專利名稱：用于存儲(chǔ)和供給壓縮氣體的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于存儲(chǔ)和供給諸如來自各種灌裝設(shè)備的壓縮氫氣之類的壓縮氣體的設(shè)備。本發(fā)明還涉及與這種設(shè)備相關(guān)的方法。
背景技術(shù)：
一種常見的用于燃料加注站的替代是存儲(chǔ)和供給壓縮氫氣。通常，這借助于將壓縮氫氣存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)固定的存儲(chǔ)罐中來實(shí)現(xiàn)，并且隨后通過利用壓差力的傾注方法——也稱為級(jí)聯(lián)灌注——來灌注車輛的燃料罐。這種解決方案被許多氫氣燃料站使用。使用級(jí)聯(lián)灌注需要在存儲(chǔ)罐中的一定的過壓力，并且當(dāng)灌注完成時(shí)，存儲(chǔ)罐中的壓力等于或高于車輛罐中的壓力。因此，總有不能被利用的大量氫氣剩余在存儲(chǔ)罐中。存儲(chǔ)效率的通常百分比為30% _60%，S卩，灌注所利用的存儲(chǔ)氣體在基于級(jí)聯(lián)的灌注站中的相對(duì)量。這具有幾個(gè)缺點(diǎn)1.因?yàn)榭偸切枰鎯?chǔ)比能夠被轉(zhuǎn)移至車輛多很多的氫氣，該未被利用的氫氣導(dǎo)致額外的安全風(fēng)險(xiǎn)。2.存在與所需的該過量的存儲(chǔ)容量相關(guān)的額外成本。3.需要額外的空間。4.由于存儲(chǔ)壓力、及由此所至的再灌注車輛時(shí)的可用性作為灌注的頻率和量的函數(shù)而改變，因此灌注站的尺寸設(shè)定是困難且不精確的任務(wù)?；谶@些事實(shí)，明顯需要一種用于存儲(chǔ)和供給壓縮氣體的設(shè)備，其具有改進(jìn)的存儲(chǔ)效率，并且由此設(shè)有例如較小的氣體存儲(chǔ)罐。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，公開了一種用于壓縮氣體的設(shè)備，所述設(shè)備包括至少一個(gè)用于氣體的加壓罐。所述設(shè)備還包括用于壓力支持流體的緩沖罐，所述壓力支持流體將被灌注到各加壓罐的下部分中或從各加壓罐的下部分排出，并且加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路與緩沖罐連通以分別在加壓和再灌注期間灌注和排出流體。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，公開了一種用于存儲(chǔ)和供給壓縮氣體的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于氣體的存儲(chǔ)罐、至少一個(gè)用于氣體的加壓罐、和用于壓力支持流體的緩沖罐，所述壓力支持流體將被灌注到存儲(chǔ)罐的下部分和加壓罐的下部分中或從存儲(chǔ)罐的下部分和加壓罐的下部分排出，并且存儲(chǔ)罐和加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路與緩沖罐連通以在從設(shè)備供給氣體和在設(shè)備中壓縮氣體期間灌注流體，并且在加壓罐的再灌注期間經(jīng)由流動(dòng)線路排出流體。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，公開了一種用于存儲(chǔ)壓縮氣體的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于氣體的存儲(chǔ)罐。所述設(shè)備還包括用于壓力支持流體的緩沖罐，所述壓力支持流體將被灌注到存儲(chǔ)罐的下部分中或從存儲(chǔ)罐的下部分排出，并且存儲(chǔ)罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路與緩沖罐連通以分別在從設(shè)備供給氣體和向設(shè)備再灌注氣體期間灌注和排出流體。
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根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于在設(shè)備中壓縮氣體的方法，所述設(shè)備包括至少一個(gè)用于氣體的加壓罐、和用于壓力支持流體的緩沖罐，其中，加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路與緩沖罐連通，所述方法包括在加壓和再灌注期間經(jīng)由流體流動(dòng)線路分別將流體灌注到各加壓罐的下部分中或從各加壓罐的下部分排出。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，公開了一種用于在設(shè)備中存儲(chǔ)和供給壓縮氣體的方法， 所述設(shè)備包括至少一個(gè)用于氣體的存儲(chǔ)罐、至少一個(gè)用于氣體的加壓罐、以及用于壓力支持流體的緩沖罐，其中，存儲(chǔ)罐的下部分和加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路與緩沖罐連通，并且各加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路與緩沖罐連通；并且在加壓罐的再灌注期間經(jīng)由流動(dòng)線路將流體從各加壓罐的下部分排出。存儲(chǔ)罐的下部分和加壓罐的下部分能夠有利地經(jīng)由流體流動(dòng)線路彼此連通以在存儲(chǔ)罐與加壓罐之間交換流體，但在加壓罐中加壓的氣體能夠經(jīng)由使加壓罐和存儲(chǔ)罐彼此連通的氣體流動(dòng)線路移動(dòng)到存儲(chǔ)罐中，所述氣體流動(dòng)管道位于加壓罐的上部分與存儲(chǔ)罐的上部分之間。因此，并且如上所述，詳細(xì)說明了在供給和加壓氣體期間以及在將氣體從加壓罐移動(dòng)到存儲(chǔ)罐中的期間利用流體作為壓力支持的構(gòu)想。利用該解決方案，能夠獲得幾乎 100%的存儲(chǔ)效率。另外，如所示，能夠?qū)毫χС痔卣髋c可選的壓縮技術(shù)進(jìn)行組合。對(duì)于較小存儲(chǔ)尺寸的灌注設(shè)備及較(能量)高效的氣體壓縮而言，需要這些優(yōu)點(diǎn)。另外，該使用流體泵而非傳統(tǒng)的機(jī)械氣體壓縮機(jī)的壓縮技術(shù)具有改進(jìn)的耐用性， 從而使壓縮技術(shù)非常好地適應(yīng)灌注站應(yīng)用的需求。使用所述發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是易于測(cè)量供應(yīng)給最終用戶的氣體量。在存儲(chǔ)罐中的壓力支持流體的量的變化與供應(yīng)給最終用戶的氣體量直接相關(guān)，并且昂貴的質(zhì)量流量計(jì)能夠替代為簡單的、耐用的且便宜的方法，該方法利用在存儲(chǔ)罐中的質(zhì)量平衡、并且可能結(jié)合對(duì)通過流體泵的流量的監(jiān)控。從從屬權(quán)利要求及下文的討論，能夠理解本發(fā)明的其他有利的實(shí)施方式。從屬權(quán)利要求的特征也可應(yīng)用至上述方法。


現(xiàn)在，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中，圖1示出了包括存儲(chǔ)罐、一個(gè)或多個(gè)加壓罐、以及緩沖罐的優(yōu)選實(shí)施方式。圖2示出了包括存儲(chǔ)罐或者一個(gè)或多個(gè)加壓罐、以及緩沖罐的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的壓力支承概念構(gòu)想成分組為三個(gè)處理單元。盡管呈用于存儲(chǔ)和供給諸如在燃料加注站中的氫氣之類的壓縮氣體的罐的形式，但是應(yīng)當(dāng)理解，這僅認(rèn)為是示例性的，并且由此不是限制性的方式。本發(fā)明能夠與除氫氣以外的其他氣體一起使用，例如與天然氣或丙烷等一起使用，并且也能夠應(yīng)用于甚至具有比流體低的密度的非氣態(tài)流體，只要該流體與產(chǎn)品流體不易混合即可。能夠通過位于兩種流體之間的界面上的物理裝置來減小產(chǎn)品經(jīng)擴(kuò)散或揮發(fā)的潛在損失。本說明書關(guān)注于水作為流體而氫氣作為產(chǎn)品流體的使用，但這不構(gòu)成限制，對(duì)燃料加注站的參照也不構(gòu)成限制，因?yàn)槿剂霞幼⒄灸軌虮恍枰@種壓力支承概念的任何設(shè)施替代。1.用于氫氣的存儲(chǔ)罐1。該單元包括豎直立起的容器，其中水位于下部分而氫氣位于上部分。氫氣從該容器灌注到車輛罐中。壓力設(shè)定為灌注車輛的最大端壓力，例如對(duì)于700巴的系統(tǒng)通常為875巴。通過調(diào)節(jié)容器內(nèi)的水位使壓力保持恒定。參見下文，灌注泵9用于將水從水緩沖罐3送入到容器中。此外，借助于包括至少一個(gè)灌注供給閥18的供給線路17將氫氣灌注到車輛中。2.至少一個(gè)用于氫氣的加壓罐2，可能的附加罐由虛線指示。該單元是類似于上文針對(duì)存儲(chǔ)罐1所提及的豎直立起的容器。每個(gè)加壓罐的容積通常比存儲(chǔ)罐小，并且這些罐中的每一個(gè)都與存儲(chǔ)罐一起由外部氫氣源19供給。源閥20包括在氫氣線路中、位于外部源與各個(gè)加壓罐之間。操作壓力介于存儲(chǔ)罐與氫氣源的各自的壓力之間。加壓罐泵9用于從緩沖罐3灌注水。泵可以是與段落1中所述的同一個(gè)泵，或者是獨(dú)立于存儲(chǔ)罐以用于加壓罐的單獨(dú)的泵。若干個(gè)加壓罐能夠被組合以允許在不同狀態(tài)下的操作a.加壓狀態(tài)，其中，加壓罐2中的氫氣的質(zhì)量恒定，而水位升高以增大壓力。b.交換狀態(tài)，其中，來自加壓罐的氫氣與來自存儲(chǔ)罐1的水相交換。c.再灌注狀態(tài)，其中，氫氣的壓力恒定而水經(jīng)流動(dòng)線路7排放至緩沖罐3，并且水位下降以從源19輸入氫氣。3.水緩沖罐3。該單元是在存儲(chǔ)罐和加壓罐2中使用的水的緩沖器。壓力相對(duì)較低。因?yàn)槿芙獾臍淇赡軓臏p壓的水中揮發(fā)，所以存在如下需求經(jīng)供給閥23利用對(duì)氣化的氫的可能再循環(huán)通過可選單元22進(jìn)行氫處理或者通過排放氣化的氣體進(jìn)行氫處理。用于存儲(chǔ)罐1、加壓罐2、緩沖罐3和車輛罐10的示例性壓力值通常分別為875巴、 30巴-875巴、1巴-30巴和50巴-875巴。上述處理單元利用基底層、PLC控制器和例如止回閥(未示出)之類的自主式機(jī)械設(shè)備而幾乎彼此獨(dú)立地操作，以維持期望的壓力或順序。正常的處理操作能夠探索如下， 也參見圖1。應(yīng)注意，取決于氫氣和水如何在加壓罐與存儲(chǔ)罐之間進(jìn)行交換，存在操作壓縮機(jī)循環(huán)的兩種稍微不同的模式1.車輛灌注a.將車輛罐10附接至存儲(chǔ)罐1并打開灌注閥18，由此允許氫氣從具有較高壓力的存儲(chǔ)罐流向具有較低壓力的車輛罐。然后，存儲(chǔ)罐中的壓力開始下降，但未示出的壓力控制器將水流引入到存儲(chǔ)罐中以將壓力保持在其設(shè)定點(diǎn)。利用灌注泵9和可選的灌注泵控制閥11將期望量的水從緩沖罐3送入到存儲(chǔ)罐中。2.壓縮循環(huán)a.壓縮狀態(tài)。在該階段的開始，加壓罐2完全注滿氫氣，該氫氣具有等于源19的壓力、例如大約30巴。所有氣體源閥和水槽閥16、20、23都關(guān)閉?？刂葡到y(tǒng)開始經(jīng)由水泵9 將水送入到加壓罐中。如果該過程使用僅一個(gè)加壓罐，則從緩沖罐3取水。如果具有兩個(gè)或更多個(gè)加壓罐2，則能夠從處于再灌注狀態(tài)下的這些其他氣體加壓罐中的一個(gè)取水，參見下文。使用另一加壓罐能夠減小在緩沖罐中的氫的氣化。在壓縮狀態(tài)期間，壓力隨氣體體積的減小而相應(yīng)增大。從該觀點(diǎn)來看，根據(jù)過壓交換規(guī)則、或者重力或泵交換規(guī)則，存在對(duì)進(jìn)一步發(fā)展的不同選擇i:過壓交換。壓力升高持續(xù)進(jìn)行直至加壓罐壓力達(dá)到存儲(chǔ)罐壓力為止。此時(shí)，控制系統(tǒng)或止回閥打開以用于氣流16、并且氫氣從加壓罐轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)罐。水仍被送入到存儲(chǔ)罐中直至加壓罐水位或存儲(chǔ)罐中的壓力達(dá)到上限，即高于存儲(chǔ)罐的設(shè)定點(diǎn)。然后循環(huán)繼續(xù)到再灌注狀態(tài)。
重力或泵交換。壓力升高持續(xù)進(jìn)行直至1)加壓罐壓力達(dá)到存儲(chǔ)罐壓力，如果存儲(chǔ)罐壓力低于設(shè)定點(diǎn)，則此時(shí)控制系統(tǒng)或止回閥打開以用于氣流16、并且氫氣從加壓罐轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)罐；或者幻加壓罐壓力達(dá)到存儲(chǔ)壓力的設(shè)定點(diǎn)。在后者的情況下，通過關(guān)閉供給閥13來停止從水泵的供給，并且對(duì)于在其中存儲(chǔ)罐相對(duì)于加壓罐為高的重力操作過程來說，在加壓罐與存儲(chǔ)罐之間的氫氣閥16和水閥14被打開以允許水經(jīng)流動(dòng)線路6從存儲(chǔ)罐流動(dòng)至加壓罐中的罐的下部分、并且氫氣經(jīng)氣體流動(dòng)線路8從加壓罐流動(dòng)至存儲(chǔ)罐。在泵交換過程中，在改進(jìn)的工藝構(gòu)型中可能為泵9的泵必須確保水從存儲(chǔ)罐1流動(dòng)至加壓罐 2。情況1)和情況幻都持續(xù)進(jìn)行直至加壓罐中的水位處于其最高設(shè)定點(diǎn)、即99%為止，并且該狀態(tài)改變?yōu)樵俟嘧顟B(tài)。氫氣和水的這種交換將確保在使用最小動(dòng)力的情況下使溶解在存儲(chǔ)罐的水中的氫的損失最小。b.再灌注狀態(tài)。在該狀態(tài)的開始，加壓罐2幾乎注滿處于存儲(chǔ)罐1的壓力下—— 即大約875巴下——的水。下一步是使水與“新鮮”氫氣交換以用于另一壓縮循環(huán)。從加壓罐至緩沖罐3的流動(dòng)線路敞開，可選地是對(duì)通向另一加壓罐的路徑敞開，以便排出水而使該罐減壓。壓力隨水位的下降而減小。當(dāng)壓力減小時(shí)，氫從水中揮發(fā)，但是主要在加壓罐內(nèi)。因此，該氫氣能夠在下一循環(huán)中被再次壓縮而不會(huì)“損失”至緩沖罐3。在某一時(shí)刻，比如在特定的水位，加壓罐中的壓力等于氫源19的壓力。然后控制系統(tǒng)或止回閥打開從源到加壓罐的供給閥20。當(dāng)水位進(jìn)一步下降時(shí)，來自源的氫氣灌注加壓罐。這持續(xù)進(jìn)行直至水位處于最小，并且由此壓縮循環(huán)行進(jìn)至下一狀態(tài)以防過壓情況，或者不然，通過跳轉(zhuǎn)至步驟 a來重復(fù)壓縮。c.交換狀態(tài)。該狀態(tài)僅用于過壓規(guī)則2. a. i。在壓縮狀態(tài)結(jié)束時(shí)，允許存儲(chǔ)罐1 中的壓力增大。現(xiàn)在，是通過將水從存儲(chǔ)罐轉(zhuǎn)移至加壓罐2來減小壓力的時(shí)候。這僅在存儲(chǔ)罐中的壓力高于設(shè)定值的情況下發(fā)生。通過將水從存儲(chǔ)罐移動(dòng)至加壓罐，揮發(fā)的氫氣被再次壓縮并且不會(huì)損失至緩沖罐。利用流動(dòng)線路6以如下方式實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)移打開從存儲(chǔ)罐到加壓罐的供給閥14直至存儲(chǔ)罐中的壓力降低至較低的期望壓力為止。在該步驟之后，系統(tǒng)通過返回至步驟a而做好重復(fù)壓縮循環(huán)的準(zhǔn)備。通過使用諸如PI控制器(未示出)之類的過程控制元件、PLC規(guī)則以及諸如止回閥之類的自主式機(jī)械部件的組合來執(zhí)行對(duì)水壓支持灌注過程的控制。PI控制器總是激活的并且與由PLC始動(dòng)的不同步驟并行工作?，F(xiàn)在，將給出對(duì)包括在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的部件的詳細(xì)解釋。存儲(chǔ)罐1和加壓罐2的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路6彼此連接以在存儲(chǔ)罐與加壓罐之間交換流體，但在加壓罐中的加壓氣體經(jīng)由使加壓罐與存儲(chǔ)罐彼此連通的氣體流動(dòng)線路8移動(dòng)到存儲(chǔ)罐中，該氣體流動(dòng)線路位于加壓罐與存儲(chǔ)罐的上部分之間。能夠通過使用泵或重力同時(shí)地將流體從存儲(chǔ)罐移動(dòng)到加壓罐中而發(fā)生氣體與流體的交換，或者能夠通過順序性操作而發(fā)生氣體與流體的交換，對(duì)于該順序性操作而言，在第一順序部分中在存儲(chǔ)罐中所提供的過壓力使流體能夠在第二順序部分中從存儲(chǔ)罐轉(zhuǎn)移至加壓罐。用于存儲(chǔ)罐1的流體流動(dòng)線路4形成有存儲(chǔ)罐關(guān)閉閥12和至少一個(gè)灌注泵9，其中該至少一個(gè)灌注泵9用于在從設(shè)備向最終用戶10供給氣體時(shí)將流體從緩沖罐3灌注到存儲(chǔ)罐1中，該存儲(chǔ)罐關(guān)閉閥12在利用來自緩沖罐的流體來加壓容納在加壓罐2中的氣體時(shí)被使用。用于加壓罐2的流體流動(dòng)線路5具有加壓罐關(guān)閉閥13和至少一個(gè)加壓泵9，其中該至少一個(gè)加壓泵9用于在加壓容納在加壓罐中的氣體時(shí)將流體從緩沖罐3灌注到加壓罐中，該加壓罐關(guān)閉閥13在利用來自緩沖罐的流體將容納在存儲(chǔ)罐1中的氣體灌注至最終用戶時(shí)被使用。能夠通過灌注泵控制閥11或者通過直接控制灌注泵速率來控制流體灌注到存儲(chǔ)罐和加壓罐中的速率，當(dāng)然并不排除其他可選的流體速率控制機(jī)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解，流動(dòng)線路4、5能夠使用相同的泵9進(jìn)行給送。加壓罐2的流體輸出線路7和存儲(chǔ)罐1的氣體輸出線路17分別配備有固定節(jié)流或可變節(jié)流的供給閥15、18。氣體經(jīng)由外部氣體源供給閥20從外部氣體源9灌注到加壓罐2中，或者經(jīng)由未示出的外部氣體源供給閥直接灌注到存儲(chǔ)罐中。流體從外部流體源M灌注到緩沖罐3中以補(bǔ)償設(shè)備的任何流體損失。流體高度能夠由高位和低位檢測(cè)器監(jiān)控以防止流體進(jìn)入到氣體流動(dòng)線路中。此外，流體高度、氣體溫度和罐壓力能夠被測(cè)量并與罐容積一起應(yīng)用于計(jì)算灌注給最終用戶 10的或在每個(gè)循環(huán)期間被壓縮的氣體的質(zhì)量，或者可選地，泵沖程能夠被測(cè)量并且應(yīng)用于計(jì)算灌注給最終用戶10的或在每個(gè)循環(huán)期間被壓縮的氣體的質(zhì)量。能夠通過合適的裝置使流體和/或氣體分離以減小在流體之間的任何分子交換。這些特征均未在附圖中示出。供應(yīng)給最終用戶10的氣體例如在單元21中被進(jìn)行處理，由此使氣體能夠被干燥、 凈化、冷卻等。在緩沖罐3中的壓力被測(cè)量和控制以優(yōu)化用于灌注和/或壓縮的能量消耗。 此外，從緩沖罐3排放的任何氣體或流體在被釋放或在循環(huán)到設(shè)備中之前均經(jīng)由供給閥23 通過合適的處理單元22進(jìn)行處理，例如干燥、凈化等。流體能夠被加熱或冷卻以獲得期望的存儲(chǔ)和加壓的氣體溫度及流體溫度以優(yōu)化能量消耗并防止凍結(jié)或揮發(fā)，這些未示出。設(shè)備的操作能夠通過至少一個(gè)例如可編程邏輯控制器的自動(dòng)控制系統(tǒng)的任意組合及使用諸如止回閥等之類的自主式機(jī)械單元而自動(dòng)地進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種用于壓縮氣體的設(shè)備，所述設(shè)備包括至少一個(gè)用于氣體的加壓罐(2)，其特征在于，所述設(shè)備還包括用于壓力支持流體的緩沖罐(3)，所述壓力支持流體將被灌注到各加壓罐的下部分中或從各加壓罐的下部分排出，并且所述加壓罐的所述下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路(5，7)與所述緩沖罐連通以分別在加壓和再灌注期間灌注和排出流體。
2.一種用于存儲(chǔ)和供給壓縮氣體的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括用于氣體的存儲(chǔ)罐(1)、至少一個(gè)用于氣體的加壓罐(2)和用于壓力支持流體的緩沖罐(3)，所述壓力支持流體將被灌注到所述存儲(chǔ)罐的下部分和所述加壓罐的下部分中或從所述存儲(chǔ)罐的下部分和所述加壓罐的下部分排出，并且所述存儲(chǔ)罐的所述下部分和所述加壓罐的所述下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路(4，5)與所述緩沖罐連通以在從所述設(shè)備供給氣體及在所述設(shè)備中加壓氣體期間灌注流體，且所述存儲(chǔ)罐的所述下部分和所述加壓罐的所述下部分經(jīng)由流動(dòng)線路 (7)與所述緩沖罐連通以便在所述加壓罐的再灌注期間排出流體。
3.一種用于存儲(chǔ)壓縮氣體的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于氣體的存儲(chǔ)罐(1)，其特征在于， 所述設(shè)備還包括用于壓力支持流體的緩沖罐(3)，所述壓力支持流體將被灌注到所述存儲(chǔ)罐的下部分中或從所述存儲(chǔ)罐的下部分排出，并且所述存儲(chǔ)罐的所述下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路(4，6)與所述緩沖罐連通以分別在從所述設(shè)備供給氣體和向所述設(shè)備再灌注氣體期間灌注和排出流體。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述存儲(chǔ)罐(1)的所述下部分和所述加壓罐(2)的所述下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路(6)彼此連通以在所述存儲(chǔ)罐與所述加壓罐之間交換流體，而在所述加壓罐中加壓的氣體經(jīng)由使所述加壓罐和所述存儲(chǔ)罐彼此連通的氣體流動(dòng)線路(8)移動(dòng)到所述存儲(chǔ)罐中，所述氣體流動(dòng)線路位于所述加壓罐的上部分與所述存儲(chǔ)罐的上部分之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，氣體和流體的交換或者通過使用泵或重力將流體從所述存儲(chǔ)罐移動(dòng)至所述加壓罐而同時(shí)地發(fā)生、或者通過順序性操作而發(fā)生，對(duì)于所述順序性操作而言，在第一順序部分中在所述存儲(chǔ)罐中提供的過壓力使得在第二順序部分中流體能夠從所述存儲(chǔ)罐轉(zhuǎn)移至所述加壓罐。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，用于所述存儲(chǔ)罐(1)的所述流體流動(dòng)線路(4)設(shè)有存儲(chǔ)罐關(guān)閉閥(12)和至少一個(gè)灌注泵(9)，其中所述至少一個(gè)灌注泵(9)用于在從所述設(shè)備向最終用戶(10)供給氣體時(shí)將流體從所述緩沖罐(3)灌注到所述存儲(chǔ)罐(1)中，所述存儲(chǔ)罐關(guān)閉閥(12)在利用來自所述緩沖罐的流體來加壓容納在所述加壓罐(2)中的氣體時(shí)被使用。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，用于所述加壓罐(2)的所述流體流動(dòng)線路(5)設(shè)有加壓罐關(guān)閉閥(13)和至少一個(gè)加壓泵(9)，其中所述至少一個(gè)加壓泵(9)用于在加壓容納在所述加壓罐中的氣體時(shí)將流體從所述緩沖罐(3)灌注到所述加壓罐中，所述加壓罐關(guān)閉閥(13)在利用來自所述緩沖罐的流體將容納在所述存儲(chǔ)罐(1)中的氣體灌注給所述最終用戶(10)時(shí)被使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，灌注到所述存儲(chǔ)罐(1)和所述加壓罐(2)中的流體灌注速率通過灌注泵控制閥(11)、或者通過直接控制灌注泵速率、或者通過其他可選的流體速率控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，在所述存儲(chǔ)罐(1)與所述加壓罐(2)之間的所述流體流動(dòng)線路(6)配備有在所述存儲(chǔ)罐與所述加壓罐之間交換流體時(shí)使用的固定節(jié)流或可變節(jié)流的供給閥(14)，并且在所述加壓罐與所述存儲(chǔ)罐之間的所述氣體流動(dòng)線路(8)設(shè)有在所述存儲(chǔ)罐與所述加壓罐之間移動(dòng)加壓氣體時(shí)使用的固定節(jié)流或可變節(jié)流的供給閥(16)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述加壓罐(2)的所述流體輸出線路(7)形成有固定節(jié)流或可變節(jié)流的供給閥(15)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述存儲(chǔ)罐(1)的所述氣體輸出線路(17)配備有固定節(jié)流或可變節(jié)流的供給閥(18)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，氣體從外部氣體源(19)經(jīng)由外部氣體源供給閥(20)灌注到所述加壓罐(2)中。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，氣體從外部高壓氣體源經(jīng)由外部氣體源供給閥直接灌注到所述存儲(chǔ)罐(1)中。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，流體從外部流體源(24)灌注到所述緩沖罐(3)中以補(bǔ)償所述設(shè)備的任何流體損失。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述流體高度由高位和低位檢測(cè)器監(jiān)控以防止流體進(jìn)入到氣體流動(dòng)線路。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述流體高度、氣體溫度和罐壓力被測(cè)量并與罐容積一起應(yīng)用于計(jì)算灌注給最終用戶(10)的或在每個(gè)循環(huán)期間被壓縮的氣體的質(zhì)量。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，泵沖程被測(cè)量并應(yīng)用于計(jì)算灌注給最終用戶(10)的或在每個(gè)循環(huán)期間被壓縮的氣體的質(zhì)量。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，流體和氣體由合適的裝置分離以減小在這些流體之間的任何分子交換。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，供應(yīng)給最終用戶(10)的氣體被進(jìn)行處理，例如在單元(21)中被進(jìn)行處理，以便能夠干燥、凈化、冷卻等。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，在所述緩沖罐(3)中的壓力被測(cè)量和控制，以優(yōu)化用于灌注和/或壓縮的能量消耗。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，從所述緩沖罐(3)排放的任何氣體或流體在被釋放或再循環(huán)到所述設(shè)備中之前均經(jīng)由供給閥(23)通過處理單元(22) 進(jìn)行處理，例如被干燥、被凈化等。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，流體被加熱或冷卻，以獲得期望的存儲(chǔ)加壓氣體溫度和流體溫度而優(yōu)化能量消耗及防止凍結(jié)或揮發(fā)。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備的操作通過例如可編程邏輯控制器的至少一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的任意組合以及諸如止回閥等之類的自主式機(jī)械單元的使用而自動(dòng)地進(jìn)行。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)備，還包括用于氣體的存儲(chǔ)罐(1)，其中，所述存儲(chǔ)罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路(4)與所述緩沖罐連通或連接以在從所述設(shè)備供給期間灌注流體。
25.一種用于在設(shè)備中壓縮氣體的方法，所述設(shè)備包括至少一個(gè)用于氣體的加壓罐 (2)、和用于壓力支持流體的緩沖罐(3)，其中，所述加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路(5，7)與所述緩沖罐連通，所述方法包括在加壓及再灌注期間經(jīng)由所述流體流動(dòng)線路(5，7)分別將流體灌注到各加壓罐的下部分或從各加壓罐的下部分排出。
26. 一種用于在設(shè)備中存儲(chǔ)和供給壓縮氣體的方法，所述設(shè)備包括存儲(chǔ)罐(1)、至少一個(gè)用于氣體的加壓罐O)、以及用于壓力支持流體的緩沖罐(3)，其中，所述存儲(chǔ)罐的下部分和所述加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路G，5)與所述緩沖罐連通，并且各加壓罐的下部分經(jīng)由流動(dòng)線路(7)與所述緩沖罐連通，所述方法包括在從所述設(shè)備供給氣體及在所述設(shè)備中加壓氣體期間，經(jīng)由所述流體流動(dòng)線路(4，5) 將流體灌注到所述存儲(chǔ)罐的所述下部分和所述加壓罐的所述下部分中；以及在所述加壓罐的再灌注期間，經(jīng)由所述流動(dòng)線路(7)將流體從所述各加壓罐的下部分排出。
全文摘要
一種用于存儲(chǔ)和供應(yīng)壓縮氣體的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于氣體的存儲(chǔ)罐(1)、至少一個(gè)用于氣體的加壓罐(2)、和用于壓力支持流體的緩沖罐(3)，其中所述壓力支持流體將被灌注到存儲(chǔ)罐的下部分和加壓罐的下部分中或者從存儲(chǔ)罐的下部分和加壓罐的下部分排出。存儲(chǔ)罐的下部分和加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路(4，5)與緩沖罐連通以在從設(shè)備供給氣體和在設(shè)備中壓縮氣體期間灌注流體，并且在加壓罐的再灌注期間經(jīng)由流動(dòng)線路(7)排出流體。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，存儲(chǔ)罐的下部分和加壓罐的下部分經(jīng)由流體流動(dòng)線路(6)彼此連通以在存儲(chǔ)罐與加壓罐之間交換流體，但在加壓罐中加壓的氣體經(jīng)由使加壓罐和存儲(chǔ)罐彼此連通的氣體流動(dòng)線路(8)移動(dòng)到存儲(chǔ)罐中，該氣體流動(dòng)線路位于加壓罐的上部分與存儲(chǔ)罐的上部分之間。
文檔編號(hào)F17C5/06GK102388259SQ201080012999
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者厄于溫·卡薩, 帕爾·基蒂爾森, 托爾吉爾·納肯, 萊夫·卡雷·格龍斯塔德, 謝蒂爾·菲耶爾斯塔德 申請(qǐng)人:耐爾氫氣有限公司