專利名稱：用于從貯存罐泵送低溫流體的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從貯存罐泵送低溫流體的設(shè)備和方法。所述設(shè)備包括往復(fù)泵，所述方法包括通過(guò)在吸入沖程期間控制被供應(yīng)到泵內(nèi)的低溫液體和蒸氣的比例而控制泵流量和貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力。
背景技術(shù)：
所述低溫流體被定義為在大氣壓力下絕對(duì)溫度低于大約200°時(shí)沸騰的液體，例如氫、氦、氮、氧、天然氣或甲烷。
為了容納低溫流體，真空絕緣的貯存罐是公知的。例如壓力大約為15～200psig(大約204～1580kPa)的液化天然氣(LNG)可以在絕對(duì)溫度大約120°K～158°K下存儲(chǔ)在真空絕緣貯存罐內(nèi)。
這種貯存罐公知的問(wèn)題是熱泄漏可以導(dǎo)致貯存罐內(nèi)的一些低溫液體蒸發(fā)從而減少了低溫液體可以保持在貯存罐內(nèi)的時(shí)間。為了阻止蒸氣壓力升高到不希望的壓力，低溫貯存罐通常配備有減壓安全閥。當(dāng)蒸氣壓力升高到所述安全閥的設(shè)定值之上時(shí)，貯存罐放氣。由于所述放氣不希望將一些低溫流體釋放到大氣內(nèi)并且浪費(fèi)低溫流體，因而需要一種減少上述放氣需求的系統(tǒng)。
一些諸如氫氣、天然氣和甲烷的低溫流體被用作內(nèi)燃機(jī)的燃料。在一些發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，如果在活塞的壓縮沖程結(jié)束時(shí)燃料在高壓下被直接噴射到汽缸內(nèi)，可以獲得改進(jìn)的效率和發(fā)射。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，采用這種方式將燃料直接噴到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)所需的燃料壓力可能以是3000psig(大約23700kPa)或更高。因而，低溫燃料不能從普通貯存罐中被直接輸送，并且需要一種在上述高壓下將低溫流體輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備。需要泵將壓力從貯存罐壓力升高到噴射壓力并從貯存罐清除蒸氣以便減少排氣的需求。
美國(guó)專利5,411,374和其兩個(gè)分案(divisional)的美國(guó)專利5,477,690、5,551,488公開了低溫流體泵系統(tǒng)和泵送低溫流體方法的實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施例中，所公開的雙作用活塞泵可以被用作機(jī)動(dòng)車輛燃料泵。在該實(shí)施例中，采用這種方式使用所述泵從貯存罐排出低溫蒸氣和液體兩者，當(dāng)穩(wěn)壓罐內(nèi)(surge tank)的壓力低時(shí)，僅僅排出液體，當(dāng)穩(wěn)壓罐內(nèi)的壓力高到足以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)需求時(shí)并且車輛貯存罐內(nèi)的壓力高于設(shè)定值時(shí)，開始排出蒸氣。通過(guò)貯存罐和泵入口之間連通的不同管路從貯存罐供應(yīng)低溫液體和蒸氣。液體控制閥與液體供應(yīng)管路相關(guān)聯(lián)，蒸氣供應(yīng)閥與蒸氣供應(yīng)管路相關(guān)聯(lián)。根據(jù)燃料需求和所測(cè)量的貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力，控制液體和蒸氣控制閥。
共有的美國(guó)專利5,884,488的全部?jī)?nèi)容在此被引用作為參考，其公開了一種從貯存罐向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)低溫流體的高壓燃料供應(yīng)系統(tǒng)。另外，該專利公開還了一種能夠泵送液體或液體和蒸氣混合物的多級(jí)LNG泵。計(jì)量閥是可調(diào)整的，以便控制被抽進(jìn)泵吸入口(pump suction)內(nèi)的蒸氣量。在另一個(gè)實(shí)施例中，在蒸氣供應(yīng)管路內(nèi)設(shè)置噴嘴，以便調(diào)節(jié)被引入LNG泵的機(jī)油盤(sump)內(nèi)的蒸氣數(shù)量。通過(guò)提供一種從貯存罐排出蒸氣的方法和設(shè)備，公開在這里的技術(shù)使得可以增加貯存罐內(nèi)的保存時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的方法中，用往復(fù)活塞泵從貯存罐泵送低溫液體和蒸氣。所述方法包括(a)在吸入沖程內(nèi)，使活塞在所述往復(fù)泵內(nèi)回縮，從貯存罐將低溫流體抽吸到與所述活塞相關(guān)聯(lián)的活塞腔內(nèi)；通過(guò)在所述吸入沖程的所選擇部分期間僅僅基本上供應(yīng)蒸氣，控制被供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例，從而控制通過(guò)所述泵的流速；(b)在壓縮沖程內(nèi)，在所述活塞腔內(nèi)壓縮和凝結(jié)任何蒸氣以及壓縮任何液體，并將壓縮后的低溫流體從所述泵內(nèi)排出。
在優(yōu)選方法中，通過(guò)泵的流速被控制，以便將泵下游某一預(yù)定點(diǎn)的壓力維持在預(yù)定范圍內(nèi)。例如，泵下游的某點(diǎn)可以在累積容器(accumulator)內(nèi)、管內(nèi)或通向發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)的歧管內(nèi)。
所述方法還包括監(jiān)視貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力以及進(jìn)一步控制被供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例以將貯存罐內(nèi)蒸氣壓力維持得低于一預(yù)定值。例如，通過(guò)改變泵速，可以維持恒定的流速，同時(shí)改變被供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例。類似地，當(dāng)泵下游某一點(diǎn)的壓力在預(yù)定壓力范圍內(nèi)時(shí)，供應(yīng)到泵內(nèi)的蒸氣比例可以增加，以便更快速地減少貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力。
在吸入沖程期間，可以通過(guò)以下方式控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例首先供應(yīng)液體直至活塞到達(dá)吸入沖程內(nèi)的某一位置，該位置對(duì)應(yīng)于所希望的液體比例；然后基本上僅供應(yīng)蒸氣以填充活塞腔，直至吸入沖程完成為止。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)泵周期，通過(guò)在所述壓縮沖程期間使所述蒸氣在所述活塞腔內(nèi)凝結(jié)所需液體的最小比例，可以確定經(jīng)過(guò)泵的最小可抽吸流速。
液化氣比同樣的流體在氣態(tài)下所占據(jù)的空間少，從而通過(guò)使用低溫系統(tǒng)供應(yīng)氣體可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于高壓應(yīng)用，可以使用低溫泵。在液化氣從低溫泵中排出后，將流體引導(dǎo)至加熱器，以便將其轉(zhuǎn)換成氣體。
在所述方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在每次泵循環(huán)中，按照體積衡量的所希望的液體比例是恒定的。為了實(shí)現(xiàn)液體的恒定比例，在所述吸入沖程的預(yù)定部分中，將蒸氣供應(yīng)到所述泵內(nèi)。例如流體可以在吸入沖程初始階段首先被供應(yīng)給泵，一旦活塞到達(dá)一預(yù)定位置，在所述吸入沖程的剩余部分將蒸氣供應(yīng)至泵。通過(guò)在任何吸入沖程的預(yù)定恒定部分期間僅供應(yīng)蒸氣、并在所述吸入沖程的剩余部分基本上僅供應(yīng)液體，可以獲得相同效果。
當(dāng)所述低溫流體是易燃燃料時(shí)，本方法可以用于向發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)控制與蒸氣供應(yīng)管相關(guān)聯(lián)的自動(dòng)致動(dòng)閥(automatically actuated valve)，控制在吸入沖程期間向所述活塞腔供應(yīng)的蒸氣，所述蒸氣供應(yīng)管將所述貯存罐內(nèi)液面上方空間與所述泵相連。所述方法還包括打開所述閥，向所述泵基本上僅供應(yīng)蒸氣；以及，關(guān)閉所述閥，向所述泵基本上僅供應(yīng)液體。通過(guò)控制參考所述活塞位置何時(shí)打開閥門，可以控制流過(guò)所述泵的流速，并且通過(guò)在所述吸入沖程的一小部分打開所述閥，可以增加所述流速。通過(guò)向電子控制器發(fā)送電子信號(hào)的傳感器確定所述泵活塞的位置。所述傳感器包括與所述活塞相關(guān)聯(lián)的線性位置轉(zhuǎn)換器(transducer)。用于自動(dòng)致動(dòng)所述閥的適合裝置是公知的。例如，致動(dòng)器可以是電子、機(jī)械、氣動(dòng)、液壓或上述的組合。可以對(duì)機(jī)械致動(dòng)器進(jìn)行設(shè)定，以便在所述吸入沖程的恒定部分自動(dòng)致動(dòng)所述閥。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，閥致動(dòng)器是電控的，并且對(duì)于不同的吸入沖程，供應(yīng)到泵的液體和蒸氣比例是可變的。例如，可以使用電子控制器打開和關(guān)閉螺線管致動(dòng)閥(solenoid actuated valve)，以便將蒸氣引導(dǎo)到泵內(nèi)并得到所希望的泵流速。通過(guò)從貯存罐內(nèi)液面上方的空間向泵提供蒸氣，可以減小所述貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力。
本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需使用計(jì)量閥(metering valve)或噴孔來(lái)控制流經(jīng)所述蒸氣供應(yīng)管的蒸氣量。相反，根據(jù)本發(fā)明的方法，在每個(gè)吸入沖程內(nèi)，可以控制蒸氣比例。
在一個(gè)優(yōu)選方法中，線性液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述泵。與機(jī)械曲柄軸驅(qū)動(dòng)相比，由于線性液壓馬達(dá)可以以恒速操作所述泵，減少了排出管內(nèi)的壓力波動(dòng)，所以優(yōu)選線性液壓馬達(dá)。當(dāng)使用該方法向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料時(shí)，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能可以被有效地用來(lái)為液壓馬達(dá)的液壓泵供應(yīng)能量。
當(dāng)線性液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述泵時(shí)，通過(guò)監(jiān)視所述液壓馬達(dá)，可以確定所述泵活塞的位置。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)監(jiān)視與設(shè)置在所述泵活塞和所述線性液壓馬達(dá)之間的活塞桿相關(guān)聯(lián)的基準(zhǔn)點(diǎn)，可以確定所述泵活塞的位置。
當(dāng)該方法使用單級(jí)泵時(shí)，在給定的泵速下，通過(guò)在吸入沖程期間僅向所述泵供應(yīng)液體，可以對(duì)所述設(shè)備進(jìn)行控制，使之以最大流速工作。當(dāng)所述泵配備有進(jìn)口段(inducer)時(shí)，當(dāng)泵以最大流速工作時(shí)，由于蒸氣在進(jìn)口段內(nèi)凝結(jié)，仍然可以將一定數(shù)量的蒸氣供應(yīng)給所述泵。利用所述進(jìn)口段，對(duì)于每個(gè)周期，通過(guò)向進(jìn)口段提供一定比例的液體和蒸氣，以使所有供應(yīng)到所述進(jìn)口段的蒸氣都在進(jìn)口段內(nèi)凝結(jié)并且從進(jìn)口段排出的液體充滿活塞腔，可以得到最大流速。
在另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)控制供應(yīng)到所述泵的液體的流速，可以控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例。例如，當(dāng)沒(méi)有向泵供應(yīng)蒸氣時(shí)，可以操作與液體供應(yīng)管相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)控制閥，以便控制從所述貯存罐流向所述泵的液體的流速。因而，對(duì)于被配置成為在吸入沖程的恒定部分向泵供應(yīng)蒸氣的泵來(lái)說(shuō)，通過(guò)控制供應(yīng)到泵的液體的流速，供應(yīng)到泵的液體和蒸氣的比例是可控制的。
除了通過(guò)控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例來(lái)控制流速之外，通過(guò)使用位移可變泵(variable displacement pump)或改變泵速度，可以進(jìn)一步影響通過(guò)所述泵的流速。例如，當(dāng)泵由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以使用速度可變控制器改變泵的速度。在液壓泵或低溫泵自身被利用該低溫泵供應(yīng)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)置中，發(fā)動(dòng)機(jī)速度通常與燃料需求相互對(duì)應(yīng)，泵速度可以受控，以便隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度的增加而自動(dòng)增加。然而，在這種設(shè)置中，帶有被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵的液壓馬達(dá)相比被發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的低溫泵具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橐簤厚R達(dá)允許泵速度受控以減少排出管內(nèi)的壓力波動(dòng)。
當(dāng)使用位移可變低溫泵時(shí)，通過(guò)改變泵位移可以進(jìn)一步控制流經(jīng)所述泵的流速，例如，當(dāng)希望低流速時(shí)限制沖程的長(zhǎng)度。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，多種控制通過(guò)所述泵流速的方法可以與上述通過(guò)控制供應(yīng)到泵的低溫蒸氣和液體的比例來(lái)控制流速的方法相結(jié)合。
用往復(fù)活塞泵從貯存罐泵送低溫流體的一種具體的優(yōu)選方法包括(a)在吸入沖程內(nèi)，使活塞在所述往復(fù)泵內(nèi)回縮，從所述貯存罐將低溫流體抽吸到與所述活塞相關(guān)聯(lián)的活塞腔內(nèi)；當(dāng)與蒸氣供應(yīng)管相關(guān)聯(lián)的閥打開時(shí)，從所述貯存罐通過(guò)蒸氣供應(yīng)管向所述泵供應(yīng)蒸氣；當(dāng)上述閥關(guān)閉時(shí)，從所述貯存罐通過(guò)液體供應(yīng)管向所述泵供應(yīng)液體；以及通過(guò)控制所述吸入沖程期間開啟所述閥的時(shí)間而減少貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力并控制泵流速；和(b)在壓縮沖程內(nèi)，反向所述活塞方向，以便在所述活塞腔內(nèi)壓縮和凝結(jié)蒸氣并壓縮低溫液體；以及將壓縮后的低溫流體從所述泵內(nèi)排出。
當(dāng)泵在下一個(gè)吸入沖程開始時(shí)抽吸液體時(shí)，在下一個(gè)吸入沖程之前，與蒸氣供應(yīng)管相關(guān)聯(lián)的閥關(guān)閉。當(dāng)壓縮沖程完成時(shí)或在壓縮沖程期間任何時(shí)刻，該閥可以關(guān)閉。很明顯，當(dāng)在吸入沖程初始或在進(jìn)行期間供應(yīng)蒸氣時(shí)，所述閥在吸入沖程結(jié)束之前關(guān)閉。
本發(fā)明還進(jìn)一步涉及一種用于實(shí)施從貯存罐泵送低溫流體并減少所述貯存罐內(nèi)蒸氣壓力的設(shè)備，在一優(yōu)選實(shí)施例中所述設(shè)備包括(a)用于從所述貯存罐泵送所述低溫流體的往復(fù)泵；(b)流體連接所述貯存罐和所述泵入口的液體供應(yīng)管；(c)流體連接所述貯存罐內(nèi)液面上方空間和所述入口的蒸氣供應(yīng)管；(d)與所述蒸氣供應(yīng)管相關(guān)聯(lián)的自動(dòng)致動(dòng)閥，所述閥可以在打開和關(guān)閉位置之間操作，當(dāng)所述閥處于打開位置時(shí)，允許蒸氣流過(guò)所述蒸氣供應(yīng)管；(e)控制器，決定在所述泵的吸入沖程期間何時(shí)打開所述閥，所述控制器作出此種決定，以便得到所希望的流速。
所述設(shè)備還包括用于確定所述泵的活塞位置的位置傳感器。所述位置傳感器與所述控制器相連通，以便當(dāng)所述活塞處于對(duì)應(yīng)于所述吸入沖程的所希望液體的比例的位置時(shí)，所述控制器打開所述閥。在一優(yōu)選設(shè)置中，所述位置傳感器包括與所述活塞相關(guān)聯(lián)的一線性位置轉(zhuǎn)換器。
所述設(shè)備還包括一進(jìn)口段。所述進(jìn)口段被流體地設(shè)置在所述貯存罐和所述往復(fù)泵之間，所述進(jìn)口段包括用于從所述貯存罐接收低溫流體的入口、可在所述進(jìn)口段活塞腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以便壓縮和凝結(jié)低溫蒸氣和壓縮低溫液體的入口段活塞、用于排出壓縮后的低溫流體的出口。然后，被進(jìn)口段壓縮后的低溫流體供應(yīng)到泵的入口，以便對(duì)低溫流體進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮。
在一優(yōu)選設(shè)置中，所述進(jìn)口段活塞將所述進(jìn)口段活塞腔分成兩個(gè)輔助腔，使得進(jìn)口段按照兩級(jí)操作。通過(guò)單向流動(dòng)管路，低溫流體從第一活塞腔傳送到泵活塞腔內(nèi)，所述單向流動(dòng)管路通常是止回閥。當(dāng)進(jìn)口段的第二級(jí)內(nèi)的壓力超過(guò)一預(yù)定值時(shí)，壓力驅(qū)動(dòng)閥允許低溫流體從進(jìn)口段的第二級(jí)流到第一級(jí)。也就是在第二級(jí)的壓縮沖程期間，低溫流體從第二級(jí)輔助腔傳送到泵活塞腔內(nèi)，當(dāng)活塞腔充滿時(shí)，第二級(jí)輔助腔內(nèi)的壓力升高，直到所述壓力驅(qū)動(dòng)閥打開，使過(guò)量的流體返回進(jìn)口段的第一級(jí)輔助腔內(nèi)。這種兩級(jí)進(jìn)口段結(jié)構(gòu)允許過(guò)量的低溫流體在進(jìn)口段內(nèi)循環(huán)，而不是返回到貯存罐。
包含進(jìn)口段的低溫泵在共有的美國(guó)專利5,884,488中詳細(xì)介紹，其內(nèi)容被在此引用作為參考。所述泵活塞腔的體積優(yōu)選地比進(jìn)口段活塞腔的體積小。更具體地說(shuō)，所述進(jìn)口段活塞腔的體積最好至少比所述泵活塞腔的體積大兩倍，在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述進(jìn)口段活塞腔的體積比所述泵活塞腔的體積大大約4至7倍。


附圖示出了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是這些附圖并不限制本發(fā)明的精神和范圍，附圖中圖1示意性示出了將低溫流體從貯存容器泵送到累積容器內(nèi)的設(shè)備；圖2A、2B和2C是往復(fù)泵的示意性截面視圖，示出了在吸入沖程期間同一個(gè)泵的活塞所處的順序位置；圖3是繪出了壓力相對(duì)于活塞位置的圖表，示出了在壓縮沖程期間活塞腔內(nèi)的壓力變化；圖4是具有分開的蒸氣和液體供應(yīng)管的泵的端部的橫截面視圖，其示出了在每個(gè)吸入沖程內(nèi)用于引入體積比例為固定比例的蒸氣和液體。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，其示意性示出了從貯存容器10向累積容器40泵送低溫流體的優(yōu)選設(shè)備。壓力傳感器12測(cè)量貯存罐10內(nèi)的壓力，壓力傳感器42測(cè)量累積容器40內(nèi)的壓力。在另一個(gè)未示的實(shí)施例中，所述設(shè)備不需要使用累積容器40，壓力傳感器42簡(jiǎn)單地測(cè)量排出管路44內(nèi)的壓力。
下文將結(jié)合單動(dòng)作往復(fù)活塞泵20介紹本發(fā)明的設(shè)備，單動(dòng)作往復(fù)活塞泵20包括活塞22、活塞腔24、活塞桿26和線性致動(dòng)器(actuator)28，用于將低溫流體泵送到更高的壓力，應(yīng)該理解，具有進(jìn)口段的泵或多級(jí)泵可以替代泵20，或分開的二級(jí)泵可以與泵20串聯(lián)使用。在圖1中泵20可以用如共有的美國(guó)專利5,884,488所述泵中的一種來(lái)替代。在優(yōu)選實(shí)施例中，線性致動(dòng)器28是一種線性液壓馬達(dá)。
液體從貯存罐10通過(guò)液體供應(yīng)管30、泵抽吸管31和泵入口被泵送到活塞腔24內(nèi)。蒸氣從貯存罐10內(nèi)液面上方的空間通過(guò)分開的蒸氣供應(yīng)管32供應(yīng)到相同的泵抽吸管31和泵入口內(nèi)。圖中示出，閥34沿蒸氣供應(yīng)管32設(shè)置以控制蒸氣通過(guò)蒸氣供應(yīng)管32的流動(dòng)。閥34是自動(dòng)致動(dòng)閥。在優(yōu)選實(shí)施例中，閥34是一個(gè)電磁閥(solenoid valve)，但是閥34也可以利用另一種類型的自動(dòng)致動(dòng)器，例如氣動(dòng)致動(dòng)器或機(jī)械致動(dòng)器(例如由凸輪驅(qū)動(dòng)的軸)。當(dāng)閥34被開啟時(shí)，與液體流動(dòng)相比，對(duì)蒸氣流動(dòng)的較低阻力導(dǎo)致基本上僅有蒸氣通過(guò)泵抽吸管31被供應(yīng)到活塞腔24。因而，當(dāng)閥34被開啟時(shí)，不需要控制閥阻止液體流過(guò)液體供應(yīng)管30，雖然可以在所有流體管上使用人工關(guān)閉閥(未示)，以便在拆卸和維修時(shí)幫助隔離不同元件。當(dāng)希望使用其它設(shè)備控制被供應(yīng)到泵20的液體和蒸氣的比例，以便實(shí)現(xiàn)通過(guò)泵20的流速具有較寬范圍時(shí)，可以在系統(tǒng)中(用虛線示出)使用可選的控制閥35。也就是說(shuō)，可選的控制閥35可以獨(dú)自或與其它設(shè)備組合使用，以控制供應(yīng)到泵20的液體和蒸氣的比例。
在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)閥34是電磁閥時(shí)，其被控制器36電控制。可以使用控制器36控制線性致動(dòng)器28的速度。速度可變控制的線性致動(dòng)器28可以用作控制通過(guò)所述設(shè)備的流速的設(shè)備?？刂破?6可以是一種控制泵流速、貯存罐10和累積容器40內(nèi)壓力的控制器。在另一種實(shí)施例中，控制器36是多功能控制器的一部分，除了圖1所示設(shè)備以外，它還控制著其它的系統(tǒng)元件。例如當(dāng)使用設(shè)備向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料時(shí)，控制器36可以是控制其它工程系統(tǒng)的一部分或全部的、較大設(shè)備中的一部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，不需要電子控制器，并且操縱此設(shè)備可使液體和蒸氣在體積上的比例基本恒定；也就是在吸入沖程的恒定部分，使用閥34或另一機(jī)械元件向泵供應(yīng)蒸氣。
圖4示出了一種泵設(shè)置的示例，所述泵設(shè)置用于不使用控制器地向泵供應(yīng)比例恒定(以體積計(jì)算)的液體和蒸氣。在圖4中，泵120具有包括延伸部分123的活塞122?；钊?22由活塞桿126驅(qū)動(dòng)，從而使活塞122在活塞腔124內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。延伸部分123可插入形成在泵120的抽吸端內(nèi)的插孔125內(nèi)。緊公差裝配可以與一密封件組合(未示)，以便在延伸部分123的平行表面和插孔125之間提供密封，以使當(dāng)延伸部分123被插入插孔125內(nèi)時(shí)，通過(guò)蒸氣供應(yīng)管132的蒸氣流動(dòng)基本上被阻擋。
液體供應(yīng)管130通過(guò)單向閥131在吸入沖程的初始時(shí)將液體供應(yīng)到活塞腔124內(nèi)。隨著吸入沖程的進(jìn)行，延伸部分123從插孔125中被抽出，蒸氣基本上充滿活塞腔124的擴(kuò)張?bào)w積。
在壓縮沖程期間，單向閥131和133分別阻止流體被迫進(jìn)入液體供應(yīng)管130和蒸氣供應(yīng)管132。在通過(guò)單向閥127和129從活塞腔124排出之前，活塞腔124內(nèi)的蒸氣被壓縮和凝結(jié)，液體也可以被壓縮，以便增加流體的壓力。當(dāng)排出的流體被引導(dǎo)到具有較小活塞腔的另一階段時(shí)，過(guò)量的流體可以通過(guò)壓力安全閥128返回活塞腔124。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不背離本發(fā)明精神的前提下，其它設(shè)置是可能的。例如，蒸氣入口可以設(shè)置在活塞腔的壁內(nèi)，隨著活塞穿過(guò)它們，它們暴露出來(lái)，與使用在雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中的入口設(shè)置非常相似。
圖4的泵不需要使用諸如圖1所示的控制器。然而，在其它實(shí)施例中，可以使用控制器用來(lái)調(diào)整液體和蒸氣的比例以對(duì)控制經(jīng)過(guò)泵的流速提供更大的靈活性。再次參考圖1，使用電子控制器36接收來(lái)自壓力傳感器42、位置傳感器50和可選的壓力傳感器12的輸入信號(hào)。可以使用控制器36控制至少一個(gè)設(shè)備，以便在每一吸入沖程期間調(diào)整通過(guò)設(shè)備的流速和/或被引入泵內(nèi)的液體和蒸氣的比例。
適用于檢測(cè)活塞22位置的位置傳感器是本領(lǐng)域公知的。在優(yōu)選實(shí)施例中，位置傳感器50是一種線性位置轉(zhuǎn)換器，其檢測(cè)活塞22的位置并向控制器36輸送指示信號(hào)。位置傳感器50可以與泵20或泵的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的任意一個(gè)元件相關(guān)聯(lián)。例如，傳感器50可以檢測(cè)活塞桿上基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，所述活塞桿將活塞22與線性致動(dòng)器28相連，或傳感器50可以監(jiān)視和活塞22的位置相應(yīng)的線性致動(dòng)器28的狀態(tài)。例如，當(dāng)線性致動(dòng)器28是線性液壓馬達(dá)時(shí)，位置傳感器50可以監(jiān)視液壓流體的流動(dòng)或液壓活塞的位置。
在吸入沖程期間，傳感器50確定活塞22的位置，從而當(dāng)活塞22處于適合位置時(shí)控制器36打開閥34，以便在每個(gè)吸入沖程時(shí)實(shí)現(xiàn)所希望的液體和蒸氣比例。
控制器36決定所希望的流速和泵速度，其表示每個(gè)吸入沖程時(shí)被供應(yīng)到活塞腔124內(nèi)的液體和蒸氣比例。根據(jù)基于輸入信號(hào)的預(yù)定操作標(biāo)準(zhǔn)，控制器36優(yōu)選地作出決定，例如，控制通過(guò)泵20的流速，以便將泵20下游的壓力保持在預(yù)定的壓力范圍內(nèi)，可選地，保持貯存罐10內(nèi)的壓力低于預(yù)定壓力。對(duì)于給定的操作條件，控制器36確定向泵20供應(yīng)蒸氣的適合的活塞位置。在每次泵循環(huán)中需要最小量的液體，確保幾乎所有被抽進(jìn)泵內(nèi)的蒸氣都可凝結(jié)，且在壓縮沖程結(jié)束時(shí)流體的溫度和壓力不太高。每個(gè)吸入沖程中的液體的實(shí)際最小量取決于一系列可變的操作條件，例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)保持足夠低的壓力和溫度時(shí)，體積低至10～20％的液體也足以使已經(jīng)被吸入剩余體積內(nèi)的蒸氣凝結(jié)?？刂破?6可以結(jié)合查閱表或使用一種算法作出其決定。
在簡(jiǎn)化系統(tǒng)內(nèi)，代替電子控制器，可以使用機(jī)械控制器，在吸入沖程期間，無(wú)論何時(shí)活塞22到達(dá)預(yù)定位置，通過(guò)向泵20供應(yīng)蒸氣可以提供按照體積測(cè)量在比例上基本恒定的液體和蒸氣。
圖2A、2B和2C示出了圖1的泵20。在優(yōu)選方法中，通過(guò)控制流量，控制器36控制通過(guò)泵20的流速。流量受操縱閥34控制，以便在每個(gè)吸入沖程期間，控制被供應(yīng)到活塞腔21內(nèi)的液體和蒸氣的比例。在圖2A內(nèi)，吸入沖程剛剛開始，活塞22便沿箭頭60所示方向移動(dòng)。閥34(如圖1所示)關(guān)閉，僅僅液體通過(guò)抽吸管31被從貯存罐10中抽取，以充滿活塞腔24。
在圖2B中，活塞22處于吸入沖程期間的中間位置。也就是活塞22可以處于活塞開始位置和結(jié)束位置之間任何一個(gè)位置?？刂破?6根據(jù)泵20下游一點(diǎn)處的壓力確定所希望的液體和蒸氣比例。圖2B表示吸入沖程內(nèi)的一點(diǎn)，此時(shí)控制器36確定所希望數(shù)量的液體已經(jīng)被抽入活塞腔24內(nèi)，控制器36打開閥34，這樣，對(duì)于吸入沖程的剩余部分，基本上僅僅蒸氣通過(guò)抽吸管31被抽入到活塞腔24內(nèi)。
在圖2C中示出活塞22剛到達(dá)吸入沖程結(jié)束的位置。線62表示基于控制器36打開閥34時(shí)活塞22位置的液體和蒸氣的相對(duì)體積。在其它吸入沖程內(nèi)，根據(jù)控制器36打開閥34時(shí)活塞22的位置，液體和蒸氣的比例會(huì)發(fā)生變化。為了使給定吸入沖程的流量最大化，閥34在整個(gè)吸入沖程內(nèi)保持關(guān)閉。為了減少給定吸入沖程的流量，控制器36在吸入沖程的較早階段打開閥34。
在圖2中，為了簡(jiǎn)化對(duì)如何控制液體和蒸氣比例的介紹，示出的吸入沖程以抽吸液體開始，并且當(dāng)已經(jīng)抽吸了所希望數(shù)量的液體時(shí)，僅僅抽吸蒸氣。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，只要對(duì)于各個(gè)相同的活塞行程抽吸液體或蒸氣，可以在無(wú)需改變液體和蒸氣的體積比例的條件下改變抽吸蒸氣或液體的時(shí)間。
完成吸入沖程之后，活塞22反向且壓縮沖程開始。在壓縮沖程開始時(shí)，隨著活塞腔23體積的縮小，活塞腔24內(nèi)的蒸氣被壓縮和凝結(jié)。液體也被壓縮，如圖3所示，一旦所有蒸氣基本上凝結(jié)成液體，活塞腔24內(nèi)的壓力急劇增加。圖3是示出壓縮沖程期間壓力和活塞位置之間的關(guān)系的圖表。在圖表的左側(cè)，活塞22在點(diǎn)A處于壓縮沖程的開始階段，在圖表的右側(cè)，活塞22在點(diǎn)D處于壓縮沖程的結(jié)束階段。在點(diǎn)B，基本上所有蒸氣已經(jīng)凝結(jié)，壓力開始急劇升高。在點(diǎn)C，流體被壓縮到所希望的壓力并以該壓力排出。如果在吸入沖程期間，抽吸更大比例的蒸氣，對(duì)應(yīng)于點(diǎn)B和C的活塞位置將進(jìn)一步向右偏移；相反，如果在吸入沖程期間，抽吸更大比例的液體，對(duì)應(yīng)于點(diǎn)B和C的活塞位置將進(jìn)一步向左偏移。
低溫流體最終從活塞腔24通過(guò)泵出口和排出管44被排出，該排出管將壓縮后的流體引導(dǎo)到加熱器48，然后引導(dǎo)到累積容器40。對(duì)于具體比例的液體和蒸氣，泵20將被抽吸到活塞腔24內(nèi)的流體壓縮到所希望的高壓，然后從泵20內(nèi)將流體排出。
再次參考圖1，低溫流體可以從累積容器40和排出管44被引導(dǎo)至一種應(yīng)用場(chǎng)合或到終端用戶46。例如，當(dāng)?shù)蜏亓黧w是諸如天然氣的易燃燃料時(shí)，終端用戶46可以是使用低溫流體為燃料的內(nèi)燃機(jī)。當(dāng)?shù)蜏亓黧w從高壓泵中排出時(shí)，它是超臨界的低溫流體，在將該流體引導(dǎo)到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)之前，希望將流體轉(zhuǎn)換成氣體。加熱器48可用來(lái)對(duì)流體進(jìn)行加熱，并將流體轉(zhuǎn)化成氣體。
簡(jiǎn)單起見，圖中所示的泵20是單動(dòng)作單級(jí)泵。使用單級(jí)泵，可以將液體泵壓到高壓。當(dāng)使用單級(jí)泵泵送液體和蒸氣的混合物時(shí)，通?？梢垣@得大約500psig(大約3950kPa)的排出壓力，同時(shí)從貯存罐排出蒸氣，因而減小了貯存罐內(nèi)的壓力，并增加了保存時(shí)間。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，如果使用多于一級(jí)，可以獲得更高的排出壓力，或獲得與單級(jí)泵相同的壓力，但是設(shè)備可以更輕更適用。利用多級(jí)泵，可以使用相同的控制程序，通過(guò)調(diào)節(jié)在每個(gè)吸入沖程期間被抽吸到泵內(nèi)的液體和蒸氣的比例，而控制泵流量。已經(jīng)指出，所述泵可以是共有美國(guó)專利5,884,488所述類型中的一種。
可以間歇地操作泵20，以便將累積容器40內(nèi)的壓力維持在預(yù)定值之間，并將貯存罐10內(nèi)的壓力維持在低于一預(yù)定蒸氣壓力。在一優(yōu)選方法中，隨著活塞22以恒速運(yùn)動(dòng)，泵20連續(xù)操縱，通過(guò)控制每個(gè)吸入沖程期間被抽吸的液體和蒸氣的比例，控制通過(guò)泵20的流速。以恒速操縱泵20的優(yōu)點(diǎn)是不需要用于改變泵速的額外控制裝置和元件，從而簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)和控制程序，可靠性得以改善。在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)使用所述設(shè)備向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械能可用于驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)的液壓泵，從而使液壓馬達(dá)的速度和泵的速度與發(fā)動(dòng)機(jī)速度相對(duì)應(yīng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)速度通常對(duì)應(yīng)于燃料需求，利用這種設(shè)置，泵容量自動(dòng)改變，以便與燃料需求匹配。因而，通過(guò)自動(dòng)改變作為發(fā)動(dòng)機(jī)速度函數(shù)的泵速以及控制液體和蒸氣的比例，可以獲得貯存罐10和累積容器40之間的、更寬范圍的流速。
如上述公開對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的一樣，在沒(méi)有背離本發(fā)明精神和范圍的前提下，在本發(fā)明的實(shí)踐中許多改變和修改都是可能的，因此本發(fā)明的范圍將會(huì)與由權(quán)利要求所定義的本質(zhì)相一致。
權(quán)利要求
1.一種用往復(fù)活塞泵從貯存罐泵送低溫液體和蒸氣的方法，所述方法包括(a)在吸入沖程內(nèi)，使設(shè)置在所述往復(fù)泵內(nèi)的活塞回縮，從貯存罐將低溫流體抽吸到與所述活塞相關(guān)聯(lián)的活塞腔內(nèi)；通過(guò)在所述吸入沖程的所選擇部分期間僅僅基本上供應(yīng)蒸氣，控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例，從而控制通過(guò)所述泵的流速；以及(b)在壓縮沖程內(nèi)，在所述活塞腔內(nèi)壓縮和凝結(jié)蒸氣并壓縮任何液體，并將壓縮后的低溫流體從所述泵內(nèi)排出。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)于每個(gè)泵周期，通過(guò)使在所述壓縮沖程期間所需的液體比例最小化以允許所述蒸氣在所述活塞腔內(nèi)凝結(jié)，從而確定通過(guò)所述泵的可抽吸最小流速。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述泵是單級(jí)泵，對(duì)于每個(gè)泵周期，通過(guò)僅向所述泵供應(yīng)低溫液體，可獲得流過(guò)所述泵的可抽吸最大流速。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括在進(jìn)口段內(nèi)凝結(jié)從所述貯存罐供應(yīng)的蒸氣，通過(guò)向所述進(jìn)口段供應(yīng)一定比例的液體和蒸氣，可以獲得通過(guò)所述泵的最大流率，這樣，當(dāng)所述進(jìn)口段完成壓縮沖程時(shí)，所述泵活塞腔基本充滿液體。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制通過(guò)所述泵的流率，以便在所述泵下游的某一點(diǎn)將壓力維持在預(yù)定范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，還包括監(jiān)視所述貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力，以及控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例，從而將所述貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力維持在一預(yù)定值以下。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述吸入沖程期間，通過(guò)首先供應(yīng)液體直至所述活塞在所述吸入沖程期間到達(dá)對(duì)應(yīng)于所希望的液體比例的某一位置為止，然后基本上僅供應(yīng)蒸氣填充所述活塞腔直至所述吸入沖程結(jié)束，來(lái)控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述泵排出的低溫流體被引到加熱器，用于將所述低溫流體轉(zhuǎn)變成氣體。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以體積測(cè)量的、所希望的液體比例是恒定的，因而在所述吸入沖程的預(yù)定部分，將蒸氣供應(yīng)到所述泵內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述低溫流體是易燃燃料，并且所述方法還包括向發(fā)動(dòng)機(jī)提供所述易燃燃料。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)操作與蒸氣供應(yīng)管相關(guān)聯(lián)的自動(dòng)致動(dòng)閥控制在吸入沖程期間向所述活塞腔供應(yīng)的蒸氣，所述蒸氣供應(yīng)管將所述貯存罐內(nèi)液面上方空間與所述泵相連，所述方法包括打開所述閥、向所述泵基本上僅供應(yīng)蒸氣，和關(guān)閉所述閥、基本上向所述泵僅供應(yīng)液體。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過(guò)控制參考所述活塞位置打開所述閥的時(shí)間，可以控制流過(guò)所述泵的流速，通過(guò)在所述吸入沖程的一較小部分打開所述閥，增加流速。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過(guò)向電子控制器發(fā)送電信號(hào)的傳感器確定所述泵活塞的位置。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述傳感器包括與所述活塞相關(guān)聯(lián)的線性位置轉(zhuǎn)換器。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述閥是電磁閥。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述電子控制器控制所述電磁閥，以便在減少所述貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)所希望的泵流速。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，還包括用線性液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述泵。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，通過(guò)監(jiān)視所述線性液壓馬達(dá)確定所述泵活塞的位置。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，通過(guò)監(jiān)視設(shè)置在所述泵活塞和所述線性液壓馬達(dá)之間的活塞桿確定所述泵活塞的位置。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中除了通過(guò)控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例來(lái)控制流速之外，還可以通過(guò)改變泵速度進(jìn)一步控制所述低溫流體的流速。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述吸入沖程的一固定部分，從所述貯存罐向所述泵供應(yīng)蒸氣，當(dāng)不從貯存罐供應(yīng)蒸氣時(shí)，通過(guò)控制供應(yīng)到泵的液體的流速，控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，除了通過(guò)控制供應(yīng)到所述泵的液體和蒸氣的比例來(lái)控制所述流速之外，當(dāng)所述泵是位移可變泵且可以通過(guò)改變位移來(lái)影響通過(guò)所述泵的流速時(shí)，可以進(jìn)一步控制所述流速。
23.一種用往復(fù)活塞泵從貯存罐抽吸低溫流體的方法，所述方法包括(a)在吸入沖程內(nèi)，使活塞在所述往復(fù)泵內(nèi)回縮，從所述貯存罐將低溫流體抽吸到與所述活塞相關(guān)聯(lián)的活塞腔內(nèi)；當(dāng)與蒸氣供應(yīng)管相關(guān)聯(lián)的閥打開時(shí)，從所述貯存罐通過(guò)蒸氣供應(yīng)管向所述泵供應(yīng)蒸氣；當(dāng)上述閥關(guān)閉時(shí)，從所述貯存罐通過(guò)液體供應(yīng)管向所述泵供應(yīng)低溫液體；通過(guò)控制在所述吸入沖程期間開啟所述閥的時(shí)間來(lái)減少貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力并控制泵流速；以及(b)在壓縮沖程內(nèi)，反向所述活塞，以便在所述活塞腔內(nèi)壓縮和凝結(jié)蒸氣并壓縮低溫液體；將壓縮后的低溫流體從所述泵內(nèi)排出。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，當(dāng)所述閥關(guān)閉時(shí)，所述泵基本上僅將低溫液體抽吸到所述活塞腔內(nèi)，當(dāng)所述閥打開時(shí)，基本上僅抽吸蒸氣。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，通過(guò)控制器、參考在所述泵下游引入壓縮后的低溫流體的某一點(diǎn)所測(cè)量的壓力確定所述閥的開啟時(shí)刻。
26.一種從貯存罐泵送低溫流體并減少所述貯存罐內(nèi)蒸氣壓力的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a)用于從所述貯存罐泵送所述低溫流體的往復(fù)泵；(b)流體連接所述貯存罐和所述泵入口的液體供應(yīng)管；(c)流體連接所述貯存罐內(nèi)液面上方空間和所述入口的蒸氣供應(yīng)管；(d)與所述蒸氣供應(yīng)管相關(guān)聯(lián)的自動(dòng)致動(dòng)閥，所述閥可以在打開和關(guān)閉位置之間操作，當(dāng)所述閥處于所述打開位置時(shí)，允許蒸氣流過(guò)所述蒸氣供應(yīng)管；(e)控制器，決定在所述泵的吸入沖程期間何時(shí)打開所述閥，所述控制器作出上述決定以得到所希望的流速。
27.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，還包括用于確定所述泵的活塞位置的位置傳感器，所述位置傳感器與所述控制器相連通，這樣，當(dāng)所述活塞處于對(duì)應(yīng)于所述吸入沖程的所希望液體比例的位置時(shí)，所述控制器打開所述閥。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述位置傳感器包括與所述活塞相關(guān)聯(lián)的線性位置轉(zhuǎn)換器。
29.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述閥是電磁閥。
30.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，還包括用于驅(qū)動(dòng)所述泵的線性液壓馬達(dá)。
31.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，還包括與所述泵的排出口流體連接的累積容器。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述低溫流體是易燃燃料。
33.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，還包括對(duì)從所述泵排出的低溫流體進(jìn)行加熱的加熱器。
34.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，還包括與所述泵的排出口流體連接的內(nèi)燃機(jī)，所述易燃燃料用作所述內(nèi)燃機(jī)的燃料。
35.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述往復(fù)泵是單動(dòng)作泵，其包括在單獨(dú)一個(gè)活塞腔內(nèi)可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的單個(gè)活塞。
36.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包括進(jìn)口段，其設(shè)置在所述貯存罐和所述往復(fù)泵之間，所述進(jìn)口段包括用于從所述貯存罐接收低溫流體的入口和可在所述進(jìn)口段活塞腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)口段活塞，該進(jìn)口段活塞用于壓縮和凝結(jié)低溫流體和壓縮低溫液體；以及所述泵包括入口和泵活塞，所述入口用于從所述進(jìn)口段接收經(jīng)壓縮的低溫流體，所述泵活塞可以在所述活塞腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用于進(jìn)一步壓縮所述低溫流體。
37.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中，還包括單向流動(dòng)管路，用于將低溫流體從所述進(jìn)口段活塞腔轉(zhuǎn)移到所述泵活塞腔。
38.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中，當(dāng)所述泵活塞腔被從所述進(jìn)口段活塞腔轉(zhuǎn)移的低溫流體充滿時(shí)，多余的流體可以在所述進(jìn)口段內(nèi)循環(huán)。
39.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中，所述進(jìn)口段活塞腔的體積比所述泵活塞腔的體積大。
40.如權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中，所述進(jìn)口段活塞腔的體積至少比所述泵活塞腔的體積大兩倍。
41.如權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中，所述進(jìn)口段活塞腔的體積比所述泵活塞腔的體積大大約4～7倍。
42.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中，還包括驅(qū)動(dòng)所述進(jìn)口段活塞和所述泵活塞的線性液壓馬達(dá)。
43.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中，還包括將所述液壓馬達(dá)與所述進(jìn)口段活塞、所述泵活塞相連的活塞桿。
44.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中，所述進(jìn)口段活塞將所述進(jìn)口段活塞腔分成與所述進(jìn)口段入口相連通的第一級(jí)、與所述泵活塞腔相通的第二級(jí)，并且，一單向流動(dòng)管路允許低溫流體從所述第一級(jí)流到所述第二級(jí)，另一單向流動(dòng)管路允許低溫流體從所述第二級(jí)流到所述泵活塞腔，當(dāng)所述貯存罐內(nèi)的蒸氣壓力超過(guò)一預(yù)定值時(shí)，一壓力控制閥允許低溫流體從所述第二級(jí)流到所述第一級(jí)。
全文摘要
在本發(fā)明的方法和設(shè)備中，從貯存罐抽吸低溫液體和蒸氣，控制所述液體和蒸氣的比例，從而影響通過(guò)設(shè)備的流速。在吸入沖程內(nèi)，往復(fù)泵的活塞回縮，將低溫流體從貯存罐抽吸到與所述活塞相關(guān)聯(lián)的活塞腔內(nèi)。在吸入沖程期間，通過(guò)在吸入沖程的某一部分期間僅向所述泵供應(yīng)蒸氣，控制供應(yīng)到泵的液體和蒸氣的比例，可以控制所述流速。在壓縮沖程內(nèi)，泵將蒸氣壓縮和凝結(jié)成為液體，然后壓縮活塞腔內(nèi)的任何液體；壓縮后的低溫流體最終被從所述泵內(nèi)排出。所述設(shè)備最好包括泵；將所述泵入口與所述貯存罐相連的液體供應(yīng)管路；將泵入口與貯存罐內(nèi)液面上方空間相連的蒸氣供應(yīng)管路；自動(dòng)致動(dòng)閥，其打開和關(guān)閉以控制到達(dá)泵入口的蒸氣流；控制器，其控制所述閥，以便得到所希望的流速。
文檔編號(hào)F04B15/08GK1571883SQ02820579
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月19日
發(fā)明者米?！ざ蛏? 安克·格拉姆 申請(qǐng)人:韋斯特波特研究公司