SK50912007U1 - Zariadenie na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn - Google Patents

Abstract

Zariadenie na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn zahŕňa zásobník (14) stlačeného zemného plynu, pozostávajúci z radu vedľa seba usporiadaných tlakových nádob, uložených a upevnených v nosnom ráme (16), pričom zásobník (14) je prepojený splniacim ventilom (1) a súčasne cez regulátor (5) tlaku zemného plynu so zmiešavačom zemného plynu a vzduchu na vstupe do motora vozidla. 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 vybavená na prvom konci tohto zásobníka (14) elektromagnetickým ventilom (12) na obojsmerný prietok plynu na plnenie nádoby zásobníka (14) aj na prívod plynu zo zásobníka (14) do motora vozidla a na druhom, opačnom konci sú tlakové nádoby zásobníka (14) vybavené mechanickými alebo elektromagnetickými ventilmi (10, 12), ktoré sú na tomto druhom konci vonkajších tlakových nádob zásobníka (14) prepojené so zodpovedajúcim bezpečnostným ventilom (13), pričom elektromagnetické ventily (12) tlakových nádob na prvom konci zásobníka (14) sú jednotlivo pripojené cez prvý delič (9) do plniacej a prívodovej 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 motora. 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 riziká 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 za súčasného zväčšenia jeho objemu a zvýšenia dĺžky dojazdu vozidla a taktiež zvýšiť spoľahlivosť a bezpečnosť 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 zásobník stlačeného zemného plynu, pozostávajúceho z radu vedľa seba usporiadaných tlakových nádob, uložených a upevnených v nosnom ráme, kde zásobník je prepojený s plniacim ventilom, 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 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 prvom konci tohto zásobníka elektromagnetickým ventilom na obojsmerný prietok plynu na plnenie nádoby zásobníka aj na prívod plynu zo zásobníka do motora vozidla a na druhom, opačnom konci, sú tlakové nádoby zásobníka opatrené mechanickými alebo elektromagnetickými ventilmi, ktoré sú na tomto druhom konci u vonkajších tlakových nádob zásobníka prepojené s odpovedajúcim bezpečnostným ventilom. Elektromagnetické ventily tlakových nádob na prvom konci zásobníka sú jednotlivo pripojené cez prvý delič do plniacej a prívodnej vetvy zásobníka.

V jednom z možných uskutočnení tohto technického riešenia sú všetky tlakové nádoby zásobníka na druhom konci tohto zásobníka opatrené elektromagnetickými ventilmi.

Mechanické alebo elektromagnetické ventily tlakových nádob na druhom konci zásobníka môžu byť jednotlivo pripojené cez druhý delič do plniacej jednosmernej vetvy zásobníka, ktorá je cez spätný ventil napojená do obojsmernej plniacej a prívodnej vetvy zásobníka. Obidve vetvy a ich spoločné prívodné potrubie od

-3plniaceho ventilu až k obom deličom majú s výhodou väčšiu svetlosť ako prepojenie od deličov k tlakovým nádobám zásobníka. Svetlosť oboch vetví a ich spoločného prívodného potrubia od plniaceho ventilu až k obom deličom je približne o Štvrtinu väčšia ako svetlosť prepojenia od deličov k tlakovým nádobám zásobníka.

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

Tlakové nádoby zásobníka, uložené a upevnené na nosnom ráme na streche vozidla, sú zhora 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 so zrýchleným plnením zásobníka stlačeného zemného plynu, 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. Na obr. 5 je ďalšie uskutočnenie technického riešenia, kde tlakové nádoby zásobníka sú plnené iba z jednej strany, na rozdiel od obojsmerného plnenia usporiadania podľa obr. 1.

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 zásobníka 14 zemného plynu. Zásobník 14 obsahuje niekoľko, napr. štyri, tlakových nádob vtvare 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, t.j. v smere pozdĺžnej osi vozidla, sú zabezpečené uložením v lôžkach na

-4nosnom 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 k obom čelom 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. Toto 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 v uskutočnení technického riešenia podľa obr.

je opatrená na jednom konci elektromagnetickým ventilom 12 na napúšťanie zemného plynu a na opačnom konci taktiež elektromagnetickým ventilom 12. Obidva tieto ventily sú multifunkčná, obidva majú pretlakové istenie. Elektromagnetické ventily 12 spoľahlivo uzatvárajú všetky tlakové nádoby zásobníka 14 pri strate elektrického napájania. Majú taktiež funkciu bezpečnostného ventilu, ktorý sa otvára pri pretlaku zemného plynu a uzatvára pri výmene tlakovej nádoby alebo pri jej kontrole, spojenej s uzavretím. V prípade havarijného nárastu tlaku zemného plynu môže byť tlak znížený pomocou príslušného bezpečnostného ventilu

13, ku ktorému sú jednotlivo pripojené obidve vonkajšie tlakové nádoby zásobníka

14. Elektromagnetický ventil 12 umožňuje obojsmerný prietok plynu, tak na plnenie nádoby zásobníka 14, ako aj na 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.

V prípade, že každá tlaková nádoba je opatrená na prvom konci tohto zásobníka 14 elektromagnetickým ventilom 12 na obojsmerný prietok plynu na plnenie nádoby zásobníka 14 aj na prívod plynu zo zásobníka 14 do motora vozidla a na druhom, opačnom konci, sú tlakové nádoby zásobníka 14 opatrené mechanickými alebo elektromagnetickými ventilmi 10, 12 (inými slovami, ak na tomto druhom konci

-5 zásobníka 14 sú aspoň nejaké mechanické ventily 10), sú jednotlivé tlakové nádoby zásobníka 14 usporiadané vedľa seba tak, že sú orientované súhlasne. Všetky elektromagnetické ventily 12 na prvom konci zásobníka 14 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, resp. elektromagnetické ventily 12 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 na uzavretie palivovej sústavy k plniacemu ventilu 1 s koncovkou na pripevnenie na zdroj stlačeného zemného plynu. Obidve vetvy 8, 8'a ich spoločné prívodné potrubie od plniaceho ventilu £ až k obom deličom 9, 9' majú pomerne veľkú svetlosť, ich vonkajší priemer je približne 16 mm. Len krátke prepojenia od deličov 9, 9' k tlakovým nádobám zásobníka 14 majú nižší svetlosť, ich vonkajší priemer je asi 12 mm.

Na obr.5 je zobrazené zjednodušené uskutočnenie tohto technického riešenia, kde zásobník 14 s tlakovými nádobami je opatrený jediným plniacim potrubím, tvoreným plniacou a prívodnou vetvou 8', na ktorej sú jednotlivé tlakové nádoby zásobníka 14 na prvom konci tohto zásobníka 14 pripojené svojimi elektromagnetickými ventilmi 12 cez prvý delič 9, ktorý rozdeľuje prívod stlačeného zemného plynu z plniacej a prívodnej vetvy 8' potrubia do zásobníka 14. Na opačnom, druhom konci zásobníka 14, sú jeho tlakové nádoby opatrené mechanickými ventilmi 10. Mechanické ventily £0 oboch vonkajších tlakových nádob sú pripojené k príslušnému bezpečnostnému ventilu 13. Plnenie zásobníka 14 je v tomto prípade pomalšie ako v prípade uskutočnenia technického riešenia podľa obr. 1. Na druhom konci zásobníka 14 môžu mať tlakové nádoby ľubovolné kombinácie mechanických a elektromagnetických ventilov 10, 12, takáto zameniteľnosť môže byť v prevádzke výhodná. V prípade, že všetky ventily tlakových nádob zásobníka £4 sú elektromagnetické, je takéto riešenie veľmi spoľahlivé, preto tieto ventily sa spoľahlivo uzatvárajú po zastavení motora vozidla, pri strate informácie o otáčkach motora, resp. strate elektrického napájania.

Bezpečnostné ventily 13 zostávajú pritom vždy aktívne, to znamená funkčné pri akomkoľvek náraste tlaku v zásobníku 14 za mimoriadnych podmienok.

-6K mechanickému ventilu 2 na vstupe plniacej vetvy systému, ktorý slúži na uzatvorenie 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. Pri prevádzke 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 1£, 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 18 vozidla umožňuje zväčšiť objem zásobníka £4 predĺžením jeho dĺžky. Taktiež sa znižuje počet ventilov a odpovedajúcich spojov a tak sa zvyšuje spoľahlivosť palivového systému.

Claims (6)

1. NÁROKY ΝΑ OCHRANU

   1. Zariadenie na dodávanie paliva do motorov vozidiel na zemný plyn, zahŕňajúce zásobník (14) stlačeného zemného plynu, pozostávajúceho z radu vedľa seba usporiadaných tlakových nádob, uložených a upevnených v nosnom ráme (16), kde zásobník (14) je prepojený s plniacim ventilom (1), a súčasne cez regulátor (5) tlaku zemného plynu so zmiešavačom zemného plynu a vzduchu na vstupe do motora vozidla, vyznačujúce sa tým, že 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 prvom konci tohto zásobníka (14) elektromagnetickým ventilom (12) na obojsmerný prietok plynu na plnenie nádoby zásobníka (14) aj pre prívod plynu zo zásobníka (14) do motora vozidla a na druhom, opačnom konci, sú tlakové nádoby zásobníka (14) opatrené mechanickými alebo elektromagnetickými ventilmi (10, 12), ktoré sú na tomto druhom konci vonkajších tlakových nádob zásobníka (14) prepojené s odpovedajúcim bezpečnostným ventilom (13), pričom elektromagnetické ventily (12) tlakových nádob na prvom konci zásobníka (14) sú jednotlivo pripojené cez prvý delič (9) do plniacej a prívodnej vetvy (8') zásobníka (14).
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že všetky tlakové nádoby zásobníka (14) sú na druhom konci tohto zásobníka (14) opatrené elektromagnetickými ventilmi (12).
3. 3. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že mechanické alebo elektromagnetické ventily (10, 12) tlakových nádob na druhom konci zásobníka (14) 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).
4. 4. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že obidve vetvy (8, 8') a ich spoločné prívodné potrubie od plniaceho ventilu (1) až k obom deličom (9, 9') majú väčšiu svetlosť ako prepojenie od deličov (9, 9') k tlakovým nádobám zásobníka (14).

   -85. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že každý mechanický ventil (10) zahŕňa bezpečnostný pretlakový ventil.
5. 6. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 5, vyznačujúce sa tým, že každý elektromagnetický ventil (12) zahŕňa bezpečnostný pretlakový ventil a nadprietokovú poistku.
6. 7. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 6, 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).