ПЕРЕДВИЖНОЙ ГАЗОЗАПРАВЩИК Российский патент 1996 года по МПК B60P3/22 F17C5/00 F17C5/06 

Изобретение относится к транспортным средствам для перевозки баллонов, заполненных газом при высоком давлении, с последующей дозированной раздачей газа потребителю и может быть применено в подвижных газораспределительных устройствах, заправляемых от газовода низкого давления.

Известен передвижной газозаправщик, содержащий транспортное средство и размещенные на нем емкости для газа высокого давления, сообщенные магистралями с запорной арматурой (п. Великобритании, N 1587093, кл. F 17 C 5/06,1981). Однако в известном газозаправщике используется транспортное средство специальной конструкции, что ограничивает его эксплуатационные возможности. Кроме того, указанное устройство позволяет заправляться только от газовода низкого давления, вследствие чего при отсутствии на газозаправочной станции дожимного компрессора, давление в газовых емкостях автозаправщика будет недостаточно высоким для обеспечения необходимого давления в емкостях потребителя газа при его раздаче, например, при заправке транспортных средств.

Известен газозаправщик, содержащий емкости для газа, компрессор и заправочную магистраль, подсоединенную к источнику низкого давления (GB, N 1064834, кл. F 17 C 5/06, 1967). Известное устройство позволяет производить заправку его емкостей газом до высоких уровней давления от газопровода низкого давления, однако, в отличии от предыдущего аналога, не является мобильным, так как не содержит транспортное средство для перевозки газа потребителю.

Известен передвижной автогазозаправщик (ПАГЗ), содержащий транспортное средство, выполненное на базе грузового автомобиля с прицепом, и установленные на платформе прицепа емкости для газа высокого давления, сообщенные газовой магистралью, подсоединенной к источнику низкого давления (Ю.И. Боксерман и др. "Перевод транспорта на газовое топливо@ М. "Недра", 1988, стр. 143-145, 150-151, рис. 51). Указанное устройство является наиболее близким аналогом изобретения и объединяет лучшие свойства двух приведенных выше аналогов, например, позволяет осуществлять заправку газа в его емкости до высокого уровня давления, а также транспортировать газ потребителю. Однако, такая заправка возможна только с помощью автогазонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), позволяющих
посредством дожимных компрессоров получить высокое давление в емкостях заправщика, превышающее давление в заправочной магистрали.

Возможность заправки ПАГЗ только при наличии АГНКС, их малочисленность, большая территориальная рассредоточенность и отсутствие на большей части заправочных станций дожимных компрессоров ограничивает применение ПАГЗ и снижают их эффективность.

Задачей изобретения является такое усовершенствование конструкции передвижного газозаправщика, которое обеспечило бы ему автономность, т.е. способность самозаправляться газом от источника низкого давления (газопровода) до обеспечения в емкостях газозаправщика давления газа порядка 32 МПа, а также позволяло бы полностью передавать газ потребителю под избыточным давлением порядка 20 МПа и, кроме того, давало бы возможность автоматически выполнять осушку газа при накоплении его в емкостях.

Поставленная задача решается тем, что известный передвижной газозаправщик, содержащий платформу с установленными на ней емкостями для газа высокого давления, блок приема и раздачи газа, включающий редуктор, контрольно-измерительную аппаратуру и узлы подсоединения к источнику газа и потребителю, заправочный коллектор, соединенный с блоком приема и раздачи газа и емкостями, согласно изобретению снабжен компрессором для дополнительного сжатия газа в емкостях, выполненным в виде гидронасоса, связанного трубопроводами, перекрытыми регулируемыми запорными элементами с баком для рабочей жидкости и соединенного с гидрораспределителем, каждый выход которого связан гидроприводом с нижней частью соответствующей емкости для газа высокого давления, а верхняя часть емкости сообщена газоводом с заправочным коллектором, выполненным в виде газовой магистрали низкого давления с обратными клапанами, установленными в ее проточном тракте перед каждой из емкостей, выход коллектора подсоединен к датчику давления контрольно-измерительной аппаратуры блока приема и раздачи газа, а в каждой емкости установлены датчики верхнего и нижнего уровня жидкости, поступающей из гидрораспределителя, при этом датчики посредством управляющего устройства электрически связана с гидрораспределителем и насосом компрессора с возможностью осуществления процесса последовательного накопления газа в емкостях, вытесняемого жидкостью из предыдущей емкости в последующую, слива жидкости из емкости в бак, повторения процесса и автоматического отключения гидронасоса при достижении необходимого давления в емкостях.

При установке на платформе газозаправщика более трех газовых емкостей целесообразно к заправочному коллектору параллельно участку, содержащему узел подсоединения газовода ко второй емкости по ходу заправки и обратный клапан перед третьей емкостью, подключить обводной газопровод с запорным элементом и обратным клапаном, между которыми обводной газопровод через дополнительный обратный клапан должен быть сообщен с газоводом, соединяющим заправочный коллектор с первой емкостью для осуществления в начале заполнения газом емкостей в режиме попеременного вытеснения газа жидкостью из первых двух емкостей в последующие и дальнейшего перехода к режиму вытеснения газа только из первой емкости во вторую, причем подачи жидкости только в первую емкость и последующего ее слива в бак.

Узлы подсоединения к источнику газа низкого давления и потребителю блока приема и раздачи газа могут быть выполнены в виде заправочных рукавов с запорными элементами, при этом вход заправочного коллектора соединен с выходом заправочного рукава, а выход заправочного коллектора через редуктор и рукав соединен с емкостями потребителей.

Датчик давления на выходе заправочного коллектора может быть выполнен в виде электроконтактного манометра с нижнем уровнем давления 21 МПа и верхним уровнем в диапазоне 25-30 МПа, при этом электрическая связь манометра с гидронасосом посредством управляющего устройства должна быть выполнена с возможностью формирования электрического сигнала, прекращающего работу гидронасоса при достижении максимального давления газа в емкостях и возобновляющего работу гидронасоса при снижении давления газа в емкостях до минимального уровня с одновременным задействованием гидрораспределителя для продолжения заполнения газом емкостей до необходимого давления. При этом выходную часть гидропровода, подводящего жидкость к соответствующей емкости, целесообразно выполнить в виде расширяющегося раструба, направленного в сторону дна емкости, причем выходное сечение раструба должно располагаться на расстоянии 5-6 мм от дна. В качестве рабочей жидкости может быть использовано смазочное масло с вязкостью 20-200 ед.

Блок питания компрессора целесообразно установить на платформе газозаправщика. Могут использоваться и два блока питания и управляющих устройства, установленные непосредственно в пунктах заправки раздачи газа и соединенных с газозаправщиком с помощью гибких трубопроводов и герметичных электроразъемов.

Газовые емкости целесообразно разместить группами в контейнерах, которые устанавливаются на платформе посредством съемных креплений.

Все приведенные выше признаки являются существенными и в своей совокупности позволяют решить задачу изобретения. При этом во всех случаях осуществления изобретения оснащения газозаправщика гидрокомпрессором для дополнительного сжатия газа в емкостях, выполненного согласно изложенному выше, позволяет осуществить цикл "медленное накопление-интенсивная реализация газа". При этом компримирование газа происходит путем его многократного передавливания из предварительно заполненной газом компримирующей емкости с помощью вытесняющей рабочей жидкости, подаваемой в накопительные-аккумулирующие емкости, а осушка осуществляется путем улавливания конденсирующейся из газа воды при повышении давления при температуре, близкой к температуре окружающей среды с помощью слоя рабочей жидкости, предварительно налитой в аккумулирующие емкости.

Таким образом, подтверждена существенность признаков, обуславливающих решение поставленной задачи.

На фиг.1 изображена платформа газозаправщика с размещенными на ней газовыми емкостями, соединительными магистралями и запорной арматурой; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Передвижной газозаправщик содержит платформу 1 с блоком 2 приема и раздачи газа, который соединен с помощью заправочного рукава 3 с запорным органом 4 с газоводом низкого давления. Выход блока 2 трубопроводом 5 с гибкими соединениями 6 сообщаются с заправочным коллектором 7 емкостей 8 (на чертеже их четыре), размещенных в контейнерах 9. Перед первой емкостью по ходу заправки в проточной части заправочного коллектора, выполненного в виде газовой магистрали низкого давления, установлен обратный клапан 10. Такие же клапаны устанавливаются на каждом из участков коллектора подвода газа к последующей емкости. Выход коллекторе 7 соединен с датчиком давления, например, электроконтактным манометром (ЭКМ) блока 2 приема и раздачи газа, связанным с пультом управления. Верхняя часть каждой емкости сообщена с коллектором 7 с помощью штуцерно-нипельных соединений. Между первой и второй емкостями установлены обводные трубопроводы с обратными клапанами и запорным органом 11. Нижняя часть каждой емкости 8 гидропроводами 12 с гибкими связями 13 соединяется с гидрораспределителем 14 компрессора 15. В последнем кроме гидрораспределителя 14 размещен бак 16 для вытесняющей жидкости, насос 17 с энергоприводом 18. Насос 17 соединен трубопроводом с запорным органом 19 с баком 16 для вытесняющей жидкости и гидрораспределителем 14 на котором установлены управляющие потоком жидкости электромагнитные клапаны 20. Кроме того, гидрораспределитель 14 соединен трубопроводом с запорным органом 21 с входом насоса 17. Трубопровод для подвода жидкости в нижнюю часть емкости 8 выполнен в виде расширяющегося раструба 22, выходное сечение которого располагается на расстоянии 5-6 мм от дна. Внутри каждой емкости 8 установлены датчики 23 и 24, контролирующие нижней и верхний уровень жидкости, соответственно. Датчики 23 и 24 соединены проводами с пультом управления 25, имеющим подвод электроэнергии из вне. Пульт управления связан проводами с электромагнитными клапанами 20, установленными на гидрораспределителе 14 и силовым кабелем 26 с энергоприводом 18 насоса 17. В блоке 2 приема и раздачи газа установлен редуктор 27 с постоянным давлением газа на выходе 20 МПа, через который с помощью заправочного рукава коллектор 7 соединен с емкостями 28 потребителя.

Работает газозаправщик следующим образом.

Для заправки газом передвижная платформа с размещенным на ней оборудованием доставляется в пункту заправки газопроводу низкого давления, имеющему трубопровод отвод с запорным органом. Блок 2 приема и раздачи газа присоединяется к газопроводу с помощью заправочного рукава 3. После открытия запорного органа 4 газ проходит по трубопроводу 5 через гибкие соединения 6 и заправочный коллектор 7 с обратными клапанами 10 и заполняет все емкости 8, в которых устанавливается давление, равное давлению в газопроводе. Далее автоматически происходит процесс накопления газа во второй, третьей и четвертой емкостей 8 по ходу их заправки с повышением давления в них до максимальной величины (в данном случае до 32 МПа) при закрытом запорном органе 11.

Этот процесс вместе с процессом осушки газа реализуется следующим образом.

Предварительно во все емкости 8 заливается рабочая жидкость до уровня, при котором срабатывает датчик 23. Пульт управления 25 имеет логический блок, который при включении программы "компримирование газа" включает насос 17, который забирает жидкость из бака 16 по трубопроводу с запорным органом 19 и направляет ее в первую емкость по ходу заправки. При этом уровень жидкости в емкости повышается и газ последовательно передавливается в остальные емкости по заправочному коллектору с обратными клапанами на его участках между емкостями. При достижении верхнего уровня жидкости в первой емкости срабатывает датчик 24, сигнал от которого поступает в логический блок пульта управления. При этом происходит переключение электромагнитных клапанов 20 на гидрораспределителе и насос 17 через трубопровод с запорным органом 21 забирает рабочую жидкость из первой емкости и подает ее во вторую емкость. Забираемая из первой емкости жидкость замещается газом низкого давления, поступающим из коллектора 7. Жидкость вытесняет находящийся во второй емкости газ в третью и четвертую емкости по участкам коллектора с обратными клапанами. При достижении уровнем жидкости датчика 24 во второй емкости датчик срабатывает, а в первой емкости в это время срабатывает датчик 23 и в логический блок пульта управления 25 подается импульс, обеспечивающий перестановку электромагнитных клапанов 20 гидрораспределителя 14.

Далее жидкость из второй емкости насосом перекачивается в первую емкость и последняя вновь заполняется газом низкого давления. Первая и вторая емкости называются "компримирующими", а третья и четвертая емкости "накопительными". Далее операции перекачки жидкости с передавливанием газа повторяются до тех пор, пока в третьей и четвертой емкостях давление не повысится до максимального давления (32 МПа). В этот момент срабатывает ЭКМ 24 на выходе заправочного коллектора 7 и сигнал от него поступает на пульт управления 25, который обеспечивает перекрытие запорного органа 11 и подачу рабочей жидкости только в первую емкость и ее слив в бак 16. В этом случает гназ из первой емкости передавливается только во вторую емкость. Циклы повторяются до достижения во второй емкости давления, равного давлению в третьей и четвертой емкостях. Очевидно, что только первая емкость является компримирущей, а вторая емкость становится накопительной. На этом завершается цикл заправки газа от газопровода низкого давления до давления порядка 32 МПа в емкостях газозаправщика. В процессе заправки в емкостях при повышении давления из газа выделяется влага, которая, конденсируясь в жидкость поступает в нижнюю часть емкости и выводится наружу. Так происходит автоматическая осушка газа в процессе заправки. Далее газозаправщик перемещается к месту расположения потребителя.

Заправка емкостей потребителя осуществляется при давлении 20 МПа следующим образом.

На первом этапе заправки газ из емкостей 8 (вторая, третья и четвертая емкости) поступает в редуктор 27 блока 2 приема и раздачи газа, где его давление понижается до 20 МПа, а затем по заправочному рукаву самотеком поступает в емкости 28 потребителя.

При снижении давления в емкостях 8 до величин 20.5-21 МПа заканчивается первый этап заправки и начинается этап принудительной подачи газа в емкости потребителя.

При давлении газа, соответствующего указанному выше уровню срабатывает ЭКМ 24 и подается сигнал на включение программы принудительного вытеснения газа из накопительных емкостей. При этом с помощью логического блока пульта управления рабочая жидкость из первой емкости подается во вторую емкость, откуда газ передавливается в последующие емкости. Это приводит к повышению давления в емкостях до значений, превышающих 21 МПа и заправка потребителя продолжается. При последующем снижении давления в емкостях до 21 МПа ЭКМ вновь подает сигнал в логический блок пульта управления и насос перекачивает жидкость в третью емкость и т.д.

Таким образом осуществляется вытеснение всего запаса газа из накопительных емкостей газозаправщика и передача его в емкости потребителя. По окончании этого процесса жидкость сливается в бак 16 и газозаправщик вновь готов к заправке от газопровода низкого давления.

Использование: в транспортных средствах для перевозки баллонов с газом высокого давления. Сущность изобретения: устройство содержит подвижную платформу с баллонами для газа высокого давления, блок приема-раздачи газа, заправочный коллектор, подсоединенный к газопроводу низкого давления и газовым емкостям, гидрокомпрессор для дополнительного сжатия газа в емкостях путем последовательного вытеснения жидкостью газа из предыдущей емкости в последующую. Гидрокомпрессор содержит гидронасос, соединенный с гидрораспределителем и баком рабочей жидкости. Устройство позволяет производить заправку емкостей потребителя при избыточном давлении и полностью передавать ему газ из емкостей газозаправщика. 2 ил., 8 з.п. ф-лы.

1. Передвижной газозаправщик, содержащий платформу c установленными на ней емкостями для газа высокого давления, блок приема и раздачи газа, включающий редуктор, контрольноизмерительную аппаратуру и узлы подсоединения к источнику газа и потребителю, заправочный коллектор, соединенный с блоком приема и раздачи газа и емкостями, отличающийся тем, что он снабжен компрессором для дополнительного сжатия газа в емкостях, выполненным в виде гидронасоса, связанного трубопроводами, перекрытыми регулируемыми запорными элементами, с баком для рабочей жидкости и соединенного с гидрораспределителем, каждый выход которого связан гидропроводом с нижней частью соответствующей емкости для газа высокого давления, а верхняя часть емкости сообщена газоводом с заправочным коллектором, выполненным в виде газовой магистрали низкого давления с обратными клапанами, установленными в ее проточном тракте перед каждой из емкостей, выход коллектора подсоединен к датчику давления контрольно-измерительной аппаратуры блока приема и раздачи газа, в каждой емкости установлены датчики верхнего и нижнего уровня жидкости, поступающей из гидрораспределителя, при этом датчики посредством управляющего устройства электрически связаны с гидрораспределителем и гидронасосом компрессора с возможностью осуществления процесса последовательного накопления газа в емкостях, вытесняемого жидкостью из предыдущей емкости в последующую, слива жидкости из емкости в бак, повторения процесса и автоматического отключения гидронасоса при достижении необходимого давления в емкостях. 2. Передвижной газозаправщик по п.1, отличающийся тем, что на его платформе установлены по меньшей мере четыре емкости для газа высокого давления, при этом к заправочному коллектору параллельно участку, содержащему узел подсоединения газовода ко второй емкости по ходу заправки и обратный клапан перед третьей емкостью, подключен обводной газопровод с запорным элементом и обратным клапаном, между которыми обводной газопровод через дополнительный обратный клапан сообщен с газоводом, соединяющим заправочный коллектор с первой емкостью для осуществления в начале заполнения газом емкостей в режиме попеременного вытеснения газа жидкостью из первых двух емкостей в последующие и дальнейшего перехода к режиму вытеснения газа только из первой емкости во вторую, путем подачи жидкости только в первую емкость и последующего ее слива в бак. 3. Передвижной газозаправщик по пп.1 и 2 отличающийся тем, что узлы подсоединения к источнику газа низкого давления и потребителю блока приема и раздачи газа выполнены в виде заправочных рукавов с запорными элементами, при этом вход заправочного коллектора соединен с выходом заправочного рукава, а выход заправочного коллектора через редуктор и рукав соединен с емкостями потребителей. 4. Передвижной газозаправщик по пп.1-3, отличающийся тем, что датчик давления на выходе заправочного коллектора выполнен в виде электроконтактного манометра с нижним уровнем давления 21 МПа и верхним уровнем в диапазоне 25-30 МПа, при этом электрическая связь манометра с гидронасосом посредством управляющего устройства выполнена с возможностью формирования электрического сигнала, прекращающего работу гидронасоса при достижении максимального давления газа в емкостях и возобновляющего работу гидронасоса при снижении давления газа в емкостях до минимального уровня с одновременным задействованием гидрораспределителя для продолжения заполнения газом емкостей до необходимого давления. 5. Передвижной газозаправщик по п. 4, отличающийся тем, что выходная часть гидропровода, подводящего жидкость к соответствующей емкости, выполнена в виде расширяющегося раструба, направленного в сторону дна емкости, причем выходное сечение раструба располагается на расстоянии 5-6 мм от дна. 6. Передвижной газозаправщик по п.5, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости используется смазочное масло или его смесь с дизельным топливом вязкостью 20-200 ед. 7. Передвижной газозаправщик по п.6, отличающийся тем, что блок питания компрессора установлен на платформе газозаправщика. 8. Передвижной газозаправщик по п.6, отличающийся тем, что он снабжен двумя блоками питания и управляющими устройствами, установленными непосредственно на пунктах заправки и раздачи газа и соединенных с газозаправщиком с помощью гибких трубопроводов и герметичных электроразъемов. 9. Передвижной газозаправщик по пп.1-7, отличающийся тем, что газовые емкости размещаются группами в контейнерах, которые устанавливаются на платформе посредством съемных креплений.