АВТОМОБИЛЬНАЯ ГАЗОНАПОЛНИТЕЛЬНАЯ КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК F04B41/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям (АГНКС).

Известна компрессорная станция, содержащая соединенные между собой компрессоры, холодильные резервуары для сжатого природного газа, эжектор и распределительное устройство, сообщающее компрессор с магистральным трубопроводом /1/.

Недостаток известной компрессорной станции связан с низкой надежностью и нестабильной величиной давления сжатого природного газа, поступающего к заправочному устройству автомобиля.

Наиболее близким техническим решением является компрессорная станция, используемая в системах заправки автомобилей газом, содержащая входное устройство отбора газа из магистрального газопровода, систему предварительной очистки газа, устройство замера расхода газа, компрессор, водомаслоотделитель с продувочным клапаном, два поочередно работающих адсорбера, концевой фильтр, систему трубопроводов магистрали осушки и магистрали регенерации с быстродействующими запорными клапанами, аккумуляторы газа, заправочный узел и блок управления /2/.

Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность в работе, невысокий срок службы компрессорной станции, а также высокие эксплуатационные затраты.

Целью изобретения является уменьшение эксплуатационных затрат, повышение надежности, срока службы и автономности работы АГНКС.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция содержит компрессор с приводом, линию подачи газа из магистрального газопровода в компрессор, устройство предварительной очистки газа и устройство замера расхода газа, установленные на линии подачи газа в компрессор, водомаслоотделитель с продувочным устройством, установленные на линии нагнетания компрессора, два поочередно работающих адсорбера, концевой фильтр, систему трубопроводов магистрали осушки газа и магистрали регенерации адсорберов с быстродействующими клапанами, аккумулятор газа, сообщенный с заправочным узлом и блок управления, связанный электрическими цепями с функциональными исполнительными элементами. Предлагаемая станция отличается от известной тем, что она дополнительно снабжена устройством выравнивания давления и формирования газового потока, установленным на линии подачи газа в компрессор между устройством предварительной очистки газа и устройством замера расхода газа, при этом привод компрессора выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания, входная полость которого сообщена через понижающий редуктор с линией подачи газа в компрессор. Картер компрессора выполнен герметичным и сообщен с продувочным устройством водомаслоотделителя, а в магистрали осушки между водомаслоотделителем и адсорберами параллельно друг другу установлены обратный клапан и дроссель. Адсорберы сообщены с магистралью регенерации с одного конца через обратные клапаны, а с другого конца через саморегулируемый разгрузочный клапан, выход которого сообщен с продувочным устройством водомаслоотделителя.

Выход продувочного устройства подключен к линии подачи газа в компрессор. Каждый адсорбер снабжен нагревательными элементами, размещенными на их наружной поверхности и связанными через блок управления с запорными клапанами, установленными в магистрали сушки газа и в магистрали регенерации адсорберов. Каждый адсорбер содержит входной и выходной патрубки, сообщенные посредством соответственно входного и выходного штуцеров с магистралями регенерации и осушки, при этом во входном патрубке по оси адсорбера установлен стержень в виде усеченного конуса с образованием во входном патрубке расширяющегося сопла, а входной канал входного штуцера выполнен под углом 90^o к оси адсорбера. Водомаслоотделитель содержит корпус с размещенным внутри него стаканом, выполненным с перфорированным дном и примыкающей к дну юбкой в виде лепестков, соединенных по плавным кривым. Саморегулируемый разгрузочный клапан содержит корпус с входной рабочей и выходной полостями, перегородку с центральным и периферийными отверстиями, разделяющую входную и рабочую полости, цилиндрический канал, сообщающий рабочую и выходную полости, и подпружиненный запорный орган, размещенный в рабочей полости, при этом запорный орган выполнен с диаметром, превышающим диаметр цилиндрического канала, и с коническим сужающимся в направлении последнего участком, а в корпусе клапана в месте сообщения рабочей полости и цилиндрического канала выполнены наклонные пазы, днища которых параллельны образующей конического участка запорного органа.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема автомобильной газонаполнительной компрессорной станции; на фиг. 2 схема устройства предварительной очистки газа на входе АГНКС; на фиг.3 принципиальная схема компрессора; на фиг.4
схема водомаслоотделителя; на фиг.5 саморегулируемый разгрузочный клапан; на фиг.6 разрез А-А на фиг.5; на фиг.7 схема адсорбера; на фиг.8 разрез Б-Б на фиг.7.

Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция (АГНКС) содержит входное устройство 1 (фиг. 1) отбора газа из магистрального газопровода, газовый компрессор 2 с полостями 3 и 4 соответственно всасывания и герметичного картера, кинематически связанный с приводом, выполненным в виде двигателя внутреннего сгорания 5, водомаслоотделитель 6, сообщенный трубопроводом 7 магистрали осушки газа с левым и правым адсорберами 8 и 9 соответственно, концевой фильтр 10, аккумулятор 11 газа, сообщенный через трубопровод 12 высокого давления с заправочным узлом 13 и заправочным шлангом 14.

Компрессор 2 через полость 3 всасывания, линию 15 подачи газа в компрессор, устройство 16 замера расхода газа, устройство 17 выравнивания давления и формирования потока газа и устройство 18 предварительной очистки газа сообщен с входным устройством 1 отбора газа из магистрального газопровода.

Устройство 17 выравнивания давления и формирования потока газа выполнено, например, в виде расходной шайбы и отрезка прямой трубы требуемого диаметра.

В магистрали осушки газа между водомаслоотделителем 6 и адсорберами 8 и 9 установлены параллельно друг другу обратный клапан 19 и дроссель 20.

Водомаслоотделитель 6 через быстродействующий запорный клапан 21 с электропроводом и трубопровод 22 сообщен с продувочным устройством 23.

Аккумулятор газа 11 через быстродействующий запорный клапан 24 с электроприводом и дроссельное устройство 25, трубопроводами 26 и 27 магистрали регенерации с обратными клапанами 28 и 29 соединен с адсорберами 8 и 9, которые через быстродействующие запорные клапаны 30 и 31 с электроприводами, трубопроводами 32 магистрали регенерации через саморегулируемый разгрузочный клапан 33 соединены с продувочным устройством 23.

Адсорберы 8 и 9 снабжены электронагревателями 34 и 35 и сигнализаторами 36 и 37 температуры корпусов адсорберов. Трубопровод 7 магистрали осушки снабжен быстродейсвующими запорными клапанами 38 и 39 с электроприводами и обратными клапанами 40 и 41.

Все быстродействующие запорные клапаны, установленные в магистрали осушки и регенерации, связаны электрическими цепями через блок управления 42 с электронагревателями 34 и 35 и сигнализаторами 36 и 37 температуры адсорберов 8 и 9.

Устройство 18 (фиг.2) предварительной очистки газа на входе АГНКС включает водомаслоотделитель 43, фильтр 44 для очистки газа от механических примесей, постоянно открытый запорный клапан 45 с электроприводом 46, постоянно закрытый клапан 47 с электроприводом 48 и сборник конденсата 49, сообщенный трубопроводом 50 с продувочным устройством 23, выход которого через понижающий редуктор 51 сообщен трубопроводом 52 с линией 15 подачи газа в компрессор.

Линия подачи газа в компрессор сообщена также с входной полостью двигателя внутреннего сгорания 5 через понижающий редуктор 53.

Поршневой V-образный компрессор тронкового типа с газоплотным картером содержит первую 54, вторую 55, третью 56, четвертую 57 ступени сжатия, четыре межступенчатых охладителя газа 58, 59, 60, 61 соответственно и четыре межступенчатых влагомаслоотделителя 62, 63, 64, 65 соответственно.

Влагомаслоотделители сообщены трубопроводами с накопительными емкостями 66, 67, 68, 69, сообщенными, в свою очередь, с уравнительным коллектором 70. Между влагомаслоотделителями и накопительными емкостями на трубопроводах установлены постоянно открытые краны 71, 72, 73, 74, а между накопительными емкостями и уровнительным коллектором установлены постоянно закрытые краны 75, 76, 77, 78. Коллектор 70 трубопроводом 79 сообщен с продувочным устройством 23.

Водомаслоотделитель 6 (фиг.4) снабжен корпусом 80 с входным патрубком 81 и крышкой 82 с выходным патрубком 83. Патрубок 84 соединен с продувочным быстродействующим клапаном 21. В полости корпуса 80 размещен стакан 85 с насадкой 86, в нижней части которого размещено перфорированное дно 87, а к нему примыкает юбка, выполненная в виде соединенных по плавным кривым лепестков 89.

Саморегулируемый разгрузочный клапан 33 (фиг.5) содержит корпус 90 и поперечную перегородку 91 с центральным и периферийными отверстиями 92 и 93 соответственно. Перегородка 91 разделяет корпус 90 на входную и рабочую полости 94 и 95 соответственно.

В нижней части корпуса выполнена выходная полость 96, сообщающаяся с рабочей полостью 95 цилиндрическим каналом 97.

В корпусе 90 размещен запорный орган 98, имеющий коническую поверхность 99, взаимодействующую с центральным отверстием 92 перегородки 91 и конический участок 100, сужающийся в направлении цилиндрического канала 97. В корпусе в месте сообщения рабочей полости 94 с цилиндрическим каналом 91 выполнены наклонные пазы 101, днища которых параллельны образующей конического участка 100.

Шток 102 клапана снабжен направляющими пластинами 103, размещенными в цилиндрическом канале. В выходной полости 96 размещена пружина 104, взаимодействующая со штоком 102. В днище корпуса 90 выполнены каналы 105, 106.

Каждый адсорбер 8, 9 (фиг.7) содержит корпус 107, заполненный адсорбентом 108, входной и выходной патрубки 109, 110 соответственно, в которых размещены фильтрующие элементы 111. Патрубки 109 и 110 заканчиваются входным и выходным штуцерами 112 и 113 соответственно, к которым присоединяются подходящие к адсорберу трубопроводы. Входное отверстие 114 входного штуцера выполнено под углом 90^o к продольной оси адсорбера. Во входном патрубке по оси подводящего канала 115, идущего от входного штуцера 112 к фильтрующему элементу 111, установлен стержень 116. При этом диаметр стержня выполнен не менее диаметра входного отверстия 114, а диаметр подводящего канала 115 выполнен в 1,1 1,5 раза больше диаметра стержня 116.

Картер 4 компрессора сообщен с продувочным устройством 23 трубопроводом 117.

Работа станции.

При работе АГНКС адсорберы 8 и 9 работают поочередно (один работает на осушку, а другой на регенерацию). Когда адсорбер 8 работает на осушку, клапан 38 открыт, а клапаны 39, 30 и 31 закрыты. Природный газ из магистрального газопровода через входное устройство 1 отбора газа поступает в устройство 18 предварительной очистки газа и далее через устройство 17 выравнивания давления и формирования потока и устройство 16 замера расхода газа поступает в полость 3 всасывания компрессора 2.

Сжатый компрессором газ через водомаслоотделитель 6, обратный клапан 19 и открытый клапан 38 поступает в адсорбер 8 на сушку, а затем осушенный газ из адсорбера 8 через обратный клапан 40 и кольцевой фильтр 10 поступает в аккумулятор 11 газа, в котором происходит накопление сжатого до заданного давления газа и по сигналу через блок 42 управления отключается двигатель внутреннего сгорания 5 и компрессор 2.

Подъезжающие транспортные средства через заправочный узел 13 по командам с блока 42 управления заправляется сжатым газом из аккумулятора 11 газа. Когда давление в аккумуляторе 11 газа уменьшится до установленного уровня, по сигналу через блок 42 управления запускают двигатель внутреннего сгорания 5, запускается компрессор 2 и процесс накопления осушенного и очищенного сжатого газа в аккумуляторе 11 повторяется. При работе АГНКС периодически производится продувка водомаслоотделителя 6: по сигналу от блока 42 управления открывается клапан 21 и водомасляная эмульсия из водомаслоотделителя 6 поступает в продувочное устройство 23.

Сюда же по трубопроводу 79 поступает водомасляная эмульсия из накопительных емкостей 66, 67, 68, 69, установленных после водомаслоотделителей каждой ступени сжатия компрессора.

Сюда же отводятся по трубопроводу 117 протечки газа, поступающие через поршневые уплотнения в полость картера.

В продувочном устройстве 23 жидкая фракция оседает в его нижней части, а из верхней части продувочного устройства 23 газ по трубопроводу поступает на вход компрессора 2 и таким образом исключаются потери газа при продувке наполнительных емкостей компрессора и водомаслоотделителя 6. Вместе с этим для улучшения регенерации влагоотделительной насадки, размещенной внутри водомаслоотлелителя, при его продувке, когда после открытия клапана 21 давление в нем падает, сжатый газ из адсорбера 8 через открытый клапан 38 и дроссель 20 (в обход закрытого обратного клапана 19) поступает в водомаслоотделитель 6, обратным потоком осушенного (из адсорбера) и строго дозированного количества газа (прошедшего через дроссель 20) сдувает с влагоотделительной насадки влаги и через открытый клапан 21 уносит ее в продувочное устройство 23. В результате интенсивного обдува влагоотделительной насадки повышается степень ее регенерации.

Когда адсорбент в адсорбере 8 насытится влагой, производят переключение адсорберов. По сигналу с блока 42 управления открывается клапан 24 и сжатый газ из аккумулятора газа 11 через открытый клапан 24, дроссель 25 и обратный клапан 29 плавно заполняет адсорбер 9, после чего по сигналам с блока 42 управления открывается клапан 39 и закрывается клапан 38. Таким образом вступает в работу адсорбер 9 и сжатый газ от компрессора 2 через водомаслоотделитель 6, обратный клапан 19, открытый клапан 39, адсорбер 9, обратный клапан 41 и концевой фильтр 10 продолжает поступать в аккумулятор газа 11. Сразу же после переключения адсорберов производят регенерацию отработавшего в режиме осушки адсорбера 8, для чего вначале разгружают адсорбер. По сигналу с блока 42 управления открывается клапан 30 и сжатый газ из адсорбера 8 через открытый клапан 30 и саморегулируемый разгрузочный клапан 33 плавно сбрасывается в продувочное устройство 23, а из него поступает на вход компрессора 2. После разгрузки адсорбера 8 по сигналу с блока 42 управления включается нагреватель 34, расположенный на наружной поверхности корпуса адсорбера 8, и начинается нагрев адсорбера 8. При нагреве адсорбента происходит десорбция из его пор влаги и масла, адсорбированных при работе адсорбера в режиме осушки. Необходимая для регенерации температура контролируется сигнализатором 36 температуры и поддерживается в течение необходимого времени путем включения и отключения нагревателя 34 через блок 42 управления.

Отвод десорбированных компонентов из адсорбера 8 производят газом низкого давления, поступающим из аккумулятора 11 через открытый клапан 24, дроссель 25 и обратный клапан 28. Из адсорбера 8 десорбированные компоненты вместе с потоком газа низкого давления через открытый клапан 30 и саморегулируемый разгрузочный клапан 33 отводятся в продувочное устройство 23. После окончания десорбции влаги и масла из адсорбента по сигналу с блока 42 управления выключается нагреватель 34 и продолжающимся потоком низкого давления газа охлаждают адсорбент до температуры, обеспечивающей возможность его работы при последующем цикле осушки. По сигналу от сигнализатора 36 температуры через блок 42 управления закрывают клапаны 24 и 30. Регенерация адсорбера 8 закончена, адсорбер подготовлен к работе на осушку.

Аналогично производят регенерацию адсорбера 9 после переключения его с режима осушки, но при этом манипулируют вместо клапана 30 клапаном 31, вместо нагревателя 34 нагревателем 35 и используют сигнализатор температуры 37 вместо сигнализатора 36.

Открытие и закрытие запорных клапанов 21, 38, 39, 30, 31 и 24 производится с помощью электроприводов, установленных на каждом клапане, и связанными между собой электрической цепью через блок управления 42.

Такое конструктивное выполнение компрессорной станции обеспечивает автономность ее работы, уменьшение эксплуатационных затрат, повышение надежности ее работы и срока службы.

Использование: в машиностроении, в частности в автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях /АГНКС/. Сущность изобретения: АГНКС содержит компрессор с приводом, выполненным в виде двигателя внутреннего сгорания, входное устройство отбора газа из магистрального газопровода, устройство предварительной очистки газа, устройство выравнивания давления и формирования газового потока, устройство замера расхода газа, установленные на линии подачи газа из магистрального газопровода в компрессор, водомаслоотделитель с продувочным устройством, установленные на линии нагнетания компрессора, два поочередно работающих адсорбера, концевой фильтр, аккумулятор газа, сообщенный с запровочным узлом. Входная полость двигателя внутреннего сгорания сообщена через понижающий редуктор с линией подачи газа в компрессор. Картер компрессора выполнен геометричным и сообщен с продувочным устройством водомаслоотделителя. В магистрали осушки газа между воломаслоотделителем и адсорберами параллельно друг другу установлены обратный клапан и дроссель. Адсорберы сообщены с магистралью регенерации с одного конца через обратные клапаны, а с другого конца - через саморегулируемый разгрузочный клапан, выход которого сообщен с продувочным устройством водомаслоотделителя. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция, содержащая компрессор с приводом, линию подачи газа из магистрального газопровода в компрессор, устройство предварительной очистки газа и устройство замера расхода газа, установленные на линии подачи газа в компрессор, водомаслоотделитель с продувочным устройством, установленные на линии нагнетания компрессора, два поочередно работающих адсорбера, концевой фильтр, систему трубопроводов магистрали осушки газа и магистрали регенерации адсорберов с быстродействующими клапанами, аккумулятор газа, сообщенный с заправочным узлом, и блок управления, связанный электрическими цепями с функциональными исполнительными элементами, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена устройством выравнивания давления и формирования газового потока, установленным на линии подачи газа в компрессор между устройством предварительной очистки газа и устройством замера расхода газа, при этом привод компрессора выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания, входная полость которого сообщена через понижающий редуктор с линией подачи газа в компрессор, картер компрессора выполнен герметичным и сообщен с продувочным устройством водомаслоотделителя, а в магистрали осушки между водомаслоотделителем и адсорберами параллельно друг другу установлены обратный клапан и дроссель, причем адсорберы сообщены с магистралью регенерации с одного конца посредством обратных клапанов, а с другого конца посредством саморегулируемого разгрузочного клапана, выход которого через продувочное устройство водомаслоотделителя подключен к линии подачи газа в компрессор. 2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что адсорберы снабжены нагревательными элементами, размещенными на их наружной поверхности и связанными через блок управления с запорными клапанами, установленными в магистрали осушки газа и в магистрали регенерации адсорбера. 3. Станция по п.1, отличающаяся тем, что каждый адсорбер содержит входной и выходной патрубки, сообщенные посредством соответственно входного и выходного штуцеров с магистралями регенерации и осушки, при этом во входном патрубке по оси адсорбера установлен стержень в виде усеченного конуса с образованием во входном патрубке расширяющегося сопла, а входной канал входного штуцера выполнен под углом 90^o к оси адсорбера. 4. Станция по п.1, отличающаяся тем, что водомаслоотделитель содержит корпус с размещенными внутри него стаканом, выполненным с перфорированным дном и примыкающей к дну юбкой в виде лепестков, соединенных по плавным кривым. 5. Станция по п.1, отличающаяся тем, что саморегулируемый разгрузочный клапан содержит корпус с входной, рабочей и выходной полостями, перегородку с центральным и периферийными отверстиями, разделяющую входную и рабочую полости, цилиндрический канал, сообщающий рабочую и выходную полости, и подпружиненный запорный орган, размещенный в рабочей полости, при этом запорный орган выполнен с диаметром, превышающим диаметр цилиндрического канала, и с коническим сужающимся в направлении последнего участком, а в корпусе клапана в месте сообщения рабочей полости и цилиндрического канала выполнены наклонные пазы, днища которых параллельны образующей конического участка запорного органа.