用于填充低温罐的装置和方法与流程

本发明总体涉及用于填充低温罐的装置和方法，更具体地，涉及用低温流体填充低温罐同时自动保持低温罐中的预定设定点压力的装置和方法。

背景技术：

1、低温流体，即在大气压下沸点通常低于-150℃的流体，被用于各种应用，例如移动和工业应用。由于低温要求(～-160℃)并且通常在较低压力下，低温流体储存在绝热低温罐中。这些罐中低温流体的温度和压力调节极其重要。

2、低温罐通常由连接到低温罐的移动输送单元填充。图1示出了用于填充低温罐的系统的典型现有技术示例。在图示的实施例中，输送单元通过用于填充的单点连接而连接到低温罐。总体以11表示的低温罐系统包括具有内壳14和外壳17的低温罐1。罐1包含低温液体部分3和蒸汽顶部空间2。低温罐1通过输送管线4在输送入口5处与输送装置连通。输送管线4在交叉/汇合处6分支成与低温罐1连通的两条单独管线7和8。第一管线7包括顶部填充罐的路径，第二管线8包括底部填充罐的路径。每个通道包含至少一个阀，其可被调节以允许期望的流量通过每个通路。第一管线7示出为带有阀9，第二管线8示出为带有阀10。阀9和10通常是球形阀。

3、通过输送管线4从入口5处的输送装置引入低温流体来填充低温罐1。罐管线7和8上的阀9和10被手动调节，以便通过期望的通路将流体输送到罐。通过打开阀9，低温罐可以通过管线7被顶部填充(即进入的流体被喷射到罐的蒸汽空间2中)。也可以通过打开阀10经由管线8从底部填充罐。从移动输送单元传输的低温流体通常被过冷到一定程度。也就是说，当流体流过传输管线时，流体的压力大于流体的饱和压力。当流体以这种过冷的方式传输时，它不会在管线中沸腾，从而被有效地传输。具有一个顶部填充罐的路径和一个底部填充罐的路径的效用是为了压力平衡。顶部填充冷却罐的蒸汽空间2并降低罐压力，这允许在不通风的情况下填充罐。另一方面，底部填充罐(即通过汲取管或底部喷嘴将进入的流体推入液体空间)导致液位上升，像活塞一样作用并增加罐压力。

4、上述系统需要手动调节填充阀并在填充过程中进行监控，以保持期望的低温罐压力。因此，在充装过程中保持期望的低温罐压力需要操作者具有高水平的技能、训练和经验。

技术实现思路

1、本主题的多个方面可以在下面描述和要求保护的方法、装置和系统中单独或一起实施。这些方面可以单独使用或者与本文所述主题的其他方面结合使用，并且对这些方面一起的描述并不旨在排除这些方面的单独使用或者这些方面的单独权利要求或者如所附权利要求中阐述的不同组合。

2、在一方面，一种用于填充低温罐的装置包括主体结构、压力比较缸、活塞、压力调节器和滑动管。主体结构包括用于接收来自输送罐的流体的入口端口、配置成连接到与低温罐连通的顶部填充管线的第一出口端口、配置成连接到与低温罐连通的底部填充管线的第二出口端口以及滑动管缸。缸壳体连接到主体结构，并限定具有上部容积和下部容积的压力比较缸。下部容积与低温罐流体连通。活塞可滑动地定位在压力比较缸中，并且活塞轴将活塞连接到滑动管。压力调节器与压力比较缸的上部容积和滑动管缸流体连通。滑动管可滑动地定位在滑动管缸内。滑动管缸配置成当下部容积中的压力超过设定点压力时通过第一出口端口将流体引导至顶部填充管线，并且当下部容积中的压力低于设定点压力时通过第二出口端口将流体引导至底部填充管线。

3、在另一方面，一种用于填充低温罐的方法包括以下步骤：从输送罐向填充装置的入口端口提供流体流；使用填充装置将低温罐的压力与设定点压力进行比较；当低温罐压力超过设定点压力时，将流体从流体流动流转移到与低温罐连通的顶部填充管线，并且当低温罐压力低于设定点压力时，将流体从流体流动流转移到与低温罐连通的底部填充管线。

技术特征：

1.一种用于填充低温罐的装置，包括：

2.根据权利要求1所述的填充装置，其中，所述滑动管具有至少两个用于引导流体的开口。

3.根据权利要求2所述的填充装置，其中，所述开口为泪珠形。

4.根据权利要求1所述的填充装置，其中，所述压力调节器是减压调节器。

5.根据权利要求1所述的填充装置，其中，所述活塞、轴和滑动管的重量约等于填充所述低温罐时从所述主体结构到罐的压降乘以所述活塞轴的横截面积。

6.根据权利要求1所述的填充装置，其中，所述缸壳体的上部容积大于所述缸壳体的下部容积。

7.根据权利要求1所述的填充装置，还包括位于所述上部容积和压力调节器之间的流体回路中的第二压力调节器。

8.根据权利要求1所述的填充装置，还包括在所述活塞和压力比较缸之间的密封件。

9.根据权利要求1所述的填充装置，还包括围绕所述活塞轴的密封件，其配置成防止流体在所述压力比较缸和主体结构之间流动。

10.一种用于填充低温罐的方法，包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，使用活塞执行压力比较步骤，活塞的第一侧具有低温罐压力，而活塞的第二侧具有设定点压力。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述活塞通过活塞轴移动滑动管。

技术总结
主体结构包括从输送装置接收流体的入口端口(15)、连接到与低温罐连通的顶部填充管线的第一出口端口(12)、连接到与低温罐连通的底部填充管线的第二出口端口(13)以及滑动管缸(19)。缸壳体(22)连接到主体结构，并具有压力比较缸，该压力比较缸具有上部容积(23)和下部容积(27)，下部容积与低温罐流体连通。活塞(21)在压力比较缸内滑动，活塞轴连接到活塞。压力调节器(24)与压力比较缸的上部容积和滑动管缸流体连通。滑动管(29)连接到活塞轴，并在滑动管缸内滑动。当下部容积中的压力超过压力设定点时，滑动管缸通过第一出口端口将流体引导至顶部填充管线，并且当下部容积中的压力低于压力设定点时，通过第二出口端口将流体引导至底部填充管线。

技术研发人员：E·古斯塔夫森
受保护的技术使用者：查特股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15