SK50902007U1 - Zariadenie na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn - Google Patents

Abstract

Zariadenie na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn zahŕňa tlakový zásobník (14) stlačeného zem ­ ného plynu, pozostávajúci z radu vedľa seba usporiadaných tlakových nádob, uložených a upevnených v nosnom ráme (16), pričom tlakový zásobník (14) je prepojený s plniacim ventilom (1) s koncovkou a súčasne cez regulátor (5) tlaku zemného plynu so zmiešavačom zemného plynu a vzduchu na vstupe do motora vozidla. Tlakový zásobník (14) s nosným rámom (16) je upevnený na streche vozidla tak, že jeho tlakové nádoby sú usporiadané súbežne s pozdĺžnou osou vozidla, a každá tlaková nádoba zásobníka (14) je vy ­ bavená na jednom konci mechanickým ventilom (10) na jednosmerné napúšťanie zemného plynu a na opačnom konci elektromagnetickým ventilom (12) na obojsmerný prietok plynu na plnenie nádoby zásobníka (14) aj na prí ­ vod plynu zo zásobníka (14) do motora vozidla, jednotlivé tlakové nádoby zásobníka (14) sú usporiadané vedľa seba tak, že sú orientované súhlasne tak, že všetky ich mecha ­ nické ventily (10) sú na rovnakom konci ich zostavy v zásobníku (14) a ich elektromagnetické ventily (12) sú všetky na opačnom konci tejto zostavy, pričom elektro ­ magnetické ventily (12) sú jednotlivo pripojené cez prvý delič (9) do plniacej a prívodnej vetvy (8') zásobníka (14)

Description

Zariadenie na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn.

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka usporiadania zariadenia na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn, najmä pre autobusy.

Doterajší stav techniky

Motory na zemný plyn sú principiálne motory zážihové, obsahujú zapaľovacie sviečky, riadiace jednotky alebo snímače otáčok motoru. Ich výkonová charakteristika je v rozmedzí od 28 do 32 % mechanického výkonu (užitočný výkon), zbytok je mechanicky stratený a/alebo tepelne vyžiarený. Zápalné motory majú výkonovú charakteristiku priaznivejšiu, do 45 %. Tepelné namáhanie priestorov zástavby motora je preto pomerne vysoké a je nutné tieto priestory upraviť tak, aby nedochádzalo k zvýšenému tepelnému namáhaniu ostatných agregátov, skupín a podskupín, ktoré sa nachádzajú v motorovom priestore (ide napr. o alternátory, štartéry, hydročerpadlá, vodné čerpadlá, ložiská).

Všeobecnou nevýhodou plynového pohonu je nutnosť stláčania plynu na vysoký tlak, napr. na 22 MPa, na vytvorenie jeho dostatočnej zásoby potrebnej na dojazd vozidla. Stým sú spojené rizika pri manipulácii, používaní alebo ošetrovaní jednotlivých prvkov tlakových sústav. Umiestnenie tlakových zásobníkov je v zásade možné v ktoromkoľvek mieste karosérie vozidla, ak budú zachované základné bezpečnostné opatrenia. Nad rámec týchto bezpečnostných opatrení vystupuje požiadavka plynofikácie nízkopodlažných autobusov (mestské uskutočnenie), kde nie je možné tlakové nádoby s dostatočne veľkou kapacitou umiestniť do batožinových priestorov alebo iných priestorov v okolí rámu vozidla. Diaľková doprava môže čiastočne využiť priestor pre batožinu, ale aj tu je kapacita objemu batožinových priestorov a požadovaného objemu na umiestnenie tlakových nádob na uskladnenie stlačeného plynu obmedzená. Je známe riešenie (CZ úžitkový vzor 12645), kde tlakové nádoby zásobníka zemného plynu sú s nosným rámom upevnené na streche vozidla tak, že sú usporiadané naprieč k pozdĺžnej osi vozidla, pritom sú plnené vždy z jedného konca, zatiaľ čo ich opačné konce sú

-2opatrené pádovou a pretlakovou poistkou. Nevýhodou tohto usporiadania je pomerne dlhá doba plnenia zásobníka stlačeným zemným plynom a nedostatočný objem zásobníka.

Cieľom tohto technického riešenia je skrátiť dobu plnenia zásobníka pri súčasnom zväčšení jeho objemu a zvýšení dĺžky dojazdu vozidla a taktiež zvýšiť spoľahlivosť celého systému dodávania paliva.

Podstata technického riešenia

Predmetom technického riešenia je zariadenie na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn, najmä pre autobusy. Zariadenie zahŕňa tlakový zásobník stlačeného zemného plynu, pozostávajúceho z radu vedľa seba usporiadaných tlakových nádob, uložených a upevnených v nosnom ráme, kde tlakový zásobník je prepojený s plniacim ventilom s koncovkou, a súčasne cez regulátor tlaku zemného plynu so zmiešavačom zemného plynu a vzduchu na vstupe do motora vozidla. Podstata technického riešenia spočíva v tom, že tlakový zásobník s nosným rámom je upevnený na streche vozidla tak, že jeho tlakové nádoby sú usporiadané súbežne s pozdĺžnou osou vozidla a kde každá tlaková nádoba zásobníka je opatrená na jednom konci mechanickým ventilom pre jednosmerné napúšťanie zemného plynu a na opačnom konci elektromagnetickým ventilom pre obojsmerný prietok plynu na plnenie nádoby zásobníka aj pre prívod plynu zo zásobníka do motora vozidla, jednotlivé tlakové nádoby zásobníka sú usporiadané vedľa seba tak, že sú orientované súhlasne tak, že všetky ich mechanické ventily sú na rovnakom konci ich zostavy v zásobníku a ich elektromagnetické ventily sú všetky na opačnom konci tejto zostavy, pričom elektromagnetické ventily sú jednotlivo pripojené cez prvý delič do plniacej a prívodnej vetvy zásobníka, zatiaľ čo mechanické ventily sú jednotlivo pripojené cez druhý delič do plniacej vetvy zásobníka, ktorá je cez spätný ventil napojená do plniacej a prívodnej vetvy zásobníka.

Obidve vetvy a ich spoločné prívodné potrubie od plniaceho ventilu až k obom deličom majú s výhodou väčšiu svetlosť než prepojenie od deličov k tlakovým nádobám zásobníka. Svetlosť oboch vetiev a ich spoločného prívodného potrubia od

-3plniaceho ventilu až k obom deličom je o štvrtinu väčšia než svetlosť prepojenia od deličov k tlakovým nádobám zásobníka.

Každý mechanický ventil zahŕňa bezpečnostný pretlakový ventil, každý elektromagnetický ventil zahŕňa bezpečnostný pretlakový ventil a nadprietokovú poistku.

Tlakové nádoby zásobníka, uložené a upevnené na nosnom ráme na streche vozidla, sú zvrchu zakryté výklopným plastovým krytom.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie bude ďalej vysvetlené na príklade jeho uskutočnenia, a to pomocou pripojených výkresov a následného opisu príkladu konkrétneho uskutočnenia. Na obr. 1 je schematicky zobrazená základná schéma plynovej sústavy, na obr. 2 čelné usporiadanie zásobníka stlačeného zemného plynu na streche vozidla v čelnom pohľade, na obr. 3 v bočnom pohľade a na obr. 4 v pôdorysnom pohľade.

Príklady uskutočnenia technického riešenia

K oblúkom strechy vozidla, napr. autobusu, tvoreným oceľovými profilmi, sú na oboch ich vonkajších okrajoch rozoberateľné pripevnené nosné konzoly 15 profilu tvaru U z hliníkovej zliatiny. K nim je pripevnený kovový nosný rám 16 tlakového zásobníka 14 zemného plynu. Tlakový zásobník 14 obsahuje niekoľko, napr. štyri, tlakových nádob v tvare valca, ktoré sú uložené vedľa seba po dĺžke strechy 18 vozidla. Ich celková hmotnosť je približne 550 až 700 kg, v závislosti od objemu zásobníka. Proti priečnemu pohybu sú tlakové nádoby zásobníka 14 zabezpečené rozoberateľným zvieracím spojením, napr. oceľovými páskami s pružinami; proti pozdĺžnemu pohybu, to je v smere pozdĺžnej osi vozidla, sú zabezpečené uložením v lôžkach na nosnom ráme 16. Tlakové nádoby zásobníka 14 sú z kompozitov, napr. epoxidu vystuženého uhlíkovými vláknami; ich vonkajší priemer je približne 385 mm, dĺžka 1 500 mm (môže byť väčšia), vnútorný objem pri tlaku 20 MPa je asi 135 litrov. Pracovný tlak pri teplote 15° C je 20 MPa, maximálny plniaci tlak je 26 MPa. Tlakové nádoby zásobníka 14, uložené na nosnom ráme 16, sú zvrchu zakryté plastovým krytom 17, usporiadaným tak, aby jeho otváranie umožňovalo prístup

-4kobom čelám tlakových nádob na ich rýchlu kontrolu a zároveň účelne chránilo všetky prvky systému uloženého na streche vozidla. Kryt 17 je dvojkrídlový, s rovinou vyklápania uprostred; ako celok je kryt 17 rozoberateľné pripevnený k nosnému rámu 16. Takéto usporiadanie krytu 17 nijako neobmedzuje plnenie tlakových nádob zásobníka 14, pri plnení ani vypúšťaní stlačeného plynu nie je potrebné kryt 17 otvárať.

Každá tlaková nádoba zásobníka 14 je opatrená na jednom konci mechanickým ventilom 10 na napúšťanie zemného plynu a na opačnom konci elektromagnetickým ventilom 12. Obidva tieto ventily 10, 12 sú multifunkčné, obidva majú pretlakové istenie. Mechanický ventil 10 má taktiež funkciu bezpečnostného ventilu, ktorý sa otvára pri pretlaku zemného plynu a mechanicky sa uzatvára pri výmene tlakovej nádoby alebo pri jej kontrole, spojenej s uzavretím. V prípade havarijného nárastu tlaku zemného plynu môže byť tlak znížený pomocou tohto príslušného bezpečnostného ventilu 13. Elektromagnetický ventil 12 umožňuje obojsmerný prietok plynu, tak pre plnenie nádoby zásobníka 14, ako aj pre prívod plynu do motora vozidla. Slúži na uzatváranie výstupu z každej nádoby zásobníka 14 a taktiež obsahuje pretlakový ventil a nadprietokovú poistku, ktorá uzatvára výstup z nádoby, napr. pri havárii vozidla a porušení palivového potrubia.

Jednotlivé tlakové nádoby zásobníka 14 sú usporiadané vedľa seba tak, že sú orientované súhlasne, to znamená ich mechanické ventily 10 sú na rovnakom konci ich zostavy a taktiež ich elektromagnetické ventily 12 sú na rovnakom, opačnom konci zostavy. Elektromagnetické ventily 12 sú jednotlivo pripojené k prvému deliču 9, ktorý rozdeľuje prívod stlačeného zemného plynu z plniacej a prívodnej vetvy 8' potrubia zásobníka 14, zatiaľ čo mechanické ventily 10 sú jednotlivo pripojené k druhému deliču 9', ktorý rozdeľuje prívod stlačeného zemného plynu z plniacej vetvy 8 potrubia zásobníka 14. Plniaca vetva 8 je cez rozbočovač so spätným ventilom 7 napojená na plniacu a prívodnú vetvu 8' a spoločne potom prívodným potrubím cez rozbočovač 4 a mechanický ventil 2 pre uzavretie palivovej sústavy k plniacemu ventilu 1 s koncovkou pre pripevnenie na zdroj stlačeného zemného plynu. Obidve vetvy 8, 8’a ich spoločné prívodné potrubie od plniaceho ventilu 1 až k obom deličom 9, 9' majú pomerne veľkú svetlosť, ich vonkajší priemer je približne

-516 mm. Len krátke prepojenia od deličov 9, 9' k tlakovým nádobám zásobníka 14 majú nižšiu svetlosť, ich vonkajší priemer je asi 12 mm.

K mechanickému ventilu 2 na uzavretie palivovej sústavy je pripojený manometer 3. Na rozbočovač 4 je napojený regulátor 5 tlaku, zahŕňajúci uzatvárací ventil, snímač tlaku a vlastný regulátor, ktorý slúži na reguláciu tlaku zemného plynu na požadovanú vstupnú hodnotu do motora vozidla. Výstup regulátora 5 tlaku je napojený cez odkalovaciu záchytku 6 s palivovým filtrom na zmiešavač v motore vozidla. Odkalovacia záchytka 6 slúži na odvodňovanie dodávaného paliva, t.j. zníženie obsahu vodného kondenzátu v zemnom plyne. Počas prevádzky vozidla dochádza ku kondenzácii vody v palivovej sústave, ktorá je vyvolaná predovšetkým zmenou teplôt okolitého prostredia a tiež obsahom vody v zemnom plyne. Na konci obidvoch vetiev 8, 8'zásobníka 14 sú umiestnené odpúšťacie ventily ££, ktoré umožňujú v prípade, keď regulátor 5 tlaku neprepúšťa (závada), odtlakovanie palivového systému.

Tlakové nádoby zásobníka 14 môžu byť plnené plynom na vyšší tlak oproti prevádzkovému tlaku motora vozidla, tak aby po vychladnutí plynu (vplyvom stláčania plynu dochádza k zvýšeniu teploty v zásobníku 14) v zásobníku 14 tlak odpovedal prevádzkovému tlaku. Výhodou konštrukčného usporiadania zariadenia podľa tohto technického riešenia je podstatne zrýchlené plnenie zásobníka 14, čo znižuje časovú náročnosť obsluhy vozidla. Zväčšením svetlosti plniaceho a prívodného potrubia sa znižuje rozťažnosť plynu za plniacim ventilom £ s koncovkou, a tým nedochádza k tvoreniu ľadových kryštálikov v potrubí a „zamŕzaniu potrubia a ventilov. Umiestnenie tlakových nádob zásobníka 14 po dĺžke strechy £8 vozidla umožňuje zväčšiť objem zásobníka 14 predĺžením jeho dĺžky. Taktiež sa znižuje počet ventilov a odpovedajúcich spojov a tak sa zvyšuje spoľahlivosť palivového systému.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zariadenie na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn, zahŕňajúce tlakový zásobník (14) stlačeného zemného plynu, pozostávajúceho z radu vedľa seba usporiadaných tlakových nádob, uložených a upevnených v nosnom ráme (16), kde tlakový zásobník (14) je prepojený s plniacim ventilom (1) s koncovkou, a súčasne cez regulátor (5) tlaku zemného plynu so zmiešavačom zemného plynu a vzduchu na vstupe do motora vozidla, vyznačujúce sa tým, že tlakový zásobník (14) s nosným rámom (16) je upevnený na streche vozidla tak, že jeho tlakové nádoby sú usporiadané súbežne s pozdĺžnou osou vozidla a kde každá tlaková nádoba zásobníka (14) je opatrená na jednom konci mechanickým ventilom (10) pre jednosmerné napúšťanie zemného plynu a na opačnom konci elektromagnetickým ventilom (12) pre obojsmerný prietok plynu na plnenie nádoby zásobníka (14) aj pre prívod plynu zo zásobníka (14) do motora vozidla, jednotlivé tlakové nádoby zásobníka (14) sú usporiadané vedľa seba tak, že sú orientované súhlasne tak, že všetky ich mechanické ventily (10) sú na rovnakom konci ich zostavy v zásobníku (14) a ich elektromagnetické ventily (12) sú všetky na opačnom konci tejto zostavy, pričom elektromagnetické ventily (12) sú jednotlivo pripojené cez prvý delič (9) do plniacej a prívodnej vetvy (8') zásobníka (14), zatiaľ čo mechanické ventily (10) sú jednotlivo pripojené cez druhý delič (9') do plniacej vetvy (8) zásobníka (14), ktorá je cez spätný ventil (7) napojená do plniacej a prívodnej vetvy (8') zásobníka (14).
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že obidve vetvy (8, 8') a ich spoločné prívodné potrubia od plniaceho ventilu (1) až k obom deličom (9, 9') majú väčšiu svetlosť než prepojenie od deličov (9, 9') k tlakovým nádobám zásobníka (14).
3. 3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že svetlosť oboch vetví (8, 8') a ich spoločného prívodného potrubia od plniaceho ventilu (1) až k obom deličom (9, 9') je o štvrtinu väčšia než svetlosť prepojenia od deličov (9, 9') k tlakovým nádobám zásobníka (14).

   -74. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že každý mechanický ventil (10) zahŕňa bezpečnostný pretlakový ventil.
4. 5. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že každý elektromagnetický ventil (12) zahŕňa bezpečnostný pretlakový ventil a nadprietokovú poistku.
5. 6. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 5, vyznačujúce sa tým, že tlakové nádoby zásobníka (14), uložené a upevnené na nosnom ráme (16) na streche (18) vozidla, sú zvrchu zakryté výklopným plastovým krytom (17).

   OBR.1