Система подачи криогенного топлива для питания двигателя



Система подачи криогенного топлива для питания двигателя
Система подачи криогенного топлива для питания двигателя

Владельцы патента RU 2626903:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)

Изобретение относится к системам подачи газообразного топлива для двигателей газотурбовозов и газотепловозов. Предложенная система подачи криогенного топлива для питания двигателя размещена на двух секциях локомотива, соединенных между собой межсекционным соединением 4, и содержит криогенную емкость 1 для хранения сжиженного криогенного топлива, объемный криогенный насос 3 повышенного давления, масляный теплообменник 5, газовый теплообменник 6, газовый смеситель 7, газовый ресивер 8, топливный фильтр 9, управляемый дозатор газа 10, трубопроводы 22-25, вентили 18-21, управляемые блоком управления 17 клапаны 12-16. Между криогенной емкостью 1 и криогенным насосом 3 установлен промежуточный буфер 2. Технический результат - оптимизация расположения трубопроводов подачи криогенного топлива, уменьшение времени подготовки к работе и переводу в режим хранения системы подачи криогенного топлива, повышение надежности работы системы подачи криогенного топлива, уменьшение времени на ремонт и обслуживание локомотива. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к системам подачи топлива для двигателей, в частности газообразного топлива, и может быть использовано в системе подачи криогенного топлива газотурбовозов и газотепловозов.

Известна система подачи криогенного топлива для питания двигателя, принятая за прототип, которая содержит криогенную емкость, соединенную через криогенный насос, топливный фильтр, масляный теплообменник, газовый теплообменник с газовыми форсунками двигателя, обратный газопровод для «захолаживания» агрегатов системы, клапаны, блок управления. В качестве криогенного насоса использован регулируемый объемный криогенный насос повышенного давления. Система снабжена управляемым дросселем, газовым смесителем, газовым ресивером, управляемым дозатором газа. Криогенная емкость соединена с газовыми форсунками двигателя через криогенный насос, масляный теплообменник, газовый теплообменник, смеситель газовый, газовый ресивер, топливный фильтр, управляемый дозатор газа. Параллельно масляному и газовому теплообменникам к входам смесителя газового и масляного теплообменника подсоединен управляемый дроссель. Обратный трубопровод подсоединен к криогенному насосу и к криогенной емкости. Выход криогенного насоса соединен с криогенной емкостью дополнительным трубопроводом с управляемым клапаном для сброса избытка криогенного топлива. Между криогенной емкостью и выходом топливного фильтра установлен дополнительный трубопровод с управляемым клапаном для обеспечения постоянства давления в емкости (RU, патент №2427724, МПК F02M 21/02, опубл. 27.08.2011 г.).

Недостатками системы подачи криогенного топлива являются сложность системы трубопроводов, длительное время подготовки системы подачи криогенного топлива к работе, ненадежность системы.

Техническим результатом изобретения является оптимальное расположение трубопроводов подачи криогенного топлива, уменьшение времени подготовки к работе и переводу в режим «хранения» системы подачи криогенного топлива, повышение надежности работы системы подачи криогенного топлива, уменьшение времени на ремонт и обслуживание локомотива.

Технический результат достигается тем, что в системе подачи криогенного топлива для питания двигателя, размещенной на двух секциях локомотива, содержащей криогенную емкость для хранения сжиженного криогенного топлива, объемный криогенный насос повышенного давления, масляный теплообменник, газовый теплообменник, газовый смеситель, газовый ресивер, топливный фильтр, управляемый дозатор газа, трубопроводы, вентили, управляемые клапаны, блок управления, между криогенной емкостью и объемным криогенным насосом повышенного давления установлен промежуточный буфер, соединенный трубопроводами с криогенной емкостью и трубопроводом и двумя дополнительными трубопроводами с объемным криогенным насосом повышенного давления, на трубопровод к входам масляного и газового теплообменников, газового смесителя дополнительно установлены управляемые клапаны для более точного и надежного регулирования подачи топлива в газовый ресивер, на трубопроводе подачи криогенного топлива установлено межсекционное соединение для передачи топлива из одной секции в другую.

Также технический результат достигается тем, что промежуточный буфер установлен на минимальном расстоянии от криогенной емкости и объемного криогенного насоса повышенного давления, а дополнительный трубопровод, соединяющий выход объемного криогенного насоса повышенного давления с промежуточным буфером, используется как для сброса избытка криогенного топлива из насоса в промежуточный буфер, так и для обеспечения необходимого давления в промежуточном буфере и криогенной емкости.

На чертеже представлена функциональная схема предполагаемой системы подачи криогенного топлива для питания двигателя.

Система подачи криогенного топлива для питания двигателя размещена на двух секциях 28, 29 локомотива, соединенных между собой межсекционным соединением 4, и содержит соединенные между собой трубопроводами 22, 23, 24, 25 криогенную емкость 1 для хранения сжиженного криогенного топлива, промежуточный буфер 2 для бесперебойной работы объемного криогенного насоса 3 повышенного давления (далее по тексту насос), насос 3 для регулировки и подачи топлива в двигатель 11, масляный теплообменник 5, газовый теплообменник 6, смеситель газовый 7, газовый ресивер 8, топливный фильтр 9, управляемый дозатор газа 10, двигатель 11, управляемые клапаны 12, 13, 14, 15, 16, блок управления 17, вентили 18, 19, 20 и 21, дополнительный трубопровод 26, соединяющий холодный конец насоса 3 с промежуточным буфером 2, дополнительный трубопровод 27, соединяющий выход насоса 3 с промежуточным буфером 2.

Система подачи криогенного топлива для питания двигателя работает следующим образом.

Управление системой подачи криогенного топлива осуществляется с помощью блока управления 17, через который ведется управление насосом 3, управляемыми клапанами 12, 13, 14, 15, 16, управляемым дозатором газа 10.

Криогенное топливо из криогенной емкости 1 перед началом работы насоса 3, обеспечивающего регулировку и подачу топлива в двигатель 11, поступает на «захолаживание» промежуточного буфера 2, трубопровода 22, дополнительного трубопровода 26 и насоса 3 при открытых вентилях 18, 19, 20, 21 и открытом управляемом клапане 12, при этом все остальные управляемые клапаны находятся в положении «закрыто».

После «захолаживания» системы подачи криогенного топлива происходит выравнивание давления в криогенной емкости 1, промежуточном буфере 2, газовом ресивере 8 при открытых управляемых клапанах 12 и 14. Газовый ресивер 8 должен быть определенного объема и служит для обеспечения необходимого запаса топлива при изменении режима работы двигателя 11, что повышает надежность работы двигателя 11.

После выравнивания давления запускается криогенный насос 3, и после достижения заданного уровня давления в газовом ресивере 8 запускается двигатель 11.

Применение промежуточного буфера 2, установленного в системе подачи криогенного топлива, улучшает условия работы насоса 3 и снижает риск повреждений насоса 3 за счет отвода пузырьков газа, образовавшихся в трубопроводе 22, в газообразную фракцию промежуточного буфера 2, а кроме того, позволяет выполнить криогенную емкость 1 съемной, что делает возможным осуществить ремонт и обслуживание локомотива в условиях депо без слива топлива и его дегазации из криогенной емкости 1, тем самым уменьшить время на ремонт и обслуживание локомотива. Промежуточный буфер 2 установлен на минимальном расстоянии от насоса 3 и криогенной емкости 1, при этом трубопроводы 22 и 26 выполнены минимальной длины, что сокращает время «захолаживания» и уменьшает расход криогенного топлива на «захолаживание».

При работе локомотива на разных режимах количество криогенного топлива, поступающего в двигатель 11, в зависимости от потребляемой мощности двигателя 11 меняется по сигналам с блока управления 17, изменяя обороты насоса 3, при этом тонкое дозирование подачи газа осуществляется управляемым дозатором газа 10, управляемыми клапанами 14, 15, 16.

На трубопровод 24 к входам масляного 5 и газового 6 теплообменников, газового смесителя 7 установлены управляемые клапаны 14, 15, 16, которые обеспечивают надежный перепуск криогенного топлива в смеситель газовый 7, обеспечивающий поддержание заданной температуры топлива, что также повышает надежность работы системы подачи топлива в двигатель 11.

К насосу 3 и промежуточному буферу 2 подсоединен дополнительный трубопровод 27 с управляемым клапаном 13, через который выполняется как перепуск избыточного топлива при работе двигателя 11 в режиме холостого хода при открытом управляемом клапане 13, так и выравнивание давления между криогенной емкостью 1, промежуточным буфером 2 и газовым ресивером 8 за счет сжатого газа из газового ресивера 8 при падении давления в криогенной емкости 1 ниже допустимого при открытых управляемых клапанах 12, 13, 14 и неработающем насосе 3.

Для безаварийной работы системы подачи криогенного топлива на трубопроводе 23 установлено межсекционное соединение 4, которое предназначено для подачи криогенного топлива из одной секции локомотива в другую.

После остановки двигателя 11 для более быстрого перевода системы в режим «хранение» используется газ из ресивера газового 8.

Предлагаемая система подачи криогенного топлива обеспечивает стабильную работу двигателя 11 на сжиженном природном газе и позволяет уменьшить время подготовки системы подачи криогенного топлива к работе и переходу в режим «хранение».

1. Система подачи криогенного топлива для питания двигателя, размещенная на двух секциях локомотива, содержащая криогенную емкость для хранения сжиженного криогенного топлива, объемный криогенный насос повышенного давления, масляный теплообменник, газовый теплообменник, газовый смеситель, газовый ресивер, топливный фильтр, управляемый дозатор газа, трубопроводы, вентили, управляемые клапаны, блок управления, отличающаяся тем, что между криогенной емкостью и объемным криогенным насосом повышенного давления установлен промежуточный буфер, соединенный трубопроводами с криогенной емкостью и трубопроводом и двумя дополнительными трубопроводами с объемным криогенным насосом повышенного давления, на трубопровод к входам масляного и газового теплообменников, газового смесителя дополнительно установлены управляемые клапаны для более точного и надежного регулирования подачи топлива в газовый ресивер, на трубопроводе подачи криогенного топлива установлено межсекционное соединение для передачи топлива из одной секции в другую.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что промежуточный буфер установлен на минимальном расстоянии от криогенной емкости и объемного криогенного насоса повышенного давления.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный трубопровод, соединяющий выход объемного криогенного насоса повышенного давления с промежуточным буфером, используется как для сброса избытка криогенного топлива из насоса в промежуточный буфер, так и для обеспечения необходимого давления в промежуточном буфере и криогенной емкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены устройство и способ для ДВС с непосредственным впрыском топлива, работающем на двух видах топлива.

Изобретение относится к системе для опорожнения бака-хранилища транспортного средства. Система и способ могут быть особенно полезными для опорожнения баков, которые находятся под давлением.

Изобретение может быть использовано в системе управления двигателем внутреннего сгорания. Предложены способы работы топливной системы, выполненной с возможностью подачи газообразного топлива в двигатель.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи для двигателей внутреннего сгорания с самовоспламенением (ДВС). Предложен топливный клапан (50) для впрыска газообразного топлива в камеру сгорания ДВС.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Головка цилиндра для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), работающего на газообразном или жидком топливе, имеет по меньшей мере одну направляющую топливо секцию (1А).

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены способы для топливных систем ДВС, работающих на газообразном топливе или на двух видах топлива.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи судовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен способ обработки сжиженного газа для судна, осуществляемый посредством системы обработки сжиженного газа для судна, которое содержит грузовую цистерну 11, содержащую сжиженный природный газ (LNG), основной и вспомогательный двигатели, использующие указанный LNG.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи судовых двигателей внутреннего сгорания. Предложена система обработки сжиженного газа для судна, которое содержит грузовую цистерну 11, в которой хранят сжиженный природный газ (LNG), и двигатель, использующий LNG в качестве топлива.

Изобретение относится к судовым энергетическим установкам и может быть использовано для подачи топливного газа. Система подачи топливного газа корабля содержит двигатель, создающий движущую силу, используя топливный газ.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Предложена система питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) генераторным газом, содержащая ДВС 29, смеситель 27, газовый редуктор 26 с элементами защиты и управления, роторный нагнетатель 20 с электродвигателем 21, систему охлаждения и очистки генераторного газа, ресивер 25 для промежуточного хранения генераторного газа под избыточным давлением, газогенератор.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к локомотивной сцепке с двойным питанием приводов. Локомотивная сцепка с двойным питанием приводов содержит по одной секции тепловоза и электровоза.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств с электротягой. Способ регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства заключается в том, что в качестве первичного источника напряжения используют силовую установку транспортного средства, имеющую в своем составе генератор.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Способ регулирования электрической передачи тепловоза заключается в том, что задают частоту вращения вала двигателя внутреннего сгорания, приводящего во вращение тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Тяговый электропривод транспортного средства содержит тяговые электродвигатели постоянного тока, подключенные к выходу преобразователя напряжения.

Изобретение относится к прогреву дизеля тепловоза. Способ автоматического автономного подогрева системы охлаждения дизеля тепловоза заключается в том, что периодически запускают прогретый дизель, осуществляя нагрев дизеля и его системы охлаждения.

Изобретение относится к испытаниям железнодорожного транспорта. Способ контроля технического состояния силовой установки включает в себя измерение работы, выполненной силовой установкой, и затраченного при этом топлива, проведение реостатных испытаний.

Тепловоз // 2562665
Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, в частности к соединениям между тележками и рамами. Тепловоз содержит кузов, установленный на раме, примыкающей к рамам двух тележек, на которых размещены колесно-моторные блоки с буксами и рессорным подвешиванием.

Изобретение относится к области гидравлических передач вращения с использованием насосов и двигателей объемного вытеснения. Гидрообъемный привод состоит из мультипликатора, насосов, терморегуляторов, гидромоторов с вентиляторными колесами, высокого и низкого давления трубопроводов и секций для охлаждения масла и воды.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции тепловозов. Маневровый тепловоз с газопоршневой силовой установкой содержит съемную емкость газового криогенного топлива, установленную на главной раме тепловоза над одной из тележек в максимальном удалении от кабины машиниста, размещенной на противоположном конце главной рамы тепловоза, между газопоршневой силовой установкой и съемной емкостью топлива укреплена ударостойкая огнезащитная перегородка, вспомогательное оборудование и неподвижный балласт установлены на главной раме тепловоза таким образом, что при количестве топлива в съемной емкости, равном 0,4 - 0,6 всего топлива, вертикальная нагрузка от главной рамы распределена на тележки тепловоза равномерно, съемная емкость газового криогенного топлива снабжена стандартными опорами для фиксации на главной раме тепловоза, отводящий криогенный патрубок съемной емкости топлива соединен с газовым патрубком газификатора быстроразъемным соединением, тепловоз также может быть дополнительно снабжен подвижным балластом, который имеет механизм перемещения в продольном направлении, причем механизм перемещения может быть электрически связан с датчиком количества топлива в съемной емкости.

Тепловоз // 2531707
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструированию тепловозов. Согласно изобретению тепловоз содержит раму, подвески, ходовую часть, кузов, силовую установку, тяговый генератор, тяговые электродвигатели, контролер, двухмашинный агрегат, компрессор, механизмы управления.

Настоящее изобретение относится к уменьшению образования паров топлива в транспортных средствах. Рассмотрены способы и системы для уменьшения образования паров топлива в топливном баке в транспортном средстве с гибридным приводом.

Изобретение относится к системам подачи газообразного топлива для двигателей газотурбовозов и газотепловозов. Предложенная система подачи криогенного топлива для питания двигателя размещена на двух секциях локомотива, соединенных между собой межсекционным соединением 4, и содержит криогенную емкость 1 для хранения сжиженного криогенного топлива, объемный криогенный насос 3 повышенного давления, масляный теплообменник 5, газовый теплообменник 6, газовый смеситель 7, газовый ресивер 8, топливный фильтр 9, управляемый дозатор газа 10, трубопроводы 22-25, вентили 18-21, управляемые блоком управления 17 клапаны 12-16. Между криогенной емкостью 1 и криогенным насосом 3 установлен промежуточный буфер 2. Технический результат - оптимизация расположения трубопроводов подачи криогенного топлива, уменьшение времени подготовки к работе и переводу в режим хранения системы подачи криогенного топлива, повышение надежности работы системы подачи криогенного топлива, уменьшение времени на ремонт и обслуживание локомотива. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх