10, который содержит камеру сжатого газа 24 и камеру жидкого топлива 26, где внутри оболочки 28 содержится жидкое топливо. Как показано выше, жидкое топливо может являться топливом, непосредственно потребляемым топливным элементом, например, метанолом или этанолом. Жидкое топливо также может представлять собой жидкий реагент, который участвует в гидролизе в реакционной камере, образуя водород, питающий топливный элемент. Таким веществом может являться, например, вода или другие активаторы, реагирующие с гидридом металла с образованием водородного топлива.[0039] FIGS. 3-5 show in detail the internal components of a
[0040] Первый клапан 16 позволяет сжатому газу выходить из камеры 24 сжатого или находящегося под давлением газа источника топлива 10 и входить в регулятор давления 20, а затем передавать газ под пониженным давлением обратно в источник топлива 10 и в камеру жидкого топлива 26 для приложения давления к оболочке 28. Первый клапан 16 включает в себя корпус клапана 30, подогнанный к боковым стенкам камеры сжатого газа 24, и уплотнен уплотнительным кольцом 32. Внутренняя средняя стойка 34 зафиксирована на корпусе клапана 30, например, путем неподвижной посадки (т.е. между внутренней центральной стойкой 34 и корпусом клапана 30 практически отсутствуют относительные перемещения). Между стержнем внутренней центральной стойки 34 и корпусом клапана 30 задан проток 36. В одном из примеров стержень имеет цилиндрическую форму, и часть его спилена с образованием плоской поверхности. Внутренний проток 36 образован между плоской поверхностью и корпусом клапана 30, как лучше всего видно на фиг.3 и 5. Между головкой внутренней центральной стойки 34 и верхней частью корпуса клапана 30 расположен внутренний эластомерный уплотнитель 38, обеспечивающий уплотнение внутреннего протока 36. Кроме того, первый клапан 16 содержит внешнюю центральную стойку 40, которая кольцеобразно расположена вокруг внутренней центральной стойки 34, оставляя пространство между ними, как показано на фигурах. Внешняя средняя стойка 40 также прочно прикреплена к корпусу клапана 30, например, посредством неподвижной посадки. Таким образом, между внешней центральной стойкой 40 и корпусом клапана 30 практически отсутствуют относительные перемещения. Вокруг внешней стороны внешней центральной стойки 40 определен внешний проток 42, позволяющий газу под пониженным давлением возвращаться обратно в источник топлива 10 из регулятора давления 20. Внутри источника топлива 10 внешний проток 42, как лучше всего видно на фиг.5, перенаправлен к камере жидкого топлива 26. Внешний эластомерный уплотнитель 44, расположенный под головкой внешней центральной стойки 40 и колпачком 46, наличие которого необязательно, обеспечивает уплотнение внешнего протока 42. Колпачок 46 может быть не включен в состав, а корпус клапана 30 проходит вверх до упора во внешний эластомерный уплотнитель 44, или эластомерный уплотнитель 44 может быть проходит вниз до упора в корпус клапана 30.[0040] The
[0041] Несмотря на то что внутренний проток 36, как показано на фигурах, находится внутри внешнего протока 42, оба эти канала могут быть расположены в обратном порядке или рядом друг с другом.[0041] Despite the fact that the
[0042] Первый клапан 16, показанный на фиг.3 и 5, закрыт или уплотнен. Для открытия первого клапана 16 трубка 48 проталкивается в первый клапан 16. Трубка 48 включает в себя внутреннюю трубку 50 и внешнюю трубку 52. Для сохранения постоянных относительных положений трубки могут быть соединены друг с другом, например, спицами или перемычками (не показаны). Внутренняя трубка 50 имеет размеры и откалибрована, чтобы соответствовать пространству 54 между внутренней центральной стойкой 34 и внешней центральной стойкой 40. Внутренней трубки 50 имеет размеры и откалибрована, чтобы соответствовать пространству 56 между внешней центральной стойкой 40 и крышкой 14. Внутренняя трубка 50 сжимает внутренний эластомерный уплотнитель 38, открывая проток 36. Внешняя трубка 52 сжимает внешний эластомерный уплотнитель 44, открывая проток 42. Для того чтобы приложить давление на жидкое топливо, сжатый газ выходит из источника топлива 10 по протоку 36, а газ под пониженным давлением возвращается в источник топлива 10 через проток 42.[0042] The
[0043] В рационализаторском аспекте настоящего изобретения первый клапан 16 не является заменяемым, поскольку включает в себя центральные стойки 34, 40. В частности, клапан 16 открывается только после вставки трубки 48, имеющей соответствующий диаметр, в кольцевое пространство вокруг центральных стоек 34, 40 и сжатия эластомерных уплотнений 38, 44. Конструкция центральных стоек 34, 40 препятствует открытию клапана посторонними предметами большего или меньшего диаметра: авторучками, карандашами, скрепками, пальцами и т.п. Центральные стойки 34, 40 могут крепиться к корпусу клапана 30 различными способами: защелкивающимися фитингами, клеем, при помощи ультразвуковой сварки и т.д., так, чтобы относительные перемещения между стойками и корпусом клапана были ограничены. Преимущественно установка центральных стоек 34, 40 осуществляется перед операцией заполнения или во время нее. Поэтому поток топлива в баллончик будет происходить не только быстрее, но и в менее стесненных условиях, чем в других конструкциях.[0043] In a rationalizing aspect of the present invention, the
[0044] Второй клапан 18 сходен с первым клапаном 16 за исключением того, что его конструкция позволяет жидкому топливу только выходить из источника топлива 10. Второй клапан 18 включает в себя корпус клапана 58 и центральную стойку 60, которая, в значительной степени, сходна с описанной выше внутренней центральной стойкой 34 первого клапана 18. Эластомерное уплотнение 62 уплотняет второй клапан 18 и проток 64, заданный между внутренней стойкой 60 и корпусом клапана 58. Оболочка 28 герметично соединена с корпусом клапана 58. Трубка 66 имеет размеры и откалибрована, чтобы входить в пространство 68 во втором клапане 18, сжимая эластомерное уплотнение 62, чтобы открыть клапан 18, позволяя жидкому топливу, нагнетаемому сжатым газом из протока 42, покидать источник топлива 10.[0044] The
[0045] Трубки 48 или 66 могут по выбору иметь нестандартные размеры. Иными словами, их размеры могут отличаться от размеров изделий, обычно присутствующих в домах и офисах, что затрудняет непреднамеренное сжатие уплотняющих элементов 38, 44 или 62. В альтернативном варианте трубки 48 или 66 могут иметь отличное от круглого или многоугольное (регулярное или нерегулярное) поперечное сечение. Соответственно, центральные стойки 34, 40 или 60 для размещения в них трубок должны иметь форму, совпадающую с формой трубок.[0045]
[0046] В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7, 8, эластомерные уплотнения 38, 44 и 62 заменены уплотнительными кольцами 38', 44' и 62'. Центральные стойки 34' и 40' модифицированы для обеспечения угловых опорных поверхностей для уплотнения уплотнительными кольцами. Центральная стойка 60' в данном варианте осуществления изобретения содержит внешнее кольцо 61', обеспечивающее зазор 68' для вхождения трубки 66 и открытия второго клапана 18.[0046] In the alternative embodiment of the invention shown in FIGS. 7, 8, the
[0047] Как показано на фиг.5-8 и др., верхняя поверхность клапанов 16 и 18, направленная к трубкам 48 и 66, также может называться поверхностью сопряжения.[0047] As shown in FIGS. 5-8 and others, the upper surface of the
[0048] Высокое давление в камере сжатого газа 24, необходимое для выталкивания жидкого топлива в течение предполагаемого срока службы источника топлива 10, определяется по уравнению состояния идеального газа:[0048] The high pressure in the chamber of the compressed
, ,
где для камеры жидкого топлива 26:where for the liquid fuel chamber 26:
Р - давление, необходимое для нагнетания жидкого топлива наружу из оболочки 28/топливной камеры 26 через второй клапан 18, которое в одном примере имеет относительную величину «х» фунтов на квадратный дюйм (psig) или абсолютную величину (14,7+х) фунтов на квадратный дюйм (psia), где х - требуемое для выталкивания давление; начальное давление в топливной камере 26 должно составлять 14,7 psia или 0 psig, конечное давление должно составлять (14,7+x)psia или x psig;P is the pressure required to pump liquid fuel outward from the
V - объем камеры жидкого топлива 26;V is the volume of the chamber of
Т - температура (абсолютная) камеры жидкого топлива 26, которая, как правило, равна температуре окружающего воздуха.T is the temperature (absolute) of the
Для камеры сжатого газа 24:For compressed gas chamber 24:
Р - начальное давление, которое необходимо определить; конечное давление для камеры 24 должно составлять x psig или (14,7+х)psia;P is the initial pressure to be determined; the final pressure for
V - объем камеры сжатого газа 24; иV is the volume of the compressed
Т - как правило, температура окружающего воздуха.T - as a rule, ambient temperature.
Поскольку обе температуры должны быть одинаковы, их можно исключить из уравнения:Since both temperatures should be the same, they can be excluded from the equation:
Например, если камера жидкого топлива 26, имеющая объем 50 см3, требует для выталкивания топлива через второй клапан давления 2 psig или 16,7 psia, а объем камеры сжатого газа 24 составляет 5 см3, то начальное давление в камере сжатого газа 24 рассчитывается следующим образом:For example, if the
Аналогично, если объем камеры сжатого газа 24 составляет 10 см3, тогда его начальное внутреннее давление должно составлять 26,7 psia или 12 psig.Similarly, if the volume of the compressed
[0049] При непосредственной подаче столь высокого внутреннего давления в камеру жидкого топлива 26, оболочка 28 будет испытывать резкий скачок давления, а жидкое топливо будет выходить из источника топлива 10 с относительно высокой скоростью, что может оказаться нежелательным. Кроме того, по мере транспортировки жидкого топлива из источника топлива 10 давление в камере жидкого топлива 26 будет непрерывно уменьшаться с течением времени, и жидкое топливо будет выходить из источника топлива 10 с постоянно уменьшающейся скоростью. Таким образом, топливный элемент или реакционная камера, получающая жидкое топливо, вынуждена приспосабливаться к изменению скорости подачи жидкого топлива.[0049] When such a high internal pressure is directly supplied to the
[0050] Проблема изменения скорости подачи жидкого топлива решается путем вставки между камерой сжатого газа 24 и камерой жидкого топлива 26 регулятора давления, схематически показанного на фиг.1 под условным обозначением 20. Регулятор давления 20 принимает на входе давление в широком диапазоне, например, 2-200 psig, и поддерживает давление на выходе на постоянном уровне, например, 2 psig. На фиг.3, 4 камера сжатого газа 24 расположена внутри источника топлива 10, однако камера сжатого газа 24 может находиться также и в топливном элементе или устройстве, питание которого осуществляется топливным элементом, или в отдельном баллончике.[0050] The problem of changing the feed rate of liquid fuel is solved by inserting between the
[0051] В таблице 1 приведены результаты экспериментального моделирования источника топлива 10, показанного на фиг.1-8, в котором регулятор давления 20 вставлен между камерой сжатого газа 24 и камерой жидкого топлива 26. Экспериментальное моделирование проводилось следующим образом. В камере сжатого газа 24, в виде модифицированного шприца объемом 3,2 см3, через трубку, где поток регулировался шаровым клапаном, было создано давление воздуха от внешнего источника, составляющее 80 фунтов на квадратный дюйм. Для направления потока газа из газовой камеры 24 к регулятору давления 20 также использовалась трубка. Для измерения давления на входе использовался датчик давления в диапазоне 0-100 фунтов на квадратный дюйм, расположенный между газовой камерой 24 и регулятором давления 20.[0051] Table 1 shows the results of an experimental simulation of the
[0052] Регулятор давления 20 использовался для создания, в значительной степени, постоянного пониженного давления на выходе, которое выталкивает жидкое топливо, т.е. деионизованную воду, из камеры жидкого топлива 26, имеющей форму модифицированного шприца объемом 35 см3. Модифицированный Т-образный фитинг соединяет регулятор давления 20 и камеру жидкого топлива 26. После осуществления соединения по жидкости, регулятор давления 20 и камера жидкого топлива были помещены на аналитические весы Mettler Toledo XS204, при помощи которых осуществлялось взвешивание жидкого топлива, т.е. деионизованной воды. Жидкое топливо вышло из камеры жидкого топлива 26 по трубке, подающей жидкое топливо к стакану для сбора топлива, причем указанная трубка содержит на конце фильтр с диаметром пор 45 мкм (фильтр Millex-HPF HV, компонент № SLHVM25NS, серийно выпускаемый Millipore Corporation, Биллерика, Массачусетс, США) и сопло диаметром 0,0025 дюйма (компонент IBLP-2E-SS, серийно выпускаемый O'Keffe Controls Co., Трамбулл, Коннектикут, США). Датчик давления в диапазоне 0-30 футов на квадратный дюйм, расположенный между камерой жидкого топлива 26 и стаканом для сбора топлива, измеряет давление топлива, которое, как понятно любому специалисту в данной области техники, эквивалентно давлению на выходе.[0052] The pressure regulator 20 was used to create, to a large extent, a constant reduced outlet pressure that pushes the liquid fuel, i.e. deionized water from the
[0053] В начале экспериментального моделирования регулируемое давление на выходе вытесняло воздух из трубопроводов и устанавливалось на уровне 1,6 фунта на квадратный дюйм. Затем шаровой клапан закрывали, прекращая подачу воздуха под давлением 80 фунтов на квадратный дюйм из камеры сжатого воздуха 24. В ходе экспериментального моделирования измерялось давление на входе, давление на выходе и вес топлива (т.е. вес воды в модифицированном шприце камеры жидкого топлива 26). Измерения проводились с интервалом 0,5 с в течение 215 мин (12902,5 с). Однако для большей ясности изложения в таблице 1 приведены результаты измерений только в отдельные промежутки времени: 0 с (камера жидкого топлива 26 не содержит топлива, а аналитические весы установлены на нуль), 0,5 с (камера жидкого топлива заполнена деионизованной водой), 55 с (давление в камере сжатого газа 24 составляет 80 фунтов на квадратный дюйм), каждые 300 с и 12902,5 с (в камере жидкого топлива 26 топлива больше нет). В периоде между установкой аналитических весов на нуль и началом моделирования, когда трубки находятся под нагрузкой, было установлено значение веса топлива +1,2256 г. Небольшие отрицательные значения весов в конце моделирования отражают методическую погрешность взвешивания, присущую аналитическим весам.[0053] At the beginning of the experimental simulation, the controlled outlet pressure displaced the air from the pipelines and was set at 1.6 psi. The ball valve was then closed, shutting off the supply of air at a pressure of 80 psi from the
[0054] Результаты показывают, что регулятор давления 20 способен принимать высокое (около 80 фунтов на квадратный дюйм) давление на входе от камеры сжатого газа 24 и обеспечивать, в значительной степени, постоянное пониженное (в интервале 1,6-0,3 фунта на квадратный дюйм) давление на выходе для выталкивания жидкости из камеры жидкого топлива 26, вначале заполненной приблизительно 30 г деионизованной воды. Давление в камере сжатого воздуха 24 с течением времени может уменьшаться в интервале 80-12 фунтов на квадратный дюйм, однако давление, выталкивающее жидкое топливо из камеры жидкого топлива 26, находится практически на постоянном уровне в интервале 1,6-0,3 фунта на квадратный дюйм. Специалисту в данной области техники вполне понятно, что относительно небольшие изменения давления на выходе находятся в допустимых пределах, что позволяет топливному элементу или реакционной камере получать жидкое топливо под предсказуемым давлением, допустимым для функционирования топливного элемента или реакционной камеры. Поскольку жидкое топливо покидает камеру жидкого топлива 26 с относительно постоянной скоростью потока, его вес уменьшается от, приблизительно, 30 г до, приблизительно, 0 г.[0054] The results show that the pressure regulator 20 is able to receive high (about 80 psi) inlet pressure from the compressed
[0055] Используемый здесь термин «в значительной степени, постоянный» означает, что флуктуации давления, если они имеют место, не превышают ±2,0 фунта на квадратный дюйм, предпочтительно не превышают ±1,5 фунта на квадратный дюйм, наиболее предпочтительно не превышают ±1,0 фунта на квадратный дюйм. Используемые здесь термины «низкое давление» и «пониженное давление» означают давление, которое не превышает или равно 5,0 фунтам на квадратный дюйм, предпочтительно 3,0 фунтам на квадратный дюйм, наиболее предпочтительно 2,0 фунтам на квадратный дюйм.[0055] As used herein, the term “substantially constant” means that pressure fluctuations, if any, do not exceed ± 2.0 psi, preferably do not exceed ± 1.5 psi, most preferably not exceed ± 1.0 psi. As used herein, the terms “low pressure” and “reduced pressure” mean a pressure that does not exceed or equal to 5.0 psi, preferably 3.0 psi, most preferably 2.0 psi.
[0056] Ниже приведены графики давления на входе, давления на выходе и веса источника топлива в зависимости от прошедшего времени:[0056] The following are graphs of inlet pressure, outlet pressure, and fuel source weight versus elapsed time:
[0057] Было проведено еще одно моделирование источника топлива 10 без регулятора давления 20, где для выталкивания топлива из оболочки 28 через клапан 18 использовался известный внешний источник сжатого газа под давлением 2 psig. Моделирование производилось для того, чтобы выяснить, будет ли давление на выходе из источника топлива 10 практически постоянным, перепад давлений, необходимый для сжатия гильзы 28 и проталкивания топлива через клапан 18, - достижимым, а скорость потока - в значительной степени постоянной. Давление на выходе измерялось вниз по протоку от клапана 18. Результаты приведены ниже в таблице 2.[0057] Another simulation of the
[0058] Ниже приведены графики зависимостей скорости потока, давления на выходе и количества остающегося топлива от прошедшего времени.[0058] Below are graphs of the dependence of flow rate, outlet pressure and the amount of remaining fuel on elapsed time.
[0059] На следующем графике, приведенном ниже, где показаны только давление на выходе и скорость потока в зависимости от прошедшего времени, в более явном виде проиллюстрированы практически постоянные скорость потока и давление на выходе источника топлива, являющегося предметом изобретения, на протяжении значительной части срока эксплуатации источника топлива. Следует отметить, что перепад давлений, необходимый для сжатия оболочки 28 и проталкивания топлива через клапан 18, находится в допустимых пределах.[0059] The following graph below, which shows only the outlet pressure and flow rate depending on elapsed time, illustrates in more explicit form the substantially constant flow rate and pressure at the outlet of the fuel source of the invention over a significant part of the term operation of a fuel source. It should be noted that the pressure differential required to compress the
[0060] В камере сжатого газа 24 может содержаться газ любого типа, который включает в себя, кроме прочего, воздух, азот, диоксид углерода, инертные газы и т.д. Настоящее изобретение не ограничено типом сжатого газа. Камера сжатого газа 24 также может содержать сжиженный углеводород, подобный углеводородам, которые используются в зажигалках. Преимущество использования сжиженного углеводорода заключается в том, что небольшой его объем способен превращаться в значительно больший объем газа высокого давления, что, таким образом, существенно уменьшает объем камеры сжатого газа 24. Пригодные для этой цели углеводороды включают в себя, кроме прочего, бутан, изопропан, дизельное топливо и бензин. Также можно использовать метанол и другие спирты в виде жидкостей или гелей. Газы и другие вещества, пригодные для использования в камере сжатого газа 24, раскрыты в совместно рассматриваемой опубликованной заявке на патент США №2007/0077470 А1 того же заявителя, поданной 5 октября 2005 г. и имеющей порядковый номер 11/243767, а также совместно рассматриваемой опубликованной заявке на патент США №2007/0077463 А1 того же заявителя, поданной 5 октября 2005 г. и имеющей порядковый номер 11/244218. Описания из этих документов данной ссылкой полностью включаются в настоящее описание.[0060] Any type of gas may be contained in the compressed
[0061] Различные подходящие регуляторы давления 20 описаны в совместной рассматриваемой опубликованной заявке на патент США №2006/0174952 А1 того же заявителя, которая подана 6 января 2006 г. и имеет порядковый номер 11/327580. Описание из заявки №2006/0174952 А1 данной ссылкой полностью включаются в настоящее описание.[0061] Various suitable pressure regulators 20 are described in the co-pending published application for US patent No. 2006/0174952 A1 of the same applicant, which was filed January 6, 2006 and has serial number 11/327580. The description from application No. 2006/0174952 A1 by this reference is fully included in the present description.
[0062] На фиг.9А, 9В показан первый регулятор давления 126, который приведен на фиг.4А, 4В заявки №2006/0174952 А1. Для упрощения сопоставления здесь применяются те же условные обозначения, что и в заявке №2006/0174952 А1. Регулятор давления 126 включает в себя чувствительную к давлению мембрану 140. Однако в данном варианте осуществления изобретения мембрана 140 заключена между двумя элементами корпуса, корпусом клапана 146 и крышкой клапана 148, а также содержит отверстие 149, образованное в ее центре (фиг.9В). Кроме того, на границе между корпусом клапана 146 и крышкой клапана 148 образована полость 129, позволяющая осуществлять перемещения или изгиб мембраны 140 под действием разности давлений между давлением на входе в канал 143, давлением на выходе из канала 145 и эталонным давлением Pref. Внутренняя конфигурация корпуса клапана 146 определяет направление потока через регуляторный клапан 126. А именно: каналы 143 и 145 образованы в корпусе клапана 146, канал 143 находится под давлением на входе и, когда первый клапан 16 открыт, сообщается по жидкости с камерой сжатого газа 24, а канал 145 находится под давлением на выходе и, когда открыт первый клапан 16, сообщается по жидкости с камерой жидкого топлива 26. Кроме того, в крышке клапана 148 образован вентиляционный канал 141. Таким образом, мембрана 140 находится под действием эталонного давления, которым может являться как атмосферное, так и любое другое эталонное давление. В альтернативном варианте, мембрана до эталонного давления поджимается пружиной.[0062] On figa, 9B shows the
[0063] Канал корпуса клапана 143 имеет конфигурацию, позволяющую ему вмещать с возможностью скольжения шток клапана 142. Канал корпуса клапана 143 сконфигурирован таким образом, чтобы сужаться на стыке корпуса клапана 146 и крышки клапана 148 или вблизи него, образуя плечо 137. Шток клапана 142 предпочтительно представляет собой цельный элемент, содержащий тонкую штоковую часть 138 и шляпку 131. Данная конфигурация позволяет тонкой штоковой части 138 проходить через узкую часть канала корпуса клапана 143, а шляпке 131 - упираться в плечо 137. По существу, как шляпка 131, так и плечо 137 включают в себя уплотняющие поверхности, перекрывающие поток через клапан 126 в плече 137, когда на него посажена шляпка 131. Кроме того, шток клапана 142 внутри отверстия 149 в мембране 140 защищается предохранительной втулкой 147, таким образом, образуя уплотнение и безопасное соединение мембраны 140 со штоком клапана 142. Поэтому при движении мембраны 140 шток клапана 142 также движется таким образом, чтобы шляпка 131 садилась и поднималась с плеча 137, таким образом, открывая и закрывая клапан 126.[0063] The
[0064] Когда регулятор давления 126 соединен с первым клапаном 16, который обсужден выше, относительно высокое давление из камеры сжатого газа 24 передается к входному отверстию 143. Давление на выходе из регулятора давления на выходном отверстии 145 передается через первый клапан 16 в проток 42, создавая повышенное давление в камере жидкого топлива 26. Когда давление в камере жидкого топлива 26 не превышает давление, необходимое для выталкивания жидкого топлива наружу из источника топлива 10, регулятор давления 26 находится в открытой конфигурации (фиг.9А), в которой мембрана не изогнута, а шляпка 131 штока клапана 142 не посажена на плечо 137. По сути, сжатый газ протекает через регулятор давления 126 в камеру жидкого топлива 26. Когда давление в камере жидкого топлива 26 достигает значения "х" фунтов на квадратный дюйм, как обсуждено выше, мембрана 140 деформируется в сторону крышки клапана 148 в такой степени, чтобы шляпка 131 штока клапана 142 упиралась в плечо 137, герметизируя регулятор давления 126. Чем большее количество жидкого топлива транспортировано наружу из камеры жидкого топлива 26, тем меньшим становится объем оболочки 28, таким образом уменьшая давление внутри камеры жидкого топлива 26. Понижение давления приводит к тому, что мембрана 140 отодвигается от крышки клапана 148, перемещая шток клапана 142 в открытое положение и позволяя дополнительному количеству сжатого газа попасть в камеру жидкого топлива 26, таким образом, запуская следующий цикл.[0064] When the
[0065] Давление на выходе Рвых, при котором регулятор давления 126 открывается или закрывается, может быть задано путем подбора длины штока клапана или зазора, в котором перемещается шляпка 131 между открытым и закрытым положениями, гибкости или жесткости мембраны 140 и/или путем подбора Рэт. Шток 138 имеет размеры и откалиброван так, чтобы быть подвижным относительно предохранительной втулки 147 для подбора длины штока 138. Чем большей длиной между предохранительной втулкой 147 и шляпкой 131 обладает шток 138, тем большее давление необходимо для закрытия клапана 126. Предпочтительно, давление на выходе, в значительной степени, постоянно или поддерживается в допустимых пределах, а эталонное давление Рэт выбирается или подбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемое давление на выходе. Иными словами, Рэт устанавливается таким образом, чтобы, когда давление на входе превышает заранее установленную величину, мембрана 140 закрывалась, минимизируя высокое или колеблющееся давление на выходе из канала 145.[0065] The outlet pressure P o , at which the
[0066] На фиг.10А, 10В приведен другой вариант регулятора давления 226, который раскрыт в заявке №2006/0174952 А1 на фиг.4С, 4D. Регулятор давления 226 сходен с регулятором давления 126, обсуждение которого приведено выше, поскольку корпус клапана 248 прикреплен к шляпке клапана 247. В шляпке клапана 247 сформировано входное отверстие 246, соединенное с камерой сжатого газа 24, в то время как выходное отверстие регулятора давления 245, соединенное с камерой жидкого топлива 26, образовано в корпусе клапана 248. В нижней части шляпки клапана 247 образовано отверстие 251. Предпочтительно отверстие 251 имеет небольшое смещение относительно продольной оси регулятора давления 226.[0066] FIGS. 10A, 10B show another embodiment of the
[0067] Между шляпкой клапана 247 и корпусом клапана 248 зажимается и удерживается деформируемый цилиндр с наконечником 250. Цилиндр с наконечником 250 включает в себя верхний торец 256, нижний торец 287 и образованное в цилиндре отверстие или канал 201. Цилиндр с наконечником 250 изготавливается из любого известного в данной области техники деформируемого эластомерного материала: резины, уретана или силикона. Принцип действия цилиндра с наконечником 250 сходен с принципом действия мембраны.[0067] A deformable cylinder with a
[0068] Верхний торец 259 располагается поблизости от шляпки клапана 247. Когда жидкость через регулятор давления 226 не течет, верхний торец 259 плотно прилегает к нижней поверхности шляпки клапана 247. Края верхнего торца 259 фиксируются в таком положении, что, даже если оставшаяся часть верхнего торца 259 подвергается изгибу, края остаются неподвижными и герметизированными.[0068] The
[0069] Нижний торец 287 располагается поблизости от корпуса клапана 248. В корпусе клапана 248 образована полость 202, которая расположена непосредственно под нижним торцом 287 и позволяет нижнему торцу 287 свободно изгибаться. Нижний торец 287 предпочтительно имеет диаметр, отличающийся от диаметра верхнего торца 259, что подробнее разъясняется ниже.[0069] The
[0070] Тарелка 253, изготовленная из достаточно жесткого материала, окружает цилиндр с наконечником 250. Тарелка 253 задает отверстие 241, соединяющее вторую полость 203, образованную на окружности между цилиндром наконечником 250 и тарелкой 253, с эталонным давлением Рэт. Часть 205 второй полости 203 сконфигурирована таким образом, чтобы быть направленной частично вдоль и вверх относительно нижнего торца 287.[0070] A
[0071] Для регулировки давления входящий газ (или жидкость) попадает в регулятор давления 226 через входное отверстие 243 и проходит в отверстие 251. Отверстие 251 может представлять собой круговой канал или кольцо, заданное на шляпке 247. Верхний торец 259 герметизирует отверстие 251 до тех пор, пока давление, оказываемое входящим газом или жидкостью из входного отверстия 243, не достигнет порогового значения, деформирующего верхний торец 259. Когда газ деформирует верхний торец 259, деформация передается через тело цилиндра 250 и нижний торец 287 также деформируется. При деформации верхнего торца 259 газ получает возможность проходить через отверстие 251, цилиндр с наконечником 250 и выходить из выходного регулируемого отверстия 245.[0071] To adjust the pressure, the incoming gas (or liquid) enters the
[0072] Поскольку сила является результатом умножения приложенного давления на площадь, к которой прилагается давление, силы, действующие на цилиндр с наконечником 250, можно просуммировать следующим образом:[0072] Since the force is the result of multiplying the applied pressure by the area to which the pressure is applied, the forces acting on the cylinder with a
Если сила на выходе превышает силу на входе и эталонную силу, регулятор давления 226 закрывается. Если выходная сила оказывается меньше силы на входе и эталонной силы, клапан 226 открывается. Поскольку в данном варианте осуществления изобретения, сила на выходе должна уравновешивать силу на входе и эталонную силу, площадь нижнего торца 287 преимущественно должна, как было отмечено выше, превышать площадь верхнего торца 259. Тогда сила на выходе может быть больше без увеличения давления на выходе. Варьируя площади торцов 259 и 287 и части 205, можно управлять балансом сил, действующих на цилиндр с наконечником 250, и определять перепад давления, необходимый для открытия и закрытия клапана 226.If the output force exceeds the input force and the reference force, the
[0073] Поскольку эталонное давление Рэт оказывает давление на нижний торец 287, это дополнительное давление может понижать пороговое давление запуска потока, т.е. эталонное давление Рэт является относительно высоким для содействия газу в деформировании цилиндра с наконечником 250. Для дальнейшей регулировки давления газа, выходящего из выходного отверстия 245, можно устанавливать бóльшие или меньшие значения эталонного давления Рэт.[0073] Since the reference pressure P et exerts pressure on the
[0074] Другой вариант осуществления регулятора давления 426 показан на фиг.11А, 11В, которые соответствуют фиг.6А, 6В в заявке №2006/0174952 А1. Регулятор давления 426 сходен с регулятором давления 226, обсуждение которого приведено выше, за исключением того, что клапан 426 содержит вместо деформируемого цилиндра с наконечником 250 подвижный поршень 450. Клапан 426 содержит корпус клапана 448, прикрепленный к шляпке клапана 447. На шляпке клапана 447 образовано входное отверстие 443, соединенное с камерой сжатого газа 24, а на корпусе клапана 448 образовано выходное отверстие регулируемого давления 445, соединенное с камерой жидкого топлива 26. В нижней части шляпки клапана 447 образовано отверстие 451. Отверстие 451 предпочтительно немного смещено относительно продольной оси регулятора давления 426. Отверстие 451 может включать в себя набор отверстий, образованных в форме кольца так, что давление на входе равномерно распределяется по подвижному поршню 450.[0074] Another embodiment of the
[0075] Подвижный поршень 450 подвижно расположен между шляпкой клапана 447 и корпусом клапана 448. Подвижный поршень 450 включает в себя верхнюю часть 459, имеющую первый диаметр, нижнюю часть 487, имеющую второй диаметр, который предпочтительно превышает диаметр верхней части 459, и проходящее сквозь него отверстие 401. Подвижный поршень 450 изготавливается из любого жесткого материала, известного на данном уровне развития техники: пластмассы, эластомера, алюминия, комбинации эластомера и жесткого материала и т.п.[0075] A
[0076] В корпусе клапана 448 образован зазор 402, позволяющий поршню 450 перемещаться между шляпкой 447 и корпусом 448. Между подвижным поршнем 450 и корпусом клапана 448 образована вторая полость 403. Полость 403 соединена с эталонным давлением Рэт. Часть 405 полости 403 расположена напротив нижнего торца 487, что позволяет прилагать к поршню 450 эталонную силу.[0076] A
[0077] Верхняя часть 459 расположена поблизости от шляпки клапана 447, так что, когда сила на выходе превышает силу на входе и эталонную силу, как обсуждалось выше, верхняя часть 459 прижимается к нижней поверхности шляпки клапана 447, закрывая клапан 426 (фиг.11А). Когда сила на выходе меньше силы на входе и эталонной силы, поршень 450 проталкивается к корпусу 448, позволяя текучим средам, таким как водород, течь от входного отверстия 443 через отверстие (отверстия) 451 и отверстие 401 к выходному отверстию 445. И снова, как обсуждалось выше в отношении клапана 226, для управления открытием и закрытием клапана 426 возможно варьирование площадей поверхностей торцов 459 и 487, а также зазора 405.[0077] The
[0078] На фиг.12А, 12В проиллюстрирован еще один регулятор давления. Фиг.12А-С ранее раскрыты в совместно рассматриваемой заявке на патент США №60/887918 того же заявителя, поданной 2 февраля 2007 г., описание из которой данной ссылкой полностью включаются в настоящее описание. Для упрощения отсылок первые цифры номеров условных обозначений, используемых в заявке №60/887918, при использовании здесь изменены во избежание совпадения с номерами ссылок, используемыми выше.[0078] FIGS. 12A, 12B illustrate yet another pressure regulator. 12A-C are previously disclosed in co-pending application for US patent No. 60/887918 of the same applicant, filed February 2, 2007, the description of which by this reference is fully incorporated into the present description. To simplify the references, the first digits of the legend numbers used in the application No. 60/887918, when used here, are changed to avoid coincidence with the reference numbers used above.
[0079] На фиг.12А, 12В показан иллюстративный регулятор давления 564. Регулятор 564 включает в себя корпус входного отверстия 566, корпус выходного отверстия 568 и расположенную между ними тарелку 570. Внутри тарелки 570 подвижно расположен поршень 572. Первая мембрана 574 зажата между корпусом входного отверстия 566 и тарелкой 570. Вторая мембрана 576 зажата между корпусом выходных отверстий 568 и тарелкой 570. Корпус входного отверстия 566 задает входной канал 578, соединенный с камерой сжатого газа 24. Корпус выходного отверстия 568 задает выходной канал 580, соединенный с камерой жидкого топлива 26. Внутренняя часть тарелки 570, в которой находится поршень 572, может подвергаться воздействию эталонного давления, в качестве которого может выступать атмосферное давление. Под первой мембраной 574, непосредственно под входным каналом 578, может размещаться шарик 582, способствующий уплотнению входного канала. Как показано, первая мембрана 574 подвергается воздействию давления на входе. Вторая мембрана 576 подвергается воздействию давления на выходе.[0079] FIGS. 12A, 12B show an
[0080] Поскольку сила представляет собой результат умножения приложенного давления на площадь, к которой прилагается это давление, силы, действующие на поршень 572, можно просуммировать следующим образом. Силы, действующие на входную мембрану:[0080] Since the force is the result of multiplying the applied pressure by the area to which this pressure is applied, the forces acting on the
Силы, действующие на выходную мембрану:The forces acting on the output membrane:
Поскольку сила, действующая на верхнюю поверхность, равна силе, действующей на нижнюю поверхность, сила, действующая на поршень, одинакова в обоих уравнениях. Решая оба уравнения для силы, действующей на поршень, и приравнивая:Since the force acting on the upper surface is equal to the force acting on the lower surface, the force acting on the piston is the same in both equations. Solving both equations for the force acting on the piston, and equating:
Уравнение можно переписать:The equation can be rewritten:
Для случая, когда относительное эталонное давление равно нулю (1 атм):For the case when the relative reference pressure is zero (1 atm):
[0081] В случае, когда относительное эталонное давление не равно нулю, обе стороны поршня находятся под действием эталонного давления, зависящего от соотношения их площадей. В ходе работы регулятора, площадь входного отверстия изменяется. До того как давление на выходе увеличивается настолько, чтобы герметизировать входное отверстие, площадь входного отверстия равна площади верхней поверхности поршня. После возрастания давления на выходе до величины, при которой герметизируется входное отверстие, площадь входного отверстия уменьшается до небольшой величины. Данная особенность способствует уменьшению колебаний поршня при небольших перепадах давления на выходе.[0081] In the case where the relative reference pressure is not equal to zero, both sides of the piston are under the influence of the reference pressure, depending on the ratio of their areas. During the operation of the regulator, the area of the inlet changes. Before the pressure at the outlet increases so as to seal the inlet, the area of the inlet is equal to the area of the upper surface of the piston. After increasing the outlet pressure to a value at which the inlet is sealed, the inlet area is reduced to a small amount. This feature helps to reduce piston vibrations with small pressure drops at the outlet.
[0082] Когда сила на выходе меньше, чем сила на входе, давление на входе вдавливает первую мембрану вниз, открывая проток из входного канала 578 во внутренний круговой канал 584, соединенный с верхним боковым каналом 586, который соединен с внешним круговым каналом 588 и соединительным каналом 590, соединенным с нижним боковым каналом 592 и выходным каналом 580. Выходной канал 580 преимущественно расширяется в 594, позволяя газу расширяться перед выходом, теряя некоторое избыточное давление. Выходной канал 580 также расширяется так, чтобы регулятор 564 можно было соединять с другим(и) компонентом системы топливного элемента. Боковые каналы 586 и 592 герметизируются шариком (фиг.12А).[0082] When the outlet force is less than the inlet force, the inlet pressure presses the first membrane downward, opening the duct from the
[0083] На фиг.12С показан другой вариант осуществления регулятора давления 564, принцип работы которого аналогичен варианту осуществления, изображенному на фиг.12А, 12В. Регулятор 564 (фиг.12С) также может содержать выходную мембрану/прокладку 577 и концевую шляпку 594, прикрепленную к нижней части корпуса выходного отверстия 568. Концевая шляпка 596 может содержать канал, сообщающий эталонное давление поршню 572, и более широкий выходной канал 580 для выходящего газа, дополнительно увеличивающий перепад давления перед выходом. Мембрану/прокладку 577 можно заменить уплотнительным кольцом.[0083] FIG. 12C shows another embodiment of a
[0084] Согласно другим особенностям настоящего изобретения, источник топлива 610 не предусматривает наличия регулятора давления (фиг.13). Такой источник топлива также содержит внешний корпус 12 с крышкой 14 и внутренней оболочкой 28. Для подачи жидкого топлива из оболочки 28 в реакционную камеру, где образуется водород, и в топливный элемент или устройство, которое питается от топливного элемента, предусматривается клапан 18. Давление прилагается к внутренней оболочке 28 посредством пружинного зажима 612. Для равномерного распределения давления по внутренней оболочке 28 на каждой из сторон внутренней оболочки 28 предусмотрены жесткие пластинки 614.[0084] According to other features of the present invention, the
[0085] Для измерения количества топлива, остающегося в источнике топлива, предусмотрен указатель уровня топлива 700 (фиг.14, 14А). Указатель уровня топлива 700 включает в себя нить 702 и индикаторную панель 704. Нить 702 одним концом прикреплена к дну или боковой поверхности внутренней оболочки 28. По мере подачи горючего из оболочки 28 она сжимается (показано как 28' на фиг.14). Сжимающаяся оболочка тянет нить 702 внутрь. По мере втягивания нити 702 ее противоположный конец перемещается вдоль индикаторной панели 704, указывая на количество остающегося топлива. Для точной разметки индикаторной панели 704 может потребоваться калибровка, и метки на индикаторной панели 704 (например, Е, 1/4, 1/2, 3/4, F) могут располагаться на неодинаковых расстояниях друг от друга.[0085] To measure the amount of fuel remaining in the fuel source, a
[0086] В случае если внутренняя оболочка 28 переполняется газом по причине испарения топлива, содержащегося внутри внутренней оболочки 28, переполненная внутренняя оболочка не будет выталкивать наружу нить 702, благодаря ее гибкости. Поэтому показания индикаторной панели 700 при переполнении оболочки изменяться не будут. Таким образом, к преимуществам индикаторной панели следует отнести простоту, точность и воспроизводимость.[0086] In the event that the
[0087] Возвращаясь к типам клапанов 16, 18, которые могут быть использованы в других альтернативных вариантах осуществления изобретения (фиг.15А-С, фиг.16А-С), первый клапан 16 или второй клапан 18 может содержать уплотняющий элемент 870 (например, уплотнительное кольцо, уплотняющую поверхность, шайбу, литую эластомерную деталь, эластомерный шарик и т.п.), расположенный рядом с входным отверстием любого из клапанов. Например, уплотняющий элемент 870 (фиг.15А-С, фиг.16А-С) может представлять собой уплотнительное кольцо, расположенное в бороздках, заданных внутри корпуса 858 второго клапана 18. Уплотнение предусматривается между корпусом клапана 858, уплотняющим элементом 870 и средней стойкой 860. Между корпусом клапана 858 и центральной стойкой 860 предусмотрена полость 868. В данном варианте осуществления изобретения трубка 866 имеет размеры и откалибрована так, чтобы превышать размер центральной стойки 860, и, когда трубка 866 вставляется в полость 868, она толкает уплотнительное кольцо 870 наружу, освобождая проток 864 между трубкой 866 и центральной стойкой 860 (фиг.15В, 15С). Дальнейшее проталкивание трубки 866 (фиг.15С) обеспечивает устойчивое положение трубки 866 внутри корпуса клапана 858. Когда трубка 866 впервые вставляется в полость 868 (фиг.15В), между трубкой 866 и корпусом клапана 868 образуется межкомпонентное уплотнение (необязательно). На фиг.15D показан покомпонентный вид клапана 18 и трубки 866.[0087] Returning to the types of
[0088] Варианты осуществления изобретения, изображенные на фиг.16А-D, сходны с вариантами осуществления изобретения, изображенными на фиг.15А-D, с той разницей, что дополнительно к уплотнению, которое обеспечивается уплотнительным кольцом 870, предусматривается второе уплотнение посредством эластомерного уплотнения 862 и центральной стойки 870. Здесь, когда трубка 866 толкает уплотнительное кольцо 870 в сторону, клапан 18 остается герметизированным (фиг.16В) до тех пор, пока трубка 866 не сожмет эластомерное уплотнение 862 (фиг.16С), устанавливая проток 864. На фиг.16D приведен покомпонентный вид сопряженных трубки 866 и клапана 18.[0088] The embodiments of FIGS. 16A-D are similar to the embodiments of FIGS. 15A-D, with the difference that in addition to the seal provided by the O-
[0089] Несмотря на то что последовательность для клапана 18 показана на фиг.15А-С, фиг.16А-С, также возможно применение и сопоставимой последовательности формирования межкомпонентного уплотнения между трубкой 48 и клапаном 16 и, соответственно, открытия внутренних уплотнений в клапане 16.[0089] Although the sequence for
[0090] Последовательность закрытия как клапана 16, так и клапана 18, сходна с процессом, обратным последовательности их открытия. Вначале, вручную или автоматически при помощи любого из известных на данном уровне техники механизмов извлечения, из устройства извлекается баллончик 10, а все сжатые уплотнения (например, эластомерные уплотнения 38, 44, 62, 862, уплотнительные кольца 38', 44' или 62' или уплотняющий элемент 870) высвобождают запасенную в них энергию и возвращаются в свои исходные положения. Преимущественно, в одном из частных вариантов осуществления изобретения, в качестве механизма извлечения может выступать само сжатое уплотнение. Соответственно, для извлечения баллончика 10 нет необходимости в какой-либо внешней пружинной силе, что обеспечивает экономию места в баллончике 10. После извлечения баллончика и возврата эластомерных уплотнений в исходные положения центральная стойка еще раз соприкасается с эластомерными уплотнениями, перекрывая протоки к топливному баллончику.[0090] The closing sequence of both
[0091] На фиг.17А-D показан еще один вариант осуществления изобретения. Как изображено, соединительный клапан 872 включает в себя два компонента клапана 874, 876. Один компонент клапана сопряжен или с источником топлива, или с другим устройством (например, топливным элементом, заправочным устройством или любым другим устройством, пригодным для использования в системе топливного элемента), а второй компонент клапана сопряжен с любым другим источником топлива или другим устройством. Первый компонент клапана 874 предпочтительно сопряжен с устройством, а второй компонент клапана 876 предпочтительно сопряжен с источником топлива. На фиг.17А-С приведена последовательность, отображающая соединение первого компонента клапана 874 и второго компонента клапана 876, а также открытие в них внутренних уплотнений. На фиг.17D показан покомпонентный вид соединительного клапана 872.[0091] FIGS. 17A-D show yet another embodiment of the invention. As shown,
[0092] Первый компонент клапана 874 включает в себя корпус с верхней частью 877а и нижней частью 877b. Верхняя часть 877а заключает в себя шланг 878, который для обеспечения потока соединен с уплотнительным кольцом 880. Уплотнительное кольцо 880 образует внутреннее уплотнение с центральной стойкой 881, которая показана как образующая единое целое с верхней частью корпуса 877а. Внутренняя трубка 882, которая содержит пару диаметрально противоположных сквозных отверстий 884, предназначена для селективного сжатия уплотнительного кольца 880. Размеры и калибровка внутренней трубки 882 соответствуют размерам и калибровке наружной трубки 886. Трубки 882, 886 имеют размер и откалиброваны таким образом, чтобы между ними оставалась полость, являющаяся частью протока. Как внутренняя 882, так и внешняя 886 трубки расположены в нижней части 876b и могут быть соединены друг с другом при помощи спиц или перемычек (не показаны) поддержания их постоянных относительных положений. Когда уплотнительное кольцо 880 не сжато, оно примыкает к центральной стойке 881, герметизируя компонент клапана 874. Когда кольцо сжато, через компонент клапана 874 устанавливается проток от шланга 878 через сжатое уплотнительное кольцо 880, полый конец трубки 882, отверстие(я) 884 и полость между внутренней трубкой 882 и внешней трубкой 880.[0092] The first component of
[0093] Второй компонент клапана 876 также содержит несколько элементов, включая корпус 888 с верхней частью 888а и нижней частью 888b. Преимущественно центральная стойка 890 прочно прикреплена к нижней части 888b и содержит угловые базовые поверхности, которые, совместно с уплотняющим кольцом 892, образуют внутреннее уплотнение. Нижняя часть 888b также содержит шланг 894, который соединен по текучей среде с уплотнительным кольцом 892. Внешняя трубка компонента клапана 874 также больше, чем центральная стойка 890, что позволяет текучей среде течь между ними.[0093] The second component of
[0094] Первый компонент клапана 874 и второй компонент клапана 876 могут быть соединены друг с другом болтами 896 в каналах 898. Кроме того, между первым компонентом клапана 874 и вторым компонентом клапана 876 может быть предусмотрено уплотнительное кольцо (не показано), способствующее межкомпонентному уплотнению между двумя компонентами клапана.[0094] A
[0095] Первый компонент клапана 874 показан на фиг.17А как не соединенный со вторым компонентом клапана 876. Для соединения источника топлива с топливным элементом и для транспортировки топлива из источника топлива в топливный элемент, внешняя трубка 886 первого компонента клапана 874 вставляется в полость 900 вокруг центральной стойки 890 второго компонента клапана 876 (фиг.17В) до достижения уплотнительное кольца 892. На фиг.17С внутренние уплотнения в первом компоненте клапана 874 и втором компоненте клапана 876 открыты для установления протока 901. Внутреннее уплотнение в первом компоненте клапана 874 открывается, когда центральная стойка 890 упирается во внутреннюю трубку 882, которая в свою очередь сжимает уплотнительное кольцо 880. Внутреннее уплотнение во втором компоненте клапана 876 открывается, когда внешняя трубка 886 первого компонента клапана 874 сжимает уплотнительное кольцо 892. Во втором компоненте клапана 876 проток устанавливается от шланга 894 вокруг сжатого уплотнительного кольца 892 и через полость между центральной стойкой 890 и внешней трубкой 886 первого компонента клапана 874. Проток 901 (фиг.17С) представляет собой комбинацию протоков в первом компоненте клапана 874 и втором компоненте клапана 876. Топливо может течь через проток 901 как в направлении от шланга 878 к шлангу 894, так и наоборот.[0095] The first component of
[0096] При установлении протока 901 первый компонент клапана 874 может открываться одновременно со вторым компонентом клапана 876, или же оба эти компонента можно синхронизировать так, чтобы после установления соединения между ними они открывались последовательно. Как нетрудно догадаться специалистам в данной области техники, в некоторых случаях, например, для того, чтобы удостовериться, что устройство готово к получению топлива или газа перед впуском топлива, содержащегося в баллончике 10, предпочтительным может являться открытие протока к устройству перед открытием протока к баллончику 10. Последовательного открытия можно добиться простым подбором длин внутренней трубки 882, внешней трубки 886 или центральной стойки 890. Например, если первый компонент клапана 874 находится на устройстве, можно укоротить внешнюю трубку 886 или удлинить внутреннюю трубку 882 или центральную стойку 890. В этом случае центральная стойка 890 перемещает внутреннюю трубку 882 до того, как внешняя трубка 886 соприкасается с уплотнительным кольцом 892. В альтернативном варианте, если с устройством соединен второй компонент клапана 876, можно удлинить внешнюю трубку 886, так что она надавливает на уплотнительное кольцо 892 до того, как внутренняя трубка 882 соприкасается с центральной стойкой 890. Любая из этих конструкций или комбинаций может приводить к тому, что один из компонентов клапана будет иметь более длинный ход для открытия его протока, чем другой компонент клапана, т.е. один компонент клапана будет обладать более длительной последовательностью открытия, чем другой компонент клапана.[0096] When the
[0097] На фиг.18А, В показана другая версия первого компонента насоса 874', где центральная стойка 881 прикреплена к корпусу 877а посредством посадки с натягом, а нижняя часть корпуса 877b объединена с внешней трубкой 886. Допускаются небольшие перемещения внутренней трубки 882 вверх и вниз относительно нижней части корпуса 877b/внешней трубки 886 для сжатия или разжатия уплотнительного кольца 880. Принцип работы этого компонента клапана 874' сходен с принципом работы первого компонента клапана 874, показанного на фиг.18А-D.[0097] FIGS. 18A, B show another version of the first component of the pump 874 ', where the
[0098] На фиг.19А, В показан еще один вариант первого компонента клапана 874'', где центральная стойка 881 вытянута вверх и вниз и закреплена на первой части корпуса 877а посредством посадки с натягом. Внутреннюю трубку и внешнюю трубку 886 заменяет единая трубка 882/886, которая является подвижной для сжатия уплотнительного кольца 880, обеспечивающего уплотнение с центральной стойкой 890, как описано выше. Трубка 882/886 выходит за пределы центральной стойки 881, образуя зазор между ними. Стопорное кольцо 905 имеет конструкцию, которая удерживает трубку 882/886 внутри компонента клапана 874'', создавая препятствие для внешнего кольца 103 трубки 882/886. Когда уплотнительное кольцо 886 сжимается, устанавливается проток из трубки 878 вокруг малого штока центральной стойки 881 и сжатого уплотнительного кольца 880 в полость между трубкой 882/886 и центральной стойкой 881. При соединении со вторым компонентом клапана 876 (фиг.17А-D) трубка 882/886 сжимает уплотнительное кольцо 892 второго компонента клапана 876, а также уплотнительное кольцо 880 первого компонента клапана 874 или одновременно, или последовательно, как описано выше.[0098] FIG. 19A, B shows yet another embodiment of the first component of the
[0099] На фиг.20А-D показал еще один вариант клапана 18. В данном варианте осуществления изобретения центральная стойка 860 составляет единое целое с корпусом клапана 858, однако может быть изготовлена и отдельно и прикреплена к корпусу клапана 858, как обсуждается выше и ниже в отношении фиг.21А, В. В данном случае уплотняющий элемент 862 представляет собой неплоскую шайбу, или манжетную шайбу, обеспечивающую манжетное уплотнение с центральной стойкой 860. Как лучше всего видно на фиг.20А, манжетная шайба 862 удерживается между корпусом клапана 858 и стопором 907. Уплотняющая часть шайбы 862 ориентирована внутрь и, как показано, вжимается в центральную стойку 860, обеспечивая уплотнение. В данном варианте осуществления изобретения между стопором 907 и центральной стойкой 860 предусмотрена полость 868, имеющая размеры и калибровку, достаточные для размещения в ней трубки 866. Кроме того, между трубкой 866 и центральной стойкой 860 предусмотрен просвет, позволяющий течь через него топливу. Трубка 866 (фиг.20В) вставляется в компонент клапана 18 через полость 868 до достижения манжетной шайбы 862 и выхода за нее (фиг.20С). Как только трубка 866, как показано, проталкивается через манжетную шайбу 862, устанавливается проток 864.[0099] FIG. 20A-D showed yet another embodiment of
[0100] На фиг.21А показан вариант компонента клапана, изображенного на фиг.20А-D. Оба эти компонента клапана сходны друг с другом за исключением того, что шайба 862 представляет собой плоскую шайбу, а центральная стойка выполнена отдельно от корпуса клапана 858. Кроме того, корпус клапана 858 содержит образованный в нем вырезной канал 909, являющийся частью протока 864.[0100] FIG. 21A shows an embodiment of the valve component of FIGS. 20A-D. Both of these valve components are similar to each other except that the
[0101] Другие варианты осуществления настоящего изобретения становятся очевидными для специалистов в данной области техники из рассмотрения настоящего описания и практического применения настоящего изобретения, которые здесь раскрыты. Например, вместо внутренней оболочки 28 камера жидкого топлива 26 может включать в себя отсек жидкого топлива и газовый отсек, находящиеся в соединении по текучей среде для обеспечения потока с выходным отверстием регулятора давления и разделенные подвижным герметизированным поршнем. Разумеется, совместно с подвижным поршнем может использоваться и внутренняя оболочка. В альтернативном варианте, вместо оболочки и подвижного поршня камера жидкого топлива 26 может содержать гибкую трубку с грузом на одном конце, соединенную с клапаном 18 другим концом. Утяжеленный конец гибкой трубки должен находиться в контакте с жидким топливом при любой ориентации источника топлива 10, а сжатый газ, находящийся в контакте с жидким топливом на поверхности раздела жидкость-газ, обеспечивает давление, необходимое для выдавливания жидкого топлива через гибкую трубку к клапану 18. Утяжеленные гибкие топливные трубки описаны в опубликованном патенте США №2006/0191199, описание из которого ссылкой полностью включается в настоящее описание. Если ориентация источника топлива не изменяется, утяжеленную гибкую трубку можно заменить неподвижной сифонной трубкой.[0101] Other embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art from consideration of the present description and the practical application of the present invention, which are disclosed herein. For example, instead of the
[0102] Кроме того, камера сжатого газа 24 может размещаться вне источника топлива 10. Например, в устройстве/топливном элементе для размещения баллончика со сжатым газом может быть предусмотрен отсек, который, при вставке баллончика в отсек, прокалывает газовый баллончик. Более того, камера сжатого газа 24 или баллончик со сжатым газом может уплотняться фольгой или другой газонепроницаемой мембраной, которую можно отделить перед первым применением, что увеличивает срок хранения источника топлива 10 или камеры сжатого газа 24.[0102] Furthermore, the compressed
[0103] Первый и второй клапаны 16, 18 можно заменить клапанами типа «утиный нос», сферическими пружинными клапанами или клапанами, раскрытыми в совместно рассматриваемых опубликованных заявках на патенты США №.2005/0022883 и №2006/0196562, опубликованных международных заявках №2006/050261 и №2006/088450, а также патенте США №7059582 того же заявителя. Источник топлива 10 или устройство/топливный элемент также может содержать клапаны, которые перекрывают течение топлива, если скорость течения, давление или температура топлива слишком высоки, что, например, раскрыто в совместно рассматриваемой опубликованной заявке на патент США №.2006/0071088 того же заявителя. Описания из всех вышеприведенных документов ссылкой полностью включаются в настоящее описание.[0103] The first and
[0104] Кроме того, внешний корпус 12 может дополнительно включать в себя обратный клапан или выпускной клапан, способный выпускать газ из внешнего корпуса 12 в атмосферу или другие области при достижении заранее заданного уровня давления во внешнем корпусе 12.[0104] In addition, the
[0105] Предполагается, что настоящее описание и примеры рассматриваются исключительно как иллюстративные в рамках истинного объема и сути изобретения, ограниченных приведенной ниже формулой изобретения и их эквивалентами. Другие варианты осуществления настоящего изобретения становятся очевидными для специалистов в данной области техники при рассмотрении настоящего описания и практических применений настоящего изобретения, которые здесь раскрыты. Кроме того, детали и особенности одного из вариантов осуществления изобретения могут быть использованы в других вариантах его осуществления.[0105] It is intended that the present description and examples be considered purely illustrative within the true scope and spirit of the invention, limited by the following claims and their equivalents. Other embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the present description and the practical applications of the present invention, which are disclosed herein. In addition, the details and features of one of the embodiments of the invention can be used in other variants of its implementation.
Claims (17)
- первый компонент клапана включает в себя корпус клапана, по меньшей мере, один уплотняющий элемент и центральную стойку, присоединенную к корпусу клапана таким образом, чтобы центральная стойка была, в значительной степени, неподвижной относительно корпуса клапана;
- уплотняющий элемент расположен отдельно от сопряженной поверхности первого компонента клапана, а на сопряженной поверхности вокруг центральной стойки образована полость;
- полость имеет размеры и калибрована так, чтобы вмещать полую трубку из второго компонента клапана;
- когда полая трубка проталкивается в первый компонент клапана, она сдвигает уплотняющий элемент из герметизирующего положения, устанавливая проток через оба компонента клапана.10. The fuel supply system of claim 8, wherein the second valve includes a first and second valve component, where:
- the first component of the valve includes a valve body, at least one sealing element and a central column attached to the valve body so that the central column is substantially stationary relative to the valve body;
- the sealing element is located separately from the mating surface of the first component of the valve, and a cavity is formed on the mating surface around the central rack;
- the cavity is sized and calibrated so as to accommodate a hollow tube from the second component of the valve;
- when the hollow tube is pushed into the first component of the valve, it moves the sealing element from the sealing position, establishing a duct through both components of the valve.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US95736207P | 2007-08-22 | 2007-08-22 | |
US60/957,362 | 2007-08-22 | ||
US1650807P | 2007-12-24 | 2007-12-24 | |
US61/016,508 | 2007-12-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010105667A RU2010105667A (en) | 2011-08-27 |
RU2485637C2 true RU2485637C2 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5883056B2 (en) | valve | |
CN101495401B (en) | Fuel cartridge of a fuel cell with fuel stored outside fuel liner | |
RU2315396C2 (en) | Fuel bottle and its connecting valve | |
KR101432142B1 (en) | Valves for fuel cartridges | |
KR101307832B1 (en) | Fuel cartridge with flexible liner | |
KR20070083866A (en) | Valves for fuel cartridges | |
KR100585281B1 (en) | Hydrogen gas producing device having chemical hydride solution fuel | |
RU2485637C2 (en) | Pressurised cartridges of fuel elements | |
RU2444817C2 (en) | Fuel barrel for fuel elements |