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KR900007256B1 - 가변수요에 사용하기 위한 가스공급장치 - Google Patents

가변수요에 사용하기 위한 가스공급장치 Download PDF

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KR900007256B1
KR900007256B1 KR1019860008012A KR860008012A KR900007256B1 KR 900007256 B1 KR900007256 B1 KR 900007256B1 KR 1019860008012 A KR1019860008012 A KR 1019860008012A KR 860008012 A KR860008012 A KR 860008012A KR 900007256 B1 KR900007256 B1 KR 900007256B1
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high pressure
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KR1019860008012A
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레이몬드 쇼브 하버트
Original Assignee
유니온 카바이드 코포레이션
티모씨 엔. 비숍
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Publication date
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Application filed by 유니온 카바이드 코포레이션, 티모씨 엔. 비숍 filed Critical 유니온 카바이드 코포레이션
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Abstract

내용 없음.

Description

가변수요에 사용하기 위한 가스공급장치
제1도는 본 발명의 방법을 사용할 수 있는 한 장치에 대한 개략도.
제2도는 종래의 가스공급장치의 가스공급장치 흐름 및 압력 특성에 대한 그래프도.
제3도는 본 발명의 개선된 가스공급장치의 가스공급장치 흐름 및 압력 특성에 대한 그래프도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 12, 13 : 도관수단 20 : 액체 저장탱크
21 : 가변속도 액체펌프 22 : 고압가스 평균 사용 유량
31 : 평균값 이상의 사용유량 32 : 적분면적
33 : 평균값 이하의 사용유량 사용요구 유량 34 : 적분면적
40 : 최대 압력수준 41 : 최소 압력수준
42, 43 : 곡선 50 : 평균 유량
51 : 높은 흐름속도 53, 55, 58, 60 : 유량수요
54 : 최대 흐름속도 56 : 낮은 흐름속도
70 : 최대 압력 71, 72 : 곡선 활꼴
73 : 상승유량의 시간주기 74 : 하강유량의 시간주기
75 : 상승유량의 시간주기 76 : 최소 압력
본 발명은 고압 증발액체를 사용장소에 공급하는 것에 관한 것이며, 이러한 증발액체를 적은 자본비와 높은 효율로 가변수요 사용장소에 공급할 수 있는 개선책이다.
많은 산업 및 다른분야 장치는 가변속도 또는 단속속도로 가스물질을 사용한다. 이러한 장치의 보기는 연소를 위한 산화가스로서 산소의 사용, 열처리 또는 불활성 분위기를 위한 질소가스의 사용, 연료로서 탄화수소의 사용을 포함한다. 안전, 편리 및 경제성을 포함한 여러가지 이유 때문에, 가스물질을 액체 형태로 저장하여, 필요할 때 액체를 기체형태로 증발시키는 것이 바람직하다. 그래서, 전형적인 가스공급장치는 액제 저장탱크 및 액체를 가스형태로 증발시키는 수단을 포함한다. 액체펌프는 액체를 증가된 압력으로 공급하기 위해 사용되고, 증발되자마자 고압가스가 사용장소로 흐름 것이다.
가스가 일정한 속도에서 사용될 때, 이것이 필요한 전부이다. 이 상황에 대하여, 액체펌프는 요구되는 일정 흐름속도에 일치하도록 크기가 정해지고, 이용 가능한 일정속ㆍ일정흐름 유닛은 만족스럽다.
그러나, 가스가 가변속도에서 사용될 때, 낮은 수요시간 수기동안에 가스배출을 피하고, 높은 수요시간 주기동안에 추가 가스를 공급하기 위해, 가스 저장탱크가 필요하다.
일정 흐름속도ㆍ액체펌프는 평균사용 수요유량에 알맞도록 크기가 정해져야만 한다. 평균 수요유량 보다 작은 크기의 펌프는 부적합하다. 평균 수요유량보다 큰 크기의 펌프는, 가스를 배출하거나, 또는 다수의 펌프정지가 필요하다. 가스의 배출은 분명히 바람직하지 않고, 비용의 손실이다. 펌프가 웅직이기 시작할 패마다, 겊드를 액체은도로 재냉각시켜야안 하기 때문에, 지나치게 많은 펌프정지도 또한 바람직하지 않다.
이 재냉각은 에너지 및 생성물을 소모하기 때문에, 효율적인 작동을 위해서는 최소화되는 것이 바람직하지않다.
액채펌프는 평균사용 수요유량에 알맞도록 크기가 정해져야만 하지만, 가스 저장탱크는 가변속도 사용장소에 대한 가장 큰 사용속도를 만족하도록 크기가 정해져야만 한다. 이 규정은, 가변수요ㆍ최대사용 속도가 평균값과 비교하여 높은 그러한 상황에서 높은 자본비를 필요로 한다. 또한, 이러한 상황은, 필요한 가스저장탱크가 훨씬 더 높은 압력수준에서 작동하기 때문에, 가스가 고압수준에서 공급되어야만 하는 곳에서 높은 자본비를 초래한다. 따라서, 가스 저장탱크 크기 규정을 크게 감소시키면서, 가변수요속도ㆍ사용장소에 고압수준으로 가스를 적절히 공급할 수 있는 장치를 가지는 것이 바람직하다.
그러므로 본 발명의 목적은 고압수준에서 가변속도ㆍ가스사용을 위한 개선된 가스 공급장치를 제공하는것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 가스 저장탱크 크기 규정이 크게 감소되는 가변속도 가스사용을 위한 개선된가스 공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 액체펌프의 정지 및 재시동의 필요성이 감소되는 가변속도 가스사용을 위한 개선된 가스 공급장치를 제공하는 것이다.
이 분야에 기술이 있는 사람에게 명백해질 상기 목적 및 또다른 목적이 본 발명에 의해 얻어진다.
본 발명의 일면은 다음과 같다.
최대 흐름속도 용량이 최소 흐름속도 용량의 적어드 두배가 되는 가변속도 액체펌프를 사용하여, 초기 흐름속도에 있는 액체를 고압으로 공급하고, 고압 액체를 증발시켜 고압가스로 만들며, 고압가스를 고압가스저장탱크로 보내고, 고압가스를 저장탱크로부터 사용장소로 전달하여, 상기 가스의 사용장소에서의 소모 흐름속도를 모니터하며, 사용장소의 소모 흐름속도가 액체펌프 초기 흐름속도와 다른지 여부를 결정하고, 이결정에 근거하여, 액체펌프 속도를 조절하여, 사용장소의 소모 흐름속도에 해당하는 흐름속도를 제공하며, 이것에 의하여 고압가스 저장탱크의 크기가 크게 줄어드는 것으로 이루어지는 가스를 가변 소모 흐름속도의 사용장소에 제공하는 방법이다.
본 발명의 또 하나의 일면은 다음과 같다.
최대 흐름속도 용량이 최소 흐름속도 용량의 적어도 두배가 되는 가변속도 액체펌프를 사용하여, 초기 흐름속도에 있는 액체를 고압으로 공급하고, 고압 액체를 증발시켜 고압가스로 만들며, 고압가스를 고압가스저장탱크로 보내고, 고압가스를 저장탱크로 부터 사용장소로 전달하며, 고압가스 저장탱크 내의 압력을 모니터하여, 고압가스 저장탱크내의 압력이 변하고 있는지 여부를 결정하고 이 결정에 근거하여 액체 펌프 속도를 조절하여 사용장소의 소모 흐름속도에 해당하는 흐름속도를 제공하며, 이것에 의하여 고압가스 저장탱크의 크기가 크게 감소하는 것으로 이루어지는, 가스를 가변소모 흐름속도의 사용장소에 제공하는 방법이다.
여기서 사용된 용어 "고압"은 200psia가 넘는 압력을 의미한다.
여기서 사용된 용어 "사용속도" "수요" 및 "소모 흐름속도"는 서로 바꾸어 쓸수 있으며, 사용장소에서 가스를 사용하는 속도를 의미한다.
여기서 사용된 용어 "사용장소 소모 흐름속도에 해당하는 "은 사용장소 소모 흐름속도에 일치한다(match)는 것을 항상 의미하는 것은 아니고, 오히려, 결정된 사용장소 소모 흐름속도가 주어졌을 때, 장치의 필요량을 더잘 반영한다는 것을 의미한다.
제1도는 본 발명의 개선된 가스공급장치를 단순화한 도식적인 형태를 사용하여 예시하있다. 이제 제1도를 언급하면, 액체는 액체 저창탱크(20)에 저장된다. 증류되어서, 본 발명에 따른 가변수요 사용장소로 전달될 수 있는 많은 액체중에는, 액체산소, 액체질소, 액체알콘 및 액화 석유가스가 있다.
액체는 액체 저장탱크(20)로 부터, 도관수단(11)을 통과하여, 가변속도 액체펌프(21)의 최소 흐름속도 용량의 적어도 두개의 최대 흐름속도 용량을 가지는 가변속도 액체펌프(21)에 의하여 고압으로 펌프된다. 액체펌프 흐름속도 용량은 최소 흐름속도 용량의 10배 까지 되거나, 또는 10배를 초과하여도 되며, 바람직하게는 최소 흐름속도 용량의 3 내지 6배의 범위내에 있는 최대 흐름속도 용량을 가진다.
바람직하게는 액체펌프 최소 흐름속도 용량은 많아야 40,000SCFH이고,5,000 내지 40,000SCFH의 뱀위내에 있는 반면에, 액체펌프 최대 흐름속도 용량은 적어도 20,000SCFH이고, 20,000 내지 160,000 범위내에 있다.
약어 "SCFH"는 시간당 표준 세제곱 피이트(standard cubic feet per hour)를 의미하고, 표준조건 14.7psia 및 70℉에서 가스흐름에 대한 액체 상당량(liquid equivalent)을 의미한다.
이 펌프는 펌프구동을 위한 가변속도 전자모터를 가진 가변속도 유닛이다. 모터의 회전속도는 교류 전력의 주파수에 직접적으로 관계가 있다. 선ㆍ전력의 주파수는 종래 조절주파수 구동(frequency drive)에 의하여 변환될 수 있다. 펌프모터 속도를 조정하기 위하여, 가변전압 및 주파수를 만들어내는 고체상태 조정기의 사용은 모터로 부터 일정한 토오크 출력을 넓은 범위의 속도에 걸쳐서 유지시키는 장점을 가진다. 액체펌프는 양변위(positive displacement) 순환펌프이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 다른 형태의 펌프는 회전 임펠러유닛을 포함한다.
액체펌프(21)는 저장탱크(20)에 주위 압력상태로 일반적으로 저장된 액체를 200psia를 초과하는 고압으로 펌프로 올린다.
일반적으로, 이러한 고압은 적어도 500psia이고, 바람직하게는 1.000 내지 5,000psia의 범위내에 있다. 액체는 이러한 고압에서 증발되어 고압가스를 만든다. 고압 액체를 증발시켜서 고압가스를 만드는 어떠한 적절한 수단도 본 발명에 사용하기에 적합하다.
이러한 증발수단 중에서, 스팀에 의하여 가열되는 물중탕 증발기를, 어떠한 적절한 연료를 이용하는 직접연소 중발기(direct fired vaporizer) 및 대기 증발기라고 부른다. 증발 수단은 제 1도에 예시되지 않는다 ; 그러나 증발 수단은 펌프(21)와 가스 저장탱크(22) 사이에 위치한다.
고압가스는, 도관수단(12)을 통과하여 고압가스 저장탱크(22)로 보내지고, 고압가스 저장탱크(22)에서 부터 도관수단(13)을 통과하여, 사용장소(23)으로 보내진다. 가스 저장탱크(22)는 종말사용 요구조건에 따라서 크기가 정해지고, 일반적으로 약 2,000psia 또는 6,000psia까지의 압력에서 가스를 저장할 수 있을 것이다. 사용장소의 소모 흐름속도가 액체펌프에 의하여 제공되는 흐름속도. 즉 고압 저장탱크로의 가스 흐름속도를 초과할 때, 가스 저장탱크 내의 가스의 양과 선과적으로 가스 저장탱크 내의 압력이 감소한다. 사용상소의 소모 흐름속도가 액제펌프에 의하여 제공되는 흐름속도 보다 작을 때, 가스의 양과 결과적으로 가스저장탱크 내의 압력이 증가된다.
본 발명의 방법은 종래의 방법에 의하여 필요한 것 보다 훨씬 더 작은 가스 저장탱크의 사용을 가능케 한다. 본 발명의 방법은 두 변수의 하나 또는 둘을 모니터한다. 두 변수는 사용장소의 소모 흐름속도와 고압가스 저장탱크 내의 압력이다. 본 발명의 바람직한 모니터 수단은 프로세스 컴퓨터, 소형컴퓨터, 마이크로프로세서와 같은 컴퓨터 또는 다른 플랜트 작동과 관련된, 대형 컴퓨터에서의 분할시간(shared time)에 의해서 모니터가 가능하다. 제1도에서, 모니터수단(24)은, 사용장소의 소모 흐름속도와 가스 저장탱크의 압력을 위하여, 개개의 모니터 선(25)와 (26)을 통하여 입력을 받는 것으로 도식적으로 나타내었다. 모니터는, 조정선(27)을 통하여, 사용장소의 소모 흐름속도에 해당하는 흐름속도를 제공하도록, 펌프속도를 조절한다. 제시된 대로, 사용장소의 소모 흐름속도는 가변적이고 ; 이것은 사용속도가 변하지만, 어떤 가스가 소비되는 때에는 연속적이거나 또는, 어떤 가스도 사용되고 있지 않는 동안에서는 단속적이다.
사용장소의 소모 흐름속도가 모니터되는 장치인자일 때, 본 발명의 가스 공급장치는 다음과 같이 작용한다. 모니터는 사용장소의 소모 흐름속도가 액체펌프에 의하여 전달되는, 초기 흐름속도라고 인용되는 흐름속도와 다른지 여부를 결정하고, 이 결정에 의거하여, 사용장소의 소모 흐름속도에 해당하는 흐름속도를 제공하기 위해, 액체펌프속도를 조절할 수 있다. 조절은 사용장소의 소모 흐름속도를 초과하는 흐름 속도를 제공하기 위하여 액체펌프 속도를 작동시켜서, 고압가스 저장탱크내의 가스의 양을 증가시키는 것으로 이루어진다. 또 다른 하나에 의하면, 조절은 사용장소의 소모 흐름속도 보다 더낮은 흐름속도를 제공하기 위하여, 액체 펌프속도를 작동하여, 고압가스 저장탱크 내의 가스의 양을 감소시키는 것으로 이루어진다. 이 후자의 두 상황은 사용장소의 소모 흐름속도가 액체 펌프 최소 흐름속도 용량 보다 작거나, 또는 액체펌프 최대 흐름속도 용량 보다 더큰 상황을 포함한다. 또 다른 하나의 조절은 펌프를 완전히 차단하는 것으로 이루어진다.
고압가스 저장탱크 내의 압력이 모니터되고 있는 장치인자일 때 본 발명의 가스 공급장치는 다음과 같이작용한다. 모니터는 고압가스 저장탱크 내의 압력이 변하는지 여부를 결정하고, 이 결정에 근거하여, 사용장소의 소모 흐름속도에 해당하는 흐름속도를 제공하기 위하여, 액체 펌프속도를 조절할 수 있다. 조절은 저장탱크 압력을 안정화시키기 위하여 감소하지 못하게 하거나 또는 증가시키기 위하여 액체 펌프속도를 증가시키는 것으로 이루어진다. 또 다른 하나의 방법으로, 조절은 액체 펌프속도를 감소시켜서, 저장탱크 압력을 안정화시키기 위해 증가하지 못하게 하거나 또는 감소시키는 것으로 이루어진다. 알수 있는 바와같이,가스탱크 압력이 액체펌프에 의하여 제공되는 흐름속도를 증가시키거나 또는 감소시키지 않는 곳에서는 사용장소의 소모 흐름속도에 실질적으로 매치(match)된다. 가스압 모니터 수단은 사용장소의 소모 흐름속도에 변화와 관계없이, 고압가스 저장탱크 내의 압력을 예정된 최소 및 최대 압력수준 내로 유지시키기 위해서 효과적으로 사용된다. 가스압 모니러 수단은, 그것이 쉽게 측정되는 인자의 모니터를 포함하기 때문에, 수행하기에 약간더 간단하다.
사용장소의 소모 흐름속도 및/또는 고압가스 저장탱크 내의 압력의 모니터는 연속적이거나 도는 단속적이다.
본 발명의 수단의 장점은 제2 및 3도를 참고함으로써 예시될 수 있다. 제2도는 일정한 속도펌프를 사용하는 종래 가스 공급장치의 흐름 및 압력 특성에 대한 이상적은 그래프의 표시이다. 앞서 주목한 대로, 시간 평균을 기초로 한 액체펌프 유량은 사용 수요유량과 동일해야만 한다. 따라서, 제2도에서, 유량(30)은 액체펌프와 관련된 유량에 해당합 수 있고 따라서 시간평균 사용유량과 관련된 흐름에 해당할 수 있다. 사용유량이 때때로 펌프유량 보다 실제적으로 더크고, 평소에는 펌프유량 보다 더적다는 것으로 간주된다면, 평균값 이상의 사용유량(31)과 평균값 이하의 사용유량{33}을 가지는 그래프에 보여진 사인 곡선으로서 예시될 수 있다. 시간평균에 기초하여, 첨가된 유량과 감소된 유량은 평균유량은 없어져서, 평균유량에 해당한다는 것을 주목하라. 사용장소가 펌프유량 보다 더큰 유량을 필요로 할때, 그때 부가적인 유량이 가스저장소로 부터 얻어지는 반면에, 사용장소의 요구량이 펌프유량보다 적다면, 그때는 부가적인 펌프용량이가스 저장소를 보충하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 제2도의 예시에서, 사용 용량이 평균값 보다 클때, 즉 곡선(31)일때, 적분면적(32)에 상당하는 물질이 가스 저장탱크로 부터 제거되어, 사용수요를 채우기위해서 펌프유량에 첨가되어야 한다. 한편으로, 사용요구유량(33)이 펌프유량(30) 보다 작을 때, 적분연적(34)과 동일한 물질이 펌프로 부터 가스 저장탱크로 보충될 수 있다.
장치 작동과 관련된 가스 저장탱크의 압력수준이 또한 제2도에 예시된다. 최대 압력수준이(40)에 해당하고, 최소 압력수준이(41)에 해당한다면, 그때 시간의 함수로써, 가스 저장소내의 압력수준은 이들 두 극한값 사이에서 변할 것이라는 것을 주목하라. 저장소로 부터 가스가 제거되는 동안에, 곡선(42)는 압력의 감소가 느려지고, 그리고나서 압력의 감소가 빨라지고, 그리고나서 압력의 감소가 더 느려지는 펌프수준 이상의 사인 곡선적 유량수요에 해당하는 것을 보인다.
반대로, 가스 저장탱크 압력이 증가하고 있을 때, 그때 곡선(43)은 압력 수준의 느린 증가, 급격한증가, 그리고나서 최대 압력수준으로 다시 더느린 증가를 보여준다. 종래 장치로 부터 주목할 중요한 것은 그 배열은 수요가 펌프수준 이상일 때는 언제나 가스 저장소로 부터 유량이 필요하고, 수요가 펌프수준 이하일때는 가스 저장소로 유량이 필요하다는 것이다. 따라서, 사용유량과 펌프유량이 결코 거의 일치하지 않고, 가스 저장소가 가변사용 흐름속도를 일정한 흐름속도 펌프로 다루어질 수 있는 유량으로 변환시키기 위하여, 밸러스트(ballast)로서 항상 사용되고 있다. 예시에서 보여진대로, 이 장치를 작동하게 하고, 유량을 공급하기 위하여, 가스 저장소의 요구량은 1/2 사이클 동안에 펌프유량 이상의 유량에 해당하는 시간에 대한 적분흐름의 면적에 의해서 나타내는 물질을 유지할 수 있어야 한다. 이 배열은 그래서 장치가 1/2 사이클 동안에 가스 저장소를 보충케 하고, 다른 1/2 사이클 동안에 가스 저장소로 부터 끌어낼 수 있다.
제3도는 가변속도 액체펌프를 포함하는 본 발명의 방법을 사용하는 가스 공급장치의 흐름 및 압력 특성에 대한 이상적인 그래프도이다. 비교하기 위하여, 예시된 사용유량은 종래 장치의 예시의 사용과 동일하다. 전과 같이, 평균유량(50)은 사용수요 및 액체펌프에 대한 유량과 같아야만 한다. 가스 저장탱크는 장치에서 밸러스트이고, 높은 수요기간 동안에 가스를 공급하고, 낮은 수요기간 동안에 보충될 수 있으나, 어떠한 실물질(net material)을 공급하지 않는다.
제시된대로, 평균 사용장소 유량(50)은 사용장소의 높은 흐름속도(51)와 낮은 흐름속도(56)를 고려한 흐름속도이다. 액체펌프 유닛은 어떤 범위에 걸쳐서 수용가의 흐름속도를 따를 수 있으나, 그때는 가스 저장탱크 통에 의해 보조를 받아야만 한다. 제시된대로, 액체펌프는, 제시하기 위하여 평균값 위에 세개 유닛과 평균값 밑에 세개 유닛인 최대 흐름속도(54)와 최소 흐름속도(59)에서 작동할 수 있다. 따라서, 펌프는 유량수요(53),(55),(58) 및 (60)을 포함하는 어떤 범위에 걸쳐서 직접 사용장소의 수요를 공급할 수 있다. 한편, 수요가 많고 펌프가 최대의 흐름속도(54)에 있을 때, 그때 가스가 가스 저장탱크로 부터 취해져서. 사용수요(51)를 공급하기 위해서 펌프 흐름속도에 부가되어야만 한다. 마찬가지로, 사용 수용속도가 낮고(56), 펌프가 가능한 가장 낮은 수준에 있을 때, 펌프의 과잉 용량이 가스 저장소를 보층하기 위하여 사용될 수 있다. 가스 저장소가 최소 압력(76)과 최대 압력(70) 사이에 작동한다면, 가스가 제거되고 있을 때, 압력은 곡선 활꼴(71)에 의해 보여지듯이 떨어질 것이며, 반면에 가스 저장소가 보충되고 있을 때 곡선 활꼴(72)에 의해 보여지듯이 압력은 증가할 것이다. 이들 시간주기 동안에. 펌프가 사용 수요유량을 직접 공급하고 있을 때, 가스 저장압력은 전혀 변하지 않는다는 것을 주목하라. 가스 저장소가 장치와 작용하지 않는 이 시간주기는, 상승유량(53)에 해당하는 시간주기(73). 하강유량(55) 및 (58)에 해당하는 시간주기(74) 및 상승유량(60)에 해당하는 시간주기(75)에 해당한다. 전과 같이, 제3도의 예시는, 가스 저장소가 낮은수요주기 동안에 보충되고 높은 수요주기 동안만 부가적 가스를 공급할 것이라고 가정한 이상적인 예시이다. 이 이상적인 장치에서 모든 평소에는, 펌프는 사용장소의 수요를 직접 만족시킬 것이다.
이상적이지만, 곡선은, 사용장소의 가변수요를 공급하기 의해 요구되는, 가스 저장소의 양과 관련된 장치를 사용하여 예시된·매우 중요한 잇점을 예시한다. 알수 있듯이, 종래 장치에 대해서 요구되는 가스 저장규정 보다 훨씬 적은 가스저장 규정을 가진 이 장치는, 종래 장치와 동일한 가변 사용장소 수요를 공급할 수있다. 가스저장의 양은 면적(52) 및 (57)에 의해서 직접 나타내지고, 시간에 대한 흐름속도의 이 적분면적은 본 발명의 가스 공급장치의 가스저장 규정을 나타낸다. 액체펌프가 흐름범위의 대부분에 걸쳐서 사용장소 수요를 만족시킬 수 있기 때문에, 나머지 흐름범위만이 가스 저장탱크에 의하여 다루어져야만 한다.
보여진 예시에 대하여, 물질의 대략 절반만이 종래의 장치와 비교하여, 본 발명의 개선장치의 가스 저장탱크에 저장될 필요가 있다는 것을 알 수가 있다. 종래 장치에 상당하는 사용장소의 압력수준 규정에 대해, 수반된 압력수준은 동일한 것이나, 가스 저장탱크의 물의 체적은 종래 장치에 요구되는 물의 제적의 대략절반일 것이라는 것을 주목해야만 한다. 따라서, 본 발명의 가스 저장장치는 훨씬 더 적은 가스 저장탱크용량을 필요로 하고, 그러므로 종래 장치보다 더 경제적이다.
본 발명의 가스 저장장치의 잇점을 더욱더 예시하기 의하여 제2 및 3도에 제시된 가변수요 사용규정을 고려하자. 이상화된 사용장소를 최소 5,000scfh 및 최대 35,000scfh를 가지면서 평균 수요 20,000scm롤 가지는 것으로 가정하자. 또한 장치의 최소 작동압력이 1,000psig(pounds per square inch gauge)이고, 최대압력 2,000psig이며, 4시간 마다 반복 괘턴을 가지는 것으로 가정하자. 질소가스의 공급의 경우에, 이러한 가변수요의 사용자는 종래 장치를 가지고는 293ft3물체적의 고압가스 저장탱크 통이 필요하다. 10,000 내지 30,000scfh(hour)가 가능한 가변속도 펌프를 가지는 본 발명의 가스 공급장치는 단지 54ft3물체적의 통이 필요하다. 가스 저장탱크 체적 규정은 개개의 상황에 따라서 변하지만, 본 발명의 가스 공급장치는, 동일한 상황을 어드레스(addres)하는 종래 가스 공급장치에 의해 요구되는 가스 저장탱크 규정보마 최대90%마㎛ 가스 저장탱크 규정을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 가스 공급장치는, 압력이 증가할수록, 고압가스 저장탱크 설비의 감소는 더큰 비용감소를 초래하기 때문에, 더큰 고압가스 전달에 특히 유리하다. 약 200psia 이상의 가스전달 압력에서, 고압가스 저장탱크 설비는 일반적으로 필요하지 않다. 또한 본 발명은 주의온도 이하의 온도에서의 액체, 즉 주위온도 및 압력에서는 가스인 액체를 가지고 사용하는데 특히 적용될 수 았다. 이것은 매우 큰 가스 저장탱크를 가지지 않은 종래 장치의 특성을 나타내는 매우 많은 빈도의 정지 및 재시동은 많은 수의 정지 및 재시동에 의한 많은 양의 증기손실 때문에 주위온도 이하의 액체에 대해서는 특히 성가신 것이기 때문이다.

Claims (22)

  1. 가변소모 흐름속도를 가지는 사용장소에 가스를 제공하기 위한 방법에 있어서, 최대 흐름속도 용량이 최소 흐름속도 용량의 적어도 두배가 되는 가변속도 액체펌프를 사용하여, 초기 흐름속도의 액체를 고압으로 공급하고, 고압액체를 증발시켜 고압가스로 만들며, 고압가스를 고압가스 저장탱크로 보내고, 고압가스를 저장탱크로 부터 사용장소로 전달하여, 상기 가스의 사용장소에서의 소모 흐름속도를 모니터하고, 사용장소의 소모 흐름속도가 액체펌프의 초기 흐름속도와 다른지 여부를 결정하고, 이 결정에 근거하여, 액체펌드 속도를 조절하여 사용장소의 소모 흐름속도에 해당하는 흐름속도를 제공하여, 이것에 의해 고압가스 저장탱크의 크기가 크게 작아지는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가스를 가변소모 흐름의 사용장소에 제공하기 의한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도가 액체 펌프의 초기 흐름속도를 초과하나, 액체펌프의 최대 흐름속도 보다 적은 경우에, 사용장소의 소모 흐름속도와 매치되는 흐름속도를 제공하기 위해 액체펌프 속도를 증가시킴으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도가 액체펌프의 초기 흐름속도 보다 적으나, 액체펌프의 최소 흐름속도를 초과하는 경우에, 사용장소의 소모 흐름속도와 매치되는 흐름속도를 제공하기 위해, 액체펌프 속도를 감소시킴으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도가 액체펌프의 최대 흐름속도 보다 작은 경우에, 사용장소의 소모 흐름속도를 초과하는 흐름속도를 제공하기 위해 액체펌프를 어떤 속도에서 작동시키고, 고압가스저장탱크 내에 과잉 고압가스를 저장함으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도가 액체펌프의 최소 흐름속도를 초과하는 경우에, 사용장소의 소모 흐름속도 보다 작은 흐름속도를 제공하기 위하여, 액체펌프를 어떤 속도로 작동시키고, 추가 고압가스롤 고압가스 저장탱크에서 사용장소로 제공함으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모흐름속도가 액체펌프의 최대 흐름속도를 초과하는 경우에, 액체펌프를, 그 펌프의 최대 흐름속도 용량에서 또는 그 밑에서 작동시키고, 추가 고압가스를 고압가스 저장 탱크에서 사용장소로 제공함으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도가 최소 액체펌프 흐름속도 용량보다 작은 경우에, 액체펌프를 최소 흐름속도 용량에서 또는 그 용량 보다 위에서 작동시키고, 과잉 고압가스를 고압가스 저장탱크내에 저장시킴으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도가 최소 액체펌프 흐름속도 용량 보다 작은 경우에, 액체펌프를 차단하고, 고압가스 저장탱크로 부터 총 사용장소 요구량을 공급함으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도의 모니터가 연속적인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도의 모니터가 단속적인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 사용장소의 소모 흐름속도의 모니터가 컴뮤터를 사용함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 액체가 주위온도 아래에서 액체인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 가변소모 흐름속도의 사용장소에 가스를 제공하는 방법에 있어서. 최대 흐름속도 용량이 최소 흐름속도 용량의 적어도 두배가 되는 가변속도 액체펌프를 사용하여, 초기 흐름속도의 액체를 고압으로 공급하고, 고압액체를 중발시켜 고압가스로 만들며, 고압가스를 고압가스 저장탱크로 보내고, 고압가스를 저장탱크로부터 사용장소로 전달하여, 고압가스 저장탱크 내의 압력을 모니터하며, 고압가스 저장탱크 내의 압력이 변하고 있는지 여부를 결정하고, 이 결정에 근거하여, 액체펌프 속도를 조절하여, 사용장소의 소모 흐름속도에 해당하는 흐름속도를 제공하며, 이렇게 함으로써, 고압가스 저장탱크의 크기가 크게 작아지는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가스를 가변소모 흐름속도의 사용장소에 제공하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서, 고압가스 저장탱크 내의 앙력이 증가하고 있는 경우에, 액체펌프 속도를 감소시킴으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 고압가스 저장탱크 내의 압력이 감소하고 있는 경우에 액체펌프 속도를 증가시킴으로써 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 고압가스 저장탱크 내의 압력이 예정된 최소값 밑으로 떨어지거나 또는 예정된 최대값 위로 올라가지 않도록 하기 위해, 액체펌프를, 펌프의 최대 흐름속도 용량과 최소 흐름속도 용량 사이의 속도로 작동시킴으로써, 고압가스 저장탱크 내의 압력이 예정된 최소압력과 최대압력 사이에 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 고압가스 거장탱크 내의 압력이 증가하고 있는 경우에, 액체펌프를 어떤 속도로 작동시켜서, 사용장소의 소모 흐름속도를 초과하는 흐름속도를 제공함으로써, 탱크내의 압력이 예정된 최대값을 향하여 증가할 수 있게 하여 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 고압가스 저장탱크 내의 압력이 감소하고 있는 경우에, 액체펌프를 어떤 속도로 작동시켜서, 사용장소의 흐름속도 보다 작은 흐름속도를 제공하면서, 부가적으로 가스를 고압가스 저장탱크에서 사용장소로 제공함으로써, 탱크내의 압력이 예정된 최소값을 향하여 감소하게 하여 조절이 이루어지는것을 특징으로하는 방법.
  19. 제13항에 있어서, 고압가스 저장탱크 내의 압력의 모니터가 연속적인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제13항에 있어서, 고압가스 저장탱크 내의 압력의 모니터가 단속적인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제13항에 있어서, 고압가스 저장탱크 내의 압력의 모니터가 컴퓨터의 사용에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제13항에 있어서, 상기 액체가 주위온도 보다 낮은 온도에서 액체인 것을 특징으로 하는 방법.
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