低溫罐組件的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]已經(jīng)證明了低溫流體可機(jī)載在飛行器上用作燃料源。例如，一些飛行器發(fā)動機(jī)，諸如由圖波列夫制造的TU-155，構(gòu)造成使用天然氣作為燃料。天然氣可作為液體天然氣(LNG)機(jī)載地存儲在飛行器上，液體天然氣(LNG)是低溫流體。LNG可機(jī)載地在飛行器上存儲在低溫罐內(nèi)，低溫罐保持一定量的LNG。泵典型地從低溫罐的內(nèi)部容積分配LNG，并且經(jīng)由管道系統(tǒng)將LNG作為天然氣供應(yīng)到飛行器發(fā)動機(jī)。但是，在低溫罐的內(nèi)部容積內(nèi)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(nèi)部容積內(nèi)的壓力的此類降低可導(dǎo)致在飛行器發(fā)動機(jī)的運(yùn)行期間，泵下游的壓力改變。換句話說，供應(yīng)到飛行器發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)的性能，并且/或者中斷飛行器發(fā)動機(jī)的運(yùn)行。此外，降低低溫罐的內(nèi)部容積內(nèi)的壓力可導(dǎo)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(yùn)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(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在一個實(shí)施例中，低溫罐組件包括低溫罐，該低溫罐具有內(nèi)部容積。低溫罐構(gòu)造成在內(nèi)部容積內(nèi)容納液體天然氣(LNG)。低溫罐包括流體地連接于內(nèi)部容積的入口和流體地連接于內(nèi)部容積的出口。低溫罐組件包括再循環(huán)管道，該再循環(huán)管道聯(lián)接成在低溫罐的入口和出口之間流體連通，使得再循環(huán)管道將入口流體地連接于出口。再循環(huán)管道沿著入口和出口之間的在低溫罐的內(nèi)部容積外的路徑延伸，使得再循環(huán)管道的路徑構(gòu)造成暴露于低溫罐的周圍環(huán)境。再循環(huán)管道構(gòu)造成:通過出口接收來自內(nèi)部容積的LNG流；使熱從周圍環(huán)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(nèi)部容積中。
[0003]在另一個實(shí)施例中，飛行器包括機(jī)身和機(jī)載在機(jī)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(nèi)部容積。低溫罐構(gòu)造成在內(nèi)部容積內(nèi)容納液化天然氣(LNG)。低溫罐包括流體地連接于內(nèi)部容積的入口。低溫罐組件包括壓力調(diào)整系統(tǒng)，該壓力調(diào)整系統(tǒng)包括LNG源。壓力調(diào)整系統(tǒng)還包括管道，該管道聯(lián)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(huán)境的路徑延伸。壓力調(diào)整系統(tǒng)構(gòu)造成:將來自LNG源的LNG流接收到管道中；使熱從周圍環(huán)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(nèi)部容積中。
[0004]在另一個實(shí)施例中，提供一種用于調(diào)整低溫罐內(nèi)的壓力的方法，該低溫罐具有容納液化天然氣(LNG)的內(nèi)部容積。該方法包括將來自低溫罐的內(nèi)部容積的LNG流接收到再循環(huán)管道中，該再循環(huán)管道聯(lián)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(huán)境傳遞到再循環(huán)管道內(nèi)的LNG流，來使再循環(huán)管道內(nèi)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(nèi)部容積中，以調(diào)整內(nèi)部容積內(nèi)的壓力的量。
【附圖說明】
[0005]圖1是輸送系統(tǒng)的示意圖。
[0006]圖2是圖1中顯示的輸送系統(tǒng)的低溫罐組件的示例性實(shí)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(huán)管道的示例性實(shí)施例的透視圖。
[0008]圖4是低溫罐組件的另一個示例性實(shí)施例的示意圖。
[0009]圖5是低溫罐組件的另一個示例性實(shí)施例的示意圖。
[0010]圖6是低溫罐組件的另一個示例性實(shí)施例的示意圖。
[0011]圖7是低溫罐組件的另一個示例性實(shí)施例的示意圖。
[0012]圖8是飛行器的實(shí)施例的示意圖。
[0013]圖9是流程圖，其示出用于調(diào)整低溫罐內(nèi)的壓力的方法的示例性實(shí)施例，該低溫罐具有容納LNG的內(nèi)部容積。
【具體實(shí)施方式】
[0014]當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀時將更好地理解各種實(shí)施例。就附圖示出各種實(shí)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(jī)存取存儲器、硬盤和/或諸如此類)或多件硬件中實(shí)施。類似地，任何程序可為獨(dú)立的程序，可作為子例程并入在操作系統(tǒng)中，可在安裝好的軟件包中起作用，以及/或者諸如此類。應(yīng)當(dāng)理解，各種實(shí)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(tǒng)”可包括運(yùn)行來執(zhí)行一個或更多個功能的硬件和/或軟件系統(tǒng)。例如，系統(tǒng)可包括計算機(jī)、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(jī)可讀存儲介質(zhì)(例如計算機(jī)存儲器)上的指令來執(zhí)行運(yùn)行。備選地，系統(tǒng)可包括基于裝置的硬連線邏輯來執(zhí)行運(yùn)行的硬連線裝置。附圖中顯示的系統(tǒng)、計算機(jī)和控制器可表示基于軟件或硬連線指令來運(yùn)行的硬件、指引硬件執(zhí)行運(yùn)行的軟件，或它們的組合。如本文中使用的，以單數(shù)敘述或以詞語“一”或“一個”開頭的元件或步驟應(yīng)當(dāng)理解為不排除所述元件或步驟的復(fù)數(shù)，除非明確地陳述了此類排除。此外，對“一個實(shí)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(shí)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(shí)施例可包括不具有該屬性的額外的此類元件。
[0016]各種實(shí)施例提供用于調(diào)整低溫罐的內(nèi)部容積內(nèi)的壓力的量的方法和系統(tǒng)。例如，實(shí)施例描述了接收來自低溫罐的內(nèi)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(huán)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(nèi)部容積中以調(diào)整內(nèi)部容積內(nèi)的壓力的量。各種實(shí)施例的至少一個技術(shù)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(shí)施例的至少一個技術(shù)效果減小進(jìn)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(shí)施例的至少一個其它技術(shù)效果防止或減少泵的空化。例如，各種實(shí)施例的至少一個技術(shù)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(shí)施例的至少一個技術(shù)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(tǒng)(例如，下面描述的輸送回路和低溫罐組件)的成本。各種實(shí)施例的至少一個其它技術(shù)效果為使得能夠使用例如在泵空轉(zhuǎn)期間沒有排出蒸發(fā)氣體的相對輕質(zhì)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(tǒng)10的示意圖。輸送系統(tǒng)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(jī)構(gòu)。低溫罐組件12包括低溫罐18和壓力調(diào)整系統(tǒng)20，將關(guān)于圖2-9在本文中更詳細(xì)地描述它們。
[0018]低溫罐18包括內(nèi)部容積22，并且構(gòu)造成在內(nèi)部容積22內(nèi)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(nèi)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(nèi)部容積22的LNG的分配的一個或更多個各種流控制構(gòu)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(guān)閉裝置、自動關(guān)閉裝置和/或諸如此類。在一些實(shí)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(jī)載的燃料罐，其用于容納由飛行器的發(fā)動機(jī)(例如，圖8中顯示的發(fā)動機(jī)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(yīng)用。
[0019]輸送回路14構(gòu)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(lián)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(nèi)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(shí)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(shí)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(yīng)到裝置16。在另外的其它實(shí)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(yīng)到裝置16。在其中輸送回路14將天然氣輸送到裝置16的實(shí)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(gòu)件，諸如(但不限于)泵、管道、管子、軟管、噴嘴、閥、限流器、調(diào)節(jié)器(例如，冷凝器、蒸發(fā)器、聚積器、氣室、文丘里管和/或諸如此類)、送風(fēng)器、止回閥、傳感器、手動關(guān)閉裝置、自動關(guān)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(shù)量的路徑。
[0021]輸送系統(tǒng)10包括用于使LNG從低溫罐18的內(nèi)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(shí)施例中，輸送回路14包括蒸發(fā)器28和積聚器30。雖然顯示了位于低溫罐18的內(nèi)部容積22內(nèi)，但泵26在輸送系統(tǒng)10內(nèi)(例如，在輸送回路14內(nèi))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(tǒng)10可包括具有與在低溫罐18的內(nèi)部容積22內(nèi)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(tǒng)10的示例性實(shí)施例的運(yùn)行中，泵26使LNG從低溫罐18的內(nèi)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(fā)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(nèi)從蒸發(fā)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(tǒng)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(tǒng)10的各種構(gòu)件中的一個或更多個(例如，泵26、系統(tǒng)10的任何流控制構(gòu)件和/或諸如此類)，用于控制輸送的各種參數(shù)，諸如(但不限于)輸送開始、輸送終止、輸送回路14內(nèi)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(xù)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(fā)