JPH0642450A - 液化ガスの給送 - Google Patents
液化ガスの給送Info
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- F17C2265/015—Purifying the fluid by separating
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 液化ガスをポンプでのフラッシング及びキャ
ビテーションを回避するに十分に過冷した状態で容器か
らポンプ液溜に給送するための装置及び方法を提供する
こと。 【構成】 貯蔵容器10の内側の底部に近接して、給送
管22のための液体取入れ口21が設けられる。前記給
送管22は貯蔵容器10の周囲の断熱空間18を貫いて
下方に伸延し、下方延長体20内部を下降する。給送管
22の、この下方延長体20の内部における下端にはル
ープ24が形成され給送管22は下方延長体2から概略
直交方向に於て下方延長体の外側に向けて伸延する。給
送管22はその下方延長体20の外側部分に於て給送管
弁26及び連結子28を含み、これらが給送管の下流側
セクションを取り外し可能とし、必要に応じてのポンプ
12の補修を容易化する。
ビテーションを回避するに十分に過冷した状態で容器か
らポンプ液溜に給送するための装置及び方法を提供する
こと。 【構成】 貯蔵容器10の内側の底部に近接して、給送
管22のための液体取入れ口21が設けられる。前記給
送管22は貯蔵容器10の周囲の断熱空間18を貫いて
下方に伸延し、下方延長体20内部を下降する。給送管
22の、この下方延長体20の内部における下端にはル
ープ24が形成され給送管22は下方延長体2から概略
直交方向に於て下方延長体の外側に向けて伸延する。給
送管22はその下方延長体20の外側部分に於て給送管
弁26及び連結子28を含み、これらが給送管の下流側
セクションを取り外し可能とし、必要に応じてのポンプ
12の補修を容易化する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は揮発性液体、詳しくは液
化ガスを容器からポンプへと給送するための方法及び装
置に関する。
化ガスを容器からポンプへと給送するための方法及び装
置に関する。
【0002】
【従来技術】液化ガスは一般に断熱容器に貯蔵されそし
てこの断熱容器から必要に応じてポンプに給送される。
ポンプはこの液化ガスを、ある用途に於ては1.03×
108 Pa(15000psig)の要求圧力に加圧す
る。ポンプはこの高圧の液体を給送管に送流し、これを
蒸発器を経て高圧貯蔵容器或は使用現場へと移送する。
この場合問題となるのが、ポンプ吸込口位置での液化ガ
スの蒸気中へのフラッシングとポンプ内部でのキャビテ
ーションの発生とである。フラッシング及びキャビテー
ションは、液体をポンプ吸込み口に過冷状態で、即ち実
質的にそこでの圧力に於ける飽和温度を下回る温度に過
冷された液体として送達することにより回避し得る。も
しくはキャビテーションは、液体をポンプ吸込み口に加
圧液体として、即ち実質的にそこでの温度に於ける飽和
圧力を上回る圧力の加圧液体として送達することにより
回避され得る。過冷液体或は加圧液体の何れも使用され
得るが、前者、即ち過冷液体がここでは使用される。か
くして、ここで過冷とは、液体をそこに存在する圧力で
の飽和温度を下回る温度に冷却し或は液体をそこに存在
する温度に於ける飽和圧力を上回る圧力に加圧すること
を意味する。定量的には過冷とは、液体上方に存在する
圧力が存在する温度での液体の飽和圧力未満である状態
として表示されるべきである。
てこの断熱容器から必要に応じてポンプに給送される。
ポンプはこの液化ガスを、ある用途に於ては1.03×
108 Pa(15000psig)の要求圧力に加圧す
る。ポンプはこの高圧の液体を給送管に送流し、これを
蒸発器を経て高圧貯蔵容器或は使用現場へと移送する。
この場合問題となるのが、ポンプ吸込口位置での液化ガ
スの蒸気中へのフラッシングとポンプ内部でのキャビテ
ーションの発生とである。フラッシング及びキャビテー
ションは、液体をポンプ吸込み口に過冷状態で、即ち実
質的にそこでの圧力に於ける飽和温度を下回る温度に過
冷された液体として送達することにより回避し得る。も
しくはキャビテーションは、液体をポンプ吸込み口に加
圧液体として、即ち実質的にそこでの温度に於ける飽和
圧力を上回る圧力の加圧液体として送達することにより
回避され得る。過冷液体或は加圧液体の何れも使用され
得るが、前者、即ち過冷液体がここでは使用される。か
くして、ここで過冷とは、液体をそこに存在する圧力で
の飽和温度を下回る温度に冷却し或は液体をそこに存在
する温度に於ける飽和圧力を上回る圧力に加圧すること
を意味する。定量的には過冷とは、液体上方に存在する
圧力が存在する温度での液体の飽和圧力未満である状態
として表示されるべきである。
【0003】幾つかの従来技術に於て、容器からポンプ
の吸込み口に送達される液体を過冷しポンプ内部でのキ
ャビテーションの発生を回避しようとする試みが為され
た。十分な過冷液体を送給することにより、容器からポ
ンプへのライン内での熱漏れ及び圧力損失を補償すべき
である。あるデバイスによれば、蒸発する液化ガスによ
り容器内に発生した圧力を、代表的には1.5×106
Pa(220psig)である容器の最大作用圧力に上
昇させることが出来る。蒸発とそれに基く圧力上昇は蒸
発器の使用或は容器内への自然の熱漏れにより達成され
た。別のデバイスでは容器の底部がポンプ吸込み口より
も、代表的には4メートル(12フィート)或はそれ以
上に高められた。しかしながら多くのデバイスでは、容
器内の液面高さが尚相当あるのに、液面高さ及び容器圧
力の組み合わせが、ポンプ吸込み口に十分に過冷された
液体を提供するためには不適切なものとなるとポンプ送
りは不可能となる。あるデバイスでは液体が容器の容量
の2/3になるとポンピング出来ない。
の吸込み口に送達される液体を過冷しポンプ内部でのキ
ャビテーションの発生を回避しようとする試みが為され
た。十分な過冷液体を送給することにより、容器からポ
ンプへのライン内での熱漏れ及び圧力損失を補償すべき
である。あるデバイスによれば、蒸発する液化ガスによ
り容器内に発生した圧力を、代表的には1.5×106
Pa(220psig)である容器の最大作用圧力に上
昇させることが出来る。蒸発とそれに基く圧力上昇は蒸
発器の使用或は容器内への自然の熱漏れにより達成され
た。別のデバイスでは容器の底部がポンプ吸込み口より
も、代表的には4メートル(12フィート)或はそれ以
上に高められた。しかしながら多くのデバイスでは、容
器内の液面高さが尚相当あるのに、液面高さ及び容器圧
力の組み合わせが、ポンプ吸込み口に十分に過冷された
液体を提供するためには不適切なものとなるとポンプ送
りは不可能となる。あるデバイスでは液体が容器の容量
の2/3になるとポンピング出来ない。
【0004】容器内の液体はこの容器への熱漏れにより
徐々に暖められる。数日間滞留すると容器内の液体が暖
まり過ぎポンプ始動が出来なくなることも稀ではない。
そうなると容器内の液体圧力は許容最大圧力に達し得
る。容器内の液体圧力が許容最大圧力に達すると容器か
ら蒸気が逃げそれにより容器内の幾分かの液体が蒸発し
て容器内の残余の液体は冷え、液体の圧力は再び上昇す
る。このプラクティスによって高価な液化ガスが失われ
るのは勿論、所望されざることである。
徐々に暖められる。数日間滞留すると容器内の液体が暖
まり過ぎポンプ始動が出来なくなることも稀ではない。
そうなると容器内の液体圧力は許容最大圧力に達し得
る。容器内の液体圧力が許容最大圧力に達すると容器か
ら蒸気が逃げそれにより容器内の幾分かの液体が蒸発し
て容器内の残余の液体は冷え、液体の圧力は再び上昇す
る。このプラクティスによって高価な液化ガスが失われ
るのは勿論、所望されざることである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】液化ガスをポンプでの
フラッシング及びキャビテーションを回避するに十分に
過冷した状態で容器からポンプ液溜に給送するための装
置及び方法を提供することである。
フラッシング及びキャビテーションを回避するに十分に
過冷した状態で容器からポンプ液溜に給送するための装
置及び方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、液化ガ
スを容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピング中
のキャビテーションを回避するための装置であって、
(a)液化ガスを収納するための容器と、(b)液化ガ
ス流路を形成する要素を有するポンプと、(c)液化ガ
スを再循環させ且つポンプ要素を冷却するためのポンプ
液溜と、(d)容器の底部に近接する位置から液化ガス
をポンプ及びポンプ液溜に給送するための給送管と、
(e)ポンプ及びポンプ液溜から容器の底部に蒸気及び
余剰の液化ガスを戻すための戻り管と、(f)ポンプ及
びポンプ液溜から戻る蒸気及び余剰の液化ガスを加熱し
それによりその密度を低下させ容器の底部に近接する位
置からポンプ及びポンプ液溜への液化ガスの流量を増大
させるための手段とを含んでなる前記装置が提供され
る。
スを容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピング中
のキャビテーションを回避するための装置であって、
(a)液化ガスを収納するための容器と、(b)液化ガ
ス流路を形成する要素を有するポンプと、(c)液化ガ
スを再循環させ且つポンプ要素を冷却するためのポンプ
液溜と、(d)容器の底部に近接する位置から液化ガス
をポンプ及びポンプ液溜に給送するための給送管と、
(e)ポンプ及びポンプ液溜から容器の底部に蒸気及び
余剰の液化ガスを戻すための戻り管と、(f)ポンプ及
びポンプ液溜から戻る蒸気及び余剰の液化ガスを加熱し
それによりその密度を低下させ容器の底部に近接する位
置からポンプ及びポンプ液溜への液化ガスの流量を増大
させるための手段とを含んでなる前記装置が提供され
る。
【0007】本発明の別態様に於ては更に液体取入れ口
が、容器の壁から離間し液化ガスのより低温側の層内に
位置付けられ、また液体排出口が容器の壁に近接して、
前記液体取入れ口におけるよりも暖かい液化ガスの層内
に位置付けられる。
が、容器の壁から離間し液化ガスのより低温側の層内に
位置付けられ、また液体排出口が容器の壁に近接して、
前記液体取入れ口におけるよりも暖かい液化ガスの層内
に位置付けられる。
【0008】本発明に従えば、液化ガスを容器からポン
プへと過冷状態で給送しポンピング中のキャビテーショ
ンを回避するための方法であって、(a)容器内に液化
ガスを収納する段階と、(b)液化ガス流路を形成する
ポンプ要素を具備するポンプを提供する段階と、(c)
液化ガスを再循環させ且つポンプ要素を冷却するための
ポンプ液溜を提供する段階と、(d)液化ガスを容器の
底部に近接する位置からポンプ及びポンプ液溜に給送す
る段階と、(e)ポンプ液溜内に液化ガスを再循環させ
ポンプ要素を冷却する段階と、(f)ポンプ及びポンプ
液溜から蒸気及び余剰の液化ガスを容器の底部に近接す
る位置に戻す段階と、(g)ポンプ及びポンプ液溜から
戻る蒸気及び余剰の液化ガスを加熱しそれによりその密
度を減少させ、容器の底部に近接する位置からポンプ及
びポンプ液溜への液化ガス流れの流量を増大させる段階
とを含んでなる前記方法が提供される。本発明の別態様
に於ては、前記段階(d)のための液体取入れ口を容器
の壁から離間し液化ガスのより低温側の層内に位置付け
られ、また段階(f)のための液体排出口が容器の壁に
近接して、液化ガスのより暖かい層内に位置付けられ
る。
プへと過冷状態で給送しポンピング中のキャビテーショ
ンを回避するための方法であって、(a)容器内に液化
ガスを収納する段階と、(b)液化ガス流路を形成する
ポンプ要素を具備するポンプを提供する段階と、(c)
液化ガスを再循環させ且つポンプ要素を冷却するための
ポンプ液溜を提供する段階と、(d)液化ガスを容器の
底部に近接する位置からポンプ及びポンプ液溜に給送す
る段階と、(e)ポンプ液溜内に液化ガスを再循環させ
ポンプ要素を冷却する段階と、(f)ポンプ及びポンプ
液溜から蒸気及び余剰の液化ガスを容器の底部に近接す
る位置に戻す段階と、(g)ポンプ及びポンプ液溜から
戻る蒸気及び余剰の液化ガスを加熱しそれによりその密
度を減少させ、容器の底部に近接する位置からポンプ及
びポンプ液溜への液化ガス流れの流量を増大させる段階
とを含んでなる前記方法が提供される。本発明の別態様
に於ては、前記段階(d)のための液体取入れ口を容器
の壁から離間し液化ガスのより低温側の層内に位置付け
られ、また段階(f)のための液体排出口が容器の壁に
近接して、液化ガスのより暖かい層内に位置付けられ
る。
【0009】本発明では、貯蔵容器とポンプ間での液体
の再循環が、ポンプ液溜への給送管及び貯蔵容器への戻
り管内における液体の密度差により減少され、ポンプ液
溜への給送管及びタンクへの戻り管間での液体の密度差
が、前記給送管内への熱漏れを最小化し且つ前記戻り管
内への熱漏れを許容することにより増長され、貯蔵容器
及びポンプ間での液体の再循環速度が流れ抵抗の小さい
回路を提供することにより増長され、ポンプ液溜への給
送管内への熱漏れによる液体温度上昇が減少されること
によりポンプ内でのキャビテーションを回避するための
十分な流量での再循環流れが達成され、給送管の液体取
入れ口及び戻り管の液体排出口が貯蔵容器内に位置付け
られそれにより、貯蔵容器内の液化ガスの自然温度での
層化を利用して前記液体取入れ口に過冷が提供される。
の再循環が、ポンプ液溜への給送管及び貯蔵容器への戻
り管内における液体の密度差により減少され、ポンプ液
溜への給送管及びタンクへの戻り管間での液体の密度差
が、前記給送管内への熱漏れを最小化し且つ前記戻り管
内への熱漏れを許容することにより増長され、貯蔵容器
及びポンプ間での液体の再循環速度が流れ抵抗の小さい
回路を提供することにより増長され、ポンプ液溜への給
送管内への熱漏れによる液体温度上昇が減少されること
によりポンプ内でのキャビテーションを回避するための
十分な流量での再循環流れが達成され、給送管の液体取
入れ口及び戻り管の液体排出口が貯蔵容器内に位置付け
られそれにより、貯蔵容器内の液化ガスの自然温度での
層化を利用して前記液体取入れ口に過冷が提供される。
【0010】
【実施例】図示の如く、液化ガスは貯蔵容器10から取
り出され、ポンプ12内で加圧され、送達管14内に放
出されそして使用位置或は分与位置へと移送される。貯
蔵容器10は液化ガスとそこから蒸発する蒸気を収納
し、代表的には外側シェル16を具備し、貯蔵容器とこ
の外側シェルとの間には断熱のための断熱空間18が配
設される。一般に、この空間は断熱材量を含み且つ脱気
され断熱性が高められる。外側シェル16の底部からは
下方延長体20が伸延され、この下方延長体もまた一般
に断熱材を含み且つ脱気される。別様にはこの下方延長
体20は二重壁式の円筒体を含み、その間の空間部分が
脱気される。
り出され、ポンプ12内で加圧され、送達管14内に放
出されそして使用位置或は分与位置へと移送される。貯
蔵容器10は液化ガスとそこから蒸発する蒸気を収納
し、代表的には外側シェル16を具備し、貯蔵容器とこ
の外側シェルとの間には断熱のための断熱空間18が配
設される。一般に、この空間は断熱材量を含み且つ脱気
され断熱性が高められる。外側シェル16の底部からは
下方延長体20が伸延され、この下方延長体もまた一般
に断熱材を含み且つ脱気される。別様にはこの下方延長
体20は二重壁式の円筒体を含み、その間の空間部分が
脱気される。
【0011】貯蔵容器10の内側の底部に近接して、給
送管22のための液体取入れ口21が設けられる。前記
給送管22は貯蔵容器10の周囲の断熱空間18を貫い
て下方に伸延し、下方延長体20内部を下降する。給送
管22の、この下方延長体20の内部における下端には
ループ24が形成される。このループ24の高さは好ま
しくは給送管の直径の3倍を越えないものとされる。給
送管22は下方延長体2から概略直交方向に於て好まし
くは上方に傾斜し且つ好ましくは少なくとも部分的に真
空断熱体23を設けた状態で、下方延長体の外側に向け
て伸延する。この真空断熱体23は給送管の周囲にジャ
ケットを隔設しその中間の空間部分を脱気することによ
り実現される。
送管22のための液体取入れ口21が設けられる。前記
給送管22は貯蔵容器10の周囲の断熱空間18を貫い
て下方に伸延し、下方延長体20内部を下降する。給送
管22の、この下方延長体20の内部における下端には
ループ24が形成される。このループ24の高さは好ま
しくは給送管の直径の3倍を越えないものとされる。給
送管22は下方延長体2から概略直交方向に於て好まし
くは上方に傾斜し且つ好ましくは少なくとも部分的に真
空断熱体23を設けた状態で、下方延長体の外側に向け
て伸延する。この真空断熱体23は給送管の周囲にジャ
ケットを隔設しその中間の空間部分を脱気することによ
り実現される。
【0012】給送管22はその下方延長体20の外側部
分に於て給送管弁26及び代表的にはユニオン継ぎ手で
ある連結子28を含み、これらが給送管の下流側セクシ
ョンを取り外し可能とし、必要に応じてのポンプ12の
補修が容易化される。給送管弁26及び連結子28は、
該連結子を開放しての連結子及びポンプ間に於ての給送
管の一部取り外しを容易化するべく、好ましくは真空断
熱されない。かくして給送管弁26はゲート弁であり得
る。このゲート弁は通常は真空断熱弁としては入手し得
ず、その流れ抵抗値は、通常真空断熱弁として入手し得
るところのグローブ弁のそれよりも小さい。給送管弁2
6及び連結子28にはしかしながら、好ましくは非−真
空型の断熱体が設けられる。この断熱体はポンプの保守
が必要となった場合は容易に取り外し得る。
分に於て給送管弁26及び代表的にはユニオン継ぎ手で
ある連結子28を含み、これらが給送管の下流側セクシ
ョンを取り外し可能とし、必要に応じてのポンプ12の
補修が容易化される。給送管弁26及び連結子28は、
該連結子を開放しての連結子及びポンプ間に於ての給送
管の一部取り外しを容易化するべく、好ましくは真空断
熱されない。かくして給送管弁26はゲート弁であり得
る。このゲート弁は通常は真空断熱弁としては入手し得
ず、その流れ抵抗値は、通常真空断熱弁として入手し得
るところのグローブ弁のそれよりも小さい。給送管弁2
6及び連結子28にはしかしながら、好ましくは非−真
空型の断熱体が設けられる。この断熱体はポンプの保守
が必要となった場合は容易に取り外し得る。
【0013】連結子28の下流側には真空断熱されたフ
ィッティング30が設けられる。このフィッティング3
0は給送管の真空断熱された可撓性セグメント32の上
流側端部を構成する。フィッティング30は好ましくは
約30乃至約90度の範囲で曲折される。可撓性セグメ
ント32の下流側端部にはバヨネット式延長体34が設
けられる。このバヨネット式延長体34は真空断熱され
たポンプ液溜36内の対応するキャビティに挿通されて
連結部38を構成する。この連結部38は斯界では、真
空断熱型の導管を真空断熱された他の導管その他の真空
断熱部品に連結するためのものとして知られている。連
結部38を連結子28から断続した後、前記可撓性セグ
メント32が若干曲がり、従って連結子28の下流側部
分と上流側部分とが干渉しないよう、上流側のフィッテ
ィング30は十分に曲げられまた可撓性セグメント32
は十分な長さを有している。次いでバヨネット式延長体
34を、装置の他の部品と干渉することなく、ポンプ液
溜36から抜き取り可能である。かくして、可撓性セグ
メント長を縮め、そこに存在する流れ抵抗及び熱漏れを
低減させることが可能である。例えば、可撓性セグメン
ト及び公称パイプ寸法が約3.375センチ(1.5イ
ンチ)であるポンプ液溜入口部分に対しては、可撓性セ
グメント長は約2.5メートル(10インチ)より大き
くする必要は無い。
ィッティング30が設けられる。このフィッティング3
0は給送管の真空断熱された可撓性セグメント32の上
流側端部を構成する。フィッティング30は好ましくは
約30乃至約90度の範囲で曲折される。可撓性セグメ
ント32の下流側端部にはバヨネット式延長体34が設
けられる。このバヨネット式延長体34は真空断熱され
たポンプ液溜36内の対応するキャビティに挿通されて
連結部38を構成する。この連結部38は斯界では、真
空断熱型の導管を真空断熱された他の導管その他の真空
断熱部品に連結するためのものとして知られている。連
結部38を連結子28から断続した後、前記可撓性セグ
メント32が若干曲がり、従って連結子28の下流側部
分と上流側部分とが干渉しないよう、上流側のフィッテ
ィング30は十分に曲げられまた可撓性セグメント32
は十分な長さを有している。次いでバヨネット式延長体
34を、装置の他の部品と干渉することなく、ポンプ液
溜36から抜き取り可能である。かくして、可撓性セグ
メント長を縮め、そこに存在する流れ抵抗及び熱漏れを
低減させることが可能である。例えば、可撓性セグメン
ト及び公称パイプ寸法が約3.375センチ(1.5イ
ンチ)であるポンプ液溜入口部分に対しては、可撓性セ
グメント長は約2.5メートル(10インチ)より大き
くする必要は無い。
【0014】貯蔵容器10が液化ガス及び液体を収納す
る場合、給送管22内での循環は給送管弁26或は弁4
4を閉めることにより停止され、熱漏れにより給送管2
2内の液化ガスが下方延長体20の外側部分で気化す
る。創生された蒸気は給送管22を逆流してループ24
に達し、そこで貯蔵容器10からの液化ガスのループ2
4内の流れを妨害する。これにより液化ガスは下方延長
体20の周囲に連続的には循環しなくなり、そこで熱漏
れにより加熱及び蒸発することがなくなる。ループ24
は給送管が熱により生じる力及び残留力に対処するため
の柔軟性をも提供する。
る場合、給送管22内での循環は給送管弁26或は弁4
4を閉めることにより停止され、熱漏れにより給送管2
2内の液化ガスが下方延長体20の外側部分で気化す
る。創生された蒸気は給送管22を逆流してループ24
に達し、そこで貯蔵容器10からの液化ガスのループ2
4内の流れを妨害する。これにより液化ガスは下方延長
体20の周囲に連続的には循環しなくなり、そこで熱漏
れにより加熱及び蒸発することがなくなる。ループ24
は給送管が熱により生じる力及び残留力に対処するため
の柔軟性をも提供する。
【0015】液化ガスを加圧及びポンピングするための
ポンプ12は、それ自身の吸い込み弁40その他流路要
素をポンプ液溜36内に有している。液化ガスは給送管
22からポンプ液溜36に送られこのポンプ液溜36を
通して再循環され、ポンプの流路要素を冷却しポンプ吸
い込み弁40に液化ガスを提供する。ポンプ液溜36か
らは戻り管42が延出される。この戻り管42は好まし
くは、上方に傾斜する状態で戻り管弁44を貫き、次い
で下方延長体20に導通される。この下方延長体の外側
に於て、前記戻り管は少なくとも部分的に断熱されず、
従って周囲からの熱漏れがこの戻り管内の流れを暖める
と共にその密度を低下させる。戻り管を加熱するための
その他の一般的手段を使用し得ることは勿論である。戻
り管42は下方延長体20の内部を上方に伸延して貯蔵
容器10の内部に入り、貯蔵容器10の底部に近接して
位置付けられた液体排出口46を経て排流される。給送
管22内の、液体取入れ口21の高さからポンプ吸込弁
40にかけての、また戻り管42に於て液体排出口46
からポンプ吸込弁40にかけての密度差により、69か
ら207Pa(0.01から0.03psi)の差圧が
創出されこれが流れを誘起する。
ポンプ12は、それ自身の吸い込み弁40その他流路要
素をポンプ液溜36内に有している。液化ガスは給送管
22からポンプ液溜36に送られこのポンプ液溜36を
通して再循環され、ポンプの流路要素を冷却しポンプ吸
い込み弁40に液化ガスを提供する。ポンプ液溜36か
らは戻り管42が延出される。この戻り管42は好まし
くは、上方に傾斜する状態で戻り管弁44を貫き、次い
で下方延長体20に導通される。この下方延長体の外側
に於て、前記戻り管は少なくとも部分的に断熱されず、
従って周囲からの熱漏れがこの戻り管内の流れを暖める
と共にその密度を低下させる。戻り管を加熱するための
その他の一般的手段を使用し得ることは勿論である。戻
り管42は下方延長体20の内部を上方に伸延して貯蔵
容器10の内部に入り、貯蔵容器10の底部に近接して
位置付けられた液体排出口46を経て排流される。給送
管22内の、液体取入れ口21の高さからポンプ吸込弁
40にかけての、また戻り管42に於て液体排出口46
からポンプ吸込弁40にかけての密度差により、69か
ら207Pa(0.01から0.03psi)の差圧が
創出されこれが流れを誘起する。
【0016】下方延長体20の内部で戻り管42から蒸
気管48が延出する。この蒸気管48は下方延長体20
の外側に弁50を含むループを成し、貯蔵容器10の頂
部に近接する位置へと伸延される。別様には、蒸気管4
8を下方延長体20無しに位置付け可能である。蒸気管
48の、下方延長体に入る部分の下流側にはループ52
が形成される。このループ52の高さは好ましくはこの
蒸気管の直径の3倍を越えないものとされる。蒸気管の
ループ52は給送管のループ24と同一の作用を成す。
戻り管42が戻り管弁44、弁50、給送管弁26によ
り閉じられると、ループ52の上流側での熱漏れにより
創生される向流する蒸気により、液化ガスのループ52
を通しての下流への流れが阻止される。ループ52は戻
り管に於ける柔軟性をも提供しそれにより、熱的に生じ
た力及び残留力を軽減する。加うるに、貯蔵容器10に
液化ガスが収納され戻り管42及び蒸気管48が開放、
即ち夫々の弁によっては閉じられない場合、ループ52
内の下方に向けての蒸気流れが液化ガスにより阻止さ
れ、従って上方に流動して蒸気管48に入る蒸気流れが
促進される。かくして、ループ52は通常、液体から蒸
気を分離する作用を成す。
気管48が延出する。この蒸気管48は下方延長体20
の外側に弁50を含むループを成し、貯蔵容器10の頂
部に近接する位置へと伸延される。別様には、蒸気管4
8を下方延長体20無しに位置付け可能である。蒸気管
48の、下方延長体に入る部分の下流側にはループ52
が形成される。このループ52の高さは好ましくはこの
蒸気管の直径の3倍を越えないものとされる。蒸気管の
ループ52は給送管のループ24と同一の作用を成す。
戻り管42が戻り管弁44、弁50、給送管弁26によ
り閉じられると、ループ52の上流側での熱漏れにより
創生される向流する蒸気により、液化ガスのループ52
を通しての下流への流れが阻止される。ループ52は戻
り管に於ける柔軟性をも提供しそれにより、熱的に生じ
た力及び残留力を軽減する。加うるに、貯蔵容器10に
液化ガスが収納され戻り管42及び蒸気管48が開放、
即ち夫々の弁によっては閉じられない場合、ループ52
内の下方に向けての蒸気流れが液化ガスにより阻止さ
れ、従って上方に流動して蒸気管48に入る蒸気流れが
促進される。かくして、ループ52は通常、液体から蒸
気を分離する作用を成す。
【0017】ポンプ排出口54からは逆止弁56を含む
送達管14が延出される。前記ポンプ排出口54の位
置、或は送達管14の前記ポンプ排出口54及び逆止弁
56間の位置からは取り出し管弁60を含む取り出し管
58が延出される。取り出し管58はポンプ液溜36及
び戻り管弁44間の位置で戻り管42内に通じる。取り
出し管58から廃流された液体は戻り管42内に流れを
誘起する手段62を通る。この手段62は一般に入手可
能な任意数のジェットポンプ或は、別の流体の流れエネ
ルギーを使用して流れを誘起するべく作動する流れ誘起
体の1つである。一般に、ポンプ12は取り出し弁60
を開くことにより始動され、これによりポンピングされ
た流体が戻り管42に流入可能となり、この流入した流
体が戻り管42内での流れの誘起を助成し、この誘起さ
れた流れが結局、給送管22内に流れを誘起する。
送達管14が延出される。前記ポンプ排出口54の位
置、或は送達管14の前記ポンプ排出口54及び逆止弁
56間の位置からは取り出し管弁60を含む取り出し管
58が延出される。取り出し管58はポンプ液溜36及
び戻り管弁44間の位置で戻り管42内に通じる。取り
出し管58から廃流された液体は戻り管42内に流れを
誘起する手段62を通る。この手段62は一般に入手可
能な任意数のジェットポンプ或は、別の流体の流れエネ
ルギーを使用して流れを誘起するべく作動する流れ誘起
体の1つである。一般に、ポンプ12は取り出し弁60
を開くことにより始動され、これによりポンピングされ
た流体が戻り管42に流入可能となり、この流入した流
体が戻り管42内での流れの誘起を助成し、この誘起さ
れた流れが結局、給送管22内に流れを誘起する。
【0018】貯蔵容器10内で静止状態にある液化ガス
は周囲からの熱漏れにより温度並びに密度の層化を生じ
る。代表的な円筒状貯蔵容器、例えば直径約0.61メ
ートル(2フィート)高さ約2.1メートル(7フィー
ト)の貯蔵容器では、液化ガス内容物は代表的に、その
頂部の温度が底部の温度よりも11K度暖かく、またそ
の壁側の温度の方がその中心部の温度よりも4K度暖か
い。かくして、過冷に関して言えば、貯蔵容器内の底部
の中心部における液体は貯蔵容器の頂部或は壁側におけ
る液体よりもより強く過冷されることになる。ポンプ内
でのフラッシング或はキャビテーションを回避するため
には、貯蔵容器内の液体の自然の層化を利用してより低
温の液体、即ち、より強く過冷された液体がポンプに供
給される。液体取入れ口21は貯蔵容器の壁64から離
間し且つ貯蔵容器10の底部に近接して位置付けられ、
貯蔵容器内から低温の液体層を引き出す。液体排出口4
6は貯蔵容器の壁64に近接して位置決めされ、暖かい
流体を貯蔵容器の暖かい液体層に戻す。液体取入れ口及
び液体排出口間には前記自然の層化の維持を助成するそ
らせ板66が設けられる。別様には、液体取入れ口及び
液体排出口に夫々そらせ板が設けられる。
は周囲からの熱漏れにより温度並びに密度の層化を生じ
る。代表的な円筒状貯蔵容器、例えば直径約0.61メ
ートル(2フィート)高さ約2.1メートル(7フィー
ト)の貯蔵容器では、液化ガス内容物は代表的に、その
頂部の温度が底部の温度よりも11K度暖かく、またそ
の壁側の温度の方がその中心部の温度よりも4K度暖か
い。かくして、過冷に関して言えば、貯蔵容器内の底部
の中心部における液体は貯蔵容器の頂部或は壁側におけ
る液体よりもより強く過冷されることになる。ポンプ内
でのフラッシング或はキャビテーションを回避するため
には、貯蔵容器内の液体の自然の層化を利用してより低
温の液体、即ち、より強く過冷された液体がポンプに供
給される。液体取入れ口21は貯蔵容器の壁64から離
間し且つ貯蔵容器10の底部に近接して位置付けられ、
貯蔵容器内から低温の液体層を引き出す。液体排出口4
6は貯蔵容器の壁64に近接して位置決めされ、暖かい
流体を貯蔵容器の暖かい液体層に戻す。液体取入れ口及
び液体排出口間には前記自然の層化の維持を助成するそ
らせ板66が設けられる。別様には、液体取入れ口及び
液体排出口に夫々そらせ板が設けられる。
【0019】貯蔵容器10は、その液体取入れ口が約
2.1メートル(約7フィート)に過ぎない高さでポン
プ吸込み口40の上方に位置付けられるよう上昇され
る。従来技術では代表的にはこの2倍もの高さが必要で
ある。本発明ではポンプを作動させず、貯蔵容器内で液
化ガスの蒸発により生じた圧力が137,800Pa
(20psig)に過ぎない場合のポンプ液溜を通して
生じる液化ガスの循環流量は毎秒約3.2乃至19×1
0-5立方メートル(毎分0.5乃至3ガロン)であっ
た。給送管内への熱漏れは実質的に循環流量とは無関係
であった。かくして、この循環流量に於て給送管内をポ
ンプに向かう流体の温度上昇は比較的小さい。給送管内
での温度上昇が小さく且つ圧力降下が小さいことで、液
化ガスは作動時のポンプ内でのフラッシング及びキャビ
テーションを回避するに十分な過冷状態でポンプに到達
可能となる。
2.1メートル(約7フィート)に過ぎない高さでポン
プ吸込み口40の上方に位置付けられるよう上昇され
る。従来技術では代表的にはこの2倍もの高さが必要で
ある。本発明ではポンプを作動させず、貯蔵容器内で液
化ガスの蒸発により生じた圧力が137,800Pa
(20psig)に過ぎない場合のポンプ液溜を通して
生じる液化ガスの循環流量は毎秒約3.2乃至19×1
0-5立方メートル(毎分0.5乃至3ガロン)であっ
た。給送管内への熱漏れは実質的に循環流量とは無関係
であった。かくして、この循環流量に於て給送管内をポ
ンプに向かう流体の温度上昇は比較的小さい。給送管内
での温度上昇が小さく且つ圧力降下が小さいことで、液
化ガスは作動時のポンプ内でのフラッシング及びキャビ
テーションを回避するに十分な過冷状態でポンプに到達
可能となる。
【0020】本発明の装置はその幾つかの特徴から液化
ガスの前記循環流量を生じさせると共に、これを作動時
のポンプ内でのフラッシング及びキャビテーションを回
避する状態に於てポンプに送達せしめる。前記特徴を列
挙すれば、給送管及び戻り管の流れ抵抗が小さいことで
あり、また液体取入れ口が貯蔵容器の壁から離間した、
貯蔵容器内の液体の低温層内に位置付けていることであ
り、また貯蔵容器内の液体が、液体排出口が貯蔵容器の
壁に接近して位置付けられ更にそこにそらせ板を設けた
とで自然に層化した状態に維持されることであり、また
給送管を効果的に断熱、好ましくは真空断熱することに
より、この給送管内への熱漏れが小さいことであり、ま
た、給送管それ自体の長さが短いことで熱漏れに関わる
表面積を減少させることであり、更には、戻り管の一部
を非−真空式にて断熱することにより、この戻り管内の
流体が加温されしかもその密度が小さくなることであ
る。
ガスの前記循環流量を生じさせると共に、これを作動時
のポンプ内でのフラッシング及びキャビテーションを回
避する状態に於てポンプに送達せしめる。前記特徴を列
挙すれば、給送管及び戻り管の流れ抵抗が小さいことで
あり、また液体取入れ口が貯蔵容器の壁から離間した、
貯蔵容器内の液体の低温層内に位置付けていることであ
り、また貯蔵容器内の液体が、液体排出口が貯蔵容器の
壁に接近して位置付けられ更にそこにそらせ板を設けた
とで自然に層化した状態に維持されることであり、また
給送管を効果的に断熱、好ましくは真空断熱することに
より、この給送管内への熱漏れが小さいことであり、ま
た、給送管それ自体の長さが短いことで熱漏れに関わる
表面積を減少させることであり、更には、戻り管の一部
を非−真空式にて断熱することにより、この戻り管内の
流体が加温されしかもその密度が小さくなることであ
る。
【0021】かくして、給送管内のより高密度の流体に
よって液体取入れ口からポンプ吸込み口にかけて提供さ
れる静水頭は、戻り管内の液体排出口からポンプ吸込み
口にかけてのより低密度の流体提供される静水頭よりも
著しく大きい。回路内のこれら2つの区分間に生じる静
水頭の差は前述の循環流量を誘起しポンプに送達される
液体の温度上昇を小さくするに十分なものである。こう
して達成される過冷は貯蔵容器内の液体高さが給送管取
り入れ次ぎ及び液体排出口に接近した場合に於てさえも
ポンプを指導して作動させるに十分なものである。
よって液体取入れ口からポンプ吸込み口にかけて提供さ
れる静水頭は、戻り管内の液体排出口からポンプ吸込み
口にかけてのより低密度の流体提供される静水頭よりも
著しく大きい。回路内のこれら2つの区分間に生じる静
水頭の差は前述の循環流量を誘起しポンプに送達される
液体の温度上昇を小さくするに十分なものである。こう
して達成される過冷は貯蔵容器内の液体高さが給送管取
り入れ次ぎ及び液体排出口に接近した場合に於てさえも
ポンプを指導して作動させるに十分なものである。
【0022】
【発明の効果】液化ガスをポンプでのフラッシング及び
キャビテーションを回避するに十分に過冷した状態で貯
蔵容器からポンプ液溜に給送するための装置及び方法が
提供され、ポンプ内でのキャビテーションを回避するた
めの、ポンプ液溜の上方に於ける貯蔵容器の必要高さを
低く出来るようになり、ポンプでのキャビテーションを
回避するために必要な貯蔵容器の加圧が少なくて済むよ
うになり、液面高さが貯蔵容器の底部に接近した場合で
もキャビテーションを生じることなくポンピング可能と
なる他、長期間作動させなかった後でもポンピングを開
始し得るようになる。
キャビテーションを回避するに十分に過冷した状態で貯
蔵容器からポンプ液溜に給送するための装置及び方法が
提供され、ポンプ内でのキャビテーションを回避するた
めの、ポンプ液溜の上方に於ける貯蔵容器の必要高さを
低く出来るようになり、ポンプでのキャビテーションを
回避するために必要な貯蔵容器の加圧が少なくて済むよ
うになり、液面高さが貯蔵容器の底部に接近した場合で
もキャビテーションを生じることなくポンピング可能と
なる他、長期間作動させなかった後でもポンピングを開
始し得るようになる。
【図1】本発明の装置の具体例の部分破除した概略ダイ
ヤグラムである。
ヤグラムである。
10:貯蔵容器 12:ポンプ 14:送達管 16:外側シェル 18:断熱空間 20:下方延長体 21:液体取入れ口 22:給送管 23:真空断熱体 24:ループ 26:給送管弁 28:連結子 30:フィッティング 32:可撓性セグメント 36:ポンプ液溜 38:連結部 40:ポンプ吸い込み弁 42:戻り管 46:液体排出口 52:ループ
Claims (19)
- 【請求項1】 液化ガスを容器からポンプへと過冷状態
で給送しポンピング中のキャビテーションを回避するす
るための装置であって、 (a)液化ガスを収納するための容器と、 (b)液化ガス流路を形成する要素を含むポンプと、 (c)液化ガスを再循環させポンプ要素を冷却させるた
めのポンプ液溜と、 (d)容器の底部に近接する位置から液化ガスをポンプ
及びポンプ液溜に給送するための給送管と、 (e)ポンプ及びポンプ液溜から容器の底部に蒸気及び
余剰の液化ガスを戻すための戻り管と、 (f)ポンプ及びポンプ液溜から戻る蒸気及び余剰の液
化ガスを加熱してその密度を低下させ、容器の底部に近
接する位置からポンプ及びポンプ液溜への液化ガス流量
を増大させるための加熱手段とを含んでなる前記液化ガ
スを容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピング中
のキャビテーションを回避するするための装置。 - 【請求項2】加熱手段は、戻り管の、雰囲気からの自然
対流により加熱されるべく露呈されてなる少なくとも一
部分を含む請求項1に記載の液化ガスを容器からポンプ
へと過冷状態で給送しポンピング中のキャビテーション
を回避するための装置。 - 【請求項3】貯蔵容器の上部に近接する位置から伸延し
戻り管内に上方から入り込む蒸気管を含んでいる請求項
1に記載の液化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給
送しポンピング中のキャビテーションを回避するための
装置。 - 【請求項4】戻り管内の、蒸気管の入り込む下流側にル
ープを含み、貯蔵容器に液化ガスを収納し前記戻り管及
び前記蒸気管を閉じない場合、前記ループ内を下方に向
けての蒸気流れが液化ガスにより阻止されそれにより前
記蒸気管内を上方に向けての蒸気流れが促進され、また
前記戻り管及び前記蒸気管を閉じた場合は前記ループ内
を下方に向けての液化ガス流れが前記ループの上流側を
向流する蒸気により阻止されるようになっている請求項
3に記載の液化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給
送しポンピング中のキャビテーションを回避するための
装置。 - 【請求項5】給送管内にループを含み、貯蔵容器に液化
ガスを収納し給送管を閉じた場合、前記ループを下降し
ての液化ガス流れが前記ループの上流側を向流する蒸気
により阻止されるようになっている請求項1に記載の液
化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピン
グ中のキャビテーションを回避するための装置。 - 【請求項6】給送管及び戻り管は少なくとも部分的に断
熱されている請求項1に記載の液化ガスを容器からポン
プへと過冷状態で給送しポンピング中のキャビテーショ
ンを回避するための装置。 - 【請求項7】ポンプ排出口と、このポンプ排出口から伸
延されポンプ液溜の下流側で戻り管のに入る取り出し管
と該取り出し管における取り出し管弁とを含んでなる請
求項1に記載の液化ガスを容器からポンプへと過冷状態
で給送しポンピング中のキャビテーションを回避するた
めの装置。 - 【請求項8】取り出し管から流入する流れを使用して戻
り管内に流れを誘起するための手段を含んでなる請求項
1に記載の液化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給
送しポンピング中のキャビテーションを回避するための
装置。 - 【請求項9】貯蔵容器の壁から離間し該貯蔵容器内の液
化ガスのより低温の層内に位置付けた液体取入れ口と、
前記貯蔵容器の壁に近接し該貯蔵容器内の液化ガスの前
記液体取入れ口に於けるそれよりも暖かい層内に位置付
けた液体排出口とを含んでなる請求項1に記載の液化ガ
スを容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピング中
のキャビテーションを回避するための装置。 - 【請求項10】液体取入れ口及び液体排出口間に、貯蔵
容器の収納物である液化ガスにおける層化を維持し且つ
助長するためのそらせ板を含んでなる請求項1に記載の
液化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピ
ング中のキャビテーションを回避するための装置。 - 【請求項11】給送管は真空断熱された可撓性導管から
なるセグメントを含み、該セグメントは上流側端部にベ
ンド部を有し、下流側端部にはポンプ液溜と連結する連
結部を有し、弁と結合する連結子と連接するフィッティ
ングを含み、前記連結部は前記ポンプ液溜内に通入する
延長部を具備し、前記セグメントの上流側の前記連結子
及び下流側の前記連結部の連結を外した場合に前記セグ
メントが曲り、前記延長部が装置の他の部品に干渉され
ることなく前記ポンプ液溜から引き出され得るよう、前
記フィッティングのベンド部は十分に曲がり前記セグメ
ントは十分な長さを有している請求項1に記載の液化ガ
スを容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピング中
のキャビテーションを回避するための装置。 - 【請求項12】弁はゲート弁であり、この弁及び連結子
は非−真空断熱によって断熱されている請求項11に記
載の液化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給送しポ
ンピング中のキャビテーションを回避するための装置。 - 【請求項13】液化ガスを容器からポンプへと過冷状態
で給送しポンピング中のキャビテーションを回避するす
るための装置であって、 (a)液化ガスを収納するための容器と、 (b)液化ガス流路を形成する要素を有するポンプと、 (c)液化ガスを再循環させポンプ要素を冷却するため
のポンプ液溜と、 (d)容器の底部に近接する位置から液化ガスをポンプ
及びポンプ液溜に給送するための給送管と、 (e)ポンプ及びポンプ液溜から貯蔵容器の底部に蒸気
及び余剰の液化ガスを戻すための戻り管と、って、 (f)貯蔵容器の壁から離間し且つ貯蔵容器内の液化ガ
スのより低温の層内に位置付けた液体取入れ口と、 (g)貯蔵容器の壁から離間し且つ貯蔵容器内の液化ガ
スの前記液体取入れ口におけるよりも暖かい層内に位置
付けた液体排出口とを含んでなる液化ガスを容器からポ
ンプへと過冷状態で給送しポンピング中のキャビテーシ
ョンを回避するするための装置。 - 【請求項14】液体取入れ口及び液体排出口間に、貯蔵
容器の収容物が液化ガスである場合にその層化を維持し
且つ助長するためのそらせ板を含んでなる請求項13に
記載の液化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給送し
ポンピング中のキャビテーションを回避するするための
装置。 - 【請求項15】加熱手段を含み、該加熱手段は戻り管
の、雰囲気からの自然対流により加熱されるべく露呈さ
れた少なくとも一部分を含んでなる請求項13に記載の
液化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピ
ング中のキャビテーションを回避するための装置。 - 【請求項16】液化ガスを容器からポンプへと過冷状態
で給送しポンピング中のキャビテーションを回避するた
めの方法であって、 (a)容器内に液化ガスを収納する段階と、 (b)液化ガス流路を形成するポンプ要素を具備してな
るポンプを提供する段階と、 (c)液化ガスを再循環させ且つポンプ要素を冷却する
ためのポンプ液溜を提供する段階と、 (d)液化ガスを容器の底部に近接する位置からポンプ
及びポンプ液溜に給送する段階と、 (e)ポンプ液溜内に液化ガスを再循環させてポンプ要
素を冷却する段階と、 (f)ポンプ及びポンプ液溜から蒸気及び余剰の液化ガ
スを容器の底部に近接する位置に戻す段階と、 (g)ポンプ及びポンプ液溜から戻る蒸気及び余剰の液
化ガスを加熱してその密度を減少させ、容器の底部に近
接する位置からポンプ及びポンプ液溜への液化ガス流れ
の流量を増大させる段階とを含んでなる前記液化ガスを
容器からポンプへと過冷状態で給送しポンピング中のキ
ャビテーションを回避するための方法。 - 【請求項17】段階(d)のための液体取入れ口を容器
の壁から離間した液化ガスのより低温側の層内に位置付
け、また段階(f)のための液体排出口を容器の壁に近
接した液化ガスのより暖かい層内に位置付ける段階を含
んでいる請求項16に記載の液化ガスを容器からポンプ
へと過冷状態で給送しポンピング中のキャビテーション
を回避するための方法。 - 【請求項18】段階(d)における流れの摩擦抵抗及び
熱漏れを減少させそれによりポンプ液溜内の液体を、貯
蔵容器内の液体の上方の圧力と貯蔵容器内の液体高さヘ
ッド、段階(d)での流れ及び段階(f)での流れ間の
流れヘッド差、により得られる過冷と段階(d)に於け
る容器の壁から離間させての液化ガスのより低温側の層
内への液体取入れ口の位置付け並びに段階(f)に於け
る容器の壁に近接しての液化ガスのより暖かい層内への
液体排出口の位置付けにより得られる過冷とにより、ポ
ンプ作動のために十分な過冷状態となるようにする段階
を含む請求項17に記載の液化ガスを容器からポンプへ
と過冷状態で給送しポンピング中のキャビテーションを
回避するための方法。 - 【請求項19】ポンプ及びポンプ液溜から流出する液化
ガスから蒸気を分離し該蒸気を貯蔵容器の上部に近接す
る位置に導通させる段階を含んでいる請求項16に記載
の液化ガスを容器からポンプへと過冷状態で給送しポン
ピング中のキャビテーションを回避するための方法。
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