本發(fā)明屬于LNG技術(shù)領(lǐng)域，具體地來(lái)說(shuō)，是一種立式LNG加注裝置。

背景技術(shù)：

LNG(Liquefied Natural Gas)，即液化天然氣，是通過(guò)在常壓下氣態(tài)的天然氣冷卻至-162℃，使之凝結(jié)而成的液體。LNG主要成分是甲烷，具有無(wú)色無(wú)味無(wú)毒、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，且熱能值高、燃燒產(chǎn)物環(huán)境干凈。由于LNG是一種高效環(huán)保的能源，其越來(lái)越受到人們的青睞，使用范圍日益廣泛。

為了方便地提供LNG，LNG加氣站建設(shè)需求日益增加。LNG加氣站需要通過(guò)加注設(shè)備抽取儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG，對(duì)其加壓后進(jìn)行加注充裝。由于LNG溫度很低，因而需要采用特殊的加注設(shè)備。

低溫潛液泵是一種高速離心式液體泵，能在低溫條件下正常使用，因而常常用作LNG加氣站的加注設(shè)備。然而，低溫潛液泵容易損壞、不易維修，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能耗也很高，造成低溫潛液泵的制造和使用維護(hù)成本都很高昂。這給LNG加氣站帶來(lái)了很大的負(fù)擔(dān)，對(duì)LNG的建設(shè)開(kāi)展形成了阻礙作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種立式LNG加注裝置，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的LNG加注設(shè)備。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種立式LNG加注裝置，包括工作缸體，所述工作缸體內(nèi)部設(shè)有工作室，所述工作室內(nèi)設(shè)有活塞組件，所述活塞組件連接有驅(qū)動(dòng)活塞組件運(yùn)動(dòng)的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述工作缸體上設(shè)有用于將LNG輸入所述工作室的第一液相接口、用于將LNG從所述工作室輸出的第二液相接口、用于將BOG從所述工作室輸出的氣相接口。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述工作缸體外設(shè)有隔熱保溫組件。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述工作缸體上設(shè)有密封組件。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括機(jī)構(gòu)支架、液壓缸，所述機(jī)構(gòu)支架分別與所述工作缸體、所述液壓缸連接，所述液壓缸與所述活塞組件連接。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一液相接口上設(shè)有第一單向閥，所述第一單向閥的出流口與所述工作室連接。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二液相接口上設(shè)有第二單向閥，所述第二單向閥的入流口與所述工作室連接。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣相接口的豎直位置高于所述第一液相接口、所述第二液相接口。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述工作缸體上設(shè)有消音器。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述工作缸體上設(shè)有流量控制閥。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述立式LNG加注裝置外部還設(shè)有保護(hù)外殼。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)設(shè)置工作缸體與活塞組件，活塞組件在工作缸體的工作室內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變工作室內(nèi)的壓力，實(shí)現(xiàn)了LNG的抽取與加注，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、構(gòu)件少，制造與維護(hù)成本十分低廉。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的立式LNG加注裝置的整體對(duì)剖視圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1提供的立式LNG加注裝置的氣液路連接圖。

主要元件符號(hào)說(shuō)明：

1000-立式LNG加注裝置，100-工作缸體，110-工作室，120-第一液相接口，130-第二液相接口，140-氣相接口，200-活塞組件，300-直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，310-機(jī)構(gòu)支架，320-液壓缸，400-隔熱保溫組件，500-密封組件，600-第一單向閥，700-第二單向閥，2000-LNG儲(chǔ)罐，3000-加液機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)立式LNG加注裝置進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了立式LNG加注裝置的優(yōu)選實(shí)施例。但是，立式LNG加注裝置可以通過(guò)許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)立式LNG加注裝置的公開(kāi)內(nèi)容更加透徹全面。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接在”另一元件“上”時(shí)，不存在中間元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在立式LNG加注裝置的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1，立式LNG加注裝置1000包括工作缸體100，工作缸體100內(nèi)部設(shè)有工作室110，工作室110內(nèi)設(shè)有活塞組件200，活塞組件200連接有驅(qū)動(dòng)活塞組件200運(yùn)動(dòng)的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300。

工作室110是立式LNG加注裝置1000的主要工作場(chǎng)所。活塞組件200在工作室110內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)工作室110內(nèi)的壓力變化而實(shí)現(xiàn)LNG的抽取與加注。

工作缸體100上設(shè)有用于將LNG輸入工作室110的第一液相接口120、用于將LNG從工作室110輸出的第二液相接口130、用于將BOG從工作室110輸出的氣相接口140。所謂BOG(Boil Off Gas)，又稱為閃蒸氣，是指LNG蒸發(fā)而成的氣體。

進(jìn)一步地，為了改善工作室110內(nèi)氣液分離的效果，氣相接口140的豎直位置高于第一液相接口120、第二液相接口130。由于密度不同，BOG位于LNG上方，BOG隨著活塞組件200上升而進(jìn)入氣相接口140，LNG則流向第二液相接口130。

進(jìn)一步地，在一個(gè)實(shí)施例中，第一液相接口120為設(shè)于工作缸體100底部的剛性直管，通過(guò)位于工作室110底部中心的連接孔與工作室110連接。第二液相接口130為設(shè)于工作缸體100底部的剛性直管，通過(guò)位于工作室110底部中心的連接孔與工作室110連接。氣相接口140為設(shè)于工作缸體100側(cè)壁頂部的剛性直管。

進(jìn)一步地，在另一個(gè)實(shí)施例中，第一液相接口120與第二液相接口130為設(shè)于工作缸體100底部的同一剛性直管的兩端端口。該剛性直管中部設(shè)有開(kāi)口，通過(guò)位于工作室110底部中心的連接孔與工作室110連接。進(jìn)一步地，該剛性直管的內(nèi)徑與所述連接孔的孔徑相等，使LNG在工作缸體100內(nèi)的流動(dòng)順暢平穩(wěn)。

由于LNG的溫度很低，在受熱狀態(tài)下會(huì)發(fā)生氣化，使加注到加液機(jī)3000的LNG重量大幅下降，進(jìn)而影響立式LNG加注裝置1000的效率。為此，工作缸體100外設(shè)有隔熱保溫組件400。隔熱保溫組件400能夠隔絕工作缸體100與外界的熱傳導(dǎo)，使工作室110、第一液相接口120、第二液相接口130、氣相接口140的溫度保持恒定低溫，避免LNG的氣化作用。

工作缸體100上設(shè)有密封組件500。密封組件500用于保證工作室110的密封性良好，避免發(fā)生LNG泄漏而造成損失，同時(shí)也避免外界對(duì)工作室110的干擾污染。在本實(shí)施方式中，密封組件500為可伸縮的密封件，可隨活塞組件200的運(yùn)動(dòng)而伸縮變化，保證了密封效果良好。

直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300包括機(jī)構(gòu)支架310、液壓缸320，機(jī)構(gòu)支架310分別與工作缸體100、液壓缸320連接，使液壓缸320牢牢固定，防止晃動(dòng)或振動(dòng)干擾。

液壓缸320與活塞組件200連接。液壓缸320是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件，能夠驅(qū)動(dòng)活塞組件200在工作室110內(nèi)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為立式LNG加注裝置1000的運(yùn)轉(zhuǎn)提供穩(wěn)定的動(dòng)力源。同時(shí)，通過(guò)控制直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300的運(yùn)動(dòng)速度，即可控制立式LNG加注裝置1000的流量。

在另一個(gè)實(shí)施例中，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300還可以由氣壓缸組成。氣壓缸與活塞組件200連接，通過(guò)壓縮氣體的驅(qū)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)活塞組件200的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300還可以由曲柄連桿機(jī)構(gòu)等其他形式實(shí)現(xiàn)，并不限于以上所舉的形式。

請(qǐng)參閱圖2，第一液相接口120與LNG儲(chǔ)罐2000的液相口連接，用于將源自LNG儲(chǔ)罐2000的LNG輸入工作室110。為了防止LNG逆流對(duì)管路及LNG儲(chǔ)罐2000造成沖擊，第一液相接口120上設(shè)有第一單向閥600，第一單向閥600的出流口與工作室110連接。

當(dāng)LNG儲(chǔ)罐2000的壓力大于工作室110的壓力時(shí)，第一單向閥600開(kāi)啟，LNG從LNG儲(chǔ)罐2000流入工作室110；當(dāng)LNG儲(chǔ)罐2000的壓力小于工作室110的壓力時(shí)，第一單向閥600關(guān)閉，LNG儲(chǔ)罐2000與工作室110之間停止LNG流動(dòng)，避免發(fā)生LNG逆流現(xiàn)象。

第二液相接口130與加液機(jī)3000連接，用于將工作室110的LNG輸入加液機(jī)3000。為了防止LNG逆流對(duì)管路及LNG儲(chǔ)罐2000造成沖擊，第二液相接口130上設(shè)有第二單向閥700，第二單向閥700的入流口與工作室110連接。

當(dāng)工作室110的壓力大于加液機(jī)3000的壓力時(shí)，第二單向閥700開(kāi)啟，LNG從工作室110流入加液機(jī)3000；當(dāng)工作室110的壓力小于加液機(jī)3000的壓力時(shí)，第二單向閥700關(guān)閉，工作室110與加液機(jī)3000之間停止LNG流動(dòng)，避免發(fā)生LNG逆流現(xiàn)象。

為了保證立式LNG加注裝置1000的工作效率，需要在LNG儲(chǔ)罐2000和工作室110之間保持足夠的壓力差，使LNG能夠迅速進(jìn)入工作室110。同時(shí)，需要保證活塞組件200具有足夠的速度，以便抽取LNG的過(guò)程迅速。

LNG儲(chǔ)罐2000內(nèi)部溫度較低，約為-160℃，由于自然蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生BOG。當(dāng)LNG儲(chǔ)罐2000與立式LNG加注裝置1000連接時(shí)，LNG流經(jīng)管路進(jìn)入工作室110，造成LNG儲(chǔ)罐2000內(nèi)液位下降，壓力同步降低。同時(shí)，BOG的氣相空間增大，氣壓下降，使液面壓力進(jìn)一步降低。

流入工作室110內(nèi)的LNG受熱也會(huì)產(chǎn)生部分BOG。增加的BOG使工作室110內(nèi)的壓力增大，在LNG儲(chǔ)罐2000的壓力不變的情況下，將造成二者的壓力差減小，對(duì)LNG的傳輸速度形成阻礙作用。同時(shí)，BOG也會(huì)對(duì)活塞組件200的運(yùn)動(dòng)速度形成阻礙作用，進(jìn)一步阻礙立式LNG加注裝置1000的效率發(fā)揮。

為了解決上述問(wèn)題，氣相接口140與LNG儲(chǔ)罐2000的氣相口連接，用于將BOG輸入LNG儲(chǔ)罐2000。BOG返回LNG儲(chǔ)罐2000后，由于氣相組成結(jié)構(gòu)的變化，工作室110內(nèi)的液面壓力下降，LNG儲(chǔ)罐2000的液面壓力升高，有效地保證了所需壓差。此外，還能避免BOG滯留于工作室，

進(jìn)一步地，在另一個(gè)實(shí)施例中，工作缸體100上還設(shè)有消音器。消音器用于消除立式LNG加注裝置1000工作過(guò)程中發(fā)出的噪音，使LNG加注過(guò)程安靜環(huán)保。在另一個(gè)實(shí)施例中，氣相接口140設(shè)有氣路消音器，避免BOG自氣相接口140流出時(shí)產(chǎn)生的氣流噪音。

進(jìn)一步地，在另一個(gè)實(shí)施例中，工作缸體100上還設(shè)有流量控制閥。流量控制閥用于控制工作缸體100的LNG流量和BOG流量，使立式LNG加注裝置1000的流量得到控制。

進(jìn)一步地，在另一個(gè)實(shí)施例中，立式LNG加注裝置1000外部還設(shè)有保護(hù)外殼，為立式LNG加注裝置1000的各部件提供良好的保護(hù)，避免外界的干擾和損害。

下面簡(jiǎn)要介紹立式LNG加注裝置1000的工作過(guò)程，主要包括抽取LNG和加注LNG兩個(gè)階段。

在抽取LNG階段，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300驅(qū)動(dòng)活塞組件200向上運(yùn)動(dòng)，逐漸遠(yuǎn)離第一液相接口120。此時(shí)，工作室110內(nèi)氣相空間增大，壓力不斷下降。由于第一單向閥600的出流口與工作室110連接，第一單向閥600的出流口的壓力隨之下降。

同時(shí)，活塞組件200向上壓迫工作室110內(nèi)的氣體，使氣體壓力達(dá)到第三單向閥800的啟動(dòng)壓力。第三單向閥800開(kāi)啟，BOG經(jīng)氣相接口返回LNG儲(chǔ)罐2000內(nèi)。此時(shí)LNG儲(chǔ)罐2000內(nèi)的BOG增加，使LNG儲(chǔ)罐2000內(nèi)的液面壓力增大。第一單向閥600的入流口與LNG儲(chǔ)罐2000連接，第一單向閥600的入流口的壓力隨之增大。

在此消彼長(zhǎng)下，第一單向閥600的入流口與出流口的壓差逐漸增大。當(dāng)該壓差達(dá)到第一單向閥600的啟動(dòng)壓力值時(shí)，第一單向閥600開(kāi)啟。LNG從LNG儲(chǔ)罐2000流出，經(jīng)第一液相接口120而進(jìn)入工作室110內(nèi)，使工作室110的液位逐漸升高。

隨著工作室110的液位不斷上升，工作室110的壓力逐漸增大，第一單向閥600的出流口的壓力隨之增大。同時(shí)，LNG儲(chǔ)罐2000內(nèi)的液位下降。LNG儲(chǔ)罐2000內(nèi)的氣相空間增大，而進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐2000的BOG不斷減少。在液位和BOG的雙重作用下，LNG儲(chǔ)罐2000內(nèi)的液面壓力逐漸減小。

因此，第一單向閥600的入流口與出流口的壓差逐漸減小。當(dāng)該壓差小于第一單向閥600的啟動(dòng)壓力值時(shí)，第一單向閥600關(guān)閉。LNG不再流入工作室110，工作室110達(dá)到充滿狀態(tài)。接著，立式LNG加注裝置1000轉(zhuǎn)入加注LNG階段。

在加注LNG階段，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)300驅(qū)動(dòng)活塞組件200向下運(yùn)動(dòng)?；钊M件200壓迫工作室110內(nèi)的LNG，使工作室110的液面壓力迅速增大。由于第二單向閥700的入流口與工作室110連接，第二單向閥700的入流口的壓力隨之增大。

第二單向閥700的出流口與加液機(jī)3000連接，在加液機(jī)3000的壓力不發(fā)生顯著變化的情況下，第二單向閥700的出流口的壓力沒(méi)有明顯變化。因此，第二單向閥700的入流口與出流口之間的壓差逐漸增大。

當(dāng)該壓差達(dá)到第二單向閥700的啟動(dòng)壓力值時(shí)，第二單向閥700開(kāi)啟。LNG從工作室110流出，經(jīng)第二單向閥700的入流口與出流口、第二液相接口130而經(jīng)加液機(jī)3000完成加注。

在活塞組件200的作用下，LNG持續(xù)從工作室110流出。工作室110的液面不斷下降，工作室110內(nèi)的液面壓力逐漸減小，第二單向閥700的入流口的壓力隨之減小。同時(shí)，第二單向閥700的入流口與出流口的壓差逐漸減小。

當(dāng)該壓差小于第二單向閥700的啟動(dòng)壓力值時(shí)，第二單向閥700關(guān)閉。LNG不再?gòu)墓ぷ魇?10流出，立式LNG加注裝置1000轉(zhuǎn)入抽取LNG階段。

在抽取LNG階段，第二單向閥700的入流口與出流口之間的壓差始終小于第二單向閥700的啟動(dòng)壓力值，故第二單向閥700始終保持關(guān)閉狀態(tài)。

在加注LNG階段，第一單向閥600的入流口與出流口之間的壓差始終小于第一單向閥600的啟動(dòng)壓力值，故第一單向閥600始終保持關(guān)閉狀態(tài)。

在這里示出和描述的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實(shí)施例的其他示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。