车辆燃料气体预过滤单元的制作方法
【专利说明】车辆燃料气体预过滤单元
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求于2013年8月2日提交的美国临时专利申请第61/861,467号的权益。
技术领域
[0002]本公开的技术领域总体上涉及被装备在车辆中的燃料气体储存系统，更具体地涉及用于在加注储存箱时将燃料气体导入储存箱中的结构。
【背景技术】
[0003]替代的燃料气体(如天然气和氢气)是在机动车辆中所使用的传统的基于石油的能量源的有前途替代物。它们比基于石油的汽油和柴油更清洁地燃烧，因此更加有利于环境。存在用于将燃料气体储存在车辆上的两种主流技术:以压缩状态储存或者储存在气体储存材料中。压缩天然气，例如，在高压下储存到小于1%的通常在标准温度和压力下将会占据体积的体积。也可以在吸附状态下将天然气也储存在储存材料(ANG储存材料)中。这种吸附天然气(ANG)储存材料的诱人之处在于可以可逆地在相当于压缩天然气的能量密度下但在低得多的箱压力下吸附天然气。
[0004]在ANG技术中，示范性的ANG储存材料包括活性炭、金属有机骨架(MOFs)、和多孔聚合物网络(PPNs) ^NG材料通常被容纳在车辆储存箱中，用天然气给该车辆储存箱进行加注和再加注以便吸附。在再加注事件期间所存在的一个问题涉及到某些ANG材料对降解的敏感性。在其它可能的负面影响中，已证明一些污染物会降低ANG材料的吸附能力。在用天然气再加注车辆储存箱时所遇到的污染物包括:水分、来自老化管道的粉尘、来自前面的处理设备的油和润滑剂、和潜在的其它物质。在气体进入车辆储存箱之前，已在上游设备(如天然气加气机)中利用过滤器将污染物从再加注的天然气中除去。但迄今为止的过滤结构显现出一些缺点，使得它们在某些应用中是不理想和不合适的。
[0005]将氢气储存在储氢材料中与将天然气储存在ANG储存材料中具有相似的热力学，尽管吸氢在本质上是化学反应(氢气是以氢化物的形式而储存)，这与吸附性相反。例如，氢气可以可逆地被加注到储氢材料中并且从储氢材料中释放;储氢材料例如是复合金属氢化物，包括各种已知的铝氢化物、硼氢化物、和酰胺类。一些具体的复合金属氢化物包括:氢化铝钠(NaAlH4)、氢化铝锂(LiAlH4)、包含或不包含MgH2的硼氢化锂(LiBH4)、包含或不包含MgH2的硼氢化钙(CaBH4)、和氨基锂(LiNH2) JOFs和PPNs也可用于储存氢气。当然，存在许多其它市场上可买到的储氢材料。并且，非常类似于ANG储存材料，如果接触到污染物(例如硫化氢)储氢材料会易受到吸氢能力下降的影响，可在正在被输送至容纳储氢材料的氢储存箱的氢气流中发现这些污染物。
【发明内容】
[0006]在一个实施例中，车辆燃料气体预过滤单元包括外壳、过滤器、第一阀头、和阀杆。外壳具有进入口和排出孔。过滤器位于外壳中且位于进入口与排出孔之间。第一阀头位于进入口的附近，并且当使第一阀头变为关闭状态时与进入口紧密配合。阀杆从第一阀头中延伸出并且可与关闭阀体的排出口的第二阀头接合。第二阀头和阀体允许和阻止气体流出车辆燃料气体预过滤单元。当安装时，外壳的排出孔与阀体紧密配合。并且当在操作中使用时，在使第一阀头变为开启状态时，也通过阀杆与第二阀头之间接合而使第二阀头变为开启状态。
[0007]在另一个实施例中，被安装在车辆上的车辆燃料气体预过滤单元包括预过滤单元和排出阀。预过滤单元包括外壳、进入阀、和过滤器。外壳可以被安装在车辆结构中，并且可以从车辆结构中卸载。进入阀允许和阻止气体流入外壳，并且具有开启和关闭外壳的进入口的进入阀头。过滤器位于外壳内部并且接收流动到进入阀下游位置的气体。排出阀允许和阻止气体在过滤器下游位置流出外壳。排出阀具有开启和关闭排出口的排出阀头。排出阀具有弹簧，该弹簧使排出阀头偏移从而关闭排出口。当把外壳从车辆结构中卸载时，利用弹簧使排出阀头偏移从而关闭排出口。
[0008]在又一个实施例中，车辆燃料气体预过滤单元包括外壳、进入阀头、进入阀杆、和过滤器。外壳具有壳体和端盖。该端盖可以与壳体分离并且限定储料室。进入阀头开启和关闭进入口从而允许和阻止气体流入外壳。进入阀杆从进入阀头延伸出。进入阀杆可与排出阀头接合，该排出阀开启和关闭排出口从而允许和阻止气体流出外壳。当进入阀头移动而开启进入口时，排出阀头也移动而开启排出口。过滤器位于外壳的壳体中。过滤器从行进经过壳体的气流中除去污染物，并且至少部分的除去污染物被接收在储料室中。将端盖与壳体分离以便从储料室中排空污染物。并且当使端盖与壳体分离时可以将过滤器从壳体中拆除。
【附图说明】
[0009]图1是车辆燃料气体预过滤单元的一个实施例的透视图，图中显示该车辆燃料气体预过滤单元具有一个罩盖；
图2是图1的车辆燃料气体预过滤单元的透视图，该视图中省略了罩盖；
图3是在图1中的箭头3-3处所截取的车辆燃料气体预过滤单元的剖视图；
图4是图示处于关闭状态中的、图1的车辆燃料气体预过滤单元的剖视图；
图5是图示处于开启状态中的、图1的车辆燃料气体预过滤单元的剖视图；
图6是车辆燃料气体预过滤单元的另一个实施例的剖视图；
图7是车辆燃料气体预过滤单元的又一个实施例的剖视图；
图8是车辆燃料气体预过滤单元的再一个实施例的剖视图；
图9是在图8中的箭头9-9处所截取的车辆燃料气体预过滤单元的剖视图；
图10是车辆燃料气体预过滤单元的另一个实施例的剖视图；
图11是在图10中的箭头11-11处所截取的车辆燃料气体预过滤单元的剖视图；
图12是在图10中的箭头12-12处所截取的车辆燃料气体预过滤单元的剖视图。
[0010]图1-图12中的部分附图是用截面线显示部件的剖视图。在这些附图中示出的截面线是意图帮助视觉地区别所图示的各部件;它们并非意图指定断面部件的材料或者具有超出本文中所描述的任何其它目的。
【具体实施方式】
[0011]公开的燃料气体预过滤单元克服了由以前已知的燃料气体过滤结构在用例如天然气或氢气再加注车辆气体储存箱时所显现的缺点。尽管下面更详细地描述，但可以将燃料气体预过滤单元容易地安装在车辆结构上。也可以将它们卸载以便更换它们的过滤器并且排空可能已蓄积在预过滤单元中的任何液体。在一些情况下，可以由未曾受过专业培训且没有工具的使用者容易地执行卸载过程。并且在被卸载时，在加注事件期间允许燃料气体通过预过滤单元的排出口在没有独立的致动情况下自动地关闭。可以将燃料气体预过滤单元装备在汽车、以及具有用燃料气体再加注的储存箱的其它车辆中。本文中所使用的术语“预过滤”仅仅是指在将燃料气体加入到车辆气体储存箱中之前该单元的过滤功能。并且，除非另有说明，术语“径向地、轴向地、和周向地”是指有关于燃料气体预过滤单元及其部件的大体上为圆柱形和圆形形状的方向。
[0012]附图中示出且在下面所描述的预过滤单元是参考作为适用的替代燃料气体的天然气而进行描述。尽管以下对燃料气体预过滤单元的优选示例性实施例的描述是在天然气和用于储存ANG的车辆气体储存箱的背景中进行描述，但本领域技术人员应理解并认识到的是图示和描述的预过滤单元也适合于在氢气和用于储存氢气的车辆气体储存箱的背景中起作用。天然气和氢气两者都是可以被分别储存在ANG和氢储存材料中的替代燃料气体。本文中所描述的预过滤单元有助于提高并维持气体储存材料储存适用量的它们各自的燃料气体的能力。
[0013]图1-图5中示出了用于过滤加入到车辆储存箱中的天然气的天然气预过滤单元10(在下文中“预过滤单元”)的一个实施例。天然气是其最大的组分为甲烷(CH4)的可燃燃料。这里所采用的优选类型含有大于90重量％、优选地大于95重量％的甲烷，剩余的5重量％以下可包括变化量的天然杂质(如其它较高分子量烷烃、二氧化碳、和氮气)和/或附加杂质的精制天然气。预过滤单元10除去可存在于天然气中的污染物，如水分(S卩，扩散的或夹带的水)、硫化氢(H2S)、来自老化管道的粉尘、来自上游处理设备(如压缩机)的油和润滑剂、以及其它不需要的物质。基于其中装备该单元的用途，预过滤单元10可以具有不同的设计、结构、和部件。在这里所给出实施例中，预过滤单元10包括外壳12、罩盖14、过滤器16、和进入阀18。当把单元10安装在车辆上时，排出阀20被支撑在车辆上并被预过滤单元10接收。
[0014]外壳12被安装在伴随的车辆中并且承载过滤器16。在本实施例中，外壳12具有包括壳体22和端盖24的多件结构。在顶壁26处，壳体22具有用于接收来自再加注喷嘴的天然气的进入口 28。进入口 28提供接纳流体流入外壳12中的天然气的通道，并且部分地由具有圆柱形轮廓的表面30所限定。顶壁26的周边的附近，壳体22可具有与罩盖14相互作用的结构从而阻止罩盖14的过度扭转并且与此同时告知使用者(例如，“卡塔”声和可察觉的滑移)预过滤单元10被充分地向下紧固，如下面关于罩盖14的更详细描述。在侧壁34处，壳体22具有一组外螺纹36，这些外螺纹36是用于将预过滤单元10紧固到车辆结构38和从车辆结构38中松开。利用螺纹36在车辆结构38处安装和卸载预过滤单元10。另外，可以将螺纹设置在车辆结构38中，在此情况下壳体22将会具有相应的槽，或者可利用另一个结构来安装和卸载预过滤单元10。车辆结构38可以是车架，并且可以与加注口颈或通到车载天然气储存箱