的一刻或附近达到级3。
[0048]剩余的加压气态燃料可迫使活塞34移动或继续移动通过与级3和4之间的转化循环110对应的膨胀冲程。膨胀冲程可引起膨胀室32的容积的增大，从而降低燃料的压力和温度。此外，膨胀冲程可作为机械动力转移到曲轴(例如，曲轴28)。随着膨胀室32的容积膨胀、并且排出活塞35将燃料传回到缸筒30的冷侧，可发生冷却和压力的降低。当转化循环110在级4和I之间移动时，冷却和压力降低可继续进行。在某一刻(例如，当压力降低至临界压力时)，阀20可打开并且液化燃料可被允许进入膨胀室32。液化燃料可引起温度和压力的快速降低，从而将大部分或全部留下的燃料转化成液体。活塞34可移动通过其压缩冲程，直至达到级1，并且可重复该循环。
[0049]在转化泵16B的示例中，在级I之前，活塞52可处于其最低点，而活塞54可通过压缩冲程的大约一半。液化燃料可经入口 62进入冷室46。随着转化循环110过渡到级1，活塞52可从其最低点移动通过压缩冲程的一半，而活塞54可移动而结束其压缩冲程并且达到其最高点。由于活塞52和54两者在向级I进行过渡时同时移动通过它们的压缩冲程，转化泵16B的有效容积减小。转化循环110可在活塞52已移动通过其压缩冲程的大约一半时达到级1，并且活塞54在其压缩冲程结束时达到其最高点。
[0050]在级I和2之间，活塞52可结束其压缩冲程，而活塞54可移动通过其膨胀冲程的前一半。这些移动可对应于转化泵16的恒定(或接近恒定)的有效容积，因为活塞52、54以相同的速率沿相反的方向移动。然而，即使容积恒定，燃料也可被加压。这可能是冷室46中的燃料压缩引起大部分或全部燃料经由转移管路60移动到热室50——在此传热设备26可使燃料沸腾一的结果。当达到临界压力时，阀24可打开并且燃料可经出口 64释放到输出管路22。随着转化循环过渡到级3，燃料可继续释放，直至压力下降到临界压力之下，此时阀24可关闭。
[0051]在达到级2之后的某一刻，加压燃料可引起活塞52开始、且活塞54结束它们各自的膨胀冲程。合力可通过曲轴28转换为机械动力。在级3和4之间可继续膨胀。当活塞52已移动通过其膨胀冲程的前半部分、且活塞54在已完成其膨胀冲程之后处于其最低位置时，转化循环I1可达到级4。转化泵16的有效容积的膨胀引起压力降低和温度下降。在某一刻(例如，当压力降低至阈值时)，阀20可打开并且液化燃料可被允许进入冷室46。液化燃料可引起温度和压力的快速降低，从而将大部分或全部留下的燃料转化成液体。
[0052]随着活塞52结束其膨胀冲程且活塞54移动通过其压缩冲程的前半部分，转化循环110可过渡离开级4。即使这对应于恒定(或接近恒定)的有效容积，燃料的压力也可由于大部分燃料移动回冷室46和相应的相变而快速降低。尤其是由于添加液化燃料而引起的温度下降引起压力的急剧下降。随着转化循环110过渡回到级1，容积可减小回到最低，从而使气态燃料和液化燃料混合。最终，活塞52和54到达它们各自的级I位置，从而允许转化循环110重新开始。转化泵16B可通过执行重复的转化循环110而持续工作以产生高压气态燃料和机械动力。
[0053]示例性公开的转化泵允许液化燃料转化成可输送到消耗设备的高压气态燃料。该设备可产生热，该热可被引导回到转化泵并用来执行对应的转化循环以产生另外的气态燃料。这样，可实现燃料的有效运输、储存和使用。此外，执行示例性公开的转化循环的转化泵可产生过剩动力(例如，机械动力)，这相对于其它能够产生高压气态燃料的设备可以是一种改进，因为这些设备从对应的设备吸取动力，从而引起寄生损失、燃料的低利用率和能量浪费。
[0054]对本领域的技术人员来说将显而易见的是，可以对本发明的气体制备系统做出各种改型和变型而不脱离本发明的范围。根据说明书和对本文中公开的实施例的实践，其它实施例对本领域的技术人员来说将显而易见。应该认为说明书和示例仅为示范性的，本发明的真实范围由以下权利要求指出。
【主权项】
1.一种制备高压气态燃料的方法，包括: 在具有有效容积的容器中接收液化燃料； 减小所述容器的有效容积并加热所述液化燃料； 从所述容器释放一些气态燃料； 增大所述容器的有效容积并冷却残留的气态燃料； 将液化燃料引导到所述容器中以代替所释放的气态燃料；以及 将所述容器的有效容积的变化转化为机械动力。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将释放的气态燃料引导到消耗设备。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将液化燃料引导到所述容器中以代替所释放的气态燃料的步骤包括在所述容器的压力降低至一临界压力时打开阀。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，冷却所述容器中的残留气态燃料的步骤包括使用被引导到所述容器中的液化燃料冷却所述残留的气态燃料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述容器的有效容积的变化通过在活塞上施加力来产生动力。
6.一种用于制备高压气态燃料的气体制备系统，包括: 构造成储存液化燃料的储罐； 构造成接收气态燃料并且产生动力和废热的设备；和 转化泵，所述转化泵具有: 容器； 在所述储罐与所述容器之间流体地连接的液化燃料口； 在所述容器与所述设备之间流体地连接的气态燃料口； 配置在所述容器内的第一活塞； 配置在所述容器内并且构造成使流体在所述容器的不同区域之间移动的第二活塞； 构造成向所述容器中的燃料传热的传热设备；和 由所述第一活塞驱动以产生辅助动力的曲轴。
7.根据权利要求6所述的气体制备系统，其中，所述传热设备构造成传热以使所述容器中的液化燃料沸腾。
8.根据权利要求7所述的气体制备系统，其中，所述传热设备构造成向所述容器中的燃料传递由所述设备产生的废热以使所述容器中的液化燃料沸腾。
9.根据权利要求6所述的气体制备系统，其中，所述转化泵构造成执行转化循环以使液化燃料转化成气态燃料并且驱动所述曲轴。
10.根据权利要求9所述的气体制备系统，其中，所述活塞在所述转化循环的执行期间改变所述容器的有效容积。
【专利摘要】公开了一种用于制备高压气体的气体制备系统。该气体制备系统可执行用于制备高压气态燃料的方法。该方法可包括在具有有效容积的容器中接收液化燃料、减小容器的有效容积并且加热液化燃料。该方法还可包括将一些气态燃料从容器释放出来。该方法还可包括增大容器的有效容积、冷却残留的气态燃料并且将液化燃料引导到容器中以代替释放的气态燃料。该方法还可包括将容器的有效容积的变化转化为机械动力。
【IPC分类】F02M21-06, F17C7-04
【公开号】CN104775942
【申请号】CN201510009403
【发明人】A·G·福奇
【申请人】易安迪机车公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年1月8日
【公告号】DE102015000217A1, US20150198286