连续流热力泵制造技术

本发明专利技术涉及一种提供气体氢的热力泵，该热力泵使用由来自蓄压器的气体氢(GH2)顺序地加压的多个液体氢(LH2)容器。热交换器接收来自顺序地加压的所述多个容器的每个容器的LH2，返回加压的GH2给所述蓄压器，从而提供给发动机。

Continuous flow heat pump

The present invention relates to a heat pump providing gaseous hydrogen, using a plurality of liquid hydrogen (LH2) containers sequentially pressurized by gas hydrogen (GH2) from the accumulator. The heat exchanger receives the LH2 of each container of the plurality of containers sequentially pressurized, returns the pressurized GH2 to the accumulator, thereby providing the engine.

【技术实现步骤摘要】
连续流热力泵本申请是2011年12月19日提交的名称为“连续流热力泵”的中国专利申请201110439048.9的分案申请。
本公开的实施例一般涉及低温泵系统/低温抽吸系统，更具体地，涉及适用于使用多个热力抽吸室的系统的实施例，该多个热力抽吸室顺序地从容器接收低温液体并且通过热交换器与提供连续气体供给的气体供给容器相互连接。
技术介绍
目前增长的需求是使用液体氢LH2用于较高密度存储，和LH2到气体氢(GH2)的转换用于往复运动(inreciprocating)和其他内燃发动机。作为示例性的用途，对具有大往复式发动机的高空长航时(HALE)类型的无人飞行器的需求正成指数增长，并且不久将达到每年3000个飞行器。已经证实，使用氢为这些飞行器加燃料是高效的且环保的解决方法。然而，只有通过作为液体的低温存储才可以实现氢的适当的存储密度。每个飞行器将需要LH2氢泵和GH2转换系统。如果没有合适的泵，那么飞行器将不能够满足HALE飞行器的长航时的需求。需要针对发动机的GH2的可靠连续流。现有的机械LH2抽吸系统供应液体给传统的热交换器，用于转换成气体，例如火箭燃料系统中使用的机械LH2抽吸系统，已经证明它们是复杂的且对于扩展使用不够可靠。与在大约几秒或几分钟内耗尽其燃料的火箭系统不同，诸如HALE的应用需要数天或更长的时间连续供应GH2。此外，还需要无特别翻新需求的系统可重用性。因此，希望提供具有简化的机械需求同时在一持续时间内提供连续流用于GH2转换的LH2抽吸系统。
技术实现思路
此处所公开的实施例提供了用于提供气体氢的热力泵。该泵使用多个液体氢(LH2)容器，该多个液体氢(LH2)容器使用来自蓄压器的气体氢(GH2)被相继/顺序地加压。接收来自顺序加压的多个容器中每个容器的LH2的热交换器将加压的GH2返回至蓄压器，从而提供给发动机。在操作中，实施例提供了通过增压泵交替地将多个液体氢容器中的一个与含有气体氢的蓄压器连接在一起，蓄压器提供连续流的氢给发动机。已经讨论的特征、功能、和优势可以在本公开的各种实施例中独立实现，或是可以与其他实施例组合起来实现，进一步的细节可以参考下面的说明书和附图。一种用于提供气体氢的热力泵系统，包含：蓄压器，其用于存储加压的气体氢；多个液体氢(LH2)容器，其与所述蓄压器的出口进行流体交流，并被控制用于顺序加压；和热交换器，其与所述蓄压器进行流体交流并与用于顺序接收LH2的多个容器进行受控流体交流。所述热力泵进一步包含供给歧管，其将多个容器和所述热交换器互相连接，并且所述供给歧管具有用于顺序地供应LH2给所述热交换器的多个供给阀。所述热力泵进一步包含加压歧管，其将所述蓄压器和所述多个容器互相连接，并且所述加压歧管具有多个加压阀，其顺序加压所述容器，同时顺序供应LH2。所述热力泵进一步包含填充歧管，其将所述多个容器和杜瓦瓶互相连接，并且所述填充歧管具有用LH2顺序填充所述容器的多个填充阀。本专利技术一个实施例中限定的所述热力泵进一步包含排放歧管(blowdownmanifold)，其将所述多个容器和所述杜瓦瓶互相连接，并且所述排放歧管具有多个降压阀，其顺序降压来自容器的GH2，同时顺序填充LH2。所述热力泵进一步包含在所述杜瓦瓶和容器中间的蓄压冷凝器，所述蓄压冷凝器提供LH2给填充歧管，并接收来自所述排放歧管的GH2。一种气体氢(GH2)供给系统，包含：液体氢(LH2)的杜瓦瓶；热力泵，其具有从所述杜瓦瓶接收LH2的多个容器和提供GH2的热交换器，所述多个容器顺序地提供LH2给所述热交换器，并当容器中的LH2耗尽时用所述杜瓦瓶的LH2重新填充容器；以及供给GH2的蓄压器，所述蓄压器接收来自所述热交换器的GH2，并提供加压的GH2给所述多个容器。所述GH2供给系统进一步包含：供给歧管，其将所述多个容器和所述热交换器相互连接，并且所述供给歧管具有用于顺序供应LH2给所述热交换器的多个供给阀；本专利技术一个实施例中所限定的热力泵进一步包含加压歧管，其将所述蓄压器和所述多个容器互相连接，并且所述加压歧管具有多个加压阀，该多个加压阀顺序加压所述容器，同时顺序供给LH2。所述热力泵进一步包含填充歧管，其将所述多个容器和所述杜瓦瓶互相连接，以及所述填充歧管具有用LH2顺序填充所述容器的多个填充阀。所述热力泵进一步包含排放歧管，其将所述多个容器和所述杜瓦瓶互相连接，以及所述排放歧管具有多个降压阀，所述降压阀顺序减压所述容器的GH2同时顺序填充LH2。所述热力泵进一步包含在所述杜瓦瓶和容器中间的蓄压冷凝器，所述蓄压冷凝器提供LH2给所述填充歧管，并接收来自所述排放歧管的GH2。一种提供氢给发动机的方法，包含：通过增压泵交替地将多个液体氢容器中的一个容器与含有氢气的蓄压器连接，所述蓄压器提供连续流的氢气给发动机。所述方法进一步包含：用所述容器和蓄压器中间的热交换器增加氢的温度；和提供来自所述发动机的热工作气体给所述热交换器。所述方法进一步包含：使用加压歧管将所述容器与所述蓄压器互相连接，所述加压歧管具有连接到所述容器的多个加压阀；并且操作所述加压阀用于控制来自所述容器的氢的顺序流。所述方法进一步包含：顺序地操作所述热交换器和每个液体氢容器中间的多个供给阀。本专利技术一个实施例所述的方法，其中所述系统以一个流速连续运行。一种利用热力泵将连续气体氢(GH2)供给发动机的方法，包含：用液体氢(LH2)填充多个容器和一个供给杜瓦瓶；通过具有用于加压的高压GH2的加压歧管将所述多个容器中的第一容器连接到蓄压器，并通过供给歧管将所述第一容器连接到热交换器；供应来自发动机的热工作流体给所述热交换器，以及供应来自所述热交换器的GH2给所述蓄压器；提供来自所述蓄压器的GH2给所述发动机；一旦容器中的所述第一容器中的液体氢耗尽，就断开所述第一容器与供给歧管和加压歧管；连接所述多个容器中的第二容器与所述加压歧管和供给歧管；将所述第一容器通过排放歧管经过第二热交换器连接到所述杜瓦瓶，以及通过填充歧管将所述第一容器与所述杜瓦瓶连接，通过第二热交换器重新填充所述第一容器；一旦容器中的所述第二容器中的液体氢耗尽，就断开所述第二容器与所述供给歧管和加压歧管；将所述多个容器中的下一个容器与所述加压歧管和所述供给歧管连接；通过所述排放歧管通过所述第二热交换器将所述多个容器中的第二容器与所述杜瓦瓶连接，并通过填充歧管将所述多个容器中的下一个容器与所述杜瓦瓶连接，通过所述第二热交换器重新填充所述第一容器；将所述多个容器顺序地连接和断开用于到与所述发动机的连续GH2流。所述方法进一步包含连接在所述供给歧管和所述热交换器中间的第一增压泵的步骤。所述方法进一步包含连接在所述杜瓦瓶和所述第二热交换器中间的第二增压泵的步骤。附图说明图1是使用热力泵的实施例的LH2存储和GH2供给系统的元件的示意图；图2-16展示了所述热力泵提供连续GH2供给的操作。具体实施方式参考图1，此处所公开的实施例说明了通过比例流量控制装置由热力泵存储LH2和供给GH2到发动机和/或其他辅助系统的系统。对一个示例性实施例，LH2存储杜瓦瓶10为系统存储LH2。尽管示出一个杜瓦瓶，但是对于要求额外的LH2存储能力的可选实施例而言，可以使用多个杜瓦瓶。热力泵(TDP)12包括LH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体氢供给系统，即GH2供给系统，包含：杜瓦瓶，其用于存储液体氢LH2；热力泵，其具有接收来自所述杜瓦瓶的LH2的多个容器和提供GH2的热交换器，所述多个容器将LH2顺序地提供给所述热交换器，并且当所述容器中的LH2耗尽时用来自杜瓦瓶的LH2重新填充，和供给GH2的蓄压器，所述蓄压器接收来自所述热交换器的GH2，并将加压的GH2提供给所述多个容器。

【技术特征摘要】
2010.12.18 US 12/972,4281.一种气体氢供给系统，即GH2供给系统，包含：杜瓦瓶，其用于存储液体氢LH2；热力泵，其具有接收来自所述杜瓦瓶的LH2的多个容器和提供GH2的热交换器，所述多个容器将LH2顺序地提供给所述热交换器，并且当所述容器中的LH2耗尽时用来自杜瓦瓶的LH2重新填充，和供给GH2的蓄压器，所述蓄压器接收来自所述热交换器的GH2，并将加压的GH2提供给所述多个容器。2.根据权利要求1所述的气体氢供给系统，进一步包含供给歧管，其将所述多个容器和所述热交换器互相连接，并且所述供给歧管具有多个供给阀，用于将LH2顺序提供给所述热交换器。3.根据权利要求1所述的气体氢供给系统，进一步包含填充歧...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·沃茨，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US