Устройство для заполнения газовых баллонов Советский патент 1991 года по МПК F17C5/00 F17C13/04 

Изобретение относится к хранению и снабжению потребителей сжатым природным газом, в частности к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям (АГНКС), и может быть использовано в конструкциях заправочных колонок АГНКС.

Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет предотвращения закупоривания проходных каналов отсчетного устройства и снижения их эрозионного износа за счет перемещения зоны возникновения сверхзвукового течения в выходной канал отсечного устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для заполнения газовых баллонов автомобилей; на фиг. 2 отсечное устройство, продольный разрез; на фиг. 3 - система сменных шайб в выходном канале отсечного устройства.

Устройство для заполнения газовых баллонов автомобилей включает в себя подводящий газопровод 1, связанный непосредственно с компрессором 2 или же аккумулятором 3 сжатого газа и заправочный шланг 4 с запорным вентилем 5, а также отсчетное устройство 6. Последнее содержит корпус 7 с входным 8 и выходным каналом 9 и размещенную в корпусе 7 полую камеру 10 с установленными в ней взаимодействующими друг с другом чувствительный 11, например в виде управляющего поршня, и запорный 12 элементы, причем

о

XI ICO XJ VJ

О

олость 13 камеры 10 со стороны запорного лемента 12 снабжена седлом 14 и сообщеа с входным каналом 8.

При этом запорный элемент 12 выполнен сферическим, упруго поджат к седлу 14 пружинным элементом 15 и связан с чувствительным элементом 11 толкателем 16, выполненным заодно целое с последним, причем чувствительный элемент 11 установлен в полой камере 10 с образованием двух полостей 17 и 18, первая из которых - командного давления, связана дополнительным трубопроводом 19 с источником командного давления (не показано), а вторая 18- демпфирующая, образована полой камерой 10 и ступенчатой расточкой 20 корпуса 7 совместно с толкателем 16 и соеди нена с выходным каналом 9.

Кроме того, в выходном канале 9 или же заправочном шланге 5 может быть установлен, по крайней мере, один сменный дроссель 21 с проходным сечением, меньшим проходного сечения отверстия седла 14 под запорным элементом 12.

Сменный дроссель 21 может также быть выполненным в виде системы последовательно установленных сменных шайб 22 с уменьшающимся по ходу подачи сжатого газа проходными сечениями, причем проходное сечение каждой из шайб 22, входя щих в систему сменных шайб 22, не менее чем в 2 раза меньше проходного сечения, как отверстия седла 14 под запорным элементом 12, так и предыдуще установленной шайбы 22, а число сменных шайб 22, входящих в систему сменных шайб 22, может быть выбрано из соотношения

п

Рн-Рк

где Pn давление газа в выходном канале 9 перед сменным дросселем 21; Рк - давление газа в заправочном шланге 4; Z 2 - критическое отношение давлений газа.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый природный газ подается непосредственно от компрессора 2 или же от аккумулятора 3 сжатого газа по подводящему газопроводу к отсечному устройству 6, а от него по заправочному шлангу 4 при открытом вентиле 5 к заправляемому газовому баллону автомобиля (не показано).

В отсечном устройстве 6 полость 17 камеры 10 соединяется дополнительным трубопроводом 19 с источником командного давления, величина которого совместно с величиной усилия пружинного элемента 15

определяет величину давления газа, заправляемого в газовый баллон. Под действием этого давления чувствительный элемент 11, в юшем случае управляющий поршень, перемещается совместно с толкателем 16 к запорному элементу 12 а виде шарика упирается в него и, тем самым, открывает проходное сечение седла 14, поскольку пружинный элемент 15 при этом сжимается

0 Рабочая среда, т.е. сжатый природный, из подводящего газопровода 1 входит во входной канал 8, проходит седло 14, выходной канал 9 и сменный дроссель 21, а затем через открытый вентиль 5 подается в газо5 вый баллон автомобиля.

В процессе заполнения газового баллона автомобиля происходит постепенное повышение давления 1аза в полости 1В перед управляющим поршнем 11 При выравнива0 нми давления по обе стороны управляющего поршня 11 происходит отсечка газа от заправляемого баллона автомобиля за счет действии пружины 15, а также за счет действия избыточного давления газа перед пор5 шнем 11 в полости 18, запорный элемент 12 при этом устанавливается в седле 14 и закрывает проходное сечение отсечного устройства 6. Затем вручную закрывают вентиль 5 и отсоединяют заправочный

0 шланг 1 от газового баллона. При подсоединении очередного газового баллона на заправку после открытия вентиля 5 давление в полости 18 резко уменьшается, поскольку в данный момент запорный элемент 12 еще

5 закрывает проходное сечение седла 14. Под действием командного давления в полости 17 управляющий поршень 11 резко перемещается в сторону запорногр элемента 12. Предотвращение удара поршня 11 о стенку

0 расточки 20 корпуса 7 и толкателя 16 о запорный элемент 12 способствует слой газа в демпфирующей полости 18 с дру| ой стороны поршня 11, постепенное снижение давления в которой в дроссельном канале

5 между расточкой 20 и толкателем 16 смягчает возможный удар.

Установка сменного дросселя 21 в выходном канале 9 позволяет снизить уровень скооостей в проточной части, предотвра0 тить возможность возникновения сверхзвукового течения в проходном сечении седла 14, смещая зону возникновения его, а также возможное выпадени „ гидратов на сменный дроссель 21.

5При выполнении сменного дросселя 21

в виде системы последовательно установленных сменных шзйб 22 позволяет исключить возникновения сверхзвукового течения вообще, ак как критическое отношение давлений газа на каждой из сменных шайб 22 не превышает критического значения.

Обоснованием выбора соотношений размеров проходных сечений сменных шайб 22 и проходного сечения седла 14 под запорным элементом 12 послужили газодинамические соотношения

Исходя из указанных физических представлений, определено число сменных шайб 22, входящих в систему, т.е. в состав сменного дросселя 21. При этом выбрано условие недопущения возникновения сверхзвукового течения газа как в проходном сечении седла 14, так и на каждой из последовательно установленных сменных шайб 22.

Таким образом, указанное соотношение проходных сечений седла под здпор- ным элементом и каждой из сменных шайб, выбранные на основе соотношений величины скорости с размерами проходных сечений газового тракта в дозвуковой области течения, позволяют исключить сверхзвуковое течение или же переместить зону возникновения его в зону установки сменного дросселя или системы сменных шайб, что позволяет повысить надежность работы системы для заполнения газовых баллонов автомобилей, увеличить ее быстродействие за счет срабатывания управляющего поршня и запорного элемента при демпфировании возможных ударов последних о посадочные поверхности, а также за счет предотвращения выпадения гидратов и снижения эрозионного износа

Запорный элемент выполнен сферическим, что позволяет упростить конструкцию отсечного устройства а. соответственно, и системы для заполнения газовых баллонов автомобилей, а также позволяет снизить эрозионный износ поверхности запорного элемента за счет его возможности проворачиваться в седле и исключения износа поверхности в одном и том же месте, а при выпадении (налипании) гидратов на поверхности запорного элемента способствует их удалению и притиранию ото к поверхности седла.

Запорный элемент упруго поджат к седлу пружинным элементом, что увеличивает быстродействие устройства в случае равенства давления газа в полости командного давления и входном канале устройства. Запорный элемент связан с чувствительным элементом толкателем, выполненным заодно целое с последним, что позволяет при отсутствии постоянной жесткой связи запорного и чувствительного элементов осуществлять полное открытие проходного сечения седла под запорным органом в про-

цессе заполнения газовых баллонов, а при прекращении заправки - полное закрытие. Чувствительный элемент в виде управляющего поршня установлен в полой каме- 5 ре с образованием двух полостей, первая из которых командного давления, связана дополнительным трубопроводом с источником командного давления, а вторая - демпферная образована полой камерой и

0 ступенчатой расточкой корпуса совместно с толкателем и соединена с выходным каналом, что позволяет осуществить прекращение (отсечку) подачи заправляемого газа в баллон автомобиля при обеспечении одной

5 и той же величины давления газа в баллоне из-за соответствующей подстройке величины ломандного давления и подборе усилия пружинного элемента, а, кроме того, позво- ; f 0i демпфировать удар управляющего пор0 имя о расточку полой камеры корпуса и тс-пкателя о запорный элемент при соединена гистемы со следующим автомобильным бдлло.юм, т.е. в момент резкого падения давления в выходном канале устройства.

5В выходном канале или заправочном

шланге установлен по крайней мере один сменный дроссель, что позаоляет произво- дить его замену, а также предоюратить износ проточных каналов устройства и

0 повысить его демпфирующую способность. Сменный дроссель имеет проходное сечение меньше отверстия седла под запорным элементом, что позволяет сместить зону возникновения сверхзвукового тече5 ния в выходной канал устройства и тем самым предотвратить возможность выпадения гидратов в проходных сечениях устройства.

Сменный дроссель выполнен в виде си0 стемы последовательно установленных сменных шайб с уменьшающимися по ходу подачи сжатого газа проходными сечениями, что позволяет перераспределить срабатываемый перепад давления газа и не

5 допустить возникновения гидратов в проходном сечении каналов отсе -юго устройства.

Проходное сечение каждой из шайб, входящих в систему сменных шайб, не ме0 нее, чем 2 раза меньше проходного сечения, как отверстия седла под запорным элементом, так и предыдуще установленной шайбы, что позволяет снизить срабатываемый перепад давления сжатого газа при подаче

5 его в баллон автомобиля, причем каждая из сменных шайб как бы берет на себя всю эрозионную нагрузку, а из-за малой стоимости сменных шайб и малой трудоемкости их изготовления и замены, установка системы сменных шайб предотвращает эрозионный

износ проходных каналов устройства и повышает надежность их работы.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я 1. Устройство для заполнения газовых баллонов автомобилей, содержащее подводящий газопровод, связанный с компрессором или аккумулятором сжатого газа, заправочный шланг с запорным вентилем и отсечное устройство, имеющее корпус с входным и выходными каналами и размещенную в корпусе полую камеру с установленными в ней взаимодействующими друг с другом чувствительный элемент в виде управляющего поршня и запорный элемент, при этом полость камеры со стороны запорного элемента снабжена седлом и сообщена с входным каналом, отличающееся тем. что, с целью повышения надежности в работе системы, за счет предотвращения закупоривания проходных каналов отсечно го устройства и снижения их эрозионного износа, запорный элемент выполнен сферическим, подпружинен к седлу и жестко связан с чувствительным элементом

-

посредством толкателя, при этом чувствительный элемент установлен в полой камере с образованием двух полостей, первая из которых, командного давления, связана

5 дополнительным трубопроводом с источником командного давления, а вторая, демпфирующая, образована полой камерой и ступенчатой расточкой корпуса совместно с толкателем и соединена с выходным кана10 лом.

2.Устройство по п. 1,отличающееся тем, что выходной канал или заправочный шланг снабжен сменным дросселем с проходным сечением, меньшим проходного

15 сечения отверстия седла.

3.Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что сменный дроссель выполнен в виде последовательно установленных сменных шайб с уменьшающими по ходу

20 подачи сжатого газа проходными сечениями, при этом проходное сечение каждой из шайб, не менее чем в 2 раза меньше проходного сечения отверстия седла для первой шайбы и предыдущей для остальных. 25

Изобретение предназначено для применения в конструкциях заправочных колонок автомобилей. Целью изобретения является повышение надежности работы. Устройство включает подводящий газопровод, связанный с компрессором или аккумулятором, заправочный шланг с запорным вентилем и отсечное устройство. Последнее содержит корпус с входным и выходным каналами, полую камеру, чувствительный и запорный элементы, причем полость камеры со стороны запорного элемента снабжена седлом и сообщена с входным каналом. Запорный элемент выполнен сферическим, поджат к седлу пружинным элементом и связан с чувствительным элементом толкателем. Чувствительный элемент установлен в камере с образованием командной и демпфирующей полостей. Командная полость связана трубопроводом с источником командного давления, а демпфирующая полость образована ступенчатой расточкой корпуса совместно с толкателем и соединена с выходным каналом. В выходном канале или заправочном шланге установлен сменный дроссель, например в виде системы сменных шайб с последовательно уменьшающимися проходными сечениями по ходу подачи сжатого газа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

П./

/

/

D

Фиг1

&/

I

А

Фиг. 2