[发明专利]压缩天然气载具安全系统及方法

说明书

一种多重冗余系统，其在压缩天然气加注系统未正确地和完全地与载具断开时，防止驾驶员启动和/或移动所述载具。一个或多个传感器组合一个或多个可选的微动开关一起锁定所述载具的点火装置或以其它方式防止所述载具启动和/或移动。对于不同的安全级别，可以使用不同传感器组合，其中最低级别具有感测高压加注软管的存在或不存在的单个接近传感器。此外，一种多重冗余系统，其保护使用液化天然气(LNG)和氧化剂诸如液化氧的火箭、飞行器和其它载具的燃料加注。一个或多个传感器组合一个或多个可选的微动开关一起检测任何泄漏、火灾或爆炸危险，从而快速锁定进一步的燃料加注。对于不同的安全级别，可使用不同的传感器组合。

技术领域

本发明大体上涉及载具安全和压缩天然气领域，且更特定而言涉及与由压缩天然气供能的燃料载具有关的安全系统。

背景技术

天然气正成为美国和其它几个国家的丰富资源。据估计，在能源供应的年份方面而言，美国的天然气储量超过了沙特阿拉伯的石油储量。

为了有效利用这一资源，并替代原油，载具必须使用天然气。许多车队运营商正在将其载具转向天然气，因为只要稍加修改，内燃机便可在天然气上运行良好。

天然气通常以两种不同形式供应：1)作为压缩气体；和2)作为液化气体。虽然液化气体在单个罐中可供应的气体量方面效率更高，但是处理起来非常危险，且需要高度专业化的仪器来为其加注燃料并实际使用之。另一方面，压缩天然气加注燃料和利用相对容易。压缩天然气可在3000psi和4000psi之间的压力瓶中供应。如何处理和加注这种瓶在业界已是众所周知。天然气“加油站”可以使用类似高压空气的加注技术在几分钟内加注载具罐(压力瓶)。含3500psi压力下的100-200立方英尺的天然气的载具罐通常不会比典型汽车汽油罐更危险。罐可以在事故中免受直接冲击。

美国许多家庭和企业都用管道输送天然气做饭，在许多情况下还用管道输送取暖。大多数美国人至少拥有一辆汽车或其它载具，许多家庭拥有多辆载具。这种组合直接表明，晚上可以在家里加注天然气载具或者在小型企业所在地加注供第二天使用。因为即使是一个大的压缩天然气罐也不会像一个典型的汽油罐般在两次加注之间持续很长时间，所以在晚上再加注会变得非常方便。载具所有人还可以使用天然气加注站；但是，这可能更方便长途旅行。大多数人宁愿不要在加油站等5-10分钟来加注他们载具。虽然可更换的罐也是可能的，但是与简单的固定车载罐相比较，这些罐需要更多的后勤处理。与当前使用汽油的情况相比较，即使使用可更换的罐，载具所有人仍然可能需要等待相当长的时间才能在车站进行再加注。

目前，至少一个汽车制造商正在供应压缩天然气载具和加注载具的家用压缩机。国家消防法规目前禁止在家庭或压缩机中快速加注大型储气罐。鉴于目前的标准，家用压缩机将经由高压软管直接连接到载具，并且载具将需要花费几个小时来加注(取决于车载罐的大小)。同样，这在夜间将非常方便地完成。同样的布置也适用于小型企业，特别是有车队的小型企业。

但是，随着许多个人在夜间在其车库中或在其营业地点加注天然气载具，发生非常严重事故的可能性急剧增加，即所谓的驱车事故(drive-off accident)。这指的是驾驶员试图在高压加注软管仍连接在载具上的情况下驾车离去。如果汽车上的配件或阀门被损坏，或者如果压缩机被从家用天然气源拉走，则家庭车库中的这种事故可能是灾难性的。在任一种情况中，相当量的气体可能逃逸到车库中，引起火灾或爆炸危险。此外，即使是“温和”的驱车事故，驾驶员在断开软管或配件之前停下来也可能会给加注软管造成压力，并可能导致很小的、很难检测到的气体泄漏。这种小的泄漏可能会导致车库在早上充满气体。

天然气主要含有甲烷，且因此比空气轻。车库中泄漏的天然气将自上而下加注车库。天然气和空气的爆炸混合在约5％(对于纯甲烷而言)和约15％-20％之间。许多车库都有具有明火的火炉和热水器。当天然气充满车库时，它可很容易被升高底座上的火炉或热水器点燃(防火规范要求车库中的明火装置安装在底座上，以避免汽油蒸气因汽车汽油泄漏而沿地板聚集)。这是车库爆炸的理想情况。因此，任何有可能引起天然气释放或引起气体泄漏的事情都会变成一个很大的危险。驱车事故就是这样一个事件。