燃料罐的制作方法_3

文档序号:9916321阅读:来源:国知局
物5多层缠绕,覆盖物5的密封端7贴在容器的内底部或者外 底部,覆盖物多层覆盖并/或在底部夹紧固定。
[0087] 图3所示的是通过形状和力量配合方式连接的盖板4和容器2,盖板与容器2的覆盖 物5相邻设置。使用自膨胀部件9连接的优点在于,可以实现很高的密封性。可使用一个楔形 装置10从外侧固定,自膨胀部件9可包围覆盖物5。通过膨胀可使容器2和盖板4形成形状和 力量配合的连接。还可在连接范围内使用密封性良好的容器材料。
[0088]图4a和4b所示的是一个带至少由两部分组成容器的燃料罐(1),在圆柱形容器壁 范围内可通过夹紧装置11和自膨胀部件9连接。形成可靠和密封性良好的连接。
[0089]图5所示的是垂直或水平放置的用于存放和存储低温液态氢燃料的燃料罐。燃料 罐的外侧固定装置未在图5中显示。水平放置时,最好倾斜2°,使燃料介质可以流向开口。容 器2的开口 3位置形成锥形结构。开口 3是椭圆形的。在容器2的开口范围内可采用密封性良 好的材料14。盖板4的一个部件可采用分别位于容器内部和外部的部件,并在椭圆形开口 3 位置处开启和闭合,通过调整置于内部和外部的部件可以打开开口 3,也可将容器2固定在 密封材料14的范围内。形成特别可靠的密封闭合。
[0090] 图5所示的燃料罐可用于放置在加气站地下存储低温燃料。为了提高燃料罐损坏 之前的安全性以及提高环境保护,还需使用一种较好的隔热材料,燃料罐还可水平放置在 一个芳纶蜂巢状夹层板上。优选地,整个结构可使用芳纶蜂巢状夹层板包围并节省了空间。
[0091] 图1所示的燃料罐1除了可以单独使用之外,还可共同使用燃料罐1构成一个组合 罐,多个燃料罐1可并列摆放也可通过管道13彼此连接。
[0092] 图6显示了自带冷却剂的耐低温燃料罐。燃料罐的冷却特点在于,在优选由涂层隔 热泡沫制成的燃料罐2中插入套筒状的密封部件盘管。容器2的开口 3位置的筒状覆盖物通 过密封圈17上方向内翻入到容器中,并延伸至容器2开口位置的盖板4处,形成的筒状内部 空间有没有直径差,并可装入冷却剂。由覆盖物5形成的密封空间有一个螺旋形的冷却管15 或螺旋形四周围绕的氮气软管。通过控制器通过压力变化和输入输出管道22和23a(图6a) 控制冷却剂的输入和输出。
[0093 ]优选地使用温度为-200 °C的液氮作为冷却剂。液氮作为冷却剂的优点在于,在冷 却剂管道泄漏时,发动机还可由燃料罐中储存的液化天然气驱动并使汽车持续运行,避免 了在出现故障显示和性能下降时对发动机造成损坏。
[0094] 当低温燃料罐中的气压超过规定的极限值时,会输入冷却剂。在低温燃料罐中的 气压下降时会减少输入冷却剂,直至达到燃料罐的规定极限温度。必须根据冷却能力确定 输入的冷却剂量,保证在高压下可保存氮气。燃料罐的螺旋输入管还可用作燃料罐的膨胀 通道。此外冷却系统的优点在于,圆柱形冷却腔如冷却腔好比一个冷却箱可以存储低温液 态甲烷或氢气,不会受到外界的温度影响。
[0095] 本发明的进一步冷却结构如图6所示。放弃使用螺旋形冷却管道15。通过一个或多 个安装在盖板4上的扩展器20使冷却剂膨胀,例如N2。除了扩展器20之外,还可优选安装一 个冷却剂控制器。从而保证盖板4会被充分冷却。调节阀21控制燃料罐中的冷却剂含量。分 配环上有一个强化材料(金属或合成材料)制成的环形密封22,分配环放在最后一个循环套 圈5c/5e中,并与Kevlar覆盖物紧密连接。Kevlar覆盖物至少需要穿过容器两次(出口和入 口),穿出位置不接触燃料并通过密封磁
[0096] 冷却气体通过盖板向下传递到分配阀中并通过输送管道23a和输出管道23b(相对 位置,图6b中未显示)回流。冷却剂进入到套圈5b/5c中并流过开孔泡沫金属压板24。在冷却 剂内压的作用下套圈5b/5c会变成圆形。不仅可以形成容易控制的外形,套圈5b/5c上还设 置了一个或多个固定用的环形卡箍25。除了使用环形卡箍25之外,还可使用钢化的芳纶网 捆住冷却软管5b/5c,保持一种膨胀的状态。
[0097] 盖板4上还有上文已经提到由磁铁19和旋塞26构成的双重密封装置。总气体输入 管道和排放管穿过盖板4的旋塞26,并与通过旋塞26的管道27连接。
[0098]液化天然气是一种石化不可再生燃料,在超低温过程中从地下天然气中提纯获 得。未来液化天然气将会与生物甲烷气体混合使用,因为两种燃料的基本分子CH4相同。混 合量决定了是否环保和是否产生新的燃料。在液化天然气中混合20%的生物甲烷燃气发动 机会减少排放50 %的C02。
[0099] 可通过盖板上的至少一个喷嘴喷射混合生物甲烷和液化天然气,通过相同方式还 可通过穿过盖板向内延伸的牵引螺栓26和27混合,接入一根生物甲烷输送管道,牵引螺栓 连接一个混合喷嘴会形成环状喷射。同时还可在内部盖板上设置多个喷嘴,从而使混合更 充分。混合良好的生物甲烷气体决定了是否能够在发动机中充分燃烧。这对于加气站和燃 料分配站也有非常重要的作用,因为比例大于%的生物甲烷密度较低会漂浮在燃料罐中的 上层部位。因此可通过盖板在燃料罐内部实现很好的均匀混合。
[0100] 本发明的另一个冷却结构如图6b所示。在容器内部设置缠绕软管罩并带有一个圆 柱形的直开口。磁性部件19是采用烟火制造技术制成的橡胶密封圈或压力密封圈中或压缩 空气和液压油中的永磁性部件。输入和输出管道18和22箱冷却剂软管28中注入在外部已经 膨胀的液氮冷却剂并保证压力比燃料罐中的内部压力稍高。为了提高燃料罐的存储空间, 可通过输入和输出管道18在冷却软管18中形成真空。优选地,可在柔性覆盖物5和容器2之 间形成真空,从而使柔性覆盖物5紧密贴在容器上。泡沫金属压板24上有一个多孔的可通过 冷却剂的泡沫金属,例如压力板30包围的泡沫铝。因此可以采用特别简单的方式,在不适用 其他管道的情况下将冷却剂输送到燃料罐外部的冷却软管28中。
[0101] 本发明的另一个冷却结构是,可以使用外部缠绕的方式形成软管罩,冷却软管28 安装在燃料罐体29的外侧。此种结构的优点在于,冷却软管28在出现泄漏时,冷却剂不会进 入到燃料罐中,而泄漏在容器2和燃料罐之间的空间内。
[0102] 垂直放置的燃料罐转动180°,可通过冷却剂软管28冷却汽化气体并提高使用寿 命。
[0103] 除了本文中介绍的发明之外,下文还公开了一个其他保存压缩天然气/液化天然 气的燃料罐。根据下列发明介绍,一个或多个燃料罐优选采用符合本发明燃料罐的结构。下 文是对发明的进一步描述。
[0104] 另外本发明涉及一种燃料存储装置上至少有两个密封燃料罐,用于燃气驱动的汽 车,尤其是使用天然气驱动的汽车以及符合使用方法的天然气汽车。
[0105] 天然气汽车通过压缩的液化天然气作为燃料驱动,液压天然气保存在燃料存储装 置。一般来说,在多个容量较大的燃料罐中注入压缩天然气。在压力燃料罐中的压力一般在 250bar以下。天然气汽车使用燃气发动机作为动力总成。此种汽车的里程和有效载荷比柴 油或汽油汽车低约30 %至50 %。
[0106] 在给天然气汽车添加燃料时,必须将天然气从天然气井运输到加气站。使用货车 将天然气运送到加气站,运输费用较高,而且货车每次运送的压缩天然气相对于燃料(30 吨)来说量比较少(约5吨)。解决该问题的办法就是将天然气冷却到液态后然后运输,即液 化天然气。
[0107] 在专利文件EP 0 211 115 Al中介绍了一种气体驱动汽车中使用的燃料罐,主要 是一种钢制的圆筒状压力容器,还可用作燃料罐。在压力容器中可以存储压力较高的天然 气。
[0108] 专利文件DE 10 2006 051 916 Al中也介绍了一种通过不同燃料驱动的汽车,主 要采用以天然气为主的燃料和低温燃料。汽车包括至少两个不同的保存低温燃料的燃料 罐。低温燃料可使用氢气。专利文件DE 10 2008 011 456 Al中介绍了一种使用液化天然气 驱动的汽车。
[0109] 本发明的另一个目的是开发一种可以通过天然气驱动的行驶里程更远的汽车。
[0110] 实现上述目的而发明的燃料存储装置中至少包含两个密封燃料罐,分别保存天然 气和/或生物甲烷气体。例如两个圆筒形的钢制压力容器。在两个压力容器中的起重一个容 器中可以存储高压气体。符合上述其他发明结构的密封燃料罐是一种可以承受内部压力明 显高于大气压力的容器。两个密封压力容器中的一个容器设计特点为,承受的压力至少为 IOObar,优选至少达到200bar,例如可承受压力达到250bar。至少来一个容器中或燃料罐中 可以保存低温气体,即液化天然气和/或生物甲烷气体。燃料罐有耐低温特性。
[0111] 通过上述解决方案可存储大量液化天然气,从而可以使车辆行驶更多里程,而汽 化的液化天然气(汽化气体)可以重新液化并保存在燃料罐中。因此可以节省更多燃料行驶 更多里程,加气站也可以节省更多液化天然气和压缩天然气。
[0112] 其他发明的另一个优点在于,加气站可以提供液化天然气,在向汽车中加气的时 候不会出现提前蒸发。如果加气站中的液化天然气蒸发了,汽化气体产生的压力也可被利 用,无需使用容易损坏的高能耗压缩机和增压机。
[0113] 本发明管线和输送装置除了可加入天然气外,还能加入其他燃料。作为一种未经 改良的石化原材料,天然气中含有不可利用的非能源物质。因此液化天然气需事先提纯并 进行适当的液化。液化天然气的优点在于,汽车不光可以添加压缩天然气还可添加液化天 然气,从而保证提供更清洁的高效能源。
[0114]在大气温度下注入液化天然气时需保证最低的沸点温度-163Γ。存储液化天然气 的燃料罐必须足够密封,液化天然气应保存在耐压能力在20bar以下的容器中,优选保存在 200bar的压力容器中。此种燃料罐应最少能够承受20bar,优选承受200bar。在高压状态下, 液化天然气的沸点温度会升高。在压力约为200bar时,沸点温度在<-100°C。在相对长的时 间内,因此密封燃料罐中不会出现汽化气体。这种显现也称为冷冻阻滞现象。所有汽车可以 长时间停止,汽化气体也不会造成出现高压。如果出现过剩的汽化气体,还可使用其他密封 燃料罐保存汽化的气体。
[0115] 在本发明的进一步实施例中,燃料存储装置还安装了一个额外的气态气体消耗装 置,作为除了发动机之外的另一个消耗气体的装置。额外气体消耗装置可以用于取暖。额外 气体消耗装置上有一个小型的燃气涡轮机可以用来发电或是一块燃料电池或电池。出现过 剩的汽化气体时,可通过额外气体消耗装置利用,这样可以避免汽化气体必须再被液化的 过程。通过额外消耗装置还可产生电流,其他发明的结构形式中还可将产生的电流保存在 电池中或用于给电池充电。从电池中流出的电流可以用于汽车用电设施,例如空调或连接 车库中的电缆用于其他家用设备。
[0116] -般来说在小型的液化天然气燃料罐中不会出现过剩的汽化气体,产生的汽化气 体不会造成很大问题。汽化气体量必须能够被利用,一般情况下轿车中产生的气体量仅为5 至10
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