一种具备热增压和冷量输出的多功能LNG气瓶的制作方法

本技术涉及lng气瓶的领域，尤其是涉及一种具备热增压和冷量输出的多功能lng气瓶。

背景技术：

1、随着天然气行业的迅猛发展，以液态天然气作为汽车燃料得到了快速发展。lng由气态天然气经深冷加工液化后获得，属超低温载能液体，存储于低温气瓶中。其必须经气化后以气态的形式被利用，由于lng的温度为-162℃，其在气化过程中会产生大量的冷能，如不对其回收，将造成lng很大的能源浪费。

2、lng气瓶为双层结构，内胆存储液态lng,内胆的材料采用耐低温合金钢；外壳为内胆的?；げ?，与内胆之间保持一定间距形成绝热空间，承受内胆和介质的重力荷载以及绝热层的真空负压，外壳不接触低温。汽车在运行之初，新加注的lng属于过冷液体，蒸发的气体压力无法满足气体输送给发送机的压力需求，因此需要设置增压系统。

3、目前气瓶增压普遍应用的是自增压系统，通过lng与空气的温差在空温翅片管换热，当气瓶容积小的时候基本能够满足需求；当气瓶容积成倍增长时，一是由于换热能力小，增压时间长，二是增压的动力为液体的静压差，低液位压差太小难以增压，余液增加，导致行驶里程缩短，业内呼声很高。

技术实现思路

1、为了避免lng气瓶过冷液体蒸发的气体压力过低导致ng供气不足，影响发动机的动力性能，本技术提供一种具备热增压和冷量回收的多功能lng气瓶。

2、本技术提供的一种具备热增压和冷量输出的多功能lng气瓶，采用如下的技术方案：

3、一种具备热增压和冷量输出的多功能lng气瓶，包括外壳和内胆，所述内胆设于外壳内部，所述外壳和内胆之间形成有真空夹层，所述内胆底部外侧壁上设有内置管，所述内置管中流通有工质且具有换热功能，所述内置管的两端设有前循环管和后循环管，所述前循环管以及后循环管的一端设于真空夹层中，另一端穿出外壳且依次连接有循环泵池和水浴式汽化器，所述水浴式汽化器的输出端与后循环管相连，所述前循环管上设有截止阀一，所述后循环管上设有截止阀二。

4、通过采用上述技术方案，内置管与前循环管、循环泵池、水浴式汽化器、后循环管共同形成一个闭环相变换热系统，工质可在该闭环相变换热系统中进行循环流通。当内胆内气相空间的压力不足时，循环泵池接收到控制信号后启动，形成压差，促使闭环流动。在此过程中，液相工质经过水浴式汽化器的加热后汽化形成气相工质，气相工质通过后循环管进入内置管中并与内置管发生换热，使得内置管自身温度升高，同时气相工质冷凝形成液相工质并回流到前循环管中等待加热。随后内置管与真空夹层底部空间进行换热，使得内胆底部的温度上升，内胆再与其中的液相lng进行换热，从而使得液相lng不断汽化，大量热量的输入促使液相工质调饱和。当内胆内的压力达到预设值时，自动关闭截止阀二。通过该闭环相变换热系统控制气瓶内的压力稳定增加，保证了内胆内的压力相对平衡，从而保证该lng气瓶能够为发动机提供稳定压力的ng气体，进而保证发动机的动力性能。

5、可选的，所述水浴式汽化器的进水端与发动机冷却水系统的出水端连通，所述水浴式汽化器的出水端与发动机冷却水系统的进水端连通。

6、通过采用上述技术方案，将发动机冷却水系统排出的热水通入水浴式汽化器中，采取借能的方式，实现对发动机冷却水的余热回收，能效比提升，热水与液相工质发生换热后，在汽化工质的同时水的温度降低并回流至发动机冷却水系统中，实现水浴式汽化器与发动机冷却水系统之间的水循环。

7、可选的，所述连接管上设有三通控制阀，所述三通控制阀连通有取冷管，所述取冷管远离三通控制阀的一端与后循环管连通，所述取冷管上连通有制冷装置。

8、通过采用上述技术方案，通过三通控制阀使得水浴式汽化器与制冷装置相互并联，与循环泵池为基础，形成冷热双回路。当处于非工作状态时，三通控制阀保持闭止位，冷热双相均不工作；当控制三通控制阀使得工质通过水浴式汽化器回流至内置管时，该气瓶进行热增压；当控制三通控制阀使得工质通过制冷装置回流至内置管时，利用内置管实现液相lng与工质的换热，工质的温度降低，再通过制冷装置进行冷量的输出，使得该气瓶实现主动取冷的功能。

9、可选的，还包括压力传感器，所述压力传感器的感应端设于内胆的气相空间内，所述压力传感器信号连接有控制系统，所述控制系统与循环泵池信号连接。

10、通过采用上述技术方案，压力传感器用于监测该lng气瓶气相空间内的压力，当实际检测的压力值小于预设值时，压力传感器向控制系统发送信号，控制系统接收信号后向循环泵池发送启动控制信号，进而使得循环泵池启动，实现工质定向的循环流通，该lng气瓶实现热增压的运行；当内胆内的压力达到预设值时，压力传感器向控制系统发送信号，控制系统接收信号后向循环泵池发送关闭控制信号，进而使得循环泵池停止，提高控制效率。

11、可选的，所述控制系统与三通控制阀信号连接。

12、通过采用上述技术方案，控制系统可对三通控制阀并联的冷热双回路进行切换控制，便于气瓶进行热增压和微能量取冷模式的切换，进一步提高控制效率。

13、可选的，在非工作状态下，所述控制系统保持中立/关闭状态，所有管路均无工质流动；

14、当所述压力传感器检测的压力值小于预设值时，即气瓶压力不足时，所述控制系统控制循环泵池启动并控制三通控制阀连通连接管的制热侧阀口开启，此时所述连接管整体为通路，取冷管内无工质流通，使气瓶具备热增压功能；

15、当需要微动力取冷时，所述控制系统控制循环泵池启动并控制三通控制阀连通取冷管的制冷侧阀口开启，此时所述取冷管整体为通路，水浴式汽化器内无工质流通，使气瓶处于微动力取冷状态。

16、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

17、1.通过内置管与前循环管、循环泵池、水浴式汽化器、后循环管共同形成一个闭环相变换热系统，工质可在该闭环相变换热系统中进行循环流通。当内胆内气相空间的压力不足时，循环泵池接收到控制信号后启动，形成压差，促使闭环流动。在此过程中，液相工质经过水浴式汽化器的加热后汽化形成气相工质，气相工质通过后循环管进入内置管中并与内置管发生换热，使得内置管的工质温度降低，同时气相工质冷凝形成液相工质并回流到前循环管中等待加热。随后内置管与真空夹层底部空间进行换热，使得内胆底部的温度上升，内胆再与其中的液相lng进行换热，从而使得液相lng不断汽化，大量热量的输入促使液相工质调饱和。当内胆内的压力达到预设值时，关闭截止阀二。通过该闭环相变换热系统控制气瓶内的压力稳定增加，保证了内胆内的压力相对平衡，从而保证该lng气瓶能够为发动机提供稳定压力的ng气体，进而保证发动机的动力性能。

18、2.通过水浴式汽化器的设置，将发动机冷却水系统排出的热水通入水浴式汽化器中，采取借能的方式，实现对发动机冷却水的余热回收，能效比提升，热水与液相工质发生换热后，水的温度降低并回流至发动机冷却水系统中，实现水浴式汽化器与发动机冷却水系统之间的水循环。

19、3.通过三通控制阀和取冷管的设置，当控制三通控制阀使得工质通过制冷装置回流至内置管时，利用内置管实现液相lng与工质的换热，工质的温度降低，再通过制冷装置实现冷量的输出，使得该气瓶实现微能量取冷的功能。

20、4.通过控制系统的设置，可对三通控制阀的三个阀口及循环泵池的启停进行控制：在非工作状态下，所述控制系统保持中立/关闭状态，所有管路均无工质流动；

21、当所述压力传感器检测的压力值小于预设值时，即气瓶压力不足时，所述控制系统控制循环泵池启动并控制三通控制阀连通连接管的制热侧阀口开启，此时所述连接管整体为通路，取冷管内无工质流通，使气瓶具备热增压功能；

22、当需要微动力取冷时，所述控制系统控制循环泵池启动并控制三通控制阀连通取冷管的制冷侧阀口开启，此时所述取冷管整体为通路，水浴式汽化器内无工质流通，使气瓶处于微动力取冷状态。