[发明专利]气体储存容器

说明书

本发明涉及用于储存和/或分配在压力下、通常在高压下的气体的气体储存容器，诸如气缸。具体地讲，本发明涉及便于用处于高压下的气体填充容器的改进的气体储存容器。

容纳处于高压、例如100巴或更高压力下的永久气体的气缸通常通过使用气体压缩机简单地泵吸气体到气缸中来制备。这种填充方法倾向于在填充较少数量的气缸的现场使用。然而，每个气缸必须缓慢地填充(例如，经过1小时或2小时的过程)以通过气体绝热压缩控制气缸的加热和/或使气缸的加热程度减至最低。因此，填充气缸是制备气缸过程中的限速步骤之一。另外，需要显著量的能量来将气体压缩到足以填充气缸的压力。

可将气缸和/或进料到气缸的气体冷却，由此增加气缸的填充速率。在这方面，已经使用水或二醇喷雾或换热器。虽然以此方式冷却气缸和/或气体能够稍微加快填充，但是总填充过程的成本更高且效果相对有限。另外，没有降低能量消耗。

虽然大部分永久气体在低温温度下以液态储存，但在气缸填充期间的能量消耗可通过使用高压低温泵使液体而不是气体升到高压来降低。该高压液体随后可气化且用以填充气缸。这种填充方法倾向于在填充较大数量的气缸的现场使用。然而，高压低温泵复杂、成本高且易于发生故障。另外，不可能再快地填充气缸，因为来自低温泵的液体在用以填充气缸之前为气化气体。

在本领域中业已考虑将低温液体在低压下直接注入气缸中。随着气缸升温回到室温且低温液体蒸发，将达到所需的高压。这种填充方法将具有至少两个优势：首先，该方法将消耗显著更少(例如，少约100倍)的能量，且其次，该方法将更快(例如，快约1或2分钟)。遗憾的是，这种直接注入方法不适合填充标准高压气缸，这种气缸由钢制造且在低温温度下危险性地变脆。

US 1,414,359 (在1922年5月公开)公开了用于接收液化气体的含有内部薄壁辅助容器的钢制气缸。在该辅助容器的上端，恰好在阀头下方，有一排小孔以提供在内部容器之内与气缸内部的剩余部分之间的气流连通。该辅助容器可连接到在气缸顶部的锥形塞或连接到配置在气缸底部的锥形塞。该辅助容器可由经由气缸颈部插入且被空气或液压压力而膨胀到所需程度的可膨胀金属软管形成。可选择该辅助容器的尺寸以容纳足够的液化气体，从而用压缩气体填充数个钢制气缸。公开了钢制气缸在液化气体的装料和随后蒸发期间优选置于水浴中，从而限制气缸壁冷却的程度，且在所有情形下必须避免气缸的过度冷却以免到达钢铁的延展度下限以下。

US 3,645,291 A (在1972年2月公开)公开了一种气缸，在其空腔内提供接收装入气缸的液化气体的内部容器以将液化气体与气缸壁隔离，从而确保液化气体的较缓慢和更均匀的蒸发。该内部容器提供有气体出口装置以允许气体在蒸发时进入气缸空腔的剩余部分。该气缸具有颈部，该颈部提供有由该颈部的向下延伸部分和该延伸部分在其中开口的以另外方式封闭的液化气体接收容器构成的内部容器。该延伸部分提供有气体可经由其流入和流出气缸空腔的剩余部分的至少一个径向延伸孔。公开了该内部容器由诸如Mylar?箔片的低温合格材料构造，且因为气体的壁不应该接触到液化气体，所以壁材料的低温需求略微低于内部容器的需求。在示例性实施方案中，该内部容器包括支撑封闭的Mylar?袋的铝管。公开了液化氮、液化氧或液化氩可通常以足以产生处于1,800 lb/in²(124巴)的压力下的气体的量装入气缸中。

在US 3,645,291 A中公开的系统并没有发展且认为现在已由于关于Mylar?袋的短寿命和坚韧性及袋破损检测相关的问题而被放弃。另外，存在填充该袋所固有的困难。例如，随着袋用低温液体填充，液体开始沸腾，导致一些注入的液体被迫退出气缸。

GB 2,277,370 A (在1994年10月公开)示例了在其内表面上具有诸如高密度膨胀性聚苯乙烯的绝热材料的涂层的气缸。该气缸与一组空的气缸流体流动连通以便于填充。在使用中，该加衬的气缸用低温液体填充且让其蒸发。如此生成的气体随后用处于压力下的气体填充那组空的气缸。以此方式，在绝热时50L (水)容量的气缸将装盛约38L的液化氮，如果在流体静力学上完全充满，其相当于在200巴下的约3气缸或相当于在100巴下的6气缸。

在GB 2,277,370 A中公开的系统具有若干缺点。例如，在气缸内部加衬存在固有的困难。另外，来自先前填充物的相当大体积的含有气体、挥发物质或微粒材料或其他污染物的泡沫体留在气缸的内部，其会最终污染要不然具有极高纯度的气体。

本发明的优选实施方案的一个目标在于提供用于储存和/或分配处于压力下的气体的容器，所述容器容易地和/或快速地填充，优选没有现有技术的一个或多个缺点。