低温泵系统
专利汇可以提供低温泵系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用来起动 低温 泵 工作的系统，其中与该 低温泵 相连通的抽吸管和该低温泵本身通过使用单独的基于 温度 的操纵系统而被顺序地带入到适当的冷却温度。，下面是低温泵系统专利的具体信息内容。
1．一种用于低温泵系统的起动操作的方法，该低温泵系统包括一个装 有低温液体的低压贮液器，一根从该低压贮液器通向低温泵的抽吸管，该 抽吸管具有一根其上装有一个旁通阀的旁通管，一根与该低温泵相连通并 且其上装有一个冷却管阀的冷却管，一个高压贮液罐以及一根从该低温泵 通向该高压贮液罐并且其上装有一个输出阀的输出管，该方法包括：
(A)使低温液体从该低压贮液器通过该抽吸管和该旁通阀，并且对该 抽吸管的温度进行监测；
(B)当该抽吸管的温度达到所要求的低温后，关闭该旁通阀，使低温 液体从该低压贮液器通过该抽吸管和该低温泵，并且对该低温泵的温度进 行监测；
(C)当该低温泵的温度达到所要求的低温后，打开该旁通阀，使低温 液体充满该抽吸管、低温泵和冷却管，然后关闭该旁通阀和该冷却管阀并 且起动该低温泵；以及
(D)把低温液体从该低温泵通过该输出管和输出阀抽送到该高压贮液 罐中去。
2．如权利要求1中所述的方法，其特征在于：该低温液体可从液氧、 液氮、液氩和液氢中选取。
3．如权利要求1中所述的方法，其特征在于：该抽吸管的温度是在该 抽吸管的旁通管处监测的。
4．如权利要求1中所述的方法，其特征在于：该抽吸管所要求的低温 在该低温液体的沸腾温度至低于该低温液体的沸腾温度的30°K的范围以 内。
5．如权利要求1中所述的方法，其特征在于：该抽吸管所要求的低 温在该低温液体的沸腾温度至低于该低温液体的沸腾温度的40°K的范围 以内。
6．如权利要求1中所述的方法，其特征在于：该方法还包括使低温液 体从高压贮液罐通到该低压贮液器中。
7．如权利要求1中所述的方法，其特征在于：该方法还包括把低温液 体从低温泵抽送到该高压贮液罐中去。
8．一种低温泵系统，包括：
(A)一个低压贮液器，一个低温泵和一个高压贮液罐；
(B)一根与该低压贮液器和该低温泵相连通的抽吸管，该抽吸管具有 一根其上装有一个用来使液体流出该系统的旁通阀和用来监测该抽吸管的 温度的装置的旁通管；
(C)一根与该低温泵相连通并且其上装有一个用来使液体流出该系统 的冷却管阀的冷却管；
(D)用来监测该低温泵的温度的装置；以及
(E)一根与该低温泵和该高压贮液罐相连通并且其上装有一个输出阀 的输出管。
9．如权利要求8中所述的低温泵系统，其特征在于：该低压贮液器的 容积是该高压贮液罐的容积的10～100倍。
10．如权利要求8中所述的低温泵系统，其特征在于：该系统还包括 用来使液体从该高压贮液罐通向该低压贮液器的装置。
本发明一般地涉及低温泵，更准确地说涉及低温泵抽吸操作的起 动。
在许多工业应用场合，象氧、氮、氩和氢这样的工业用燃气都是 通过输送管道或从位于使用地点的现场的生产工厂以连续的方式向该 使用地点供应。在这种连续使用的情况下，一个备用系统是必不可少 的，以便当通向该使用地点的工业燃气气流发生中断时，由该系统向 该使用地点提供燃气直到该主燃气供应系统重新与输送管接通为止。
一个工业燃气备用系统通常包括一个装有大量低温液体的高压贮 液罐和一个使该低温液体气化的汽化器。然后把所产生的工业燃气输 送到该使用地点。该高压贮液罐只装有少量液体。如果该主燃气由于 工作时间延长而供应中断，该高压贮液罐就需要补充。在这种情况下， 使用一个低温泵把低温液体从一个大型低压贮液器输送到该高压贮液 罐中。
在该低温泵把低温液体从该大型低压贮液器输送到该高压贮液罐 中去之前，必须先把该泵冷却到一个适当的低温温度，以保证该液体 在到达该泵以前不会发生汽化。低温泵在含有气体或液体或蒸气的混 合物时将不能工作。
为抽吸低温液体，在工业燃气生产中使用了两种方法来把低温泵 冷却到适当温度。最广泛使用的方法是时基法，其中在该泵起动以前， 先将泵冷却一段固定的时间。这种方法比较简单但可能是不经济的， 因为对于每个特定情况来说正确的冷却时间将是不同的，因而该冷却 时间必须设定为有一定裕度以保证在所有情况下都能完全冷却到该适 当温度。此外，该方法的另一个缺点是使该泵受冷却的时间太长。如 果该液体在该泵中保持时间太长，它将通过周围的热渗透而开始汽 化，因而阻止了泵的运转。另一种方法是蒸气压办法，其中在通向该 泵的抽吸管上安装了一个该低温液体的增压泡，当抽吸该液体的适当 条件达到后，该泡即产生显示。这种方法已被证明是不可靠的，因为 该增压泡随着时间的加长易于产生泄漏，此外这种方法具有一个固有 的响应滞后时间，因为该相应的输出压力信号需要在该泡中的液体靠 着外部温度发生冷凝后才能产生。
因此本发明的目的是提供一种经过改进的低温泵系统，该系统能 够有效地进行冷却从而使泵的起动十分可靠。
本发明能够达到上述和其它目的，本领域技术人员在阅读了本说 明书之后将对此一清二楚，本发明的一个方面的内容是：
一种用于低温泵系统的起动操作的方法，该低温泵系统包括一个 装有低温液体的低压贮液器，一根从该低压贮液器通向低温泵的抽吸 管，该抽吸管具有一根其上装有一个旁通阀的旁通管，一根与该低温 泵相连通并且其上装有一个冷却管阀的冷却管，一个高压贮液罐以及 一根从该低温泵通向该高压贮液罐并且其上装有一个输出阀的输出 管，该方法包括：
(A)使低温液体从该低压贮液器通过该抽吸管和该旁通阀，并且 对该抽吸管的温度进行监测；
(B)当该的抽吸管的温度达到所要求的低温后，关闭该旁通阀， 使低温液体从该低压贮液器通过该抽吸管和该低温泵，并且对该低温 泵的温度进行监测；
(C)当该低温泵的温度达到所要求的低温后，打开该旁通阀，使 低温液体充满该抽吸管、低温泵和冷却管，然后关闭该旁通阀和该冷 却管阀并且起动该低温泵；以及
(D)把低温液体从该低温泵通过该输出管和输出阀抽送到该高压 贮液罐中去。
本发明的另一个方面的内容是：
一种低温泵系统，包括：
(A)一个低压贮液器，一个低温泵和一个高压贮液罐；
(B)一根与该低压贮液器和该低温泵相连通的抽吸管，该抽吸管具 有一根其上装有一个用来使液体流出该系统的旁通阀和用来监测该抽 吸管的温度的装置的旁通管；
(C)一根与该低温泵相连通阀且其上装有一个用来使液体流出该 系统的冷却管阀的冷却管；
(D)用来监测该低温泵的温度的装置；以及
(E)一根与该低温泵和该高压贮液罐相连通并且其上装有一个输 出阀的输出管。
此处所用的术语“低温液体”是指一种在温度通常约小于150° K和环境压力的条件下能以液体形式存在的液体。
此处所用的术语“低温泵”是指一种能增加低温液体的压力并且 能使该液体通过管道输送出去的机械装置。
该唯一的附图是本发明低温泵系统的一个最佳实施例的一个简化 的示意图。
本发明包括一个新型的温度基低温泵冷却系统，其中通向低温泵 的该抽吸管或输入管和该低温泵本身在开始抽吸以前被顺序地冷却。 这种温度基的顺序冷却可以使该泵以比常规冷却方法更快的速度有效 地冷却到适当的低温温度，并且与局部的初始条件无关和没有低温液 体的大量浪费。
本发明将参照附图进行详细说明，该附图中示出了用来实施本发 明的一个备用的工业燃气供应系统。下面请参看附图，管1通向工业 用燃气的一个使用地点。例如，氧气可以用于炼钢、玻璃制造、造纸 等设备中，氮气可以用于热处理、钝化处理、二次采油和采气和半导 体生产中，氩气可以用于炼钢和覆盖工艺中以及氢气可以用于氢化或 燃烧的用途。该工业燃气通过一个主供应装置(例如与该使用地点处于 同一现场的专用工厂)供应给使用地点，或者从一个集中的大型工业燃 气生产工厂或工厂组合通过输送管道供应。在通向使用地点的工业燃 气的主气流发生中断的情况下，阀2被打开，加压的低温液体从加压 的贮液罐3通过管4进入汽化器5中。该加压的低温液体在汽化器5 中汽化，所产生的高压工业燃气从汽化器5中流出通过道6和阀2， 再经过管1输送到该使用地点。该气流一直连续供应直到该工业燃气 的主气流恢复对该使用地点的供应为止。
该低温液体处于高压状态下，在贮液罐3中的低温液体的绝对压 力范围通常为50～500磅/平方英寸(绝对压)。因此，高压贮液罐3的 容量不大，因为保持大量的加压低温液体处于备用状态是很昂贵的。 一般高压贮液罐3的尺寸大小大约可向该使用地点供应30分钟的工 业燃气流。如果该工业燃气的主气流对使用地点的中断供应时间不是 短时间的话，就必须对罐3中的该加压低温液体进行补充。本发明可 以快速、有效和经济地补充该加压低温液体。
本发明的低温泵系统包括低压贮液器7和低温泵8。低压贮液器 7中装有诸如液氧、液氮、液氩或液氢这类的低温液体。贮液器7中 的低温液体处于低压状态下，通常其压力范围为15～20磅/平方英寸 (绝对压)。低压贮液器7的容量一般为高压贮液罐3的容量的10～100 倍。
当处于备用状态时，泵8处于环境温度下而装在从贮液器7通向 泵8的抽吸管10上的阀9处于关闭状态。旁通阀11、冷却管阀12、 输出阀13和回流阀15此时也处于关闭状态。当贮液罐3中的低温液 体供应需要补充时，阀9被打开，低温液体从低压贮液器7通过抽吸 管10。由于贮液器7的液面高度(一般为30～50英尺)和该贮液器的 液面压力(一般为15～20磅/平方英寸(绝对压))的共同作用，该液体产 生了流动。
旁通阀11装在抽吸管10的旁通管14上并且随着阀9的打开而打 开。此时冷却管19上的冷却管阀12也被打开。低温度体从低压贮液 器7通过抽吸管10和旁通阀11，同时用热电偶16在最靠近该低温泵 处监测抽吸管10的温度。当低温液体冷却抽吸管10时，它自己就被 汽化，所产生的蒸汽和剩余的液体通过排出气容器17和汽化器18排 出该系统之外。某些蒸汽也许还有某些液体将通过低温泵8和阀12流 出系统之外，但是如果该流体是蒸汽，由于通过该低温泵的流动阻力 较大，在初始阶段来自贮液器7的绝大部分流体仍将从旁通管14而不 是泵8中通过。
当该抽吸管的监测温度达到所要求的低温给定值(通常在该低温 液体沸腾温度的30°K以内)时，表明此时该抽吸管已经达到该冷却 温度，旁通阀11就被关闭，使来自贮液器7的低温液体直接从抽吸管 10通过泵8，因而冷却了低温泵8。此后，该液体又流过在泵8下游 并与该泵连通的冷却管19。如前所述，所产生的带有某些液体的蒸汽 通过排出气容器17和汽化器18排出该系统之外。热电偶27监测冷却 管19的温度并且据此调整阀12的打开程度，以便为冷却泵8提供高 效的液体利用。如果没有热电偶27和阀12的温度控制作用，液体就 可能过快地通过该泵而没有汽化，从而导致低效的工作。
当低温液体通过低温泵8时，泵8的温度可以通过象热电偶20 这样的器件来监测。当该低温泵的监测温度达到所要求的低温给定值 (通常为该液体沸腾温度的40～50°K以内)即冷却温度时，旁通阀 11重新打开，阀12同通过热电偶27进行的温度控制相脱离而被完全 打开。这样可使液体充满抽吸管、该低温泵和冷却管，即蒸汽被冲清， 该系统充满液体以便形成理想的泵起动条件。在起动该泵以前，将阀 12关闭并且把回流阀15打开。最好起动该泵时使该阀11再打开一个 短时间(通常为2～10秒)然后再把旁通阀11关闭。该泵的输出通过阀 15和管21而回流到贮液器7中。在排出达到某个高压值以前，这种情 况提供了泵的稳定性。在向低压贮液器7回流一段时间以后(通常该时 间范围为30秒至2分，大约在1分钟左右)，该泵的输出就逐渐转移到 高压贮液罐3中。该转移通过打开输出阀13和缓慢地关闭回流阀15 来实现，从而使低温泵8的输出通过输出管22、输出阀13和输出止回 阀23进入管24和贮液罐3中。罐3中的压力由升压回路25独立控制。 把该泵的输出直接排入该高压贮液罐中避免了对该泵输出的压力控制 的任何需要，例如无需通过一个该输出管上的压力控制阀来控制压 力。此外，罐3的容积也为该泵的输出提供了一个比较恒定的压力。 当回流阀15完全关闭后，来自泵8的所有输出都流入罐3中，这种运 行情况将连续进行直到罐3被充满为止。在对该使用地点的主燃气供 应仍未进行的情况下，低温泵8将继续工作并将过剩的流量通过管26 回流到低压贮液器7内。这样就避免了对该低温泵的重复起动和停止， 从而节省了电力和低温液体。
通过使用本发明的温度基控制方法，人们可以以一种与该特定的 泵的现有具体条件所要求的冷却时间相适合的方式起动一个低温泵系 统，并且只需要用最少量的低温液体就能达到该必要的冷却条件。首 先冷却该抽吸管，然后再冷却低温泵的该顺序冷却方法与常规方法相 比，减少了把整个系统冷到低温温度所需要的总的时间。通过使用旁 通管14和旁通阀11，由抽吸管冷却所产生的大部分蒸汽不从该低温 泵通过。因此该低温泵具有特定的内部几何形状，通过该泵的蒸汽流 动将受到限制，从而将增加达到系统冷却所需要的总的时间。阀11可 使蒸汽在初始冷却步骤中绕过该泵，以实现该抽吸管的快速冷却，接 着再通过旁路液体通向该泵以把该泵快速冷却。
虽然本发明的已经参照一个实施例作了详细的说明，本领域技术 人员应当认识到在本发明的权利要求书所规定的精神和范围内还有其 他的实施方案。例如，本领域技术人员将认识到，在工业环境中可以 并联使用两台低温泵的便在其中的一台泵出故障时仍能保证安全和成 功的运行。此外，每个温度控制的阀都可以有一个故障后计时开关(time default switch)，该开关可以在该热电偶驱动系统出故障后的一个规定 时间把该阀打开。
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