專利名稱：高壓氣體供應設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在高壓下將氣體供應給至少一個用戶站的設備，此設備包括一用來儲存至少是部分液體形式的氣體，且具有一上部和一下部的隔熱槽，以及至少一根在上述槽的下部與用戶站之間延伸且包括有一蒸發器在內的供氣管道。
在眾多的工業生產領域，當前的趨勢是需要有壓力日益增高的氣體源。對于耗用著大量氣體的工業，此種氣體通常是用壓縮機在氣相下升至高壓，并且此種氣體是由氣體生產裝置，通常是由低溫分離裝置在現場生產的。當氣體的耗用量較小時，此種氣體一般是在低壓下氣化與加壓下以液體形式儲存。
即使是在本發明意義下的高的氣體壓力，亦即大于10×105Pa和可能大于100×105Pa的條件下，上述這類技術在連續作業時也沒有出現過大的問題。但當有關的主要設備運行不正常時，就必須提供備用裝置，使之能至少是在有限的期間內負責氣體的生產。而在涉及到壓力量級時，這類備用裝置就會帶來問題，特別是有關它們在所需壓力下能立即提供氣體的能力問題。為解決這類問題，利用泵或壓縮機來確立一種名義上的工作范圍乃是一種嚴重缺點。
于是，本發明之目的在于提供這樣一種設計上極其簡單而有效的緊湊型氣體供應裝置，它采用“靜態”作業，不需要加壓部件或附加能量，允許即時地或根據需要在高壓特別是在超臨界壓力下供應氣體，且此種裝置在特殊情況下(但非專門如此)還可作為用來在高壓下供應此種氣體之主要設備的后備裝置。
為此目的，根據本發明的一個特征，此種設備包括一條從前述槽之下部起始的第一流體回路，此流體回路則串聯式地包括一個壓力控制閥以及一臺第一交換器，后者與上述的第一個槽中的流體作熱交換接觸，并保持此槽冷卻。
根據本發明的一些其它特征，此種設備還包括在上述槽外且在此槽的上部與下部之間延伸的一條第二流體回路，它串聯式地包括一臺第二交換器和一個第二壓力控制閥，并使上述槽中之流體保持在一個基本上與供氣壓力相等的儲氣壓力下。
利用本發明的上述布置形式，將通常是在超臨界狀態下的氣體保持在至少與用戶壓力Pu基本相等的一個壓力Ps之下，這樣就能在所說壓力下即時將氣體供給用戶站。
本發明的其它特征與優點將體現在下面對實施例所作的描述中，這些對照附圖
所給出的實施例是用于說明的目的而絲毫無限制意義，在附圖中此唯一的一個圖乃是本發明之高壓氣體供應設備的示意圖，此設備可以用作主要氣體生產設備的后備裝置。
在由上述之圖所表示的實施例中，這種用來在高壓下將氣體(通常是氧氣或氮氣)供應給至少一個用戶站A的設備，包括一臺在內部或在外部的隔熱槽1，從此槽的下部引出一根供氣管道2，它一直延伸到用戶站A，中間經過一加熱器或蒸發器3。根據本發明的一個組成部分，有一條第一流體回路4獨立于管道2而從槽1的下部引出，此第一流體回路包括一由槽1中氣流壓力所控制的進給與斷流閥5，然后通過一與槽中流體作熱交換接觸的熱交換器6，而且此回路如這一實施例所表示的，是安排成在槽1的內部并可與槽中流體作熱接觸，并可自由地穿過槽壁。在熱交換器6之外，此回路4延伸到槽1之外，到達一出口7以與大氣相通或是通連到這樣一條回路，此后一回路是為了在低壓與中等程度壓力下來使用氣體或是為了再循環到主要生產裝置，這些將在此后說明。
從槽1之下部引出的還有一條也與管道2相獨立的第二回路8，它朝上與槽1的上部相連，并串聯地包括一例如大氣型的熱交換器9以及一個對槽1中氣流壓力敏感的壓力控制閥10。槽1中還包括一充氣管11，它能連到一高壓氣源，或是在低壓下連到一個前述液化氣體的至少一個槽12和一個具有低輸出速率之高壓泵13組成的系統。在供氣管道2中設有一處在蒸發器3下游的單向閥14。槽1的上部中設有一補償閥15。
應該認識到一在剛剛述及的配置形式中，第一回路4用到了未膨脹的儲存好的冷流體，因而能夠經由熱插入物從槽1中汽化的流體來回收冷能，以便冷卻此槽中的流體而將它保持在所需的低溫，因而也即是保持在所需的壓力下。此外，第二回路8則使槽1中的流體保持在所需的高壓下。通過使常存于槽1中的流體處在一個等于或略低于用戶站A所要求的名義壓力Pa的高儲存壓力Ps下，基本相同壓力下的氣體可即時地傳送到用戶站A。
如上所述，剛剛描述到的這種自主式設備能特別有利地用作大容量氣體生產源30的，例如一種低溫裝置31的后備裝置，這種低溫裝置在它的一個出口32中產生出中等壓力下的工作氣體，并借壓縮機33提高到用戶壓力Pu，再經設有單向閥35和與供氣管道2下游端相通的管子34送至用戶站A。
在源30正常工作期間，所有的氣體都是經此源30供應給用戶站A的，因而閥14是關閉的。包括有槽1的這種設備是處在它的備用形式中。當源30不能正常工作，特別是起因于它的電力源時，管34中的壓力降會使閥14自動打開，然后此設備便即時地將壓力為Ps的氣體供應給用戶站A。
工作氣體通常為氮氣或氧氣，不論是哪一種氣體，生產裝置30都是一臺低溫常壓蒸餾裝置。當所用的裝置30具有的生產能力為在壓力級80×105Pa下每日給用戶站A供應1000噸氧氣時，為了在此名義生產率下提供20分鐘的后備自主性，本發明的設備就必須在約820kg/m3的所說壓力和在約-150℃的溫度下，具有一有效儲存量的每立方米的儲存本領，即一個約20m3的槽1的容積。
盡管業已就特殊的實施例描述了本發明，但這些個實施例并無限制意義，相反，熟悉本項技術的人是可以對此作出種種變更與改動的。
權利要求
1.用來在高壓下將氣體供應給至少一個用戶站的設備，它包括一個用來儲存至少是部分液體形式的氣體的且有一上部與下部的隔熱槽，以及至少一根在上述槽的下部與用戶站之間延伸且包括有一蒸發器在內的供氣管道，其特征在于此設備還包括一條從前述槽之下部起始的第一流體回路，此流體回路按串接方式包括一個壓力控制閥與一臺同上述第一個槽中的流體作熱交換接觸并保持此槽冷卻的第一熱交換器。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于此設備還包括一條在上述槽外且在此槽的上部與下部之間延伸的第二流體回路，此回路按串接方式包括一臺第二交換器和一個第二壓力控制閥，并使上述槽中之流體保持在一個基本上與供氣壓力相等的儲氣壓力下。
3.如上述任一項權利要求所述的設備，其特征在于上述槽中的儲氣壓力大于氣體的臨界壓力。
4.如上述任一項權利要求所述的設備，其特征在于所說的氣體是氮氣。
5.如權利要求1至3中任一項所述的設備，特征在于所說的氣體是氧氣。
6.如上述任一項權利要求所述的設備，此設備還配合有通過分離含有所說氣體的一種氣體混合物來生產此種氣體的一個源，其特征在于此設備還包括有至少一根用來在所說高壓下供應此種氣體的管道，此管道與這一設備的供氣管道通連。
全文摘要
此設備包括一個用來儲存在高壓下至少呈部分液體形式之氣體的隔熱槽、一條載有蒸發器的用來將氣體供應給用戶站的管道、一個閥門和一臺與上述槽中流體作熱交換接觸的第一熱交換器、以及一條包含一第二熱交換器和一閥門的壓力保持管道。此種設備可以特別地用作主體生產總源的后備裝置。
文檔編號F17C7/04GK1103158SQ9410814
公開日1995年5月31日 申請日期1994年7月7日 優先權日1993年7月8日
發明者吉恩·Y·萊曼, 查爾斯·默雷蓋 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司