低溫罐組件的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]已經證明了低溫流體可機載在飛行器上用作燃料源。例如，一些飛行器發動機，諸如由圖波列夫制造的TU-155，構造成使用天然氣作為燃料。天然氣可作為液體天然氣(LNG)機載地存儲在飛行器上，液體天然氣(LNG)是低溫流體。LNG可機載地在飛行器上存儲在低溫罐內，低溫罐保持一定量的LNG。泵典型地從低溫罐的內部容積分配LNG，并且經由管道系統將LNG作為天然氣供應到飛行器發動機。但是，在低溫罐的內部容積內的LNG水平降低時，施加在LNG的表面上的表面壓力可降低。低溫罐的內部容積內的壓力的此類降低可導致在飛行器發動機的運行期間，泵下游的壓力改變。換句話說，供應到飛行器發動機的天然氣的壓力可隨著時間的推移而改變，這可降低飛行器發動機的性能，并且/或者中斷飛行器發動機的運行。此外，降低低溫罐的內部容積內的壓力可導致泵空化。例如，降低壓力可減少LNG在泵入口處的過冷。除了降低泵的可靠性和/或提高運行泵的成本之外或者作為其備選方案，泵空化可降低泵的性能，并且/或者中斷泵的運行。
【發明內容】
[0002]在一個實施例中，低溫罐組件包括低溫罐，該低溫罐具有內部容積。低溫罐構造成在內部容積內容納液體天然氣(LNG)。低溫罐包括流體地連接于內部容積的入口和流體地連接于內部容積的出口。低溫罐組件包括再循環管道，該再循環管道聯接成在低溫罐的入口和出口之間流體連通，使得再循環管道將入口流體地連接于出口。再循環管道沿著入口和出口之間的在低溫罐的內部容積外的路徑延伸，使得再循環管道的路徑構造成暴露于低溫罐的周圍環境。再循環管道構造成:通過出口接收來自內部容積的LNG流；使熱從周圍環境傳遞到LNG流，以使LNG流變成天然氣流；以及通過入口將天然氣流噴射到低溫罐的內部容積中。
[0003]在另一個實施例中，飛行器包括機身和機載在機身上的低溫罐組件。低溫罐組件包括低溫罐，該低溫罐具有內部容積。低溫罐構造成在內部容積內容納液化天然氣(LNG)。低溫罐包括流體地連接于內部容積的入口。低溫罐組件包括壓力調整系統，該壓力調整系統包括LNG源。壓力調整系統還包括管道，該管道聯接成在LNG源和低溫罐的入口之間流體連通，使得管道將LNG源流體地連接于入口。管道沿著LNG源和入口之間的暴露于低溫罐的周圍環境的路徑延伸。壓力調整系統構造成:將來自LNG源的LNG流接收到管道中；使熱從周圍環境傳遞到LNG流，以使LNG流變成天然氣流；以及通過入口將天然氣流噴射到低溫罐的內部容積中。
[0004]在另一個實施例中，提供一種用于調整低溫罐內的壓力的方法，該低溫罐具有容納液化天然氣(LNG)的內部容積。該方法包括將來自低溫罐的內部容積的LNG流接收到再循環管道中，該再循環管道聯接成與低溫罐的出口流體連通，通過使熱從低溫罐的周圍環境傳遞到再循環管道內的LNG流，來使再循環管道內的LNG流變成天然氣流，以及通過低溫罐的入口將天然氣流噴射到低溫罐的內部容積中，以調整內部容積內的壓力的量。
【附圖說明】
[0005]圖1是輸送系統的示意圖。
[0006]圖2是圖1中顯示的輸送系統的低溫罐組件的示例性實施例的示意圖。
[0007]圖3是圖2中顯示的低溫罐組件的再循環管道的示例性實施例的透視圖。
[0008]圖4是低溫罐組件的另一個示例性實施例的示意圖。
[0009]圖5是低溫罐組件的另一個示例性實施例的示意圖。
[0010]圖6是低溫罐組件的另一個示例性實施例的示意圖。
[0011]圖7是低溫罐組件的另一個示例性實施例的示意圖。
[0012]圖8是飛行器的實施例的示意圖。
[0013]圖9是流程圖，其示出用于調整低溫罐內的壓力的方法的示例性實施例，該低溫罐具有容納LNG的內部容積。
【具體實施方式】
[0014]當結合附圖來閱讀時將更好地理解各種實施例。就附圖示出各種實施例的功能塊的圖來說，功能塊未必表明硬件回路之間有分離。因而，例如，功能塊中的一個或更多個(例如，處理器、控制器、存儲器和/或諸如此類)可在單件硬件(例如，通用信號處理器、隨機存取存儲器、硬盤和/或諸如此類)或多件硬件中實施。類似地，任何程序可為獨立的程序，可作為子例程并入在操作系統中，可在安裝好的軟件包中起作用，以及/或者諸如此類。應當理解，各種實施例不限于圖中顯示的布置和工具。
[0015]如本文中使用的，用語“系統”可包括運行來執行一個或更多個功能的硬件和/或軟件系統。例如，系統可包括計算機、處理器、控制器和/或其它基于邏輯的裝置，該其它基于邏輯的裝置基于存儲在有形且非暫時性計算機可讀存儲介質(例如計算機存儲器)上的指令來執行運行。備選地，系統可包括基于裝置的硬連線邏輯來執行運行的硬連線裝置。附圖中顯示的系統、計算機和控制器可表示基于軟件或硬連線指令來運行的硬件、指引硬件執行運行的軟件，或它們的組合。如本文中使用的，以單數敘述或以詞語“一”或“一個”開頭的元件或步驟應當理解為不排除所述元件或步驟的復數，除非明確地陳述了此類排除。此外，對“一個實施例”的引用不意于解釋為排除還并入了所敘述的特征的額外的實施例的存在。此外，除非明確說明了相反的情況，否則“包括”或“具有”具有特定屬性的元件或多個元件的實施例可包括不具有該屬性的額外的此類元件。
[0016]各種實施例提供用于調整低溫罐的內部容積內的壓力的量的方法和系統。例如，實施例描述了接收來自低溫罐的內部容積和/或另一個LNG源的液化天然氣(LNG)流，通過使熱從低溫罐的周圍環境傳遞到LNG流來使LNG流變成天然氣流，以及將天然氣噴射到內部容積中以調整內部容積內的壓力的量。各種實施例的至少一個技術效果是將壓力量較均勻(即，可較少變化)的天然氣和/或LNG輸送到使用LNG和/或天然氣的裝置。例如，各種實施例的至少一個技術效果減小進入裝置的天然氣的壓力的振蕩幅度。將量較均勻的壓力輸送到裝置可提高裝置的性能。各種實施例的至少一個其它技術效果防止或減少泵的空化。例如，各種實施例的至少一個技術效果提高泵的凈吸壓頭。減少泵空化可提高泵的可靠性和/或性能，并且/或者可降低泵的成本。各種實施例的至少一個技術效果為提高可靠性，以及/或者降低將LNG和/或天然氣從低溫罐輸送到裝置的輸送系統(例如，下面描述的輸送回路和低溫罐組件)的成本。各種實施例的至少一個其它技術效果為使得能夠使用例如在泵空轉期間沒有排出蒸發氣體的相對輕質和/或相對低壓的低溫罐(諸如(但不限于)隔膜型罐和/或諸如此類)。
[0017]圖1是輸送系統10的示意圖。輸送系統10包括低溫罐組件12和輸送回路14，輸送回路14用于LNG從低溫罐組件12到使用(例如消耗和/或存儲)天然氣和/或LNG的裝置16。如本文中使用的，輸送回路14指的是用于將LNG從罐12傳遞到裝置16的輸送機構。低溫罐組件12包括低溫罐18和壓力調整系統20，將關于圖2-9在本文中更詳細地描述它們。
[0018]低溫罐18包括內部容積22，并且構造成在內部容積22內容納LNG，LNG是低溫流體。低溫罐18包括用于將LNG從低溫罐18的內部容積22分配的一個或更多個出口 24。出口 24可包括用于控制來自內部容積22的LNG的分配的一個或更多個各種流控制構件，諸如(但不限于)閥、噴嘴、限流器、文丘里管、止回閥、傳感器、手動關閉裝置、自動關閉裝置和/或諸如此類。在一些實施例中，低溫罐18是用于裝置16的燃料罐，裝置16使用LNG和/或天然氣作為燃料。例如，低溫罐18可為飛行器(例如，圖8中顯示的飛行器500)機載的燃料罐，其用于容納由飛行器的發動機(例如，圖8中顯示的發動機502)用作燃料(無論是用作LNG還是用作天然氣)的LNG。但是，低溫罐18不限于為燃料罐。相反地，低溫罐18可具有任何其它應用。
[0019]輸送回路14構造成將容納在低溫罐18中的LNG輸送到裝置16。特別地，輸送回路14聯接成在低溫罐18的出口 24和裝置16之間流體連通。輸送回路14和出口 24之間的流體連通使得輸送回路14能夠接收來自低溫罐18的內部容積22的LNG流。輸送回路14可將接收自低溫罐18的LNG流作為LNG和/或天然氣輸送到裝置16。特別地，在一些實施例中，輸送回路14使接收自低溫罐18的LNG流變成天然氣，并且將天然氣輸送到裝置16。在其它實施例中，輸送回路14不使接收自低溫罐18的LNG流變成天然氣，而是將LNG流供應到裝置16。在另外的其它實施例中，輸送回路14僅使接收自低溫罐18的LNG流中的一些變成天然氣，并且將未改變的LNG和天然氣兩者供應到裝置16。在其中輸送回路14將天然氣輸送到裝置16的實施例中，天然氣可選地是壓縮天然氣(CNG)。
[0020]輸送回路14可包括用于將接收自低溫罐18的LNG流輸送到裝置16(無論是否作為LNG和/或天然氣)的一個或更多個各種流控制構件，諸如(但不限于)泵、管道、管子、軟管、噴嘴、閥、限流器、調節器(例如，冷凝器、蒸發器、聚積器、氣室、文丘里管和/或諸如此類)、送風器、止回閥、傳感器、手動關閉裝置、自動關閉裝置和/或諸如此類。雖然顯示了在低溫罐18和裝置16之間僅具有單個路徑，但輸送回路14在低溫罐18和裝置16之間可包括任何數量的路徑。
[0021]輸送系統10包括用于使LNG從低溫罐18的內部容積22移動到輸送回路14中，以及用于使LNG和/或天然氣通過輸送回路14移動到裝置16的一個或更多個泵26。在輸送回路14的示例性實施例中，輸送回路14包括蒸發器28和積聚器30。雖然顯示了位于低溫罐18的內部容積22內，但泵26在輸送系統10內(例如，在輸送回路14內)可具有使得泵能夠使LNG從低溫罐18移動到輸送回路14中且穿過輸送回路14的任何其它位置。在一個示例中，泵26位于裝置16附近。此外，輸送系統10可包括具有與在低溫罐18的內部容積22內相同和/或不同的位置的一個或更多個其它泵26。
[0022]在輸送系統10的示例性實施例的運行中，泵26使LNG從低溫罐18的內部容積22移動到輸送回路14中。接收自低溫罐18的LNG流通過輸送回路14流到蒸發器28中，其中，LNG流通過熱交換器(未顯示)吸收熱，并且從而變成天然氣流。天然氣在輸送回路14內從蒸發器28流到積聚器30，其中，天然氣流的振蕩減小。從積聚器30，天然氣流輸送到裝置16用于由其使用。輸送系統10可包括用于控制LNG從低溫罐18到裝置16的輸送(無論是否作為LNG和/或作為天然氣輸送到裝置16)的一個或更多個控制器(未顯示)。例如，控制器可操作性地連接于輸送系統10的各種構件中的一個或更多個(例如，泵26、系統10的任何流控制構件和/或諸如此類)，用于控制輸送的各種參數，諸如(但不限于)輸送開始、輸送終止、輸送回路14內的LNG和/或天然氣的流率、輸送到裝置16的LNG和/或天然氣的量、輸送到裝置的LNG和/或天然氣的壓力、LNG和/或天然氣輸送到裝置16的持續時間和/或諸如此類。
[0023]裝置16可為使用LNG和/或天然氣(包括CNG)的任何類型的裝置。使用LNG和/或天然氣的裝置16的示例包括將LNG和/或天然氣作為燃料消耗的裝置，諸如(但不限于)發