立式LNG加注装置的制作方法

本实用新型属于LNG技术领域，具体地来说，是一种立式LNG加注装置。

背景技术：

LNG(Liquefied Natural Gas)，即液化天然气，是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结而成的液体。LNG主要成分是甲烷，具有无色无味无毒、体积小、质量轻等优点，且热能值高、燃烧产物环境干净。由于LNG是一种高效环保的能源，其越来越受到人们的青睐，使用范围日益广泛。

为了方便地提供LNG，LNG加气站建设需求日益增加。LNG加气站需要通过加注设备抽取储罐内的LNG，对其加压后进行加注充装。由于LNG温度很低，因而需要采用特殊的加注设备。

低温潜液泵是一种高速离心式液体泵，能在低温条件下正常使用，因而常常用作LNG加气站的加注设备。然而，低温潜液泵容易损坏、不易维修，且结构复杂，能耗也很高，造成低温潜液泵的制造和使用维护成本都很高昂。这给LNG加气站带来了很大的负担，对LNG的建设开展形成了阻碍作用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种立式LNG加注装置，是一种结构简单、成本低廉的LNG加注设备。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种立式LNG加注装置，包括工作缸体，所述工作缸体内部设有工作室，所述工作室内设有活塞组件，所述活塞组件连接有驱动活塞组件运动的直线驱动机构，所述工作缸体上设有用于将LNG输入所述工作室的第一液相接口、用于将LNG从所述工作室输出的第二液相接口、用于将BOG从所述工作室输出的气相接口。

作为上述技术方案的改进，所述工作缸体外设有隔热保温组件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述工作缸体上设有密封组件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述直线驱动机构包括机构支架、液压缸，所述机构支架分别与所述工作缸体、所述液压缸连接，所述液压缸与所述活塞组件连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一液相接口上设有第一单向阀，所述第一单向阀的出流口与所述工作室连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二液相接口上设有第二单向阀，所述第二单向阀的入流口与所述工作室连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述气相接口的竖直位置高于所述第一液相接口、所述第二液相接口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述工作缸体上设有消音器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述工作缸体上设有流量控制阀。

作为上述技术方案的进一步改进，所述立式LNG加注装置外部还设有保护外壳。

本实用新型的有益效果是：通过设置工作缸体与活塞组件，活塞组件在工作缸体的工作室内作直线往复运动，改变工作室内的压力，实现了LNG的抽取与加注，结构简单可靠、构件少，制造与维护成本十分低廉。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的立式LNG加注装置的整体对剖视图；

图2是本实用新型实施例1提供的立式LNG加注装置的气液路连接图。

主要元件符号说明：

1000-立式LNG加注装置，100-工作缸体，110-工作室，120-第一液相接口，130-第二液相接口，140-气相接口，200-活塞组件，300-直线驱动机构，310-机构支架，320-液压缸，400-隔热保温组件，500-密封组件，600-第一单向阀，700-第二单向阀，2000-LNG储罐，3000-加液机。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对立式LNG加注装置进行更全面的描述。附图中给出了立式LNG加注装置的优选实施例。但是，立式LNG加注装置可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对立式LNG加注装置的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在立式LNG加注装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，立式LNG加注装置1000包括工作缸体100，工作缸体100内部设有工作室110，工作室110内设有活塞组件200，活塞组件200连接有驱动活塞组件200运动的直线驱动机构300。

工作室110是立式LNG加注装置1000的主要工作场所。活塞组件200在工作室110内作直线往复运动，通过工作室110内的压力变化而实现LNG的抽取与加注。

工作缸体100上设有用于将LNG输入工作室110的第一液相接口120、用于将LNG从工作室110输出的第二液相接口130、用于将BOG从工作室110输出的气相接口140。所谓BOG(Boil Off Gas)，又称为闪蒸气，是指LNG蒸发而成的气体。

进一步地，为了改善工作室110内气液分离的效果，气相接口140的竖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随着活塞组件200上升而进入气相接口140，LNG则流向第二液相接口130。

进一步地，在一个实施例中，第一液相接口120为设于工作缸体100底部的刚性直管，通过位于工作室110底部中心的连接孔与工作室110连接。第二液相接口130为设于工作缸体100底部的刚性直管，通过位于工作室110底部中心的连接孔与工作室110连接。气相接口140为设于工作缸体100侧壁顶部的刚性直管。

进一步地，在另一个实施例中，第一液相接口120与第二液相接口130为设于工作缸体100底部的同一刚性直管的两端端口。该刚性直管中部设有开口，通过位于工作室110底部中心的连接孔与工作室110连接。进一步地，该刚性直管的内径与所述连接孔的孔径相等，使LNG在工作缸体100内的流动顺畅平稳。

由于LNG的温度很低，在受热状态下会发生气化，使加注到加液机3000的LNG重量大幅下降，进而影响立式LNG加注装置1000的效率。为此，工作缸体100外设有隔热保温组件400。隔热保温组件400能够隔绝工作缸体100与外界的热传导，使工作室110、第一液相接口120、第二液相接口130、气相接口140的温度保持恒定低温，避免LNG的气化作用。

工作缸体100上设有密封组件500。密封组件500用于保证工作室110的密封性良好，避免发生LNG泄漏而造成损失，同时也避免外界对工作室110的干扰污染。在本实施方式中，密封组件500为可伸缩的密封件，可随活塞组件200的运动而伸缩变化，保证了密封效果良好。

直线驱动机构300包括机构支架310、液压缸320，机构支架310分别与工作缸体100、液压缸320连接，使液压缸320牢牢固定，防止晃动或振动干扰。

液压缸320与活塞组件200连接。液压缸320是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动的液压执行元件，能够驱动活塞组件200在工作室110内做直线往复运动，为立式LNG加注装置1000的运转提供稳定的动力源。同时，通过控制直线驱动机构300的运动速度，即可控制立式LNG加注装置1000的流量。

在另一个实施例中，直线驱动机构300还可以由气压缸组成。气压缸与活塞组件200连接，通过压缩气体的驱动而实现活塞组件200的直线往复运动。

在另一个实施例中，直线驱动机构300还可以由曲柄连杆机构等其他形式实现，并不限于以上所举的形式。

请参阅图2，第一液相接口120与LNG储罐2000的液相口连接，用于将源自LNG储罐2000的LNG输入工作室110。为了防止LNG逆流对管路及LNG储罐2000造成冲击，第一液相接口120上设有第一单向阀600，第一单向阀600的出流口与工作室110连接。

当LNG储罐2000的压力大于工作室110的压力时，第一单向阀600开启，LNG从LNG储罐2000流入工作室110；当LNG储罐2000的压力小于工作室110的压力时，第一单向阀600关闭，LNG储罐2000与工作室110之间停止LNG流动，避免发生LNG逆流现象。

第二液相接口130与加液机3000连接，用于将工作室110的LNG输入加液机3000。为了防止LNG逆流对管路及LNG储罐2000造成冲击，第二液相接口130上设有第二单向阀700，第二单向阀700的入流口与工作室110连接。

当工作室110的压力大于加液机3000的压力时，第二单向阀700开启，LNG从工作室110流入加液机3000；当工作室110的压力小于加液机3000的压力时，第二单向阀700关闭，工作室110与加液机3000之间停止LNG流动，避免发生LNG逆流现象。

为了保证立式LNG加注装置1000的工作效率，需要在LNG储罐2000和工作室110之间保持足够的压力差，使LNG能够迅速进入工作室110。同时，需要保证活塞组件200具有足够的速度，以便抽取LNG的过程迅速。

LNG储罐2000内部温度较低，约为-160℃，由于自然蒸发会产生BOG。当LNG储罐2000与立式LNG加注装置1000连接时，LNG流经管路进入工作室110，造成LNG储罐2000内液位下降，压力同步降低。同时，BOG的气相空间增大，气压下降，使液面压力进一步降低。

流入工作室110内的LNG受热也会产生部分BOG。增加的BOG使工作室110内的压力增大，在LNG储罐2000的压力不变的情况下，将造成二者的压力差减小，对LNG的传输速度形成阻碍作用。同时，BOG也会对活塞组件200的运动速度形成阻碍作用，进一步阻碍立式LNG加注装置1000的效率发挥。

为了解决上述问题，气相接口140与LNG储罐2000的气相口连接，用于将BOG输入LNG储罐2000。BOG返回LNG储罐2000后，由于气相组成结构的变化，工作室110内的液面压力下降，LNG储罐2000的液面压力升高，有效地保证了所需压差。此外，还能避免BOG滞留于工作室，

进一步地，在另一个实施例中，工作缸体100上还设有消音器。消音器用于消除立式LNG加注装置1000工作过程中发出的噪音，使LNG加注过程安静环保。在另一个实施例中，气相接口140设有气路消音器，避免BOG自气相接口140流出时产生的气流噪音。

进一步地，在另一个实施例中，工作缸体100上还设有流量控制阀。流量控制阀用于控制工作缸体100的LNG流量和BOG流量，使立式LNG加注装置1000的流量得到控制。

进一步地，在另一个实施例中，立式LNG加注装置1000外部还设有保护外壳，为立式LNG加注装置1000的各部件提供良好的保护，避免外界的干扰和损害。

下面简要介绍立式LNG加注装置1000的工作过程，主要包括抽取LNG和加注LNG两个阶段。

在抽取LNG阶段，直线驱动机构300驱动活塞组件200向上运动，逐渐远离第一液相接口120。此时，工作室110内气相空间增大，压力不断下降。由于第一单向阀600的出流口与工作室110连接，第一单向阀600的出流口的压力随之下降。

同时，活塞组件200向上压迫工作室110内的气体，使气体压力达到第三单向阀800的启动压力。第三单向阀800开启，BOG经气相接口返回LNG储罐2000内。此时LNG储罐2000内的BOG增加，使LNG储罐2000内的液面压力增大。第一单向阀600的入流口与LNG储罐2000连接，第一单向阀600的入流口的压力随之增大。

在此消彼长下，第一单向阀600的入流口与出流口的压差逐渐增大。当该压差达到第一单向阀600的启动压力值时，第一单向阀600开启。LNG从LNG储罐2000流出，经第一液相接口120而进入工作室110内，使工作室110的液位逐渐升高。

随着工作室110的液位不断上升，工作室110的压力逐渐增大，第一单向阀600的出流口的压力随之增大。同时，LNG储罐2000内的液位下降。LNG储罐2000内的气相空间增大，而进入LNG储罐2000的BOG不断减少。在液位和BOG的双重作用下，LNG储罐2000内的液面压力逐渐减小。

因此，第一单向阀600的入流口与出流口的压差逐渐减小。当该压差小于第一单向阀600的启动压力值时，第一单向阀600关闭。LNG不再流入工作室110，工作室110达到充满状态。接着，立式LNG加注装置1000转入加注LNG阶段。

在加注LNG阶段，直线驱动机构300驱动活塞组件200向下运动。活塞组件200压迫工作室110内的LNG，使工作室110的液面压力迅速增大。由于第二单向阀700的入流口与工作室110连接，第二单向阀700的入流口的压力随之增大。

第二单向阀700的出流口与加液机3000连接，在加液机3000的压力不发生显著变化的情况下，第二单向阀700的出流口的压力没有明显变化。因此，第二单向阀700的入流口与出流口之间的压差逐渐增大。

当该压差达到第二单向阀700的启动压力值时，第二单向阀700开启。LNG从工作室110流出，经第二单向阀700的入流口与出流口、第二液相接口130而经加液机3000完成加注。

在活塞组件200的作用下，LNG持续从工作室110流出。工作室110的液面不断下降，工作室110内的液面压力逐渐减小，第二单向阀700的入流口的压力随之减小。同时，第二单向阀700的入流口与出流口的压差逐渐减小。

当该压差小于第二单向阀700的启动压力值时，第二单向阀700关闭。LNG不再从工作室110流出，立式LNG加注装置1000转入抽取LNG阶段。

在抽取LNG阶段，第二单向阀700的入流口与出流口之间的压差始终小于第二单向阀700的启动压力值，故第二单向阀700始终保持关闭状态。

在加注LNG阶段，第一单向阀600的入流口与出流口之间的压差始终小于第一单向阀600的启动压力值，故第一单向阀600始终保持关闭状态。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。