車輛燃料氣體預過濾單元的制作方法
【專利說明】車輛燃料氣體預過濾單元
[0001]相關申請的交叉引用本申請要求于2013年8月2日提交的美國臨時專利申請第61/861,467號的權益。
技術領域
[0002]本公開的技術領域總體上涉及被裝備在車輛中的燃料氣體儲存系統，更具體地涉及用于在加注儲存箱時將燃料氣體導入儲存箱中的結構。
【背景技術】
[0003]替代的燃料氣體(如天然氣和氫氣)是在機動車輛中所使用的傳統的基于石油的能量源的有前途替代物。它們比基于石油的汽油和柴油更清潔地燃燒，因此更加有利于環境。存在用于將燃料氣體儲存在車輛上的兩種主流技術:以壓縮狀態儲存或者儲存在氣體儲存材料中。壓縮天然氣，例如，在高壓下儲存到小于1%的通常在標準溫度和壓力下將會占據體積的體積。也可以在吸附狀態下將天然氣也儲存在儲存材料(ANG儲存材料)中。這種吸附天然氣(ANG)儲存材料的誘人之處在于可以可逆地在相當于壓縮天然氣的能量密度下但在低得多的箱壓力下吸附天然氣。
[0004]在ANG技術中，示范性的ANG儲存材料包括活性炭、金屬有機骨架(MOFs)、和多孔聚合物網絡(PPNs) ^NG材料通常被容納在車輛儲存箱中，用天然氣給該車輛儲存箱進行加注和再加注以便吸附。在再加注事件期間所存在的一個問題涉及到某些ANG材料對降解的敏感性。在其它可能的負面影響中，已證明一些污染物會降低ANG材料的吸附能力。在用天然氣再加注車輛儲存箱時所遇到的污染物包括:水分、來自老化管道的粉塵、來自前面的處理設備的油和潤滑劑、和潛在的其它物質。在氣體進入車輛儲存箱之前，已在上游設備(如天然氣加氣機)中利用過濾器將污染物從再加注的天然氣中除去。但迄今為止的過濾結構顯現出一些缺點，使得它們在某些應用中是不理想和不合適的。
[0005]將氫氣儲存在儲氫材料中與將天然氣儲存在ANG儲存材料中具有相似的熱力學，盡管吸氫在本質上是化學反應(氫氣是以氫化物的形式而儲存)，這與吸附性相反。例如，氫氣可以可逆地被加注到儲氫材料中并且從儲氫材料中釋放;儲氫材料例如是復合金屬氫化物，包括各種已知的鋁氫化物、硼氫化物、和酰胺類。一些具體的復合金屬氫化物包括:氫化鋁鈉(NaAlH4)、氫化鋁鋰(LiAlH4)、包含或不包含MgH2的硼氫化鋰(LiBH4)、包含或不包含MgH2的硼氫化鈣(CaBH4)、和氨基鋰(LiNH2) JOFs和PPNs也可用于儲存氫氣。當然，存在許多其它市場上可買到的儲氫材料。并且，非常類似于ANG儲存材料，如果接觸到污染物(例如硫化氫)儲氫材料會易受到吸氫能力下降的影響，可在正在被輸送至容納儲氫材料的氫儲存箱的氫氣流中發現這些污染物。
【發明內容】
[0006]在一個實施例中，車輛燃料氣體預過濾單元包括外殼、過濾器、第一閥頭、和閥桿。外殼具有進入口和排出孔。過濾器位于外殼中且位于進入口與排出孔之間。第一閥頭位于進入口的附近，并且當使第一閥頭變為關閉狀態時與進入口緊密配合。閥桿從第一閥頭中延伸出并且可與關閉閥體的排出口的第二閥頭接合。第二閥頭和閥體允許和阻止氣體流出車輛燃料氣體預過濾單元。當安裝時，外殼的排出孔與閥體緊密配合。并且當在操作中使用時，在使第一閥頭變為開啟狀態時，也通過閥桿與第二閥頭之間接合而使第二閥頭變為開啟狀態。
[0007]在另一個實施例中，被安裝在車輛上的車輛燃料氣體預過濾單元包括預過濾單元和排出閥。預過濾單元包括外殼、進入閥、和過濾器。外殼可以被安裝在車輛結構中，并且可以從車輛結構中卸載。進入閥允許和阻止氣體流入外殼，并且具有開啟和關閉外殼的進入口的進入閥頭。過濾器位于外殼內部并且接收流動到進入閥下游位置的氣體。排出閥允許和阻止氣體在過濾器下游位置流出外殼。排出閥具有開啟和關閉排出口的排出閥頭。排出閥具有彈簧，該彈簧使排出閥頭偏移從而關閉排出口。當把外殼從車輛結構中卸載時，利用彈簧使排出閥頭偏移從而關閉排出口。
[0008]在又一個實施例中，車輛燃料氣體預過濾單元包括外殼、進入閥頭、進入閥桿、和過濾器。外殼具有殼體和端蓋。該端蓋可以與殼體分離并且限定儲料室。進入閥頭開啟和關閉進入口從而允許和阻止氣體流入外殼。進入閥桿從進入閥頭延伸出。進入閥桿可與排出閥頭接合，該排出閥開啟和關閉排出口從而允許和阻止氣體流出外殼。當進入閥頭移動而開啟進入口時，排出閥頭也移動而開啟排出口。過濾器位于外殼的殼體中。過濾器從行進經過殼體的氣流中除去污染物，并且至少部分的除去污染物被接收在儲料室中。將端蓋與殼體分離以便從儲料室中排空污染物。并且當使端蓋與殼體分離時可以將過濾器從殼體中拆除。
【附圖說明】
[0009]圖1是車輛燃料氣體預過濾單元的一個實施例的透視圖，圖中顯示該車輛燃料氣體預過濾單元具有一個罩蓋；
圖2是圖1的車輛燃料氣體預過濾單元的透視圖，該視圖中省略了罩蓋；
圖3是在圖1中的箭頭3-3處所截取的車輛燃料氣體預過濾單元的剖視圖；
圖4是圖示處于關閉狀態中的、圖1的車輛燃料氣體預過濾單元的剖視圖；
圖5是圖示處于開啟狀態中的、圖1的車輛燃料氣體預過濾單元的剖視圖；
圖6是車輛燃料氣體預過濾單元的另一個實施例的剖視圖；
圖7是車輛燃料氣體預過濾單元的又一個實施例的剖視圖；
圖8是車輛燃料氣體預過濾單元的再一個實施例的剖視圖；
圖9是在圖8中的箭頭9-9處所截取的車輛燃料氣體預過濾單元的剖視圖；
圖10是車輛燃料氣體預過濾單元的另一個實施例的剖視圖；
圖11是在圖10中的箭頭11-11處所截取的車輛燃料氣體預過濾單元的剖視圖；
圖12是在圖10中的箭頭12-12處所截取的車輛燃料氣體預過濾單元的剖視圖。
[0010]圖1-圖12中的部分附圖是用截面線顯示部件的剖視圖。在這些附圖中示出的截面線是意圖幫助視覺地區別所圖示的各部件;它們并非意圖指定斷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。
【具體實施方式】
[0011]公開的燃料氣體預過濾單元克服了由以前已知的燃料氣體過濾結構在用例如天然氣或氫氣再加注車輛氣體儲存箱時所顯現的缺點。盡管下面更詳細地描述，但可以將燃料氣體預過濾單元容易地安裝在車輛結構上。也可以將它們卸載以便更換它們的過濾器并且排空可能已蓄積在預過濾單元中的任何液體。在一些情況下，可以由未曾受過專業培訓且沒有工具的使用者容易地執行卸載過程。并且在被卸載時，在加注事件期間允許燃料氣體通過預過濾單元的排出口在沒有獨立的致動情況下自動地關閉。可以將燃料氣體預過濾單元裝備在汽車、以及具有用燃料氣體再加注的儲存箱的其它車輛中。本文中所使用的術語“預過濾”僅僅是指在將燃料氣體加入到車輛氣體儲存箱中之前該單元的過濾功能。并且，除非另有說明，術語“徑向地、軸向地、和周向地”是指有關于燃料氣體預過濾單元及其部件的大體上為圓柱形和圓形形狀的方向。
[0012]附圖中示出且在下面所描述的預過濾單元是參考作為適用的替代燃料氣體的天然氣而進行描述。盡管以下對燃料氣體預過濾單元的優選示例性實施例的描述是在天然氣和用于儲存ANG的車輛氣體儲存箱的背景中進行描述，但本領域技術人員應理解并認識到的是圖示和描述的預過濾單元也適合于在氫氣和用于儲存氫氣的車輛氣體儲存箱的背景中起作用。天然氣和氫氣兩者都是可以被分別儲存在ANG和氫儲存材料中的替代燃料氣體。本文中所描述的預過濾單元有助于提高并維持氣體儲存材料儲存適用量的它們各自的燃料氣體的能力。
[0013]圖1-圖5中示出了用于過濾加入到車輛儲存箱中的天然氣的天然氣預過濾單元10(在下文中“預過濾單元”)的一個實施例。天然氣是其最大的組分為甲烷(CH4)的可燃燃料。這里所采用的優選類型含有大于90重量％、優選地大于95重量％的甲烷，剩余的5重量％以下可包括變化量的天然雜質(如其它較高分子量烷烴、二氧化碳、和氮氣)和/或附加雜質的精制天然氣。預過濾單元10除去可存在于天然氣中的污染物，如水分(S卩，擴散的或夾帶的水)、硫化氫(H2S)、來自老化管道的粉塵、來自上游處理設備(如壓縮機)的油和潤滑劑、以及其它不需要的物質。基于其中裝備該單元的用途，預過濾單元10可以具有不同的設計、結構、和部件。在這里所給出實施例中，預過濾單元10包括外殼12、罩蓋14、過濾器16、和進入閥18。當把單元10安裝在車輛上時，排出閥20被支撐在車輛上并被預過濾單元10接收。
[0014]外殼12被安裝在伴隨的車輛中并且承載過濾器16。在本實施例中，外殼12具有包括殼體22和端蓋24的多件結構。在頂壁26處，殼體22具有用于接收來自再加注噴嘴的天然氣的進入口 28。進入口 28提供接納流體流入外殼12中的天然氣的通道，并且部分地由具有圓柱形輪廓的表面30所限定。頂壁26的周邊的附近，殼體22可具有與罩蓋14相互作用的結構從而阻止罩蓋14的過度扭轉并且與此同時告知使用者(例如，“卡塔”聲和可察覺的滑移)預過濾單元10被充分地向下緊固，如下面關于罩蓋14的更詳細描述。在側壁34處，殼體22具有一組外螺紋36，這些外螺紋36是用于將預過濾單元10緊固到車輛結構38和從車輛結構38中松開。利用螺紋36在車輛結構38處安裝和卸載預過濾單元10。另外，可以將螺紋設置在車輛結構38中，在此情況下殼體22將會具有相應的槽，或者可利用另一個結構來安裝和卸載預過濾單元10。車輛結構38可以是車架，并且可以與加注口頸或通到車載天然氣儲存箱