CN102861520A - 掺合压缩气体 - Google Patents

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CN102861520A CN2012102307195A CN201210230719A CN102861520A CN 102861520 A CN102861520 A CN 102861520A CN 2012102307195 A CN2012102307195 A CN 2012102307195A CN 201210230719 A CN201210230719 A CN 201210230719A CN 102861520 A CN102861520 A CN 102861520A
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Abstract

本发明涉及掺合压缩气体。一种压缩气体输送系统和用于使用该压缩气体输送系统的工艺，其中，压缩气体从压缩气体储存容器被抽出，传送通过调压式流量控制阀和临界流文丘里管，以在分配掺合物之前控制形成压缩气体的掺合物的压缩气体的质量流率。

Description

掺合压缩气体
技术领域
本发明涉及掺合压缩气体。
背景技术
期望有较清洁的燃料来减小化石燃料燃烧对地球环境的影响。一种减小燃烧影响的方法是使用氢作为燃料。当氢被燃烧时，所得燃烧产物为水。
氢可用作内燃机中的燃料。例如，Air Products and Chemicals公司在宾夕法尼亚州Trexlertown校区(Trexlertown, PA campus)运营了氢动力Ford E-450区间大巴。
另一种选择是燃烧压缩天然气(CNG)。并且还有一种选择是燃烧氢与压缩天然气的混合物(HCNG)。纽约州亨普斯特德镇(Hempstead, NY)有一个项目展示了氢与氢和天然气的掺合物的生成以及这些燃料在机动车辆中的使用(http://www.tohcleanenergyproject.org)。
工业中期望掺合来自多个来源的压缩气体，掺合物具有指定组成。
工业中期望提供压缩气体的精确掺合，其中压缩气体掺合物的所得组成容许压缩气体源的供应压力的变化，并且容许在压缩气体输送期间的系统压力的变化。
发明内容
本发明涉及用于将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器的设备和工艺。
存在如下文概括的该工艺的若干方面。
第一方面。一种用于将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器的设备，该设备包括：
(i) 容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器；
(ii) 第一调压式流量控制阀，其在下游与容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器处于流体流连通；
(iii) 第一临界流文丘里管，其在下游与第一调压式流量控制阀处于流体流连通；
(iv) 容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器；
(v) 第二调压式流量控制阀，其在下游与容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器处于流体流连通；
(vi) 第二临界流文丘里管，其在下游与第二调压式流量控制阀处于流体流连通；以及
(vii) 混合接合部，其在下游与第一临界流文丘里管处于流体流连通并且也在下游与第二临界流文丘里管处于流体流连通，以用于接收第一压缩气体和第二压缩气体，该混合接合部在上游与接收容器处于流体流连通；
其中第一压缩气体和第二压缩气体具有不同的组成。
第二方面。根据第一方面的设备，还包括：
第一流量计，其操作地设置在容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器和接收容器之间，以用于独立于第二压缩气体的流率而测量第一压缩气体的流率；以及
第二流量计，其操作地设置在容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器和接收容器之间，以用于独立于第一压缩气体的流率而测量第二压缩气体的流率。
第三方面。根据第二方面的设备，还包括：
第一电流-压力换能器，其操作地连接到第一调压式流量控制阀上以用于调整第一调压式流量控制阀；
第二电流-压力换能器，其操作地连接到第二调压式流量控制阀上以用于调整第二调压式流量控制阀；
控制器，其操作地连接到第一流量计上以用于接收表示第一压缩气体的流率的信号，该控制器操作地连接到第二流量计上以用于接收表示第二压缩气体的流率的另一个信号，该控制器操作地连接到第一电流-压力换能器和第二电流-压力换能器上以用于将控制信号发送到第一电流-压力换能器和第二电流-压力换能器。
第四方面。一种用于使用第一方面至第三方面中的任一个的设备将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器的工艺，该工艺包括：
(a) 从容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器抽出两种或更多种压缩气体中的第一压缩气体；
(b) 使步骤(a)中抽出的第一压缩气体传送通过第一调压式流量控制阀和在第一调压式流量控制阀下游的第一临界流文丘里管，第一压缩气体在扼流条件下传送通过第一临界流文丘里管，从而控制第一压缩气体的质量流率；
(c) 从容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器抽出两种或更多种压缩气体中的第二压缩气体；
(d) 使步骤(c)中抽出的第二压缩气体传送通过第二调压式流量控制阀和在第二调压式流量控制阀下游的第二临界流文丘里管，第二压缩气体在扼流条件下传送通过第二临界流文丘里管，从而控制第二压缩气体的质量流率；
(e) 将来自步骤(b)的第一压缩气体与来自步骤(d)的第二压缩气体掺合以形成掺合物；以及
(f) 将掺合物输送到接收容器，而不控制到接收容器的掺合物的压力斜坡变化速率(pressure ramp rate)。
第五方面。一种用于将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器的工艺，该工艺包括：
(a) 从容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器抽出两种或更多种压缩气体中的第一压缩气体；
(b) 使步骤(a)中抽出的第一压缩气体传送通过第一调压式流量控制阀和在第一调压式流量控制阀下游的第一临界流文丘里管，第一压缩气体在扼流条件下传送通过第一临界流文丘里管，从而控制第一压缩气体的质量流率；
(c) 从容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器抽出两种或更多种压缩气体中的第二压缩气体；
(d) 使步骤(c)中抽出的第二压缩气体传送通过第二调压式流量控制阀和在第二调压式流量控制阀下游的第二临界流文丘里管，第二压缩气体在扼流条件下传送通过第二临界流文丘里管，从而控制第二压缩气体的质量流率；
(e) 将来自步骤(b)的第一压缩气体与来自步骤(d)的第二压缩气体掺合以形成掺合物；以及
(f) 将掺合物输送到接收容器，而不控制到接收容器的掺合物的压力斜坡变化速率；
其中第一压缩气体和第二压缩气体具有不同的组成。
第六方面。第四方面或第五方面的工艺，还包括：
测量第一压缩气体的流率以获得第一压缩气体的测量流率；
测量第二压缩气体的流率以获得第二压缩气体的测量流率；以及
响应于第一压缩气体的测量流率和第二压缩气体的测量流率，调整第一调压式流量控制阀和第二调压式流量控制阀中的至少一个。
第七方面。第六方面的工艺，还包括：
基于第一压缩气体的测量流率和第二压缩气体的测量流率，计算掺合物的累积掺合比；以及
将掺合物的计算累积掺合比与掺合物的目标累积掺合比进行比较；
其中，第一调压式流量控制阀和第二调压式流量控制阀中的至少一个被调整以使掺合物的计算累积掺合流量比保持在掺合物的目标累积掺合比的指定容差内。
第八方面。第四方面至第七方面中的任一个的工艺，其中，依次从容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器中的第一压缩气体储存容器并且随后从容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器中的第二压缩气体储存容器中抽出第一压缩气体，从容纳第一压缩气体的第一压缩气体储存容器的抽出终止于压力P1处，并且从容纳第一压缩气体的第二压缩气体储存容器的抽出开始于压力P 2 处，其中P2>P1。
第九方面。第八方面的工艺，其中P2比P1大至少1MPa。
第十方面。第四方面至第九方面中的任一个的工艺，其中，依次从容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器中的第一压缩气体储存容器并且随后从容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器中的第二压缩气体储存容器抽出第二压缩气体，从容纳第二压缩气体的第一压缩气体储存容器的抽出终止于压力P3处，并且从容纳第二压缩气体的第二压缩气体储存容器的抽出开始于压力P 4 处，其中P4>P3。
第十一方面。第十方面的工艺，其中P4比P 3 大至少1MPa。
附图说明
图1是工艺流程图，其示出用于将两种压缩气体的掺合物输送到接收容器的示例性设备。
图2示出使用根据本发明的工艺和设备的作为时间的函数的氢的瞬时掺合比和作为时间的函数的氢的累积掺合比的曲线。
图3示出不使用根据本发明的工艺和设备的作为时间的函数的氢的瞬时掺合比和作为时间的函数的氢的累积掺合比的曲线。
具体实施方式
当应用于说明书和权利要求书中描述的本发明的实施例中的任何特征时，本文所用冠词“一个”和“一种”表示一个或多个。“一个”和“一种”的使用并不将其含义限制于单个特征，除非明确地陈述这种限制。在单数或复数名词或名词短语之前的冠词“该”表示特别指定的特征或多个特别指定的特征，并且根据所使用的上下文可具有单数或复数含义。形容词“任何”表示一个、一些或全部，而不管是何数量。放在第一实体和第二实体之间的用语“和/或”表示下者中的一种：(1)第一实体、(2)第二实体，以及(3)第一实体和第二实体。放在成列的三个或更多个实体中的最后两个实体之间的用语“和/或”表示该列中的实体中的至少一个。
如本文所用，“处于流体流连通”是指由一个或多个导管、歧管、阀等操作地连接以用于流体的传输和/或流体的选择性传输。导管是通过其可以运送流体的任何管道、管子、通道等。在处于流体流连通的第一装置和第二装置之间可以存在诸如泵、压缩机或容器的中间装置，除非明确陈述不是这样。
下游和上游是指传输的过程流体的预期流动方向。如果过程流体的预期流动方向是从第一装置到第二装置，则第二装置在下游与第一装置处于流体流连通。
本发明涉及用于将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器的设备和工艺。
压缩天然气(CNG)和氢是从这些压缩气体分配系统分配的典型组分。这些系统经受远高于氢的临界温度(-240℃ (-400℉))和甲烷的临界温度(-83℃ (-117℉))的广泛的环境温度，使得根据严格的热力学定义，这些组分典型地作为超临界流体而不是气体储存和分配。然而，用语“气体”和“压缩气体”典型地在本领域中用作气体和超临界流体两者的通称。在本公开中，用语“气体”和“压缩气体”可互换使用，并且旨在包括呈气体的热力学状态和超临界流体的热力学状态两者的元素、化合物和混合物。
图1示出示例性压缩气体输送系统150的工艺流程图。
图1中的压缩气体输送系统150包括容纳诸如氢或含氢气体的第一压缩气体的压缩气体储存容器100、102和104。可以使用任何合适数量的压缩气体储存容器。来自压缩气体储存容器100、102和104中的各个的流分别由阀112、114和116来控制。在压缩气体储存容器100、102和104中的各个中的压力可以相同，或者该压力可以不同。在各个压缩气体储存容器中的压力可以保持在不同压力下，例如用于级联填充。
采用多个高压储存容器来分配到较低压力的接收容器的级联填充工艺是本领域已知的，如在Borck的美国专利No. 6,779,568中举例说明的。在级联填充工艺中，首先从具有较低压力的储存容器，然后从具有较高压力的储存容器，将气体从两个或更多个压缩气体存储容积分配到接收容器。
级联填充的使用给生成具有指定组成的压缩气体掺合物带来了特定问题。当系统从较低压力源容器切换到较高压力源容器时，急剧的上游和下游压力变化可能不利地影响在所需规格范围内提供具有所期望的组成的压缩气体掺合物的能力。
图1中的压缩气体输送系统150包括在下游与压缩气体储存容器100、102和104处于流体流连通的调压式流量控制阀126，流量控制阀126接收来自压缩气体储存容器100、102和104中的至少一个的第一压缩气体。调压式流量控制阀调节阀下游的压缩空气的压力。可以使用任何合适的调压式流量控制阀。调压式流量控制阀可以是穹顶加载式压力调节器，例如Tescom 26-1700。调压式流量控制阀可以是空气加载式压力调节器。
图1中的压缩气体输送系统150包括在下游与调压式流量控制阀126处于流体流连通的临界流文丘里管130。临界流文丘里管130接收来自调压式流量控制阀126的第一压缩气体。临界流文丘里管也称为临界流文丘里喷管或超音速文丘里管，其具有终止于喉部中的收敛段和在喉部下游的发散段。临界流文丘里管不等同于孔板。临界流文丘里管的几何结构使得压缩空气沿收敛段被加速，然后在设计用于压力恢复的发散段中膨胀。在喉部或临界流文丘里管的最小面积点，气体变得被阻轭，其中随着下游压力环境的进一步降低，质量流率不会增加。然而，可压缩流体的质量流率可以随着增加的上游压力而增加，这将增加通过缩窄部的流体的密度(但速度将保持恒定)。在扼流条件下，气体速度和密度增加到最大，并且质量流率是入口压力、入口温度和气体类型的函数。
尽管在图1中显示为在阀126和混合接合部148之间的单个临界流文丘里管130，但如果期望，可在歧管组件中包括两个或更多个临界流文丘里管，以适应第一压缩气体的更大的流率范围。
合适的临界流文丘里管包括FlowMaxx Engineering SNP005-SMPT-025和SNP005-SMPT-053。
图1中的压缩气体输送系统150还包括容纳诸如压缩天然气(CNG)的第二压缩气体的压缩气体储存容器106、108和110。第二压缩气体具有与第一压缩气体不同的组成。可以使用任何合适数量的压缩气体储存容器来容纳第二压缩气体。来自压缩气体储存容器106、108和110中的各个的流分别由阀118、120和122来控制。在压缩气体储存容器106、108和110中的各个中的压力可以相同，或者该压力可以不同。在各个压缩气体储存容器中的压力可以保持在不同压力下，例如用于级联填充。
图1中的压缩气体输送系统150还包括在下游与压缩气体储存容器106、108和110处于流体流连通的调压式流量控制阀134。调压式流量控制阀接收来自压缩气体储存容器106、108和110中的至少一个的第二压缩气体。调压式流量控制阀134可以是穹顶加载式压力调节器，例如Tescom 26-1700。
图1中的压缩气体输送系统150包括在下游与受调节的流量控制阀134处于流体流连通的临界流文丘里管138。临界流文丘里管138接收来自调压式流量控制阀134的第二压缩气体。尽管在图1中显示为在阀134和混合接合部148之间的单个临界流文丘里管138，但如果期望，可在歧管装置中包括两个或更多个临界流文丘里管，以适应第二压缩气体的更大的流率范围。临界流文丘里管138可以与临界流文丘里管130相同或不同。
图1中的压缩气体输送系统150还包括在下游与临界流文丘里管130处于流体流连通并且也在下游与临界流文丘里管138处于流体流连通的混合接合部148，以用于接收第一压缩气体和第二压缩气体。混合接合部148可以是任何合适的混合三通管、混合容器等，以用于将第一压缩气体和第二压缩气体组合形成掺合物。当第一压缩气体包括氢且第二压缩气体包括压缩天然气(其包括甲烷)时，掺合物包括氢和甲烷的混合物。如图1所示，混合接合部148在上游与接收容器140处于流体流连通。
图1中的压缩气体输送系统150还包括可选的流量计124。流量计124操作地设置在压缩气体储存容器100、102、104和接收容器140之间。流量计可以合适地放置在操作地连接储存容器和混合接合部140的系统中任何位置处，以测量第一压缩气体的流率。流量计124独立于第二压缩气体的流率而测量第一压缩气体的流率。
图1中的压缩气体输送系统150还包括可选的流量计132。流量计132操作地设置在压缩气体储存容器106、108、110和接收容器140之间。流量计可以合适地放置在操作地连接用于第二压缩气体的储存容器和混合接合部140的系统中任何位置处，以测量第二压缩气体的流率。流量计124独立于第一压缩气体的流率而测量第二压缩气体的流率。
流量计124和132可以是任何合适类型的流量计，例如，科里奥利流量计和/或热丝风速计。流量计也可以是诸如涡轮式流量计的体积流量计，该流量计也使用压力和/或温度补偿来确定质量流量。合适的科里奥利流量计包括由Emerson Process Management (Micro Motion)出售的CMF0010和DH038。
如图1所示，压缩气体输送系统150也可包括控制器142以使压缩空气输送自动化。控制器142可以是任何合适的控制器，例如，可编程逻辑控制器(PLC)、计算机等。控制器142分别操作地连接到流量计124和流量计132上，以用于分别接收表示第一压缩气体的流率和第二压缩气体的流率的信号。
调压式流量控制阀126和134可以是可电子控制的。电流-压力换能器可用来调整调压式流量控制阀。电流-压力换能器128操作地连接到调压式流量控制阀126上以用于调整阀126。电流-压力换能器136操作地连接到调压式流量控制阀134上以用于调整阀134。可以使用任何合适的电流-压力换能器，例如Ronan X55-600。
控制器142操作地连接到电流-压力换能器128和电流-压力换能器136上，以用于响应于来自流量计124和132的流率测量而发送控制信号到电流-压力换能器128和136。
参照示出示例性实施例的图1，用于将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器140的工艺包括：
(a) 从压缩气体储存容器100、102和104中的一个或多个抽出第一压缩气体(例如氢)；
(b) 使步骤(a)中抽出的第一压缩气体传送通过调压式流量控制阀126和在受调节的流量控制阀126下游的临界流文丘里管130，第一压缩气体在扼流条件下传送通过临界流文丘里管130，从而控制第一压缩气体的质量流率；
(c) 从压缩气体储存容器106、108、110中的一个或多个抽出第二压缩气体(例如CNG)；
(d) 使步骤(c)中抽出的第二压缩气体传送通过调压式流量控制阀134和在调压式流量控制阀134下游的临界流文丘里管138，第二压缩气体在扼流条件下传送通过临界流文丘里管138，从而控制第二压缩气体的质量流率；
(e) 将来自步骤(b)的质量流率受控的第一压缩气体与来自步骤(d)的质量流率受控的第二压缩气体掺合以形成掺合物；以及
(f) 将掺合物输送到接收容器140，而不控制到接收容器的掺合物的压力斜坡变化速率。
由于临界流文丘里管控制流过其中的压缩空气的质量流率，所以分配到接收容器的掺合物的压力斜坡上升速率不受控制。
该工艺还可包括：
测量第一压缩气体的流率以获得第一压缩气体的测量流率；
测量第二压缩气体的流率以获得第二压缩气体的测量流率；以及
响应于第一压缩气体的测量流率和第二压缩气体的测量流率，调整调压式流量控制阀126和调压式流量控制阀134中的至少一个。
第一压缩气体的流率和第二压缩气体的流率可各自通过相应的流量计124和132测量。对于压缩气体之一为氢的情况，临界流文丘里管可以是流量计的一部分。流量计可以与控制器操作地连通。控制器可以响应于测量质量流率而接收来自流量计的数据并发送指令到电流-压力换能器128和136。电流-压力换能器128和136又分别控制调压式流量控制阀126和134，以控制离开受调节的流量控制阀126和134的流率。
该工艺还可包括：
基于第一压缩气体的测量流率和第二压缩气体的测量流率，计算掺合物的累积掺合比；以及
将掺合物的计算累积掺合比与掺合物的目标累积掺合比进行比较；
其中，在调整第一调压式流量控制阀和第二调压式流量控制阀中的至少一个的步骤中，调压式流量控制阀126和调压式流量控制阀134中的至少一个被调整，以将掺合物的计算累积掺合比保持在掺合物的目标累积掺合比的指定容差内。
调压式流量控制阀126和/或调压式流量控制阀134可被调整以根据需要增加或减小第一压缩气体和/或第二压缩气体的流率，以将计算累积掺合比保持在掺合物的目标累积掺合比的指定容差内。
“掺合比”是第一气体的量与气体总量的比率。掺合比可以是质量比、摩尔比、体积比或任何其它合适的量比。如果期望，摩尔比和体积比可以被调整到标准条件，例如，1个大气压和21℃。掺合比可以方便地表达为质量比。例如，氢和压缩天然气的掺合物中的氢的质量比为氢的质量除以氢和压缩天然气的总质量。氢和压缩天然气的掺合物中的氢的瞬时质量比可以用氢的测量质量流率除以氢的测量质量流率和压缩天然气的测量质量流率之和来计算。
“累积掺合比”被定义为一种压缩气体流的累积量(以质量、摩尔、体积等为单位)除以供应到接收容器的所有压缩气体流的累积量(以相同单位)之和。累积掺合比可以表达为分数、百分数或任何其它方便的单位。累积掺合比可以方便地表达为累积质量比。
“目标累积掺合比”是在接收容器中的压缩气体中的一种的量(以质量、摩尔、体积等为单位)除以在接收容器中的压缩气体的总量(使用相同单位)的期望比。目标累积掺合比可以方便地表达为目标累积质量比。目标累积掺合比可以表达为分数、百分数或任何其它方便的单位。
表达为质量比的掺合比可以使用适于压缩气体的状态方程与体积比和/或摩尔比相互转换，这种计算是本领域的普通技术人员熟知的。
该工艺尤其适用于在逐渐增加的压力下利用从多个压缩气体储存容器依次级联地抽出压缩气体来分配压缩气体。
在级联抽出的工艺中，可以依次从容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器中的第一压缩气体储存容器100并且随后从容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器中的第二压缩气体储存容器102抽出第一压缩气体。从容纳第一压缩气体的第一压缩气体储存容器100的抽出终止于压力P1处，并且从容纳第一压缩气体的第二压缩气体储存容器102的抽出开始于压力P2处，其中P2>P1，P2可以比P 1 大至少1MPa。
例如，可以从压缩气体储存容器100抽出第一压缩气体，直到在抽出终止时压缩气体储存容器100中的压力为P1=20MPa。随后，可以从压缩气体储存容器102抽出第一压缩气体，压缩气体储存容器102的初始压力为P2=40MPa。调压式流量控制阀126适应于进给到调压式流量控制阀126的压力的急剧上升，该控制阀在受调节的压力下为临界流文丘里管130提供压缩气体，以使得通过临界流文丘里管的压缩气体的质量流量是期望的。
该工艺可包括依次从压力逐渐增加的多个压缩气体储存容器级联地抽出第二压缩气体。
在级联地抽出第二压缩气体的工艺中，可依次从容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器中的第一压缩气体储存容器106并且随后从容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器中的第二压缩气体储存容器108抽出第二压缩气体。从容纳第二压缩气体的第一压缩气体储存容器106的抽出终止于压力P3处，并且从容纳第二压缩气体的第二压缩气体储存容器108开始于压力P4处，其中P4>P3。P4可以比P3大至少1MPa。
例如，可以从压缩气体储存容器106抽出第二压缩气体，直到当抽出终止时压缩气体储存容器100中的压力为P 3 =20MPa。随后，可以从压缩气体储存容器108抽出第二压缩气体，压缩气体储存容器108的初始压力为P4=40MPa。调压式流量控制阀134适应于进给到调压式流量控制阀134的压力的急剧上升，该控制阀在受调节的压力下为临界流文丘里管138提供压缩气体，以使得通过临界流文丘里管的第二压缩气体的质量流量是期望的。
实例1
对压缩气体输送系统进行测试，该压缩气体输送系统包括用于单独控制氢和压缩天然气的流量的调压式流量控制阀和临界流文丘里管。
图2示出作为时间的函数的氢的瞬时掺合比和作为时间的函数的氢的累积掺合比的曲线。目标掺合比为0.20的氢(在标准压力和温度条件下20体积%的氢)。
最初，氢的累积掺合比大于氢的目标掺合比，并且在从约15秒至约30秒的时期期间，氢的瞬时掺合比被控制器降低至0.2以下，在30秒处，氢的瞬时掺合比在约0.2处变得水平。
该实例显示了根据本设备和工艺的压缩气体输送系统如何能够提供压缩气体的精确掺合，掺合物具有指定组成。
实例2
对压缩气体输送系统进行测试，其中压缩气体输送系统包括用于控制氢的流量的调压式流量控制阀和用于控制压缩天然气的流量的另一个调压式流量控制阀，而没有任何临界流文丘里管。
图3示出作为时间的函数的氢的瞬时掺合比和作为时间的函数的氢的累积掺合比的曲线。目标掺合比为0.30(在标准压力和温度条件下30体积%的氢)。
尽管累积掺合比最终稳定在期望的目标掺合比，但如瞬时掺合比的频繁变化所证明的那样，控制器频繁调整调压式流量控制阀以实现目标。该系统显然不像实例1中所示系统那样稳定。应当注意，如果加燃料的操作者在累积掺合比稳定之前停止加燃料过程，则接收容器不会包含期望的掺合比。此外，由于流动气体比不约等于目标掺合比，所以在填充终止时的管线中的用于确定随后的填充中的罐中压力的压缩空气的掺合比将不具有期望的目标掺合比，这导致在填充小容器时有偏离规格的掺合物。而且进一步，图3所示控制器的不断“自调整”将导致控制阀机构的过早磨损失效。
图2所示结果表明，本方法提供了早得多地达到目标掺合比的累积掺合比。
虽然本发明已针对特定实施例或实例进行了描述，但其不限于此，而是可以在不脱离所附权利要求限定的发明范围的情况下更改或修改成各种其它形式中的任一种。

Claims (13)

1. 一种用于将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器的设备，所述设备包括：
(i) 容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器；
(ii) 第一调压式流量控制阀，所述第一调压式流量控制阀在下游与容纳所述第一压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器处于流体流连通；
(iii) 第一临界流文丘里管，所述第一临界流文丘里管在下游与所述第一调压式流量控制阀处于流体流连通；
(iv) 容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器；
(v) 第二调压式流量控制阀，所述第二调压式流量控制阀在下游与容纳所述第二压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器处于流体流连通；
(vi) 第二临界流文丘里管，所述第二临界流文丘里管在下游与所述第二调压式流量控制阀处于流体流连通；以及
(vii) 混合接合部，所述混合接合部在下游与所述第一临界流文丘里管处于流体流连通并且也在下游与所述第二临界流文丘里管处于流体流连通，以用于接收所述第一压缩气体和所述第二压缩气体，所述混合接合部在上游与所述接收容器处于流体流连通；
其中所述第一压缩气体和所述第二压缩气体具有不同的组成。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：
第一流量计，所述第一流量计操作地设置在容纳所述第一压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器和所述接收容器之间，以用于独立于所述第二压缩气体的流率而测量所述第一压缩气体的流率；以及
第二流量计，所述第二流量计操作地设置在容纳所述第二压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器和所述接收容器之间，以用于独立于所述第一压缩气体的流率而测量所述第二压缩气体的流率。
3. 根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括：
第一电流-压力换能器，所述第一电流-压力换能器操作地连接到所述第一调压式流量控制阀上，以用于调整所述第一调压式流量控制阀；
第二电流-压力换能器，所述第二电流-压力换能器操作地连接到所述第二调压式流量控制阀上，以用于调整所述第二调压式流量控制阀；以及
控制器，所述控制器操作地连接到所述第一流量计上以用于接收表示所述第一压缩气体的流率的信号，所述控制器操作地连接到所述第二流量计上以用于接收表示所述第二压缩气体的流率的另一个信号，所述控制器操作地连接到所述第一电流-压力换能器和所述第二电流-压力换能器上以用于将控制信号发送到所述第一电流-压力换能器和所述第二电流-压力换能器。
4. 一种用于使用权利要求1的设备将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器的工艺，所述工艺包括：
(a) 从容纳所述第一压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器抽出所述两种或更多种压缩气体中的所述第一压缩气体；
(b) 使步骤(a)中抽出的所述第一压缩气体传送通过所述第一调压式流量控制阀和在所述第一调压式流量控制阀下游的所述第一临界流文丘里管，所述第一压缩气体在扼流条件下传送通过所述第一临界流文丘里管，从而控制所述第一压缩气体的质量流率；
(c) 从容纳所述第二压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器抽出所述两种或更多种压缩气体中的所述第二压缩气体；
(d) 使步骤(c)中抽出的所述第二压缩气体传送通过所述第二调压式流量控制阀和在所述第二调压式流量控制阀下游的所述第二临界流文丘里管，所述第二压缩气体在扼流条件下传送通过所述第二临界流文丘里管，从而控制所述第二压缩气体的质量流率；
(e) 将来自步骤(b)的所述第一压缩气体与来自步骤(d)的所述第二压缩气体掺合以形成所述掺合物；以及
(f) 将所述掺合物输送到所述接收容器，而不控制到所述接收容器的所述掺合物的压力斜坡变化速率。
5. 根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，还包括：
测量所述第一压缩气体的流率以获得所述第一压缩气体的测量流率；
测量所述第二压缩气体的流率以获得所述第二压缩气体的测量流率；以及
响应于所述第一压缩气体的测量流率和所述第二压缩气体的测量流率，调整所述第一调压式流量控制阀和所述第二调压式流量控制阀中的至少一个。
6. 根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，还包括：
基于所述第一压缩气体的测量流率和所述第二压缩气体的测量流率，计算所述掺合物的累积掺合比；以及
将所述掺合物的计算累积掺合比与所述掺合物的目标累积掺合比进行比较；
其中，所述第一调压式流量控制阀和所述第二调压式流量控制阀中的至少一个被调整以使所述掺合物的计算累积掺合比保持在所述掺合物的所述目标累积掺合比的指定容差内。
7. 根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，依次从容纳所述第一压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器中的第一压缩气体储存容器并且随后从容纳所述第一压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器中的第二压缩气体储存容器抽出所述第一压缩气体，从容纳所述第一压缩气体的所述第一压缩气体储存容器的抽出终止于压力P1处，并且从容纳所述第一压缩气体的所述第二压缩气体储存容器的抽出开始于压力P2处，其中P2>P1。
8. 根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，依次从容纳所述第二压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器中的第一压缩气体储存容器并且随后从容纳所述第二压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器中的第二压缩气体储存容器抽出所述第二压缩气体，从容纳所述第二压缩气体的所述第一压缩气体储存容器的抽出终止于压力P3处，并且从容纳所述第二压缩气体的所述第二压缩气体储存容器的抽出开始于压力P4处，其中P4>P3。
9. 一种用于将两种或更多种压缩气体的掺合物输送到接收容器的工艺，所述工艺包括：
(a) 从容纳第一压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器抽出所述两种或更多种压缩气体中的所述第一压缩气体；
(b) 使步骤(a)中抽出的所述第一压缩气体传送通过第一调压式流量控制阀和在所述第一调压式流量控制阀下游的第一临界流文丘里管，所述第一压缩气体在扼流条件下传送通过所述第一临界流文丘里管，从而控制所述第一压缩气体的质量流率；
(c) 从容纳第二压缩气体的一个或多个压缩气体储存容器抽出所述两种或更多种压缩气体中的所述第二压缩气体；
(d) 使步骤(c)中抽出的所述第二压缩气体传送通过第二调压式流量控制阀和在所述第二调压式流量控制阀下游的第二临界流文丘里管，所述第二压缩气体在扼流条件下传送通过所述第二临界流文丘里管，从而控制所述第二压缩气体的质量流率；
(e) 将来自步骤(b)的所述第一压缩气体与来自步骤(d)的所述第二压缩气体掺合以形成掺合物；以及
(f) 将所述掺合物输送到所述接收容器，而不控制到所述接收容器的所述掺合物的压力斜坡变化速率；
其中所述第一压缩气体和所述第二压缩气体具有不同的组成。
10. 根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，还包括：
测量所述第一压缩气体的质量流率以获得所述第一压缩气体的测量质量流率；
测量所述第二压缩气体的质量流率以获得所述第二压缩气体的测量质量流率；以及
响应于所述第一压缩气体的测量质量流率和所述第二压缩气体的测量质量流率，调整所述第一调压式流量控制阀和所述第二调压式流量控制阀。
11. 根据权利要求10所述的工艺，其特征在于，还包括：
基于所述第一压缩气体的测量流率和所述第二压缩气体的测量流率，计算所述掺合物的累积掺合比；以及
将所述掺合物的计算累积掺合比与所述掺合物的目标累积掺合比进行比较；
其中，所述第一调压式流量控制阀和所述第二调压式流量控制阀中的至少一个被调整以使所述掺合物的计算累积掺合比保持在所述掺合物的所述目标累积掺合比的指定容差内。
12. 根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，依次从容纳所述第一压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器中的第一压缩气体储存容器并且随后从容纳所述第一压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器中的第二压缩气体储存容器抽出所述第一压缩气体，从容纳所述第一压缩气体的所述第一压缩气体储存容器的抽出终止于压力P1处，并且从容纳所述第一压缩气体的所述第二压缩气体储存容器的抽出开始于压力P 2 ，其中P2>P1。
13. 根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，依次从容纳所述第二压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器中的第一压缩气体储存容器并且随后从容纳所述第二压缩气体的所述一个或多个压缩气体储存容器中的第二压缩气体储存容器抽出所述第二压缩气体，从容纳所述第二压缩气体的所述第一压缩气体储存容器的抽出终止于压力P3处，并且从容纳所述第二压缩气体的所述第二压缩气体储存容器的抽出开始于压力P4处，其中P4>P3。
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