具有减压、饱和和去饱和特征的输送罐的制作方法

具有减压、饱和和去饱和特征的输送罐
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年3月2日提交的美国临时申请号62/983901的权益，其内容通过引用合并于此。
技术领域
3.本公开总体涉及一种低温输送罐，用于用低温燃料给车载车辆油箱或其他使用装置提供燃料和放出燃料，特别是提供和放出液化天然气。


背景技术：

4.天然气可用作驱动车辆发动机的替代燃料来源。它通常以液化天然气(lng)的形式存储和运输，因为它的体积要小得多(大约是气态的1/600)。液化天然气的温度和压力调节极为重要。由于低温要求(～
‑
160℃)并且通常在较低压力下，液化天然气存储在隔热的低温罐中。此外，所存储的低温液体通常是饱和的，从而在期望的温度和压力下同时存在气态和液态。
5.利用天然气的车辆通常包括车载车辆油箱。车载车辆油箱可能有特定的压力或温度要求。在对车载车辆油箱提供和放出液化天然气时，通常需要减压以冷却液化天然气输送罐的蒸气空间或增加液化天然气输送罐的饱和压力。因此，为这些车辆油箱加油可能是复杂过程。
6.如图1所示，用于控制低温输送罐中的状况的现有技术系统利用两个附加罐：具有低温液体51和蒸气52的低温罐50以及含有低温蒸气的高压缸40。低温液体51可以包括液氮。缸40内的蒸气可以包括天然气。总体上用10表示的输送罐包括内壳30和外壳20。输送罐10包含低温液体11和蒸气12。低温罐50通过安装在输送罐10的蒸气空间或顶部空间中的输送管路52永久地连接到第一盘管70。输送管路52包括调节从罐50输入的液体的阀或其他已知方法，通常用53表示。高压缸40通过输送管路42永久地连接到第二盘管80，其焊接在输送罐10的外壳20的内侧。第二输送管路42包括调节从罐40输入的气体的阀或其他已知方法，通常用43表示。
7.图1的输送罐10中的压力降低是通过将来自罐50的液化氮51通过盘管70引入输送罐而实现的。这导致蒸气12的一部分冷凝，并且罐内的压力降低。液化氮转变为冷氮气，并通过盘管70的第二端离开输送罐的顶部，并通过排气孔71排出。
8.通过将来自罐40的天然气通过第二盘管80引入输送罐中来实现饱和。来自罐40的天然气穿过盘管80并且通过外壳20和盘管80由来自周围环境的热传递而被加热。被加热的天然气被传输到输送罐10的底部，并通过液体起泡以将其加热。在该当前系统中，只有通过降低整个输送罐的压力才可能实现去饱和。甲烷蒸气12向大气排放或甲烷蒸气燃烧。
9.上述系统利用两个附加罐以及在每个附加罐和输送罐之间的管路连接。减压、增加饱和和降低饱和的过程很复杂。
10.期望提供一种可运输的低温液体输送罐，以提供用于液化天然气存储以及对液化
天然气车辆罐提供和放出燃料的简单方便的解决方案。


技术实现要素：

11.本主题的多个方面可以在下面描述和要求保护的方法、设备和系统中单独或一起体现。这些方面可以单独使用，也可以与本文中描述的主题的其他方面结合使用，并且这些方面一起的描述并不旨在排除单独使用这些方面或者单独或在所附权利要求书中阐述的不同组合地要求这些方面。
12.一方面，一种低温液体输送罐包括具有内壳和外壳的容器。容器的内壳限定构造成容纳低温液体的内部，在低温液体上方具有顶部空间。输送罐具有穿过容器的内部的传输管，其包括位于内部的上部内的顶部空间盘管和位于内部的下部中的液体侧盘管。传输管具有与顶部空间盘管相邻的第一端口和与液体侧盘管相邻的第二端口。传输管的第一和第二端口构造成可移除地附接到第二罐。
13.在另一方面，一种低温液体输送罐系统包括第一低温液体输送罐，其包括具有内壳和外壳的容器。容器的内壳限定构造成容纳第一低温液体的内部，在低温液体上方具有顶部空间。输送罐具有穿过容器的内部的传输管，传输管包括位于内部的上部内的顶部空间盘管和位于内部的下部中的液体侧盘管。传输管具有与顶部空间盘管相邻的第一端口和与液体侧盘管相邻的第二端口。低温液体输送罐还包括第二低温罐。第二低温罐具有第二罐内部，其构造成容纳第二低温液体，在第二低温液体上方具有第二顶部空间。第二低温罐具有气体出口管和液体出口管。气体出口管与第二罐内部的顶部流体连通，并且构造成可移除地连接到第二端口。液体出口管与第二罐内部的底部流体连通，并且构造成可移除地连接到传输管的第一和/或第二端口。
14.在另一方面，一种调节存储在输送罐中的第一低温液体的压力的方法包括在容器的内部提供传输管。传输管包括位于内部的上部内的顶部空间盘管和位于内部的下部中的液体侧盘管。从第二罐引导第二低温液体首先通过顶部空间盘管，然后通过液体侧盘管，或者从第二罐引导低温液体首先通过液体侧盘管，然后通过顶部空间盘管。可替代地，从第二罐引导气体首先通过液体侧盘管，然后通过顶部空间盘管，从而产生废气。然后排出废气。
15.又另一方面，一种低温液体输送罐系统包括第一低温液体输送罐，其包括具有内壳和外壳的容器。容器的内壳限定构造成容纳第一低温液体的内部，在低温液体上方具有顶部空间。输送罐具有穿过容器的内部的传输管，传输管包括位于内部的上部内的顶部空间盘管和位于内部的下部中的液体侧盘管。传输管具有与顶部空间盘管相邻的第一端口和与液体侧盘管相邻的第二端口。低温液体输送罐还包括第二罐。第二罐具有第二罐内部，其构造成容纳气体。第二罐具有气体出口管。气体出口管与第二罐内部流体连通，并且构造成可移除地连接到第二端口。
附图说明
16.图1是常规低温液体输送罐系统的示意图。
17.图2是本公开的输送罐的一个实施例的示意图。
18.图3是本公开的输送罐系统的一个实施例的示意图。
19.图4是本公开的减压操作的示意图。
20.图5是本公开的饱和操作的示意图。
21.图6是本公开的去饱和操作的示意图。
22.图7是本公开的输送罐的另一实施例的示意图。
具体实施方式
23.本公开的实施例提供了一种具有双盘绕传输管的输送罐，从而消除了对分开的第一和第二盘管传输管结构的需要。本公开的实施例还消除了对包含天然气的第二罐的需求，以便调节压力和饱和。
24.图2示出了本公开的低温输送罐100。低温罐100用于存储低温液体。例如，低温液体可以是氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、二氧化碳、氢气、液化天然气和氧气中的至少一种，尽管其他类型的气体也在本公开的范围内。在优选实施例中，低温输送罐100用于存储和输送液化天然气。
25.在所示的实施例中，输送罐100具有内壳300和外壳200，其中内壳限定罐的内部。低温液体101存储在内壳300的内部。低温液体101占据输送罐100的特定体积，剩余体积由低温气体或蒸气102占据。液位103出于说明目的而包括在内，液位可能会变化，尤其是在不同事件时(输送lng、摄入lng)。
26.输送罐100具有安装在输送罐的内壳300内部的双盘绕传输管110。可以通过本领域中的任何已知方法来安装双盘绕传输管110。在所示的实施例中，如图2所示，传输管110包括形成顶部空间盘管111和液体侧盘管112的两个盘绕部分。在不同实施例中，传输管110可包括多于或少于两个盘绕部分。盘绕部分111和112在低温输送罐的内部内。盘绕部分111和112可以利用本领域已知的任何盘管形状。可以将盘绕部分111和112放置在输送罐100的内壳300的不同部分中。如图2所示，盘绕部分112在容器的顶部中，至少部分在低温气体102的部分中，而盘绕部分111在容器的底部，至少部分在低温液体101的部分内。
27.双盘绕传输管110具有第一管端口601和在另一端的第二管端口602。第一和第二管端口601和602可沿着输送罐100的不同侧放置。在优选实施例中，第一管端口601在输送罐容器的顶部，第二管端口602放置在输送罐的一侧。两个管端口都可以在输送罐100的外部。两个管端口也可以与容器边缘齐平或部分在容器内。如图2所示，两个管端口在输送罐100的容器的外部是可接入的。尽管在附图中未示出具体细节，但两个管端口(601和602)可以具有多个特定配件。例如，彼此可以包括可移除且可重复使用的密封件。每个出口还可以包括阀或排气口。该管和其他结构的横截面可以具有各种形状，比如圆形、椭圆形、正方形、三角形、五边形、六边形、多边形和其他形状。
28.盘绕部分111和112中的每个可以紧邻或邻近于第一和第二管端口601和602。在所示的实施例中，第一盘绕部分111与第一管端口601相邻，盘绕部分112与第二管端口601相邻。
29.在所示的实施例中，低温输送罐100是竖直罐。在其他实施例中，罐100可以是水平罐。
30.尽管本发明的低温输送罐100示出为双壁，但也可以是单壁或三壁的。低温罐可以由铜合金、镍合金、碳、不锈钢或本领域中任何其他已知材料制成。
31.低温输送罐100可以在内外壁(或壳)之间具有绝缘和/或可以是真空绝缘的。可以
使用任何已知绝缘材料的单层或多层绝缘。
32.内容器300可以通过一个或多个内容器支撑构件连接至外容器200。例如，如本领域中已知的，内容器支撑构件可以将内容器的颈部和基部连接到外容器。
33.低温罐100可包括用于读取罐的不同特性的设备或仪表。这些设备或仪表可以显示压力、温度、压差、液位等。
34.在图2的实施例或本公开的任何其他实施例中，输送罐100包括至少一个管，用于填充液化天然气或将其从罐中抽出。在一实施例中，有分开的填充管和分开的抽出管。可能还有从内容器出来的其他路径，以填充和除去液体。填充管和抽出管可以是用于输送或允许流体从中流过的任何合适的导管。
35.图3示出了本公开的低温输送罐系统的实施例。在所示的实施例中，存在第二罐，用于连接至低温输送罐100。在一个实施例中，第二罐是低温罐。低温罐500具有气体出口管520和液体出口管510，在液体出口管上方包括汲取管。尽管在图中分别示出，但出口也可以组合成罐500的一个头部。出口管520和510可以连接到输送罐100的双盘绕传输管110的第一和第二管端口601和602。低温罐500的管出口可通过柔性软管连接到双盘绕传输管110的任一管端口。尽管柔性软管是优选的连接装置，但每个罐的管可以通过任何其他已知的连接装置进行连接，包括但不限于绝缘管道。连接装置可以是永久的也可以是临时的，可以由任何管道、管子、软管或适当的导管构成。另外，根据如下所述的构造，低温罐500的管出口可以通过包括一个或多个阀511和521的管路选择性地连接到罐100的端口601和602，以将流体从罐500引导到端口601或602。
36.第二低温罐500具有内壳600和外壳700。低温液体501存储在内壳600内。低温液体占据低温罐500的特定体积，而其余体积被低温气体或蒸气502占据。出于说明目的，图中包括了液位，但液体可能会变化，尤其是在不同事件期间(低温液体或气体的输送等)。
37.在示出的实施例中，第二低温罐500是竖直存储罐。在其他实施例中，存储罐500可以是水平存储罐。
38.尽管本发明的低温输送罐500显示为双壁，但也可以是单壁或三壁的。低温罐可以由铜合金、镍合金、碳、不锈钢或本领域中任何其他已知材料制成。
39.低温罐500还可包括用于读取罐的不同特性的设备或仪表。这些设备或仪表可以显示压力、温度、压差、液位等。
40.在另一实施例中，第二罐可以是气体罐，其可以是高压气体罐。该高压气体可以是氮气。在该实施例中，第二罐填充气体而不包含液体。第二罐具有气体出口管。该气体出口管可被连接至输送罐100的双盘绕传输管110的第一和第二管端口601和602。气体罐的管出口可通过柔性软管连接到双盘绕传输管110的任一管端口。尽管柔性软管是优选的连接装置，但每个罐的管可以通过任何其他已知的连接装置进行连接，包括但不限于绝缘管道。连接装置可以是永久的也可以是临时的，可以由任何管道、管子、软管或适当的导管构成。另外，根据如下所述的构造，气体罐的管出口可以通过包括一个或多个阀和的管路选择性地连接到罐100的端口601和602，以将气体从罐引导到端口601或602。
41.图4示出了本公开的低温输送罐系统的减压构造，总体上以801表示。当需要减小输送罐100中的罐压力时，操作者将低温罐500的液体出口510连接至输送罐100的双盘绕传输管110第一管端口601处。如图4中的箭头所示，来自罐500的冷液体从第一管端口601穿过
输送罐100内的传输管110到第二管端口602。来自罐500的冷液体将导致气体102在盘绕部分111中时凝结，并且降低输送罐中的压力。随着液体继续移动通过传输管110，液体将状态更改为气体，并以气体形式从管端口602排出。
42.图5示出了本公开的低温输送罐系统的饱和构造，总体上以802表示。当需要增加低温液体101的饱和压力时，操作者将低温罐500的气体出口管520连接至输送罐100的双盘绕传输管110的管端口602。如图5中的箭头所示，热气体502从第二管端口602穿过双盘绕传输管110到第一管端口601，并释放为较冷气体。热气体在盘绕部分112中时加热低温液体101，并且增加温度且因此增加低温液体的饱和压力。
43.当第二罐为气体罐时也可实现饱和。当需要增加低温液体101的饱和压力时，操作者将气体罐的气体出口管520连接到输送罐100的双盘绕传输管110的管端口602。热气体从第二管端口602穿过双盘绕传输管110到第一管端口601，并作为冷气体释放。热气体在盘绕部分112中时加热低温液体101并升高温度，并因此升高低温液体的饱和压力。
44.图6示出了本公开的低温输送罐系统的去饱和构造，总体上以803表示。当需要降低低温液体的饱和压力时，低温罐500的液体出口管510连接至低温输送罐10的双盘绕传输管110的第二管端口602。如图6中的箭头所示，冷低温液体501从第二管端口602穿过双盘绕传输管110至第一管端口601。冷液体501冷却低温液体101并作为冷气体离开第一管端口601。低温液体的饱和压力将降低。
45.图7示出了本发明的低温输送罐104的另一个实施例。低温罐104用于储存低温液体。例如，低温液体可以是氮、氦、氖、氩、氪、二氧化碳、氢、液化天然气和氧中的至少一种，但是其他类型的气体也在本发明的范围内。在优选实施例中，低温输送罐104用于储存和输送液化天然气。
46.在图示实施例中，输送罐104具有内壳300和外壳200，其中内壳限定了罐的内部。低温液体101存储在内壳300的内部。低温液体101占据输送罐104的特定体积，剩余体积被低温气体或蒸气102占据。液位103出于说明目的而包括在内，但液位可能会变化，尤其是在不同事件时(输送lng、摄入lng)。
47.输送罐104的两个传输管113和114安装在输送罐的内壳300内。传输管113和114可以通过本领域的任何已知方法安装。在图示实施例中，如图7所示，第一传输管113包括形成顶部空间盘管111的盘绕部分。第二传输管114包括盘绕部分112。盘绕部分111和112在低温输送罐的内部。盘绕部分111和112可以利用本领域已知的任何盘绕形状。如图7所示，盘绕部分112在容器的顶部中，至少部分位于低温气体102的部分中，而盘绕部分111位于容器的底部，至少部分位于低温液体101的部分内。
48.传输管113的另一端有第一管端口604和第二管端口607。传输管114在另一端上具有第一管端口605和第二管端口606。管端口604、605、606和607可沿输送罐104的不同侧放置。在优选实施例中，第一管端口604和605位于输送罐容器的顶部，第二管口606和607位于输送罐的一侧。管端口可以位于输送罐104的外侧。管端口也可与容器边缘齐平或部分位于容器内。如图7所示，管端口在输送罐104的容器的外部是可接入的。尽管在附图中未示出具体细节，但管端口(604、605、606和607)可以具有多个特定配件。例如，各自可以包括可移除且可重复使用的密封件。每个端口还可以包括阀或排气口。该管和其他结构的横截面可以具有各种形状，比如圆形、椭圆形、正方形、三角形、五边形、六边形、多边形和其他形状。
49.盘绕部分111和112中的每个可以紧邻或邻近于管端口604、605、606和607。在所示的实施例中，第一盘绕部分111与第一管端口604和605相邻，盘绕部分112与第二管端口606和607相邻。
50.在所示的实施例中，低温输送罐104是竖直罐。在其他实施例中，罐104可以是水平罐。
51.尽管本发明的低温输送罐104示出为双壁，但也可以是单壁或三壁的。低温罐可以由铜合金、镍合金、碳、不锈钢或本领域中任何其他已知材料制成。
52.低温输送罐104可以在内外壁(或壳)之间具有绝缘和/或可以是真空绝缘的。可以使用任何已知绝缘材料的单层或多层绝缘。
53.内容器300可以通过一个或多个内容器支撑构件连接至外容器200。例如，如本领域中已知的，内容器支撑构件可以将内容器的颈部和基部连接到外容器。
54.低温罐100可包括用于读取罐的不同特性的设备或仪表。这些设备或仪表可以显示压力、温度、压差、液位等。
55.在图7的实施例或本公开的任何其他实施例中，输送罐104包括至少一个管，用于填充液化天然气或将其从罐中抽出。在一实施例中，有分开的填充管和分开的抽出管。可能还有从内容器出来的其他路径，以填充和除去液体。填充管和抽出管可以是用于输送或允许流体从中流过的任何合适的导管。
56.尽管已经示出和描述了本公开的优选实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的精神的情况下，可以在其中进行改变和修改，本公开的范围由所附权利要求限定。