[发明专利]具有为CNG站减压和为机动车加燃料的高压存储容器的往复式压缩机

说明书

相关申请的参考

本申请要求2010年6月10日申请的美国临时专利申请61/353625的权益，且其全部内容通过引用包括在此。

技术领域

本发明一般涉及用于给机动车加燃料的压缩天然气（CNG）站的压缩机，且更具体地，涉及具有高压存储容器的往复式压缩机，该高压存储容器为CNG站减压用于给机动车加燃料。

背景技术

大多数传统CNG站是为特定的场所条件定制设计的，且必须在预定的进气压力和流量范围内操作。这些气站通常花费长时间来建造，且因为它们被设计成符合特定场所条件，所以流容量受本地燃气公司可用的进气压力限制。根据其他已知CNG设计，利用进气调节器改变场所条件从而符合设备设计规范。由于压缩机设计限制，这些气站通常不得不通过穿过进气调节器来牺牲气压。气体在由进气调节器减压后，再在压缩机中被重新增压。该设计的能效非常低，因为气压在压缩机中的再次加压之前被降低。定制设计的系统和场所改变的系统通常都是固定速度的，且不允许流容量控制。

发明内容

本发明提供具有高压存储容器的往复式压缩机，该高压存储容器为CNG站减压用于给机动车加燃料，其中CNG站设计利用来自本地燃气公司的进气。通过用来自高压存储容器的压力排放（减压）气体（压气体）补充进气，CNG站具有增加和调节其流容量的能力。本发明的不同实施例涉及接受来自高压存储容器的压力排放（减压）气体，因而提高往复式压缩机的进气压力并为CNG燃料补充站提供更高且可调节的流容量的系统和方法。

本发明的某些实施例针对天然气压缩系统，其具有利用来自高压存储容器的压力排放（减压）气体使来自本地燃气公司供给气体的进气压力提高到较高气压的能力，因此提供增加的可调节气流容量从而满足不同负载要求并优化能量利用。换句话说，来自高压存储容器的压力排放可为压缩机提供更高的进气压力，和控制及增加气流容量的能力。在不同实施例中，压力排放部件可包括但不限于：截止阀（自动和/或手动）、多级减压调节器、压力换能器以及计量仪，以监视其操作。

作为例子，高压压缩机可包括旋转的、单螺杆正位移压缩机，其包括驱动轴、具有六个螺旋槽的主螺杆和两个平面门转子（gaterotor）。对于某些CNG应用，压缩机可包括正位移压缩机，其可以包括或不包括在压缩机前部的单螺杆升压机（booster）。在这样的压缩机中，驱动轴施加旋转运动到主螺杆，这驱动相互啮合的门转子，因而通过啮合两个门转子和主螺杆中的螺旋槽实现气体压缩。当每个门转子的各指形件随着螺杆旋转扫过主螺杆的槽时发生气体压缩。采用其他类型的高压压缩机不偏离本发明的保护范围。

本发明的一个实施例提供具有高压存储容器的往复式压缩机，该高压存储容器为CNG站减压用于给机动车加燃料，该往复式压缩机包括：（i）气体进口部件，其包括计量来自高压存储容器的进气的进气表；（ii）压缩机部件；（iii）阀门控制面板和存储部件；（iv）压力排放部件，其将来自高压存储容器的高压气体减压到压缩机部件的进口；以及（v）分配部件，其中CNG站设计利用来自本地燃气公司的进气，且其中由本地燃气公司提供气体进口部件，并交付到现场位置。

通过利用压力排放补充进气以便将来自高压存储容器的气体减压，CNG站有能力增加和调节其流容量。压缩机部件可包括单个高压往复式压缩机，如旋转、单螺杆、正位移压缩机，其包括驱动轴、具有六个螺旋槽的主螺杆以及两个平面门转子。在某些实施例中，压缩机部件可包括多个并行配置的往复式压缩机的组合。阀门控制面板和存储部件可包括一系列控制阀门，其引导气流从压缩机到本地存储容器或分配部件。阀门面板设计可根据气站应用改变。在某些实施中，阀门控制面板和存储部件包括自动和手动阀门、压力换能器和计量仪，从而引导气体从压缩机到存储容器或分配器/车辆。分配部件可包括一个或更多分配器，如快速填充分配器或时间填充分配器。

在本发明的某些实施例中，往复式压缩机的压力排放部件能够在气体进入压缩机部件之前，将来自高压容器的压强在3600psig（磅/平方英寸）到4500psig的气体下拉到20psig到200psig之间的压强。类似地，压力排放部件允许往复式压缩机在峰值时段以高流容量工作。此外，压力排放部件允许往复式压缩机从本地燃气公司抽取气体，并在非峰值时段以较慢的流容量和较低功率水平再填充高压存储容器。在峰值时段提供较高流量和非峰值时段提供较慢流量的能力为CNG站提供主动管理气体供应和需求水平以及控制CNG站的功率抽取要求的能力。