CN102941502B - 一种液化天然气装备超低温加工的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用液化天然气(LNG)进行低温加工的方法，即利用液化天然气汽化产生的低温气化天然气在隔绝空气的条件下对加工工件进行冷却，并且吸热后的气态天然气作为天然气发动机的燃料，能够直接提供低温加工的动力，该专利充分利用液态天然气汽化吸收能量提供超低温加工环境，并且其气态天然气直接作为传输介质，避免冷却介质的耗损，具有节能、环保的优点，同时液化天然气装备的加工制造环境和工作环境一致，有利于低温加工温度的稳定。实施该方法的装置包括：液化天然气储罐、汽化器、缓冲储罐、天然气发动机、传动装置、真空泵、密封箱体、加工单元、保温管路、截止阀、连接开关、压力表、安全阀。

Description

一种液化天然气装备超低温加工的方法和装置

技术领域

本发明涉及特种加工领域，特指一种在超低温加工的方法和装置，适用于液化天然气装备在超低温环境下的加工和制造，该专利内容还可以拓展到其他冷却介质装备的低温加工领域。

背景技术

低温加工技术是利用物质在低温(包括超低温)状态下的特殊性能来进行机械加工的一门切削加工工艺。试验证明，低温加工可以降低切削温度，减少切削力，减少工件的塑性变形，减少刀具的磨损从而提高刀具的耐用度。因此常用于加工一些难加工材料，如不锈钢、钛合金、淬硬钢、高锰钢等。

传统的低温加工装置，采用液氮或液态二氧化碳作为冷却介质，虽然能够达到冷却效果，但是自身直接转变为气体，冷却介质耗损具有一次性，不易于收集和再利用，且装置复杂，耗费大量资源。另外，传统的低温加工装置使用电能，成本较高。同时，传统的低温加工装置工件暴露在空气中，在低温加工过程中容易受到外界温度影响，不利于对加工温度的控制。

液化天然气(LNG)是国际公认的清洁能源，以LNG替代燃油作为汽车燃料，具有明显的节能减排效果，受到了各国普遍的关注。目前液化天然气装备仍然在超温或者高温条件下加工和制造，但是在这些条件下制造的液化天然气装备和工作环境不匹配，从而造成这些装备的使用寿命过短和快速失效。因此有必要提供一种液化天然气装备超低温加工的方法以及相应的加工装置来提高液化天然气装备的性能和延长装备的使用寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液化天然气装备超低温加工的方法和装置。

技术路线为：充分利用液态天然气汽化吸收能量提供超低温加工环境，并且其气态天然气直接作为传输介质，避免冷却介质的耗损，具有节能、环保的优点；同时由于在该方法中，超低温加工过程在隔绝空气的超低温气态天然气条件下进行，极大地降低了外界温度的影响，有利于低温加工温度的稳定。

本发明提供了液化天然气装备超低温加工的装置由，包括液化天然气储罐、汽化器、缓冲储罐、天然气发动机、真空泵、密封箱体、加工单元、保温管路、截止阀、连接开关、压力表和安全阀组成。所述的缓冲储罐安装在汽化器和天然气发动机之间，所述的加工单元在密封箱体内，所述的传动装置一端和天然气发动机连接，一端和加工单元连接，所述的真空泵一端与传动装置连接，一端和密封箱体连接，所述的压力表和安全阀安装在密封箱体上，所述的截止阀分别安装在汽化器和缓冲储罐之间，汽化器和加工单元之间，缓冲储罐和密封箱体之间，真空泵与密封箱体之间。

利用液化天然气装备超低温加工的方法的具体步骤如下：

(1) 打开密封箱体，将准备好的待加工件固定在加工单元的工作台上，然后封闭密封箱体，关闭所有管路上的截止阀，断开所有连接开关；

(2) 打开真空泵与密封箱体之间的截止阀以及缓冲储罐与汽化器之间的截止阀，启动天然气发动机；

(3) 闭合传动装置与真空泵之间的连接开关，通过传动装置驱动真空泵，将密封箱体抽成真空，然后关闭真空泵与密封箱体之间的截止阀，断开传动装置与真空泵之间的连接开关；

(4) 打开汽化器出口与加工单元之间的截止阀以及密封箱体与缓冲储罐之间的截止阀，同时关闭缓冲储罐与汽化器之间的截止阀，此时低温气态天然气进入到加工单元；

(5) 闭合传动装置与加工单元之间的连接开关，传动装置驱动加工单元，对工件进行低温加工；

(6) 加工完成后，断开传动装置与加工单元之间的连接开关，再按顺序依次关闭天然气发动机，加工单元与汽化器之间的截止阀，密封箱体与缓冲储罐之间的截止阀。打开密封箱体，将密封箱体内残留的少量气态天然气放空，然后取出工件，加工结束。

本发明的创新原理在于利用液化天然气作为超低温环境的冷却介质，同时作为传输介质，即液化天然气装备的加工制造环境和工作环境一致，从而最大限度提高液化天然气装备的使用寿命。

本发明的优点如下：

(1) 本发明所需的动力和冷却介质均源自于液化天然气，整个低温加工过程中仅需要液化天然气这一种资源介质，有利于充分利用资源避免冷却介质的耗损，；同时，使用液化天然气替代电能为低温加工提供动力，并且提供低温环境后的气化天然气作为传输介质，不排放到空气中，有利于节省电能，保护环境。

(2) 传统的低温加工方法没有设置密封箱体结构，工件在低温加工过程中容易受到外界温度影响，不利于对加工温度的控制；本低温加工方法使工件在隔绝空气的低温气态天然气环境中加工，极大降低了外界温度的影响，有利于加工温度的稳定。

(3) 由于液化天然气装备在超低温环境下加工制造，并且也在相同的超低温环境下工作服役，加工制造和工作环境一致，能够最大限度增加液化天然气装备使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为液化天然气装备超低温加工的装置的示意图。

图中：1.LNG储罐、2.汽化器、3.缓冲储罐、4.天然气发动机、5、传动装置、6.真空泵、7.密封箱体、8.加工单元、9.截止阀a、10.截止阀b、11.截止阀c、12.截止阀d、13.连接开关e、14.连接开关f、15.保温管路、16.压力表、17.安全阀。

具体实施方式

下面结合附图详细描述一下本发明的具体内容。

一种液化天然气装备超低温加工的装置，其结构如图1所示：。由液化天然气储罐1、汽化器2、缓冲储罐3、天然气发动机4、传动装置5、真空泵6、密封箱体7、加工单元8、保温管路15、截止阀a9、截止阀b10、截止阀c11、截止阀d12、连接开关e13、连接开关f14、压力表16和安全阀17组成。所述的缓冲储罐3安装在汽化器2和天然气发动机4之间，所述的加工单元8在密封箱体7内，所述的传动装置5一端和天然气发动机4连接，一端和加工单元8连接，所述的真空泵6一端与传动装置5连接，一端和密封箱体7连接，所述的压力表16和安全阀17安装在密封箱体7上，所述的截止阀a9安装在汽化器2和缓冲储罐3之间，截止阀b10安装在汽化器2和加工单元8之间，截止阀c11安装在缓冲储罐3和密封箱体7之间，截止阀d12安装在真空泵6与密封箱体7之间，连接开关e13安装在在传功装置5与真空泵6之间，用于控制传动装置5与真空泵6的闭合与断开，连接开关f14安装在传动装置5与加工单元8之间，用于控制传动装置5与加工单元8的闭合和断开。

一种利用液化天然气进行低温加工的方法，具体步骤如图1：1.LNG储罐1中的液态的天然气经过保温管路15进入汽化器2，转变为低温气态天然气；2.打开保温管路中的截止阀a9和截止阀d12，关闭管路中的截止阀b10和截止阀c11，低温气态天然气进入缓冲储罐3，所述的截止阀应为低温截止阀；3.天然气发动机4与传动装置5相连，闭合传动装置5与真空泵6之间的连接开关e13，断开加工单元8与传动装置5之间的连接开关f14，此时，低温气态天然气从缓冲储罐3进入天然气发动机4，提供能源，天然气发动机4带动真空泵6运作；4.真空泵6将密封箱体7抽成真空；5.关闭保温管路中的截止阀a9和截止阀d12，断开真空泵6与传动装置5之间的连接开关e13，打开保温管路中的截止阀b10和截止阀c11，低温的气态天然气从汽化器2进入密封箱体7，并直接作用于工件上，然后由密封箱体进入缓冲储罐3；6.闭合传动装置5与加工单元8之间的连接开关f14，缓冲储罐3中的气态天然气进入天然气发动机4带动加工单元8运作，工件得以在低温状态下加工。7.加工完成后，断开传动装置5与加工单元8之间的连接开关f14，再按顺序依次关闭天然气发动机4，加工单元8与汽化器2之间的截止阀b10，密封箱体7与缓冲储罐3之间的截止阀a9。打开密封箱体7，将密封箱体7内残留的少量气态天然气放空，然后取出工件，加工结束。

针对于步骤4，真空泵6抽去密封箱体7中的气体时，待安装在密封箱体7上的压力表16显示值达到规定加工要求后，便可以关闭真空泵6。

针对于步骤5，进入密封箱体7的低温气态天然气需要直接对准工件，以达到工件的低温加工环境。

针对于步骤6，工件加工时，由于密封箱体上安装有安全阀17，如果密封箱体7内的气压超过安全阀17的设定值，安全阀17开启，放出气态天然气，确保安全。 

Claims (4)

1.一种液化天然气装备超低温加工的方法，其特征在于，包括：

(1) 打开密封箱体，将准备好的待加工件固定在加工单元的工作台上，然后封闭密封箱体，关闭所有管路上的截止阀，断开所有连接开关；

(2) 打开真空泵与密封箱体之间的截止阀以及缓冲储罐与汽化器之间的截止阀，启动天然气发动机；

(3) 闭合传动装置与真空泵之间的连接开关，通过传动装置驱动真空泵，将密封箱体抽成真空，然后关闭真空泵与密封箱体之间的截止阀，断开传动装置与真空泵之间的连接开关；

(4) 打开汽化器出口与加工单元之间的截止阀以及密封箱体与缓冲储罐之间的截止阀，同时关闭缓冲储罐与汽化器之间的截止阀，此时低温气态天然气进入到加工单元；

(5) 闭合传动装置与加工单元之间的连接开关，传动装置驱动加工单元，对工件进行低温加工；

(6) 加工完成后，断开传动装置与加工单元之间的连接开关，再按顺序依次关闭天然气发动机，加工单元与汽化器之间的截止阀，密封箱体与缓冲储罐之间的截止阀；打开密封箱体，将密封箱体内残留的少量气态天然气放空，然后取出工件，加工结束。

2.如权利要求1所述的一种液化天然气装备超低温加工的方法，其特征在于：所述的低温加工过程在隔绝空气的超低温气态天然气的环境下进行。

3.一种液化天然气装备超低温加工的装置，包括：液化天然气储罐、汽化器、缓冲储罐、天然气发动机、传动装置、真空泵、密封箱体、加工单元、保温管路、截止阀、连接开关、压力表、安全阀；其特征在于：所述的缓冲储罐安装在汽化器和天然气发动机之间，所述的加工单元在密封箱体内，所述的传动装置一端和天然气发动机连接，一端和加工单元连接，所述的真空泵一端与传动装置连接，一端和密封箱体连接，所述的压力表和安全阀安装在密封箱体上，所述的截止阀分别安装在汽化器和缓冲储罐之间，汽化器和加工单元之间，缓冲储罐和密封箱体之间，真空泵与密封箱体之间。

4.如权利要求3所述的一种液化天然气装备超低温加工的装置，其特征在于：所述的加工单元设置在密封箱体内，所述的密封箱体在低温加工前通过真空泵抽成真空。