Баллоны
Баллоны, применяемые для хранения необходимого запаса газообразного топлива на газобаллонных автомобилях, подразделяются на три основных типа:
- для сжатых газов;
- сжиженных нефтяных газов (СНГ);
- сжиженных природных газов (СПГ).
Они различаются между собой величиной давления, диапазоном температур, конструктивным исполнением и применяемой арматурой.
Автомобильные баллоны для сжатого газа являются особо ответственными и металлоемкими элементами газовой установки. Они должны вместить достаточный запас топлива и обеспечить необходимый радиус действия автомобиля при минимально возможном собственном весе и ограниченных габаритных размерах. Установка баллонов не должна уменьшать полезную вместимость автомобиля и заметно влиять на его грузоподъемность. Баллоны изготавливаются с одной горловиной и лишь в редких случаях с двумя. Горловина имеет отверстие с конической резьбой для ввертывания запорного вентиля или переходника.
Баллоны для сжатого газа изготавливаются из бесшовных труб с наружным диаметром 219 мм и толщиной стенок 6,5 мм из легированной стали (массой 62,5 кг) или углеродистой стали (массой 90 кг). Баллоны подвергают термической обработке — закалке и отпуску, — чтобы обеспечить однородную сорбитную структуру металла и безосколочность при разрешении. Наружная и внутренняя поверхности баллонов не должны иметь раковин, закатов, трещин и глубоких рисок. При полностью ввернутом в горловину баллона вентиле на его нарезанной части должно оставаться три — пять запасных ниток.
Баллоны для сжатого газа рассчитывают на внутреннее давление 20 МПа (200 кгс/см2). Каждый вновь изготовленный баллон подвергают пробному гидравлическому испытанию под давлением 30 МПа (300 кгс/см2) в течение 1 мин, а затем пневматическому испытанию под давлением 20 МПа (200 кгс/см2). Неисправные баллоны выбраковываются. На верхней сферической части каждого баллона должны быть отчетливо выбиты следующие сведения о нем:
- товарный знак завода-изготовителя;
- номер баллона;
- дата (месяц и год) изготовления и год следующего испытания;
- назначенное рабочее давление;
- пробное гидравлическое давление;
- вместимость баллона в литрах (с точностью ±0,2 л);
- масса баллона в килограммах (с точностью ±0,2 кг);
- клеймо отдела механического контроля завода-изготовителя.
Баллоны для сжатых газов окрашивают снаружи масляной или эмалевой краской в красный цвет или цвет автомобиля. Повторные гидравлические испытания баллонов производятся обычно через два года.
Автомобильные баллоны для сжиженного газа рассчитываются на рабочее давление 1,6 МПа (16 кгс/см2), что соответствует упругости насыщенных паров пропана при температуре 48,4°C. Для современных газобаллонных автомобилей применяются баллоны горизонтального типа, оборудованные комплектом наполнительно-расходной и контрольно-предохранительной арматуры. Цилиндрическая часть баллона обычно изготавливается из листового материала, свариваемого продольным швом, или из специальной тонкостенной трубы. Материалом для изготовления баллонов служит углеродистая сталь СтЗ с пределом прочности примерно 4000 кгс/см2. Арматура располагается на одном или обоих днищах или на цилиндрической части (обечайке) баллона.
На баллоне устанавливается следующая арматура: паровой вентиль, предохранительный клапан, контрольный вентиль, наполнительный вентиль, указатель уровня сжиженного газа, сливная пробка и жидкостный вентиль. Гидравлические испытания газового баллона необходимо проводить при давлении 2,4 МПа (24 кгс/см2). Маркировка делается такая же, как и для баллонов для сжатого газа.
При эксплуатации автомобилей особое внимание необходимо уделять креплению баллонов для сжатого и сжиженного газа, так как ослабление креплений может привести к их перекосам и обрыву трубопроводов.
Указатель уровня сжиженного нефтяного газа (СНГ)
Указатель дистанционного типа расположен на щитке приборов в кабине водителя, датчик — на днище баллона. Принцип действия указателя основан на изменении сопротивления реостата в зависимости от положения поплавка. При изменении уровня газа поплавок всплывает или опускается. С поплавком соединены контакты, которые скользят по реостату, изменяя величину сопротивления электрической цепи и показания на указателе.
Вентили
По своему назначению вентили разделяются на наполнительные, контрольные и расходные.
Наполнительные вентили на большинстве газобаллонных автомобилей применяют диафрагменного типа (рис. 8.3, а). Они предназначены для заполнения баллонов сжатым газом и размещаются на днище баллона. Герметичность вентиля при заправке баллона обеспечивает клапан 2 с уплотнителем из полиамидной смолы, который прижимается к седлу путем вращения маховика 6. Для дополнительного уплотнения вентиля предусмотрена мембрана 3 из прорезиненной ткани. В приливе корпуса размещен обратный клапан 8 пружинного типа. Клапан предназначен для предотвращения выхода сжиженного газа через входной штуцер после окончания заправки, в аварийных случаях при нарушении герметичности вентиля и в случае отсоединения заправочного шланга. Заправочное отверстие закрыто пробкой 7.
Рис. 8.3. Вентили: а - наполнительный; б - контрольный; 1, 12 - корпуса; 2 - клапан; 3 - мембрана; 4 - крышка; 5 - шток; 6, 14 - маховики; 7 - пробка; 8 - обратный клапан; 9 - пружина; 10 - уплотнитель; 11 - контрольное отверстие; 13 - штифт
Вентили контроля за максимальным наполнением баллона газом бывают двух типов. Более простой (рис. 8.3, б) состоит из корпуса 12 с двумя контрольными отверстиями 11, уплотнителя 10 и маховика 14. При заправке баллона газом необходимо отвернуть маховик на 3—4 оборота и заправлять баллон до тех пор, пока из контрольного отверстия 11 не потечет струйка жидкого газа. После этого заправка прекращается, а маховик закручивается до отказа.
Другой тип контрольного вентиля (рис. 8.4) состоит из маховика 7, пробки 2 и штока 3.
Рис. 8.4. Контрольный вентиль наполнения баллона СНГ: 1 - маховик; 2, 7 пробки; 3 - шток для вентиля; 4 - уплотнитель; 5 - корпус; 6 - штуцер
На наружном конце штока вентиля 3 закреплен маховик, на внутреннем — уплотнитель 4. В корпус вентиля 5 ввернут штуцер 6 с пробкой 7. Перед началом заправки необходимо вывернуть пробку 7, а вместо нее присоединить специальный шланг, через который лишний газ отводится в безопасное место или в специальную емкость газозаправочной станции. На шланге имеется специальное смотровое устройство. Перед началом заправки необходимо отвернуть на несколько оборотов маховичок контрольного вентиля. Заправка продолжается до тех пор, пока в смотровом устройстве не покажется жидкий газ. Это служит сигналом к прекращению заправки.
Расходные вентили устанавливают на баллоне по два (рис. 8.5, б): один из них предназначен для отбора газообразной фазы, другой — для отбора жидкостной.
Рис. 8.5. Предохранительный клапан (а) и расходный вентиль (б): 1 - регулировочные прокладки; 2 - шток клапана; 3 - корпус клапана; 4 - пружина клапана; 5, 11 - клапаны; 6 - отверстие для выхода газа; 7, 10 - уплотнители клапанов; 8 - корпус вентиля; 9 - седло клапана; 12 - мембрана; 13 - крышка вентиля; 14 - зажим мембраны; 15 - шток вентиля; 16 - маховик вентиля
Основной деталью вентиля является корпус 8, закрепляемый при помощи конической резьбы на днище баллона. Внутри в корпус ввернуто седло клапана 9. Клапан 11 с уплотнителем 10 закреплен при помощи зажима 14 на мембране 12. Для управления ходом мембраны служит шток 15 с маховиком 16. Если маховик вращать по часовой стрелке, то шток, перемещая мембрану, прижмет клапан с уплотнителем к седлу и перекроет входное отверстие. Для выхода газа на корпусе имеется патрубок, к которому при помощи накидной гайки присоединяется трубопровод. Если маховик повернуть на несколько оборотов против хода часовой стрелки, то клапан с уплотнителем отойдет от седла и газ начнет выходить из баллона. Движение газа показано на рисунке стрелками.
Предохранительный клапан
Предохранительный клапан предназначен для ограничения максимального давления в баллоне со сжиженным газом. Он состоит из корпуса 3 (рис. 8.5, а), который вворачивается в днище баллона. Внутри корпуса установлен клапан 5, нагруженный пружиной 4. Давление пружины регулируется прокладками 1. Для принудительного открытия клапана служит шток 2. Для надежного закрытия выходного канала на клапане имеется уплотнитель 7, для выхода газа имеются отверстия 6. Усилие пружины 4 рассчитано на давление 1,68 МПа (16,8 кгс/см2) Если давление внутри баллона превысит это значение, то клапан с уплотнителем 7, преодолевая силу пружины 4, отжимается от седла и открывает отверстия 6 для выхода газа из баллона. Клапан полностью открывается при давлении 1,8 МПа (18 кгс/см2).
Испаритель сложенного газа
При расширении выходящих из баллона газов поглощается большое количество теплоты. Кроме того, жидкий газ необходимо испарить. Испаритель (рис. 8.6) состоит из двух стянутых болтами симметричных корпусов 7 и 8, между которыми установлена уплотнительная прокладка. Корпуса соединяются втулкой 9, через которую циркулирует горячая охлаждающая жидкость. Жидкость поступает в испаритель через штуцер 2 и выходит через штуцер 3. Газ поступает в змеевик через штуцер 1 и выходит через штуцер 4. Горячая жидкость омывает змеевик 6 и подогревает газ. Для удаления, при необходимости, охлаждающей жидкости из корпуса испарителя имеется сливной кран 5.
Рис. 8.6. Испаритель для газобаллонных автомобилей: 1 - штуцер входной для газа; 2 - штуцер входной для воды; 3 - штуцер выходной для воды; 4 - штуцер выходной для газа; 5 - сливной кран для воды; 6 - змеевик; 7, 8 - корпуса; 9 - втулка
Подогреватель сжатого газа
Сжатые газы могут содержать небольшое количество влаги. Если она попадет в редуктор высокого давления без подогрева, то может превратиться там в лед и нарушить работу всей газовой системы питания. Поэтому перед редуцированием газ необходимо подогреть. Для этого можно использовать тепло отработавших газов или горячей жидкости из системы охлаждения двигателя.
Подогреватель сжатого газа (рис. 8.7) состоит из нижнего 3 и верхнего 6 корпусов, соединенных друг с другом. Внутри корпуса находится змеевик 4 для циркуляции газа, имеющий штуцер 1 входного патрубка и штуцер 2 выходного патрубка. Горячие отработавшие газы из трубы глушителя поступают в корпус подогревателя через входной патрубок 8, а выходят через выходной патрубок 5, нагревая в теплообменнике 7 змеевик 4 и проходящий по нему сжатый газ.
Рис. 8.7. Подогреватель СПГ: 1 - штуцер входного патрубка СПГ; 2 - штуцер выходного патрубка СПГ; 3 - нижний корпус; 4 - змеевик; 5 - выходной патрубок отработавших газов; 6 - верхний корпус; 7 - теплообменник; 8 - входной патрубок отработавших газов
Электромагнитные запорные клапаны газобаллонных автомобилей
Такие клапаны выполняют роль магистральных клапанов в газовой и бензиновой системах подачи топлива. По устройству они относятся к соленоидным. Управляются клапаны переключателем вида топлива. Рычаг переключателя имеет три положения с нейтральным посередине. Нейтральное положение необходимо для перевода работы двигателя с бензина на газ, и наоборот. Если рычажок установлен в нейтральное положение, то оба электромагнитных клапана отключены.
Электромагнитный запорный клапан с газовым фильтром (рис. 8.8, а) имеет соленоид, состоящий из сердечника 1, пружины 2, якоря 3 и обмотки 16. Соленоид защищен обоймой 15. Сам клапан имеет разборный фильтрующий элемент 12, состоящий из двух фетровых шайб и трех медных сеток. Корпус фильтра 14 с отстойником 11 соединяются специальным болтом 8. Болт имеет продольный канал с верхнего резьбового конца с выходом его внутрь отстойника. Фильтрующий элемент 12 поджимается к корпусу пружиной 7. Для герметизации соединений установлены уплотнительные кольца 5, 6 и 13. Выходной канал Б из полости А прикрывается клапаном 4.
Рис. 8.8. Электромагнитные запорные клапаны: а - с газовым фильтром; б - с бензиновым фильтром; 1 - сердечник; 2 - пружина; 3 - якорь; 4, 18 - клапаны; 5, 6, 13 - уплотнительные кольца; 7, 23 - распорные пружины; 8 - специальный болт; 9 - прокладка; 10 - опорная шайба; 11 - отстойник фильтра; 12, 21 - фильтрующие элементы; 14, 19 - корпуса фильтров; 15 - защитная обойма; 16 - обмотка; 17, 20 - прокладки; 22 - стакан фильтра; 24 - коромысло; А - полость клапана; Б - отверстие
[Оригинал опубликован на веб-сайте Autoinstruction.ru]
Электромагнитный клапан с газовым фильтром работает следующим образом. Сначала необходимо переключить систему подачи топлива на подачу газа и включить зажигание. При включении зажигания якорь 3 соленоида втягивается в катушку и клапан 4 открывает канал Б. Газ из баллона проходит через штуцер и продольный канал в специальном болте 8 и выходит в отстойник. Механические примеси выпадают на дно отстойника, а газ проходит через фильтрующий элемент 12 и тщательно очищается здесь. Затем газ проходит по каналу в полость А, а оттуда через клапан 4 и испаритель поступает в газовый редуктор.
Электромагнитный клапан с бензиновым фильтром (рис. 8.8, б) конструктивно незначительно отличается от электромагнитного клапана с газовым фильтром.
К корпусу 19 при помощи коромысла 24 и гайки-барашка через прокладку 20 крепится стакан-отстойник фильтра 22. Фильтрующий элемент 21 состоит из каркаса, обмотанного двумя слоями латунной сетки, прижатой к каркасу пружиной. Бензин поступает через штуцер внутрь отстойника 22. Крупные механические частицы и вода, если она не задержалась ранее в фильтре-отстойнике, выпадают на дно отстойника в виде осадка, остальной бензин проходит через фильтрующие сетки элемента 21 и подается в канал Б, закрытый клапаном 18. Для подачи бензина в карбюратор необходимо установить переключатель питания в положение «бензин» и включить зажигание. При включении зажигания ток пройдет через обмотку электромагнита, втянет сердечник и откроет клапан 18. Бензин начнет проходить из канала Б в полость А и через открытый клапан 18 подаваться в карбюратор-смеситель.
Электромагнитный клапан с фильтром автомобиля ЗИЛ-431810 работает аналогично.