Газотепловоз на дизельном и газообразном топливе
Владельцы патента RU 2316439:
Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)
Изобретение относится к области тепловозостроения и касается конструкции газотепловоза и его топливного бака. Газотепловоз на дизельном и газообразном топливе содержит газодизель, передачу, экипажную часть, топливные баки, блок газовых баллонов и другое вспомогательное оборудование. Газотепловоз снабжен прикрепленным к раме кузова совмещенным топливным баком для дизельного и газообразного топлива, который представляет собой замкнутую оболочку с размещенными внутри нее газовыми баллонами. В пространстве между баллонами находится дизельное топливо, при этом к газовым баллонам и совмещенному топливному баку подведены трубопроводы для подачи и отвода газа и дизельного топлива. Вокруг газовых баллонов, расположенных в топливном баке, установлены предохранительные обечайки, торцы которых приварены к стенкам бака. В совмещенном топливном баке установлена перегородка с отверстиями, разделяющая бак на полость с газовыми баллонами и полость, к которой подведены трубопроводы для подачи и отвода дизельного топлива. Блок газовых баллонов может быть размещен в нижней части помещения для аккумуляторных батарей. Достигается увеличение продолжительности работы газотепловоза без дозаправки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области тепловозостроения и касается конструкции газотепловоза и его топливного бака.
Известна конструкция газотепловоза ТЭМ2У, состоящая из дизеля; передачи, включающей тяговый генератор и электродвигатели; экипажной части, включающей кузов, главную раму, тележки с колесными парами, и вспомогательного оборудования, включающего систему воздухоснабжения, газовое оборудование, водяную, масляную и топливную системы (см. "Локомотив", 1994, №11, с.37-39). Два топливных бака установлены под площадкой в передней части тепловоза. Газовое оборудование расположено следующим образом: десять газовых баллонов подвешены в специальной кассете к раме тепловоза. С правой стороны тепловоза, в специальном кожухе, расположена система газоподготовки, состоящая из запорного клапана, редукторов I и II ступеней, теплообменников и регулятора низкого давления (III ступень понижения давления). Конструкция содержит систему газоподачи, включающую коллектор, газовые клапаны, дозаторы, блок управления газовым регулятором и электропневматический вентиль. В кабине машиниста установлен пульт управления и индикации с тумблерами отключения топлива и включения газоанализатора, контролирующего концентрацию газа, и приборы, контролирующие температуру и давление газа в коллекторе.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является конструкция опытного газотепловоза ТЭМ18Г (см. "Локомотив", 1998, №6, с.11-13). В данной конструкции газотепловоза установлен газодизель, который включает в себя всю систему газоподачи. Сжатый газ содержится в газовых баллонах, объединенных в блок, который прикреплен в средней части главной рамы тепловоза между тележками, и к которому с двух сторон подведен трубопровод для заправки сжатым природным газом. Система газоподготовки скомпонована в блоке газового оборудования и размещена в отсеке холодильной камеры с левой стороны передней части. Она соединена трубопроводами с газодизелем и газовыми баллонами. Запас дизельного топлива хранится в четырех топливных баках, расположенных под боковыми переходными площадками в средней части главной рамы тепловоза (над баллонами). Вентиляция над газодизелем, генератором, компрессором и в кабине машиниста осуществляется при помощи электровентиляторов.
Недостатком данной конструкции является сравнительно небольшой запас газа в баллонах и топлива в баках, что приводит к необходимости дозаправки тепловоза через 2,5-3 суток. Использование же дополнительной тендерной (бустерной) секции с топливом приведет к увеличению затрат на техническое обслуживание и ремонт.
Технической задачей данного изобретения является повышение продолжительности работы тепловоза без дозаправки до 5 суток за счет перекомпоновки топливного оборудования, позволяющей рационально использовать полезные объемы, ограниченные габаритами одной секции тепловоза, что дает возможность увеличить по сравнению с прототипом запас газового топлива в 1,3-1,5 раза и дизельного топлива в 1,7-2 раза.
Поставленная техническая задача решается в газотепловозе на дизельном и газообразном топливе, который содержит газодизель, передачу, экипажную часть, топливные баки, блок газовых баллонов, газовое и другое вспомогательное оборудование и прикрепленный к раме кузова совмещенный топливный бак для дизельного и газообразного топлива, который представляет собой замкнутую оболочку с размещенными внутри нее газовыми баллонами, в пространстве между которыми находится дизельное топливо, при этом к газовым баллонам и совмещенному топливному баку подведены трубопроводы для подачи и отвода газа и дизельного топлива.
Отличия газотепловоза согласно изобретению состоят в том, что он снабжен прикрепленным к раме кузова совмещенным топливным баком для дизельного и газообразного топлива, который представляет собой замкнутую оболочку с размещенными внутри нее газовыми баллонами, в пространстве между которыми находится дизельное топливо, при этом к газовым баллонам и совмещенному топливному баку подведены трубопроводы для подачи и отвода газа и дизельного топлива.
Дополнительные отличия состоят в том, что вокруг газовых баллонов, расположенных в совмещенном топливном баке, установлены предохранительные обечайки, торцы которых приварены к стенкам бака. Предохранительные обечайки исключают возможность контакта дизельного топлива с наружной поверхностью газовых баллонов, что повышает безопасность конструкции газотепловоза.
Дополнительные отличия также состоят в том, что в совмещенном топливном баке установлена перегородка с отверстиями, разделяющая бак на полость с газовыми баллонами и полость, к которой подведены трубопроводы для подачи и отвода дизельного топлива. Данное отличие обеспечивает более удобный отвод дизельного топлива из бака.
Кроме того, дополнительные отличия состоят в том, что блок газовых баллонов размещен в нижней части помещения для аккумуляторных батарей.
Для газовых баллонов с толщиной стенки 14 мм и утолщениями по краям по ТУ 3615-020-07500349-2002, выпускаемых Волгоградским ПО "Баррикады", более предпочтительна конструкция совмещенного топливного бака по п.1, в которой для топлива остается большее пространство между баллонами, а также конструкция по п.2. Для газовых баллонов с меньшим диаметром и меньшей толщиной стенки, выпускаемых по ГОСТ 9731-79 Первоуральским заводом, более предпочтительны конструкции совмещенного топливного бака по пп.2-3.
На фиг.1 представлен общий чертеж газотепловоза; на фиг.2 - совмещенный топливный бак с газовыми баллонами; на фиг.5 - то же с перегородкой; на фиг.3, 6 - крепление газового баллона к стенке бака в разрезе; на фиг.4 - то же с предохранительной обечайкой.
Газотепловоз на дизельном и газообразном топливе, представленный на фиг.1, включает газодизель 1 и жестко связанный с ним посредством коленчатого вала тяговый генератор 2, которые размещены в средней части рамы 3 тепловоза над совмещенным топливным баком 4.
Кузов тепловоза, входящий в состав экипажной части, состоит из четырех частей: передняя часть (на фиг.1 - слева) образует шахту холодильника 5, в боковых стенках которой размещены секции радиатора 6, а в центре - вентилятор 7 холодильника. Средняя часть кузова - капот 8 - съемная. Она ограничивает машинное отделение - газодизель-генератор со вспомогательным оборудованием, в состав которого входит тормозной компрессор 9 и двухмашинный агрегат 10.
К машинному отделению примыкает кабина машиниста 11 с пультом управления 12 и высоковольтной камерой 13. Последняя часть кузова - задний капот 14 - разделена горизонтальной герметичной перегородкой 15 на помещение для аккумуляторной батареи 16, расположенное в верхней части, и помещение, расположенное в нижней части, для установки блока с газовыми баллонами 17. Газотепловоз имеет две одинаковые трехосные тележки 18, на которых установлено по три тяговых электродвигателя 19, входящих в передачу.
Топливные баки 20 и совмещенный топливный бак 4 снабжены несущими элементами, выполненными в виде проушин, которые крепятся к кронштейнам, приваренным к хребтовым балкам главной рамы тепловоза. К расположенным внутри совмещенного топливного бака 4 газовым баллонам 21 (фиг.2, 5) с двух сторон газотепловоза подводится трубопровод 22 с обратными клапанами, запорными вентилями и заправочными штуцерами, что позволяет выполнять заправку газом баллонов в баке с двух сторон.
Газовое оборудование скомпоновано в блоке 23 и размещено с левой стороны в передней части отсека холодильной камеры. Блок газового оборудования соединяется трубопроводом, расположенным под боковой площадкой (на чертеже не показан), с газовыми баллонами совмещенного топливного бака, а трубопроводом, проложенным сверху кузова над холодильной камерой и дизельным помещением, - с газодизелем.
На выхлопе газодизеля установлен искрогаситель 24. Вентиляция кабины машиниста, кожуха над газодизелем, помещения над генератором и компрессором осуществляется с помощью электровентиляторов взрывозащищенного исполнения 25, 26 и 27. Для контроля довзрывоопасных концентраций природного газа внутри подкапотного пространства газотепловоза установлены восемь датчиков-сигнализаторов, а в кабине машиниста установлены восемь показывающих приборов-сигнализаторов 28.
Конструкция совмещенного топливного бака (фиг.2) представляет собой замкнутую оболочку 29 с приваренными торцевыми стенками 30, снабженными откидными крышками 31 с жалюзями 32, внутри которой расположены газовые баллоны 21, представляющие собой замкнутые цилиндрические емкости с газом, в пространстве 33 между которыми находится дизельное топливо. Газовые баллоны 21, к которым подведены трубопроводы, закреплены обвязкой 34. Совмещенный топливный бак снабжен несущими элементами, посредством которых он подвешен к раме кузова газотепловоза. К совмещенному топливному баку подведены заключенные в кожухи всасывающие трубопроводы 35 для подачи дизельного топлива (фиг.2, 4, 5) и сливные трубопроводы 36 для отвода дизельного топлива, при этом нижние концы всасывающих трубопроводов расположены над отстойником 37 на уровне дна бака, а сливных трубопроводов - в отстойнике.
Отличие конструкции совмещенного топливного бака на фиг.5 состоит в том, что для обеспечения более удобного отвода дизельного топлива из бака в нем установлена перегородка 38 с отверстиями 39, которая разделяет бак на две полости, при этом к полости 40, отгороженной от газовых баллонов, подведены всасывающий 35 и сливной 36 трубопроводы для дизельного топлива.
Крепление газового баллона 21 к торцевой стенке бака 30 - фиг.3 (баллон Волгоградского ПО "Баррикады") и фиг.6 (баллон Первоуральского завода) осуществляют через расположенную в отверстии торцевой стенки и приваренную к ней направляющую 41, в которую вставлен газовый баллон, посредством затяжки гайки 42, при этом для уплотнения соединения между направляющей и гайкой расположено упругое уплотнение 43, которое также обеспечивает амортизацию баллонов. Отличие конструкции крепления газового баллона к стенке бака на фиг.4 состоит в том, что вместо направляющей 41 используется сплошная обечайка 44, препятствующая контакту дизельного топлива с поверхностью газового баллона и жестко фиксирующая его установку.
При работе газодизеля на газовом топливе, начиная с 4-й по 8-ю позиции контроллера машиниста включительно, сжатый природный газ поступает из газовых баллонов 21, расположенных в совмещенном топливном баке 4, и газовых баллонов блока 17 через отсечные (разрывные) клапаны к блоку газового оборудования 23, где последовательно проходит вентиль, газовый фильтр и электромагнитный вентиль к редуктору давления I ступени, где давление газа понижается с 200 до 50 кгс/см2. После редуцирования газ нагревается в двух водяных нагревателях и поступает в редуктор давления II ступени, где его давление понижается с 50 до 16 кгс/см2. Затем редуцированный газ поступает в регулятор давления III ступени понижения давления. В этом регуляторе давление газа преобразуется по величине в зависимости от величины сигналов, поступающих от управляющего регулятора. Далее, из блока газового оборудования 23 газ поступает в газодизель 1.
Для пуска дизеля и его работы до 3-й позиции используется только дизельное топливо, расположенное в пространствах между газовыми баллонами и/или в полости 40 совмещенного топливного бака 4, а также в баках 20. В режиме работы на дизельном топливе, газотепловоз работает как и обычный тепловоз с 0-й по 8-ю позиции контроллера.
1. Газотепловоз на дизельном и газообразном топливе, содержащий газодизель, передачу, экипажную часть, топливные баки, блок газовых баллонов, газовое и другое вспомогательное оборудование, отличающийся тем, что он снабжен прикрепленным к раме кузова совмещенным топливным баком для дизельного и газообразного топлива, который представляет собой замкнутую оболочку с размещенными внутри нее газовыми баллонами, в пространстве между которыми находится дизельное топливо, при этом к газовым баллонам и совмещенному топливному баку подведены трубопроводы для подачи и отвода газа и дизельного топлива.
2. Газотепловоз на дизельном и газообразном топливе по п.1, отличающийся тем, что вокруг газовых баллонов, расположенных в топливном баке, установлены предохранительные обечайки, торцы которых приварены к стенкам бака.
3. Газотепловоз на дизельном и газообразном топливе по п.1 или 2, отличающийся тем, что в совмещенном топливном баке установлена перегородка с отверстиями, разделяющая бак на полость с газовыми баллонами и полость, к которой подведены трубопроводы для подачи и отвода дизельного топлива.
4. Газотепловоз на дизельном и газообразном топливе по п.1, отличающийся тем, что блок газовых баллонов размещен в нижней части помещения для аккумуляторных батарей.
