壓力容器及其方法
【專利摘要】壓力容器包括泵，泵具有在入口和出口之間延伸的通道。在泵出口處的管道包括至少一個尺寸，該至少一個尺寸可調(diào)節(jié)以有利于形成動態(tài)密封件，該密封件限制了氣體通過通道的回流。
【專利說明】壓力容器及其方法
[0001]相關(guān)申請
本公開要求2010年8月31日提交的美國專利申請12/872，286的優(yōu)選權(quán)并將其包含于本文。
[0002]關(guān)于聯(lián)邦資助研究的聲明
本發(fā)明是在能源部授予的DE-FC26-04NT42237政府支持下完成的。政府在本發(fā)明中有某些權(quán)利。
[0003]關(guān)于聯(lián)邦資助研究的聲明
本發(fā)明是在能源部授予的DE-FC26-04NT42237政府支持下完成的。政府在本發(fā)明中有某些權(quán)利。
【背景技術(shù)】
[0004]本公開涉及壓力容器，例如用于將材料從低壓環(huán)境移動到高壓環(huán)境的泵。
[0005]氣化涉及煤或其它含碳固體到合成氣的轉(zhuǎn)化。雖然干煤和水漿在氣化過程中被使用，但是干煤泵送可能比當(dāng)前的水漿技術(shù)更高效。擠出泵將微粒干煤材料從低壓環(huán)境或源移動到高壓環(huán)境以準(zhǔn)備進(jìn)行氣化過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]通過下面對所公開的非限定性實施例的詳細(xì)描述，各種特征將對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說易于理解。所述具體描述的附圖可被簡要地描述如下:
圖1圖示了示例壓力容器，其具有泵和在泵的出口處的管道。
[0007]圖2圖示了圖1中示出的管道的截面。
[0008]圖3A圖示了在延伸位置中的管道的壁的示例。
[0009]圖3B圖示了縮回位置中的管道的壁。
[0010]圖4圖示了另一示例壓力容器，其包括移動的壁泵。
[0011]圖5圖示了圖4的壓力容器的截面圖。
【具體實施方式】
[0012]圖1圖示了示例壓力容器20的所選的用于移動干微粒材料例如粉末干煤的部分。盡管討論的壓力容器20用于移動粉末干煤，但是壓力容器20可被用于運輸其它種類的微粒材料并可被用在各種工業(yè)中，例如石化、電力、食品和農(nóng)業(yè)。
[0013]壓力容器20通常包括泵22 (示意性地示出)，其限定了在入口 26和出口 28之間延伸的通道24。通道24包括如用尺寸24a表示的截面面積，尺寸24a在泵22的入口 26和出口 28之間基本上是恒定的。壓力容器20還包括管道30，其位于泵22的出口 28處。在這種情況下，管道30定義了通道32，其形成了泵22的通道24的延續(xù)并具有如用尺寸32a表示的截面面積，尺寸32a可在+/-10%的范圍內(nèi)基本上等于通道24的尺寸24a。
[0014]再參照圖2，管道30的通道32包括基本上平行于泵22的通道24的中心線36的長度34、基本上垂直于中心線36的寬度38、和基本上垂直于中心線36和寬度38的深度40(總稱為尺寸34、38和40)。在一些實施例中，尺寸34、38或40中的至少一個是可調(diào)節(jié)的以由此改變通過管道30的通道32的幾何形狀。尺寸34、38或40可最高調(diào)節(jié)到100%，不過在許多實施例中，約+/-10%的可調(diào)節(jié)能力可能就足夠了。在其它的示例中，管道30的壁可以是靜止的或固定的，使得尺寸34、38和40不是可調(diào)節(jié)的。
[0015]在操作中，泵22機械地將微粒材料例如干微粒煤通過通道24從入口 26移動向出口 28。作為示例，泵22可以是移動壁泵、活塞泵、螺旋泵或能夠移動微粒材料的其它類型的機械泵。另外，入口 26可以處于第一流體壓力而出口 28可以處于第二流體壓力，其大于第一流體壓力，使得泵22將微粒材料從低壓區(qū)域移動到高壓區(qū)域。泵22將微粒材料移動入管道30的通道32。管道30的壁約束了微粒材料相對于中心線36的側(cè)向運動并且由此將材料壓實成壓實的微粒材料的塊42。在這方面，塊42僅包括微粒材料和一些偶然的雜質(zhì)。塊42被密實地填塞以用作密封件，其限制了氣體通過通道32和24的回流，但是有限量的氣體可能通過填塞的顆粒之間的開放間隙泄漏。在這方面，塊42是“動態(tài)密封件”，其隨著進(jìn)入管道30的通道32的微粒材料壓緊和補充從管道30的通道42排出的塊42的壓實的微粒材料而處于連續(xù)的運動中。管道30和通道32由此促進(jìn)了密封件的形成以減少或消除對壓力容器20內(nèi)的其它密封機構(gòu)的需要。術(shù)語“動態(tài)密封件”也可指調(diào)節(jié)管道30的至少一個尺寸以控制壓力容器20內(nèi)的密封的能力。
[0016]任選地，管道30的限定了通道32的壁在尺寸34、38或40方面可被選擇性地調(diào)節(jié)以促進(jìn)對密封件的控制。如在圖3A中所示，管道30的壁可包括第一壁部分50a和第二壁部分50b，其鄰近第一壁部分50a和/或與之交疊。致動器或其它機構(gòu)相對于第一壁部分50a移動第二壁部分50b以將長度34調(diào)節(jié)為長度34’，如圖3B中所示。
[0017]替換地，或者除了改變長度34的能力以外，致動器可操作以移動管道30的側(cè)壁中的一個或多個，如圖2中由箭頭44a和44b所示，以選擇性地改變通道32的寬度38或深度
40。如上所述，尺寸34、38和40最大可被調(diào)節(jié)100%，但是最大調(diào)節(jié)到50%或者甚至10%可能就適合于控制密封，這視泵的類型和微粒材料的特性而定。
[0018]圖4、和圖5中的截面圖圖示了另一示例壓力容器120的一部分，其類似于圖1中的示例但公開了特定類型的泵，移動壁泵。在本公開中，在合適的情況下類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件并且增加了一百或幾百的附圖標(biāo)記指示改進(jìn)的元件，這些元件被理解為包含了對應(yīng)的原始元件的相同特征和益處。在這種情況下，移動壁泵122包括兩個移動壁160a和160b，它們至少部分地限定通過泵122的通道124的側(cè)壁。移動壁160a和160b可操作以沿著通道124基本上平行于通道124的中心線136移動。形成通道124的其余的壁是固定壁，但是圖4未圖示固定的前壁以使得能夠觀察到壓力容器120內(nèi)部。應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語“移動壁”或者其變型在本文中被使用時可以指運輸干微粒材料并通過移動壁160a和160b和它們之間的材料之間的相互作用做功的帶。
[0019]壓力容器120可包括傳感器162，其能夠檢測泵122內(nèi)的氣體壓力。也可使用額外的傳感器162。在這個示例中，傳感器162被定位在形成移動壁160a和160b的帶軌的后面。不過，在其它示例中，應(yīng)當(dāng)理解的是，傳感器162可被定位在泵122的其它區(qū)域中。傳感器162被操作地連接到致動器164，致動器164被操作地與管道130連接。
[0020]致動器164包括控制器166，其在本案中被集成在致動器164中。替換地，控制器166可作為與致動器164分開的部件被提供。致動器164被操作地連接到管道130的至少一個壁以如上所述地調(diào)節(jié)該壁的一部分。作為示例，致動器164可以是液壓的、氣動的或適合于移動管道130的至少一個壁的其它類型的致動器。
[0021]在操作中，控制器166操作移動壁160a和160b以運輸微粒材料通過通道124朝向管道130。傳感器162檢測泵122內(nèi)的其它壓力。施加在管道130的入口的上游的泵122內(nèi)的微粒材料上的壓力將管道130的通道132內(nèi)的微粒材料壓實以形成作為動態(tài)密封件的塊，如上所述。塊用于限制氣體通過通道132和通道124的回流。
[0022]傳感器162檢測氣體壓力，使得如果氣體滲透通過該塊進(jìn)入泵122，所檢測的氣體壓力就變化。響應(yīng)于壓力的變化，控制器166可命令致動器164移動管道130的壁中的一個或多個以調(diào)節(jié)通道132內(nèi)微粒材料上的壓力。即，如果泄漏通過塊的氣體的量增加，控制器166可通知致動器164改變通道132的一個或多個尺寸以增加在管道130中的微粒材料上的壓力。作為示例，增加通道132的長度34就增加在塊上的壓力以提供更大的密封效果。類似地，減少通道132的寬度38或深度40就增加在微粒材料上的壓力并有利于增加密封效果。相反，為了減少在管道130中的微粒材料上的壓力，控制器166引起長度尺寸34的減少或者尺寸38和40中的增加。因此控制器166可控制尺寸34、38和40和泵122的操作以維持管道130的通道132內(nèi)的微粒材料的期望壓實度，從而控制密封程度。
[0023]雖然在圖示的示例中示出了特征的組合，但是不是全部這些特征需要被組合以實現(xiàn)本公開的各種實施例的益處。換句話說，根據(jù)本公開的實施例設(shè)計的系統(tǒng)不必包括在附圖的任一個中示出的全部特征或者在附圖中示意地示出的全部部分。而且，一個示例實施例的選擇特征可與其它示例實施例的選擇特征組合。
[0024]前面的描述本質(zhì)上是示例性的而非限制性的。對所公開的示例的改變和改進(jìn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易想到的，它們不一定脫離本公開的實質(zhì)。給予本公開的法律保護范圍僅可通過學(xué)習(xí)下面權(quán)利要求來確定。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力容器，其包括: 泵，其包括在入口和出口之間延伸的通道；以及 在泵出口處的管道，該管道具有可以調(diào)節(jié)的至少一個尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述尺寸基本上垂直于通道的中心線。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述尺寸基本上平行于通道的中心線。
4.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述管道包括至少一個壁，所述至少一個壁可根據(jù)所述泵中的檢測的氣體壓力而移動。
5.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，還包括致動器，其操作地與所述管道的所述至少一個壁連接，以調(diào)節(jié)所述至少一個壁的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述管道包括至少一個壁，所述至少一個壁具有第一壁部分和鄰近的第二壁部分，第二壁部分可相對于第一壁部分移動。
7.—種壓力容器,其包括: 泵，所述泵包括通道，所述通道具有在入口和出口之間基本上恒定的截面面積，并且所述通道在至少一側(cè)由可沿著該通道移動的壁限定；以及 管道，其位于出口處并具有預(yù)定的截面面積，該截面面積近似等于所述通道的截面面積。
8.如權(quán)利要求7所述的壓力容器，其中管道鄰接所述出口并且由固定壁限定。
9.如權(quán)利要求7所述的壓力容器，其中所述管道的預(yù)定的截面面積在所述通道的截面面積的+/-10%內(nèi)。
10.一種壓力容器，其包括: 在低壓入口和高壓出口之間延伸的通道，所述通道具有在低壓入口和高壓出口之間基本上恒定的截面面積；以及 位于通道內(nèi)的動態(tài)密封件，該動態(tài)密封件基本上由壓實的微粒材料組成。
11.如權(quán)利要求10所述的壓力容器，其中所述壓實的微粒材料是煤。
12.如權(quán)利要求10所述的壓力容器，其中所述通道在至少一側(cè)由可沿著通道移動的壁限定。
13.如權(quán)利要求10所述的壓力容器，其中動態(tài)密封件位于通道的高壓出口處的管道內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的壓力容器，其中所述管道具有可以調(diào)節(jié)的至少一個尺寸。
15.一種密封壓力容器的方法，包括: 將微粒材料泵送通過通道，所述通道具有低壓入口、高壓出口和基本上恒定的截面面積；以及 壓實在通道的高壓出口處的管道內(nèi)的微粒材料以形成壓實的微粒材料塊來作為限制氣體通過該通道回流的密封件。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中泵送包括使用限定所述通道的至少一側(cè)的移動壁移動微粒材料。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，包括調(diào)節(jié)管道的尺寸以控制密封件。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，包括根據(jù)泵中的檢測的氣體壓力來調(diào)節(jié)所述尺寸。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述尺寸基本上平行于通道的中心線。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述尺寸基本上垂直于通道的中心線。
21.一種壓力容器，其包括: 處于第一流體壓力的入口； 處于高于第一流體壓力的第二流體壓力的出口 ；以及 動態(tài)密封件，其基本上由壓實的微粒組成，其中密封件在入口和出口之間，并且其中壓力容器具有在入口和出口之間的恒定的截面。
22.如權(quán)利要求21所述的壓力容器，其中動態(tài)密封件在壓力容器內(nèi)由入口上游的微粒泵形成。
23.如權(quán)利要求21所述的壓力容器，其中選擇性地控制恒定截面的尺寸。
【文檔編號】B65D53/00GK103517748SQ201180042056
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2010年8月31日
【發(fā)明者】T.桑德斯 申請人:普拉特及惠特尼火箭達(dá)因公司