專利名稱：從壓力容器取出處于壓力下的液態(tài)氣流的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從低溫液化氣隔熱的壓力容器取氣的設(shè)備，它有一增壓器和一根與隔熱的壓力容器連接的取氣管，其中借助于增壓器使液化氣汽化。
在技術(shù)上不同的使用領(lǐng)域需要處于壓力下的低溫液化氣。其使用領(lǐng)域首先是那些希望有高儲(chǔ)存密度或低的溫度的液化氣。為了輸送液體或?yàn)榱嗽诹鬟^的容器內(nèi)達(dá)到一定壓力水平所需要的增壓，通常通過液體的部分汽化實(shí)現(xiàn)。在這種情況下升壓應(yīng)快速和節(jié)能地進(jìn)行并允許提取冷的氣體或過冷的液體(參見例如US-PS 3648018)。為了升高或?yàn)榱瞬蛔兊乇３衷诟魺岬膲毫θ萜鲀?nèi)的壓力，在先有技術(shù)(參見例如DE 4326138C2)中使用了一些安裝在壓力容器內(nèi)的裝置。其中用于增壓的已知裝置借助于使液化氣汽化的電加熱器來工作。由實(shí)際工作中還已知一些處于壓力容器外部的用于增壓的裝置，例如帶氣體回輸管的升壓汽化器。
在借助于裝入壓力容器內(nèi)的電加熱器進(jìn)行工作的增壓器中存在的問題是，安裝費(fèi)用高和在損壞時(shí)需要昂貴的修理費(fèi)用，以及為了運(yùn)行需要消耗電能。
對(duì)于扁平的汽車油箱由于液體的進(jìn)口高度低，所以通常不考慮安裝帶升壓汽化器的增壓器。
從上述問題出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種從液化器隔熱的壓力容器提取處于壓力下的低溫液化氣流的設(shè)備，其中，增壓器的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，以及除此之外至多需要消耗小量的能量。
按本發(fā)明為達(dá)到上面引出的和已指明的目的采取的措施是，令增壓器有一個(gè)冷凝容積；此冷凝容積局部與低溫液化氣傳熱接觸；此冷凝容積局部與相對(duì)于低溫液化氣處于較高溫度的蓄熱箱傳熱接觸；冷凝容積可至少與取氣管流動(dòng)連接；以及，增壓器有一個(gè)僅通過冷凝容積與取氣管連接的基本上不與低溫液化氣傳熱接觸的振蕩容積。
在按本發(fā)明所設(shè)的冷凝容積中由于通過取氣管連通，因而存在與在隔熱的壓力容器內(nèi)同一種氣體，例如氫、氮或天然氣。在穩(wěn)定的狀態(tài)，在冷凝容積與低溫液化氣傳熱接觸的區(qū)域內(nèi)同樣有液化氣。反之，在冷凝容積與相對(duì)于低溫液化氣處于較高溫度的蓄熱箱傳熱接觸的區(qū)域內(nèi)，此氣體處于氣體的狀態(tài)?，F(xiàn)在按本發(fā)明設(shè)計(jì)的增壓器充分利用了這樣一個(gè)效果，即，當(dāng)從隔熱的壓力容器經(jīng)取氣管提取液化氣時(shí)在隔熱的壓力容器與消耗器之間產(chǎn)生技術(shù)上引起的壓力波動(dòng)。這種壓力波動(dòng)通過在冷凝容積與取氣管之間的流動(dòng)連接傳遞給存在于冷凝容積內(nèi)的液化氣。壓力脈動(dòng)的這種傳遞，導(dǎo)致液柱相對(duì)于按本發(fā)明的振蕩容積一側(cè)和相對(duì)于與取氣管流動(dòng)連接的另一側(cè)交替振蕩。這種振蕩導(dǎo)致在冷凝容積中存在的部分液化氣與冷凝容積中那些處于比低溫液化氣的溫度高的溫度下的區(qū)域進(jìn)行接觸。這種接觸使得低溫液化氣汽化。這種汽化首先強(qiáng)化了振蕩，因?yàn)樵谄瘯r(shí)形成的較高的壓力對(duì)當(dāng)時(shí)的振蕩的振幅起反作用。當(dāng)振幅反向時(shí)在冷凝容積中與低溫液化氣傳熱接觸的區(qū)域內(nèi)起先被加熱的氣體現(xiàn)在重新冷卻和再冷凝。在此過程中，熱量同時(shí)傳入隔熱的壓力容器中，由此產(chǎn)生期望的效果，亦即在隔熱的壓力容器內(nèi)部的壓力上升。也就是說本發(fā)明借助于非常簡(jiǎn)單的裝置工作，不需要任何麻煩的在隔熱壓力容器內(nèi)進(jìn)行安裝，以及除此以外與在隔熱的壓力容器內(nèi)單獨(dú)的電源無關(guān)。此外還保證，在工作間歇期間隔熱壓力容器內(nèi)的壓力不受影響，因?yàn)樯龎褐皇窃谔崛∫夯瘹鈺r(shí)造成。為了實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明如已提及的那樣利用這樣的事實(shí)，即，在從壓力容器取出低溫液化氣時(shí)例如通過汽化脈動(dòng)始終在取氣管內(nèi)產(chǎn)生壓力波動(dòng)。
第一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)按本發(fā)明的設(shè)備采取這樣的措施獲得，即，在冷凝容積與取氣管之間設(shè)止流裝置。將止流裝置布置在冷凝容積與取氣管之間的流動(dòng)連接之中，保證能方便地控制增壓器。若止流裝置關(guān)閉，則取氣管內(nèi)的壓力波動(dòng)不會(huì)傳播到冷凝容積中，因此也不會(huì)導(dǎo)致在冷凝容積中液柱在冷凝容積的低溫區(qū)與較熱區(qū)之間振蕩。也就是說，其結(jié)果是在止流裝置關(guān)閉時(shí)不發(fā)生通過冷凝容積將熱量輸入隔熱的壓力容器中。
按本發(fā)明設(shè)置的冷凝容積采取下列措施可獲得一種特別簡(jiǎn)單和有利的設(shè)計(jì)，即，冷凝容積設(shè)計(jì)為以其下部彎曲段在液位以下延伸的U形管道。在這種情況下此冷凝容積以其下部彎曲段與液化氣傳熱接觸，而U形管道的兩個(gè)邊至少部分與一個(gè)相對(duì)于低溫液化氣處于較高溫度的蓄熱箱傳熱接觸。在U形管道一個(gè)邊上小量的過壓或低壓，便足以使由液化氣構(gòu)成的液柱失去平衡，因?yàn)檩^熱的氣體在振蕩容積內(nèi)是可壓縮的。由于液柱將重新回到穩(wěn)定位置故而形成振蕩。如已提及的，此振蕩被在U形管道的較熱段加熱和膨脹并因而附加地逆當(dāng)時(shí)的振幅作用的冷的氣體和液化氣強(qiáng)化。U形管道特別激烈地強(qiáng)化振蕩，因?yàn)榈蜏匾夯瘹馔耆袛嗔嗽谡袷幦莘e與取氣管之間的連接。不過這種截?cái)嘁部梢酝ㄟ^其他形式的冷凝容積實(shí)現(xiàn)，以及此外對(duì)于按本發(fā)明的設(shè)備的功能并非絕對(duì)必須的。
隔熱的壓力容器的周圍環(huán)境特別適合于作為處于相對(duì)于低溫液化氣為較高溫度下的蓄熱箱。隔熱壓力容器的周圍環(huán)境必然處于比隔熱壓力容器內(nèi)的低溫液化氣高的溫度。按本發(fā)明的設(shè)備充分利用此溫度差。在按本發(fā)明的設(shè)備的這種設(shè)計(jì)中，除了可能設(shè)置的止流裝置外不存在任何主動(dòng)性構(gòu)件。
在按本發(fā)明的設(shè)備持續(xù)運(yùn)行時(shí)可以設(shè)想，來自隔熱壓力容器周圍環(huán)境的加熱由于在冷凝容積的區(qū)域降水蒸氣和冷凍而減少，冷凝容積與處于相對(duì)于低溫液化氣為較高溫度下的蓄熱箱有傳熱接觸。為了防止這一點(diǎn)，可以按本發(fā)明的設(shè)備的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，蓄熱箱有一個(gè)設(shè)在隔熱的壓力容器外部的加熱器。此加熱器可例如裝在U形管道的一個(gè)或兩個(gè)邊上。
現(xiàn)在有多種可能性設(shè)計(jì)和改進(jìn)按本發(fā)明的用于從液化氣隔熱的壓力容器取出在壓力下的低溫液化氣流的設(shè)備。為此例如一方面可參見從屬于權(quán)利要求1的那些權(quán)利要求，另一方面可參見結(jié)合附圖
對(duì)最佳實(shí)施例的說明。在附圖中唯一的圖表示了按本發(fā)明用于提取處于壓力下的低溫液化氣的設(shè)備的一種安裝在隔熱壓力容器內(nèi)的實(shí)施例。
唯一的圖表示了一個(gè)隔熱的壓力容器1，它有按本發(fā)明設(shè)計(jì)的增壓器2和與此隔熱壓力容器1連接的取氣管3。
按本發(fā)明，增壓器2有一個(gè)形式上為U形管道的冷凝容積4。如可由此唯一的圖清楚地看出的那樣，此冷凝容積4部分地，亦即以U形管道的下部彎曲段與低溫液化氣5傳熱接觸。冷凝容積4的另一部分，亦即U形管道邊的上部區(qū)與壓力容器1的周圍環(huán)境傳熱接觸。
在周圍環(huán)境與冷凝容積之間的傳熱接觸，部分直接通過U形管道亦即最上部區(qū)的壁形成，部分還通過穿越壓力容器1的真空隔熱裝置7時(shí)的熱傳導(dǎo)進(jìn)行。在這種情況下當(dāng)然在有關(guān)的U形管道邊的內(nèi)部形成從上到下溫度下降的溫度梯度。
在冷凝容積4與取氣管3之間的流動(dòng)連接中設(shè)置一個(gè)設(shè)計(jì)為閥的止流裝置6。
冷凝容積4背對(duì)與取氣管3流動(dòng)連接的那一端，按本發(fā)明設(shè)一振蕩容積8，它保證在冷凝容積4中的液柱振蕩是由于處于振蕩容積8內(nèi)的氣體是可壓縮的。
在打開止流裝置6時(shí)，壓力波動(dòng)從取氣管傳遞到冷凝容積6。此在U形管道右邊的壓力波動(dòng)足以使液柱9失去平衡，因?yàn)槿缟纤龃藷岬臍怏w在振蕩容積8內(nèi)是可壓縮的。由于液柱9將重新回到穩(wěn)定位置所以形成振蕩。此振蕩被在U形管道的較熱段加熱、膨脹并因而附加地對(duì)液柱9當(dāng)時(shí)的振幅起反作用的冷的氣體10和液體強(qiáng)化。在反向振幅時(shí)已加熱的氣體11在壓力容器1內(nèi)重新冷卻和再冷凝。在此過程中熱量同時(shí)傳入壓力容器，由此按需使壓力上升。
若要觸發(fā)振蕩僅通過打開止流裝置6，由此在壓力容器1與圖中未表示的消耗器之間的取氣管內(nèi)的壓力波動(dòng)傳遞給液柱9。一旦關(guān)閉止流裝置，振蕩迅速停止，與此同時(shí)停止加熱。
權(quán)利要求
1.從處于壓力下隔熱的低溫液化氣的壓力容器(1)取氣的設(shè)備，它包括一個(gè)增壓器(2)和一根與隔熱的壓力容器(1)連接的取氣管(3)，其中借助于增壓器(2)汽化液化氣，其特征為；增壓器(2)有冷凝容積(4)；此冷凝容積(4)局部與低溫液化氣(5)傳熱接觸；此冷凝容積(4)局部與相對(duì)于低溫液體(5)為處于較高溫度的蓄熱箱傳熱接觸；此冷凝容積(4)可至少與取氣管(3)流動(dòng)連接；以及，增壓器(2)有一個(gè)僅通過冷凝容積(4)與取氣管(3)連接的基本上不與低溫液化氣傳熱接觸的振蕩容積(8)。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為在冷凝容積(4)與取氣管(3)之間設(shè)止流裝置(6)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征為冷凝容積(4)設(shè)計(jì)為以其下部彎曲段在液化氣(5)內(nèi)延伸的U形管道。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的設(shè)備，其特征為蓄熱箱由隔熱的壓力容器(1)的周圍環(huán)境構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備，其特征為蓄熱箱有一個(gè)設(shè)在隔熱的壓力容器(1)之外的加熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從低溫液化氣隔熱的壓力容器(1)取出氣流的設(shè)備,它有一個(gè)增壓器(2)和一根與隔熱的壓力容器(1)連接的取氣管(3),其中借助于增壓器(2)汽化液化氣。按本發(fā)明提供了一種特別簡(jiǎn)單的增壓器,為此令增壓器(2)有一冷凝容積(4);此冷凝容積(4)局部與低溫液化氣(5)傳熱接觸;此冷凝容積(4)局部與相對(duì)于低溫液化氣(5)處于較高溫度的蓄熱箱傳熱接觸;此冷凝容積(4)可至少與取氣管(3)流動(dòng)連接;以及,增壓器(2)有一個(gè)僅通過冷凝容積(4)與取氣管(3)連接的基本上不與低溫液化氣傳熱接觸的振蕩容積(8)。唯一的圖規(guī)定用于公開。
文檔編號(hào)F17C9/00GK1254809SQ99124848
公開日2000年5月31日 申請(qǐng)日期1999年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月20日
發(fā)明者弗朗德爾·泰森, 弗里德爾·米歇爾 申請(qǐng)人:梅塞爾·格里斯海姆有限公司