CN102667304A - 具有测量连接的气罐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有圆柱形外壳的气罐，所述圆柱形外壳的一端被塞子组件封闭，所述的塞子组件具有沿着所述气罐的纵轴方向延伸的连接孔。所述的塞子组件具有一个延伸方向相对于所述气罐的纵轴方向相倾斜的辅助孔。所述的连接孔是用于将气体引入气罐以及从所述气罐取出所述气体，而所述辅助孔与测量显示气罐中气体的填充水平的参数的传感装置配合。所述辅助孔以与气罐的中心纵轴方向相交的方向延伸，并且可有一定的倾斜使得所述辅助孔的延伸方向垂直于所述气罐的中心纵轴方向。所述的辅助孔可以是通孔或盲孔。

Description

具有测量连接的气罐
技术领域
本发明涉及一种内部储存有压缩气体的气罐。所述的气体可以是只以气体状态储存的永久气体，也可以是能够被液化的且以液体状态储存的气体。所述的气体可以是单一类型的纯净气体，也可以是混合气体。
背景技术
现代生活中气体被用于大量的情况以及应用中。通常，生产气体的地点与使用气体的地点是不同的，因此就需要进行运输。为了适量地储存和运输气体，基于该目的近几十年来气体以压缩状态被储存在气罐中。根据气体的类型、存储的压力或其它需要，从钢、铝、铝合金、碳纤维复合物、玻璃纤维复合物、有色金属合金、增强塑料和塑料中选择适合用于所述气罐的材料，或者所述气罐由这些材料的组合制得。这些材料都是不透明的，因此不能观察到气罐的填充水平（例如，液面高度）。如果储存的是永久气体或气态形式的气体，即使在气罐中储存了一定量的气体，在气罐中也没有液面高度。在本申请中需注意的是，术语“填充水平”是指在气罐中以液态或部分液态或气态储存的气体的量。
为了了解可用的气体存量、选择有待充气的气罐等，检测气罐的填充水平是很有意义的。已知有一些不同的方法用于检测填充水平，其中这些方法中的大多数是在气罐的关闭阀或主阀处或在气罐的关闭阀或主阀的后面设置传感装置。因此，只有当气罐与随后的连接器和管道相连并且主阀打开时才能进行填充水平的检测。
已知的一些其它方法是通过气罐外壳间接地评估气罐内的流体水平，但是这些方法仅用于液化气，并且测量的精确度也不是很高。同样，与气罐本身的质量相比，气罐中含有的气体的质量通常很小，因此通过气罐的重量不能准确的估计气罐的填充水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够简单并精确地检测填充水平的气罐，即使该气罐处于非连接的状态或分离的状态。
本发明的目的通过具有权利要求1的特征的气罐来实现。在从属权利要求中描述了有利的改进。
本发明提供了一种具有圆柱形外壳的气罐，所述圆柱形外壳的一端被塞子组件封闭，所述的塞子组件具有沿着所述气罐的纵轴方向延伸的连接孔。所述气罐的另一端以现有技术中已知的方式被封闭；通常是与壳材料一体成形的杯形的端盖或半球帽。所述的塞子组件具有一个延伸方向与所述气罐的纵轴方向相倾斜的辅助孔。
所述的连接孔是用于将气体引入气罐以及从所述气罐取出所述气体，并设置有关闭阀或主阀。基于此，所述的连接孔适于被设计成例如具有锥形的螺纹或具有螺纹与密封面的组合。所述的连接孔可以是沿着所述气罐的中心纵轴方向延伸的中心孔。
所述辅助孔适合与传感装置相连接，所述传感装置用于测量显示气罐中气体的填充水平的参数。通过在所述塞子组件中提供一个倾斜的辅助孔，可以在孔中放置传感器、传感设备或传感装置等等，使得其能够与气罐的内部相通。所述辅助孔沿以与气罐的中心纵轴方向相交的方向延伸。此外，所述的辅助孔可以以倾斜度为直角的角度延伸，即，沿垂直于所述气罐的中心纵轴的方向。
以倾斜的方向延伸的所述辅助孔的设置使得安装到辅助孔的传感器等装置不会突出到放置与气罐的主阀相连的连接件的范围或区域中。如果主阀是被旋入所述连接孔的阀，会出现该阀的连接件覆盖辅助孔的位置。通过倾斜的布置，在安装到辅助孔的传感设备的上方就有足够的空间，因此可以解决上述的问题。此外，通过使用倾斜的布置，所述的传感设备不会突出到当气罐被连接或断开时工具（通常是扳手等）移动的范围或区域内。这避免了传感设备的无意的损坏。当辅助孔以垂直于气罐的轴的方向延伸时，可以获得传感装置的紧凑布置。由于这种紧凑的布置，多个气罐堆叠的高度被降低，因此节省了运输的空间以及储存的空间。
基于用于确定填充水平的测量原理，辅助孔可以是一个与气罐内部体积相连通的通孔。在这种情况下，可以使用被旋入所述辅助孔的压力传感器，以检测与气体直接接触的气罐压力。如果使用压力和温度组合的传感器，并且将该传感器与要测量的气体直接接触，采用图形或类似的方式可以得到能提供十分精确结果的填充水平的估算。所提供的传感装置能够被设计成使用储存的图形自动地确定和显示测量的填充水平。
在上面的设置中，所述的辅助孔具有与传感装置的传感器相配合的密封装置，其中所述的传感器和密封装置密封所述的辅助孔，使得所述传感器曝露于要被测量的气体中。
在一个可选择的设置中，所述的辅助孔具有与密封所述辅助孔的隔板部件相配合的密封装置。在这种情况下，所述隔板部件可透过被从气罐内部传送到其外部并被传送到所述传感装置的测量信号。
至于密封装置，可以使用现有技术中已知的几种布置，特别是，其可以是在辅助孔中的锥螺纹，在辅助孔中的螺纹和密封面，绕着辅助孔的轴的端部延伸的环形的密封面，以及密封面与所述塞子组件上提供的固定装置的组合。可替代或者额外地，所述的密封装置包括通过胶粘、铜焊和焊接中的至少一种方式获得的连接。
作为一种选择，辅助孔可以被做成盲孔，并且所述的塞子组件的材料的至少在对应于辅助孔的部分可透过从气罐内部传送到其外部并被传送到所述传感装置的测量信号。为此，适合的材料例如是黄铜。通常，气罐的外壳由例如金属的热传导材料制得，因此可以固定与气罐外壳热传导接触的温度传感器，用于温度的测量。即使可以使用其它的材料，当气体从气罐取出时不期望气体有快速的温度变化，因此在外壳上设置温度传感器是足够的，也可以使用温度传感器。
如上所述，传感装置可被用于测量气罐内气体的气体压力和/或气体温度。另一方面，传感装置可以是使用浮子的液位测量装置的形式，其中所述浮子的漂浮位置被检测并被传输到传感装置。特别是，所使用的浮子可以带动一个连杆机构，该连杆机构根据浮子的位置移动磁铁。通过隔板部件或者通过辅助盲孔底部的塞子壁的剩余部分可以感应磁场的变化，以成为标明填充水平的参数，该参数随后被编译用于确定所述的填充水平。也可以自动地进行这种确定。
如上所述并参考本发明的背景，气罐外壳和/或塞子组件可以由选自下面组的材料制得，所述组包括钢、铝和铝合金、碳纤维复合物、玻璃纤维复合物、有色金属的合金、增强塑料和塑料或这些材料中的至少两种材料的组合。
在一个有优势的修改方案中，传感器（设备）可以永久地固定到所述气罐并在气罐的运输和使用期间被很好地保护。此外，可以在所述气罐的外壳上提供使用感应参数的传感装置，其中所述的传感装置优选具有用于显示确定的填充水平的显示装置。
如果使用电动的传感器/传感设备和传感装置，可以使用充电电池或普通电池来供电。所述的显示装置可以优选显示填充水平，使得在使用和运输期间可利用这种信息。按钮触发的数据临时显示可以节省电池电力。
所述的传感设备可以被固定用于单一类型的气体，或是其也可以是可编程的。同样，所述的传感装置可以设置为能够被插到所监控的单独的气罐的插接设备。
附图说明
可以从下面本发明的优选的实施方式的描述中获悉本发明的进一步的特征和有优势的改进，下面参考附图来描述本发明的优选的实施方式。附图如下：
图1是根据本发明的气罐的第一个实施例，其具有压力传感器和温度传感器，并且提供一个可安装到气罐上的夹持固定（snap-on）的传感器。
图2是第二个实施例，其中使用浮子来检测作为填充水平的液化气液面高度；以及
图3是图2中所用的辅助孔的改进形式。
具体实施方式
图1示出了气罐1，其具有气罐外壳11和通过焊接或类似的方式固定到所述气罐外壳11的塞子组件12。所述气罐11为具有中心纵轴（或旋转轴）16的圆柱形，并且还具有用于直立的支脚部分17。所述的气罐1在其底端以惯用的方式通过半球帽封闭，所述的半球帽可以独立于所述气罐外壳或者与所述气罐外壳一体形成。
所述的塞子组件12具有沿中心纵轴16的方向延伸的连接孔13。该连接孔13具有密闭容纳用于阻断气罐内部与外部的连通的阀（未示出）的装置，即其是关闭阀或主阀。所述的阀可以是公知的构造，所以省略进一步的描述。
所述的塞子组件12还具有一个从一侧延伸到连接孔13的辅助孔14。所述辅助孔14的倾斜度（也就是其轴的倾斜度或所述孔的延伸方向）相对于所述气罐1的中心纵轴16大致为90度。除了这种垂直的布局，在需要的时候也可以选择其它的倾斜度。例如，辅助孔14稍微向下倾斜有利于在搬运气罐时被收集在辅助孔内的液体（气体）的排出。在这种情况下，对传感器紧凑封装到气罐与去除液体之间进行权衡以获得合适的倾角。
所述的辅助孔14具有一个阶梯形的钻孔，其从气罐的内部到外部依次具有通孔、密封面18和内螺纹部分15。所述辅助孔14的直径按前面所提到的顺序逐渐增大。
还如图1所示，压力传感器21被旋入辅助孔14，温度传感器22通过热传导连接从外部固定到所述气罐外壳11上。所述压力传感器21和温度传感器22通过导线23和24被连接到传感装置2。
压力传感器21被旋入所述辅助孔14的螺纹部分15，其中，在压力传感器21上的密封环111（其可以是O形环或金属密封圈）与所述辅助孔14的密封面18相对。由于压力传感器21是密封的元件，所以设定密封面18的直径，以便压紧密封环111产生紧密的持久的密封，严密地封住所述辅助孔14。当密封面18的直径小于螺纹部分15的直径时，在安装压力传感器21时，密封环111不会被损坏。需注意的是，密封环可以由软金属（例如铜等）制得，或者由陶瓷、弹性体、聚四氟乙烯（PTFE）或其它合适的材料制得。在这种情况下，可以适当地选择密封面18的形状。
附图标记19是指设置在所述压力传感器21内的嵌入式的温度传感器。根据测量原理和压力传感器21的设计，所述嵌入式的温度传感器19被定位于如图1所示的传感器的主体的侧面。但是，将温度传感器集成到压力传感器的压感膜片上同样也是一种可用的选择。
所述传感装置2具有显示器25和控制元件（按钮）26以控制传感装置的操作。所述传感装置2包含电子电路、存储器、电源（电池）等元件，所述元件通常被设置编译模拟或数字测量值以提供所需的信息的装置内。
所述的传感装置2具有一个马蹄形的颈圈27，其构成所述气罐1上的所述传感装置2的夹持支架。所述传感装置2的形状被有利地设定，使得其平滑地匹配气罐的形状，以至于不会露出边缘，否则，在该边缘处，所述传感器2可能被卡而造成气罐1的开裂。在附图1所示的设置中，所述传感装置被设计成永久地固定安装到所述气罐1上。因此，夹持的颈圈是一种当从气罐上移除就会破裂的设计，因此，在没有明确的提醒的情况下，不可以对传感装置进行未经授权的更换或替代。
图2示出了使用不同的测量原理的另一个实施例。所有的具有与附图1中相同的附图标记的元件都具有其所描述的相同的功能，因此，在此省略了对其功能的描述。所以，下面仅描述其不同点。
在连接孔13内的塞子39带有一个支柱38，在支柱38上支撑一个连杆系统33。所述的连杆系统33被连接到设计在液化气上漂浮的浮子32上。浮子32的运动通过连杆系统33被传递到磁性盘34，磁性盘34的旋转与所述浮子32的运动同步。
在辅助孔14中插入了一个隔板部件31，在其中旋转地支撑了一个接收磁铁35。轴36将接收磁铁35的运动传递到显示装置3的指针。
所述的隔板部件31由例如黄铜或塑料的非磁性材料制得，并通过铜焊或胶粘的方式被固定并紧密地密封在辅助孔14内。可选择地，所述的隔板部件可以被旋入辅助孔，为此，可以采用与图1中类似的密封面和螺纹的设计。
需注意的是，在图2所示的方案中，所述的辅助孔也可以沿着垂直于气罐1的中心纵轴方向延伸。还需要注意的是，该方案并不需要电源，其能够永久并精确地指示填充水平。
最后，图3示出了生成显示漂浮在气罐1中的液化气上的浮子（未示出）的位置的信号的另一种方案。
在连接孔13内的塞子49带有一个支柱48，在支柱48上支撑一个连杆系统42。所述的连杆系统42被连接到设计漂浮到液化气上的浮子（未示出）上。浮子的运动通过连杆系统42被传递到齿条形式的变换器43，其使磁性齿轮44与所述浮子的运动同步旋转。在为盲孔的辅助孔14中旋转地支撑了一个接收磁铁45。轴46将接收磁铁45的旋转运动传递到显示装置（未示出）。塞子组件12由允许磁力透过的非磁性材料制得。这些材料可以是例如黄铜和塑料。
通过几个通常的应用以及特定的实施例描述了本发明。本发明也具有从上述实施例中分别选取的特征的组合，例如，辅助孔的倾斜度。此外，所描述的元件的结构也可以用现有技术中已知的适合的结构来替换，特别是塞子组件与气罐外壳的连接可以采用本领域的技术人员已知的任何方式进行。
除了在实施例中详细描述的方案，也可以使用其它类型的传感器，包括湿度传感器、光学传感器、浮子传感器、应变传感器、霍尔传感器、声音传感器或者适合直接或间接地测量显示填充水平的参数的其它的传感器。

Claims (16)

1.一种气罐，其具有圆柱形外壳，所述圆柱形外壳的一端被塞子组件封闭，所述的塞子组件具有沿着所述气罐的纵轴方向延伸的连接孔，并且具有一个延伸方向与所述气罐的纵轴方向相倾斜的辅助孔，其特征在于，
所述的连接孔是用于将气体引入所述气罐以及从所述气罐取出所述气体，和
所述辅助孔与传感装置配合，所述传感装置用于测量显示所述气罐中的气体的填充水平的参数。
2.根据权利要求1所述的气罐，其特征在于，所述的连接孔是沿所述气罐的中心纵轴方向延伸的中心孔。
3.根据权利要求1或2所述的气罐，其特征在于，所述的辅助孔沿与所述气罐的中心纵轴相交的方向延伸。
4.根据权利要求1、2或3所述的气罐，其特征在于，所述的辅助孔沿垂直于所述气罐的中心纵轴的方向延伸。
5.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的气罐，其特征在于，所述的辅助孔是与所述气罐的内部体积相通的通孔。
6.根据权利要求5所述的气罐，其特征在于，所述的辅助孔具有与所述传感装置的传感器相配合的密封装置，其中所述的传感器和所述的密封装置密封所述的辅助孔，所述传感器曝露于有待测量的气体中。
7.根据权利要求5所述的气罐，其特征在于，所述的辅助孔具有与密封所述辅助孔的隔板部件相配合的密封装置，所述隔板部件能够透过从所述气罐内部向所述气罐外部传送并被传送到所述传感装置的测量信号。
8.根据权利要求6或7所述的气罐，其特征在于，所述的密封装置包括以下至少一种：在所述辅助孔中的锥螺纹，在所述辅助孔中的螺纹和密封面，绕着所述辅助孔的轴的端部延伸的环形的密封面，以及密封面与所述塞子组件上设置的固定装置的组合。
9.根据权利要求6或7所述的气罐，其特征在于，所述密封装置包括使用胶粘、铜焊和焊接中的至少一种的连接。
10.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的气罐，其特征在于，所述辅助孔是盲孔，并且所述的塞子组件的材料的至少对应所述辅助孔的部分能够透过从所述气罐内向所述气罐外传送并被传送到所述传感装置的测量信号。
11.根据前述权利要求1-10中的任一项所述的气罐，其特征在于，所述的传感装置被用于测量所述气罐内的气体压力。
12.根据前述权利要求1-11中的任一项所述的气罐，其特征在于，所述的传感装置被用于测量所述气罐内的气体温度。
13.根据前述权利要求1-12中的任一项所述的气罐，其特征在于，还包括使用浮子的液位测量装置，其中所述浮子的漂浮位置被检测并被传输到所述传感装置。
14.根据前述权利要求1-13中的任一项所述的气罐，其特征在于，所述气罐外壳和/或所述塞子组件由选自下面组的材料组成，所述组包括钢、铝和铝合金、碳纤维复合物、玻璃纤维复合物、有色金属的合金、增强塑料和塑料，或所述塞子组件由这些材料中的至少两种材料的组合所组成。
15.根据前述任一项权利要求所述的气罐，其特征在于，所述的传感装置根据下面的至少一个参数或参数组来确定所述的填充水平，所述的参数或参数组包括：测量的气体压力，测量的浮子位置，测量的气体压力和气体温度的组合，测量的浮子位置与气体压力和气体温度中的至少一个的组合。
16.根据前述任一项权利要求所述的气罐，其特征在于，在所述辅助孔中容纳有压力传感器或压力与温度的组合传感器。
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