本发明涉及从容器向泵供应挥发性液体的方法和设备，尤其是供应液化气的方法和设备。 液化气通常储存在一个绝热的容器内，当需要时从容器向泵供应液化气。泵对液化气加压，加到所需的压力，在某些应用场合压力可加到15，000Psig（1.03×108Pa）。泵把液化气压入到输送高压流体的传送管道，通过蒸发器到高压的储藏容器或到使用现场。
所遇到的一个公共问题是，液化气在泵的吸入口闪蒸成蒸气和泵中出现气蚀现象。如果送到泵吸入口的液体是过冷的，即足够低于现有压力下它的饱和温度，那末就可避免这闪蒸和气蚀现象。如果送到泵吸入口的液体是加压的液体，即在现有温度下其压力足够高于它的饱和压力，那末气蚀现象也可避免。过冷液体或加压液体这两种术语都可使用，下面将使用术语过冷液体。这样所使用的过冷术语就意味着将液体冷却到现有压力的饱和温度之下，或者将液体加压到现有温度的饱和压力之上。当液体上方的压力小于液体现有温度下的饱和压力时将记作定量的过冷。
现有的技术企图用几个装置使从容器送到泵吸入口的液体达到过冷，以避免泵中产生气蚀现象。必须供给足够的过冷以补偿从容器到泵的管线中热量的漏入和压力损失。一个装置允许在容器中由于液化气蒸发产生的压力，上升到容器的最大工作压力，典型地为220Psig（1.5×108Pa）。通过使用蒸发器或者自然的热传入容器，可使液体气化和压力上升。另一个装置是使容器地底部在泵的吸入口以上12英尺（4米）或更高。但是在许多安装中，当容器中的液面下降还在允许范围内时，泵已经不能操作，这是因为液面和容器压力组合的结果已不能向泵的吸入口提供足够过冷的液体。在某些安装中当液体下降小于容器容积的三分之二时泵就不能作用。
由于热量漏入到容器中容器内的物料渐渐热起来。在容器几天没有工作之后，泵常常开动不起来。因为在容器中的液体变得太热了。容器中的压力可能已达到最大允许压力。然后可释放容器中的蒸气，以允许容器中的一些液体蒸发以冷却容器中所剩下的液体，并重新建立液体上的压力。通过这种做法会产生有价值的液化气的损失，当然这是不希望的。
本发明的目的是提供一种设备和方法将适当过冷的液化气从容器供应到泵储槽，以避免在泵中的闪蒸和气蚀现象。
本发明的一个特征是，在容器和泵之间的液体再循环是由到泵储槽的供料管和到容器的回流管之间流体密度差所诱导产生的。
本发明的一个特征是，使漏入到供料管的热量最少但允许热量漏入到回流管，通过这些措施使到泵储槽的供料管和到容器的回流管之间流体密度差增大。
本发明的一个特征是，使流路的流动阻力很低，从而增大容器和泵之间液体再循环的速率。
本发明的另一个特征是，减小由于热量漏入到泵储槽的供料管所引起的温度上升，获得足够的再循环流速以避免在泵中的气蚀现象。
本发明的另一个特征是，将供料管入口和回流管放料口位于容器中，以利用在容器中液化气自然的温度分层现象，使液体入口达到过冷。
本发明的一个优点是，减小为避免泵的气蚀现象所要求的容器高于泵储槽的高度。
本发明的另一个优点是，减小为避免泵的气蚀现象所要求的容器内的压力。
本发明的另一个优点是，当液面接近容器底时仍可以进行抽吸而无气蚀现象。
本发明还有一个优点是经过较长时间停车后可以启动泵进行工作。
本发明提供一种设备，从一容器向泵供应过冷程度增加的液化气，以避免泵工作时产生气蚀现象。该设备包括：
（a）装有液化气的容器;
（b）泵，并有构成液化气流动管路的部件;
（c）用来再循环液化气并冷却该泵部件的槽;
（d）供料管，将液化气从最接近该容器底部的地方供应到该泵和该储槽;
（e）回流管，将蒸气和多余的液化气从该泵和储槽送回到最接近该容器底部的地方;
（f）加热机构，因此可减少从该泵和储槽回来的蒸气和多余液化气的密度，从而增加液化气从最接近该容器底部的地方流到该泵和储槽的流速。
在另一个实施方案中，设备还包括位于远离容器壁，在液化气较冷层中的供料管入口，和位于最接近容器壁、在比入口较热的液化气层中的回流管放料口。
本发明还提供从容器向泵供应过冷程度增加的液化气，以避免泵工作时产生气蚀现象的方法。该方法包括：
（a）在容器中装入液化气;
（b）提供带有构成液化气流动管路部件的泵;
（c）提供储槽，以使液化气再循环和冷却该泵的部件;
（d）将液化气从该容器最接近底部的地方供应到该泵和该储槽;
（e）在该储槽中再循环液化气和冷却该泵部件;
（f）将蒸气和多余的液化气从该泵和储槽送回到该容器最接近底部的地方，和
（g）加热，从而减少从该泵和储槽回来的蒸气和多余的液化气的密度，以增加从该容器最接近底部的地方到该泵和储槽的液化气流速。
在本发明的另一个实施方案中，方法还包括使（d）步中的入口位于液体的较冷层中远离容器的壁，和使（f）步中的放料口位于液体的较暖层中最接近容器的壁。
单张的附图是本发明设备实施方案的示意图，部分以剖面表示。
如图所示，液化气从储藏容器10中抽出，在泵12中加压，排放到传送管14，然后送到使用地点或分配站。容器10中有液化气和它蒸发所产生的蒸气，并且典型地有外壳16，在容器和外壳之间有空间18以进行绝热。一般该空间装有绝热材料，并抽出空气以获得高度绝热的特性。从外壳16的底部伸出一个下部延长部分20，该部分一般也装有绝热材料并抽出空气。另一种是，外壳延长部分20可以包含一双层壁的圆筒，在双层壁之间的空间抽成真空。
供料管22的入口21是在最接近容器10内部的底，供料管向下伸展，穿过围绕容器10的绝热空间18，然后向下进入到外壳延长部分20。在延长部分20内的供料管22的下端有一回路24，其高度最好不超过三倍的管直径。供料管22在近似于垂直外壳延长部分20的方向朝外延伸，最好带有向上倾斜，并最好至少部分管路上有真空绝热23。在管道外装上套管，并把中间的气体抽空就可得到真空绝热。
在外壳延长部分20的外边，供料管22包括供料管阀26和供料管接头28一般组成一单元，可以与供料管的下游部分拆开以当需要时有利于泵12的修理。供料管阀26和供料管接头28最好没有真空绝热，以有利于打开供料管接头把供料管在接头和泵之间的这一节拆下。这样阀26可以是闸阀，闸阀一般不是以真空绝热阀供应的，其流动阻力比球阀低，球阀一般以真空绝热阀供应。但是供料管阀26和供料管接头28最好有非真空的绝热措施，在泵需要修理时可很容易地拆除。
接头28的下游是真空绝热配件30，配件30是管道一个真空绝热柔性段的上游端。配件30最好有个弯曲，其角度约在30度到90度之间。柔性管32的下游端有一个卡口式连接延长部分34，该部分插入到在真空绝热储槽36中的相配合的空穴里以形成连接38。众所周知卡口式连接38是用来连接真空绝热管与另一个真空绝热管，或者其他真空绝热部件。上游配件30有足够的弯曲，柔性段32有足够的长度从而在解开卡口式连接38和接头28之后，柔性段32可以稍微弯曲以避免接头28的下游部分对接头28的上游部分产生影响。然后卡口式连接延长部分34可以从槽36中抽出而不会影响设备的其他部分。这样柔性段可以比较短，因而减少它的流阻和热量漏入。例如，对柔性段和1 1/2 英寸公称管径的槽入口来说，柔性段不需长于10英寸（0.25米）。
当容器10装有液化气和关闭阀26或阀44使供料管22中的液化循环停止时，漏入的热量使外壳延长部分20外面的供料管22中的液化气蒸发。产生的蒸气沿供料管22向上到回路24，在那里蒸气顶住容器10的液化气流过回路24。这样就防止液化气连续循环到外壳延长部分的外周，在那里液化气将受热，漏入的热量使其蒸发。回路也使供料管承受热张力和阻力的伸缩性增加。
泵12用来加压和抽吸液化气，泵有吸入阀40和其他流路元件在槽36内。液化气从供料管22供应到槽36，并通过槽再循环，借此冷却泵的流路元件并为泵吸入阀40提供液化气。
从槽36出去一条回流管42，最好带有向上的倾斜经过回流管阀44然后进入到外壳延长部分20。在外壳延长部分的外面，至少部分回流管是不绝热的，以便从环境漏入的热量使回流管中的流体变暖，密度减小。当然也可应用其他普通的机构来加热回流管。回流管42在外壳延长部分20内，向上进入到容器10的内部，通过位于最接近容器10底部的排料口46放料。在供料管22中从供料管入口21到泵吸入阀40这段高度之间存在的密度差和在回流管42中从回流管放料口46到泵吸入阀40之间的密度差产生0.01-0.03Psig（69到207Pa）的诱导流动的压差。
在外壳延长部分20内，从回流管42向上引出一条蒸气管48，它在外壳延长部分20的外面构成回路并包括阀50，然后通到容器10的顶部。另一种方法是可将蒸气管48位于外壳延长部分20之外。在引出蒸气管48的下游，回流管42有一回路52，其高度最好不超过三倍的管直径。在回流管中的回路52同供料管中回路42具有相同的作用。当由阀门44和50，或50和26将回流管42关闭时，因热量漏入回路52的上游所产生的蒸气阻止液化气向下流过回路52。回路52也为回流管提供伸缩性，从而释放热张力和阻力。此时，当容器10装有液化气和回流管42及蒸气管48被打开时，即没有被它们各自的阀关闭，蒸气被液化气阻止向下流入回路52，从而促使蒸气向上流入蒸气管48。这样在正常操作中回路52的作用是使蒸气与液体分离。
从泵出口54引出有止回阀56的输送管14。从泵的出口54开始，或者从位于泵出口54和止回阀56之间输送管14中某个位置开始，引出包括无负荷管阀60的无负荷管58。无负荷管58的出口在槽36和回流管阀44之间回流管42中某个位置。从无负荷管58排料是通过一机构62，该机构诱导流体流动进入到回流管42中。该机构是通常可采购到的任意数目的喷射泵或流量诱导器，其作用是应用另一种流体的流动能量来诱导一种流体的流动。一般将无负荷阀60打开启动泵12，从而允许泵抽的流体进入到回流管42中，并帮助诱导流入回流管42，该流动依次又诱导在供料管22中的流动。
由于从环境中漏入热量使容器10中静止的液化气产生温度和密度的分层。在普通的圆筒形储藏容器中，例如直径为2英呎（0.61米），高度为7英呎（2.1米），那末所装的液化气温度一般在顶部要比底部高11（K）度，而在壁处的要比中心高4（K）度。所以从过冷的角度来说，容器中在底部中心的液体要比在容器顶部和容器壁处的液体过冷得多。为避免在泵中的闪蒸和气蚀现象，充分利用在容器中液体的自然分层现象以供应过冷的液体，也就是说供应过冷程度最大的液体到泵中。使供料管入口21远离容器壁64，位于最接近容器10的底部以从容器中的冷层中抽出液体。将回流管放料口46位于最接近容器的壁64，以把回来的较暖的流体排入到容器中的暖层。在入口和放料口之间装设隔板66以有助于维持自然分层。另一种结构是在入口处放一隔板和在放料口处放一隔板。
抬高容器10以使供料管入口只高于泵吸入口40约7英呎（2.1米），而现有技术的安装典型的要求较大的高度，最多为两倍。在本发明中，在泵不工作时容器中液化气蒸发所产生的压力只有20Psig（137，800Pa），通过槽产生的液化气循环速率在每分钟0.5到3加仑范围内（3.2-19×10-5米3/秒）。漏入到供料管中的热量基本上与循环速率无关。因此具有此所获得的循环速率，在供料管到泵路径中流体的温升相对是很小的。小的温升和供料管中低的压降有利于液化气到达泵时有足够的过冷，以避免开始操作后泵中出现闪蒸或气蚀现象。
本发明装置的几个特征用来产生使液化气循环，和输送到泵中，使泵在开始操作时，避免在泵中产生闪蒸和气蚀现象。一个特征是供料管和回流管的流动阻力小。另一个特征是供料管入口的位置远离容器壁，放在容器中液体的冷层内，另一个是通过将回流管放料口位于近壁处和设置隔板，以维持容器中液体内的自然分层现象。另一个是通过供料管有效的绝热，最好是真空绝热以达到较低的热量漏入到供料管中。另一个是供料管本身很短从而减少热量漏入的表面积。还有一个是通过回流管的非真空绝热部分获得在回流管中流体密度减小和流体变暖。这样由供料管中较高密度的流体，在从管入口到泵吸入口的高度上所产生的静态液压头要显著大于，在回流管中较低密度流体在管放料口到泵吸入口的高度上所产生的压头。在流路的这两部分之间产生的压差足够诱导上述的循环流速，并使输送到泵的液体温升较小。所获得的过冷适合泵的启动，既使在容器中的液面接近供料管入口和回流管放料口时也能操作。