CN102985342B - 用于在需要温度控制的流体贮藏罐中防止污染的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

所公开的是一种用于防止在流体贮藏罐中流体被冷却/加热介质污染的方法和装置，其中通过冷却/加热介质控制温度。所提供的是一种方法以及用于该方法的装置，其中通过使冷却/加热介质在密封耐压套管(4)内流动而使用液态的冷却/加热介质来控制流体贮藏罐(2)的温度，密封耐压套管(4)设置在置于恒定压力下的流体贮藏罐(2)的壁表面的外部上，并且冷却/加热介质在密封耐压套管(4)中以等于或低于流体贮藏罐(2)内部的压力x（atm）的压力、优选低于x（atm）的压力流动，以便防止在贮藏罐(2)中流体被冷却/加热介质污染。

Description

用于在需要温度控制的流体贮藏罐中防止污染的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种在需要温度控制的流体贮藏罐中、在所述贮藏罐的壁破损故障期间防止液态的冷却或加热介质进入所述流体贮藏罐的方法及其装置，液态的冷却或加热介质在绕所述流体贮藏罐的外壁设置的封闭耐压套管中流动和循环。

背景技术

根据各种产品的制造工业化的发展，已开始使用用于贮藏大量材料的贮藏罐。通常按照罐内贮藏的流体的特性和用途来管理（控制）或维持罐内的温度。大致可通过以下方式实现管理（控制）或维持图9中所示的流体贮藏罐22中的温度的传统装置，即借助于加压泵27来允许液态的冷却或加热介质在绕流体贮藏罐的外壁设置的封闭耐压套管24中流动，并且使其返回至冷却或加热介质存储罐23。由温度控制单元28调节所述冷却或加热介质存储罐23中的冷却或加热介质的温度。

然而，根据其中借助于加压泵强制冷却或加热介质在绕流体贮藏罐的外壁设置的封闭耐压套管中流动以管理（控制）或维持流体贮藏罐中的流体温度的传统方法和装置中存在缺陷，即在罐的壁产生小破损故障诸如裂缝、小孔等等的情况下，冷却或加热介质进入贮藏罐，因此以该介质污染罐内的流体。另外，如果破损故障诸如裂缝、小孔等等非常小，就不能视觉确认这些破损故障，并且因而不能知道罐内流体的污染情况。考虑具有有关质量问题的产品很可能进入市场。

发明内容

考虑到传统流体贮藏罐中涉及的所述问题，本发明的目标在于提供一种用于防止流体贮藏罐内的流体被液态的冷却或加热介质污染的方法和装置。

本发明的另一目标在于提供一种以简单和容易的方式检测流体贮藏罐的壁中的小破损故障诸如裂缝、小孔等等的方法和装置。

为了实现上述目标，根据本发明，提供一种用于防止由于流体贮藏罐的壁破损导致的液态的冷却或加热介质污染流体贮藏罐中的流体的方法，其中通过以下方式控制所述流体的温度，即：允许冷却或加热介质在绕流体贮藏罐的外壁设置的封闭耐压套管中、在预定压力(x)（增压压力、降压压力或正常压力，通常正常压力约为1atm）下流动，该方法包括：允许冷却或加热介质以不高于在流体贮藏罐内施加的压力x(atm)的压力、优选以低于压力x(atm)的压力在封闭耐压套管中流动。

还提供一种装置以用于执行上述方法，并且用于防止由于流体贮藏罐的壁破损导致的液态的冷却或加热介质污染流体贮藏罐中在预定压力下的流体，其中通过以下方式控制所述流体贮藏罐中的流体温度，即：允许冷却或加热介质流经绕流体贮藏罐的外壁设置的封闭耐压套管，所述方式包括允许冷却或加热介质在封闭耐压套管中以低于流体贮藏罐内的预定压力x(atm)的压力流动。

还提供一种执行上述方法的装置，其中防止了需要温度控制的流体贮藏罐内的流体被液态的冷却或加热介质污染，所述装置包括：

(a)封闭耐压套管，所述封闭耐压套管用于允许液态的冷却或加热介质在其中流动和循环，绕流体贮藏罐的外壁设置所述套管；

(b)冷却或加热介质贮藏罐或服务器罐，其与流体贮藏罐分开设置，所述介质贮藏罐或所述服务器罐具有通风口，并且在其一端经由管线被连接至封闭耐压套管，优选连接至封闭耐压套管的底部，其中，将冷却或加热介质贮藏罐或所述服务器罐的液位设置在比流体贮藏罐的底部低高度A(m)(A>0)的水平处；以及

(c)抽吸泵，所述抽吸泵在其一端被连接至封闭耐压套管中的冷却或加热介质的出口，并且在另一端被连接至冷却或加热介质贮藏罐或所述服务器罐；

其中，将从流体贮藏罐或所述服务器罐中的液位到封闭耐压套管底部的高度A(m)设置成满足以下公式：

A≧{W(1－x+d)}/ρ

其中，

W为真空下的水抽吸高度(m)(约10m)；

x(atm)为被施加至流体贮藏罐内部的压力(atm)，即，被施加至流体的液态表面的压力(atm)，并且，当流体贮藏罐对空气开放时，x(atm)为正常压力，即1atm；

d(atm)为从流体贮藏罐内的压力x(atm)减去封闭耐压套管的底部的压力(atm)的压力差(atm)，当抽吸泵停止时，在封闭耐压套管的底部处需要该压力差，其中d>0；

ρ为冷却或加热介质的比重，

其中，高度A(m)、从封闭耐压套管底部到其顶部的高度B(m)、以及借助于抽吸泵获得的冷却或加热介质的抽吸高度C(m)之间的关系满足以下公式：

B≦C－A

其中，

C=(C_max－S)/ρ；

C_max(m)为抽吸泵的冷却或加热介质的最大抽吸高度(m)，假设C_max为当认为冷却或加热介质为水时的抽吸高度；

S(m)为安全运行值（m），并且S(m)大于0（S>0）；以及

ρ和A如上文所定义。

还提供一种执行上述方法的装置，其中防止需要温度控制的流体贮藏罐中的流体被液态的冷却或加热介质污染，所述装置包括：

(a)封闭耐压套管，所述封闭耐压套管用于允许液态的冷却或加热介质在其中流动和循环，绕流体贮藏罐的外壁设置所述套管；

(b)冷却或加热介质贮藏罐，所述冷却或加热介质贮藏罐具有通风口，并且在其一端被经由管线连接至封闭耐压套管，优选连接至封闭耐压套管的底部；

(c)抽吸泵，所述抽吸泵在其一端被经由管线连接至在封闭耐压套管中设置的冷却或加热介质的出口，并且在另一端被经由管线连接至冷却或加热介质贮藏罐；以及

(d)减压单元，所述减压单元在其一端被被经由管线连接至封闭耐压套管，优选连接至封闭耐压套管的底部，并且在其另一端被经由管线连接至冷却或加热介质贮藏罐，

其中，将从封闭耐压套管的底部到其顶部的高度B(m)设置成满足以下公式：

B≦C－{W(1－E)}/ρ；

其中，认为正常压力为1atm，

C(m)为抽吸泵的冷却或加热介质的抽吸高度(m)，并且

C=(C_max－S)/ρ；

其中，

C_max(m)为抽吸泵的最大水抽吸高度(m)，假设C_max为当冷却或加热介质为水时的抽吸高度；

S(m)为安全运行值（m），并且S(m)大于0（S>0）；

ρ为冷却或加热介质的比重；

W(m)为真空下的水抽吸高度(m)(约10m)；

E(atm)为在减压单元处设置的压力(atm)，其中，

E=x－d，

x(atm)为被施加至流体贮藏罐内部的压力(atm)；

d(atm)为从流体贮藏罐内的压力x(atm)减去封闭耐压套管底部的压力(atm)的压力差(atm)，当抽吸泵停止时，需要该压力差，其中d>0。

还提供一种用于执行上述方法的装置，其中流体贮藏罐为大尺寸罐，该大尺寸罐的高度H(m)(=B(m))超过高度C（C(m)为抽吸泵的液态的冷却或加热介质的抽吸高度(m)）（即，在H>C的情况下），封闭耐压套管被制成具有多级构造，该多级构造具有两级或更多分级的封闭耐压套管，所述第一级具有上述封闭耐压套管的结构，第二和随后的各级中的每个都设有(i)封闭耐压套管，以及(ii)服务器罐，所述服务器罐与流体贮藏罐或减压单元分开设置，并且被布置在冷却或加热介质贮藏罐和每个封闭耐压套管、优选封闭耐压套管的底部之间，

其中，

在设置服务器罐的情况下，将在每个服务器罐中的流体的液位到每个封闭耐压套管的底部的高度A’设置成满足以下公式：

A’≧{W(1－x+d)}/ρ

（其中W、x、d和ρ如上文所定义），并且，将从每个服务器罐中的液位到每个封闭耐压套管顶部的高度A’+B’(m)设置成满足以下公式：

A’+B’≦C

（其中C=(C_max－S)/ρ，并且C_max、S和ρ如上文所定义），并且

在设置减压单元的情况下，将从每个封闭耐压套管的底部到其顶部的高度B’设置成满足以下公式：

B’≦C－{W(1－E)}/ρ

（其中C、W、E和ρ如上文所定义）。

能够类似构造第二和随后的各级。

此外，还提供在本发明的装置中使用的减压单元，其包括：减压阀，用于降低经加压的冷却或加热介质的压力，并且将其维持在恒定压力；以及压差阀，其用于进一步降低冷却或加热介质的压力。

还提供一种检测流体贮藏罐中的小破损诸如裂缝或小孔的方法，其中通过以下方式控制所述流体贮藏罐内的流体的温度，即：允许液态的冷却或加热介质在绕流体贮藏罐的壁的外部设置的封闭耐压套管中流动，该方法包括：允许冷却或加热介质以低于施加在流体贮藏罐内的预定压力x(atm)的压力、在所述封闭耐压套管中流动；从在冷却或加热介质的通道中设置的空气池，取样冷却或加热介质；以及分析冷却或加热介质的组分，同时防止流体贮藏罐中的流体被液态的冷却或加热介质污染。

还提供一种物理减压设备，用于物理地和强制地降低冷却或加热介质流动的空间中的压力，同时在由于一些原因而导致难以维持在该空间中的较低压力但是又需要较低压力的情况下，停止在该空间中的流动并且密封该空间，所述设备在如下方法和装置中使用，即防止需要温度控制的流体贮藏罐被液态的冷却或加热介质污染的方法和装置。

本发明的效果

根据本发明，即使小破损诸如裂缝、小孔等等可能在通过冷却或加热介质维持流体贮藏罐中的流体温度期间在流体贮藏罐的壁中突然产生，由于在贮藏罐外部设置的封闭耐压套管中的压力低于贮藏罐的压力，所以不会导致冷却或加热介质进入贮藏罐中的流体，并且因而贮藏罐中的流体流入封闭耐压套管。因而，能够防止流体被细菌或外物通过冷却或加热介质污染，因此能够维持贮藏罐中的流体质量。另外，能够易于通过取样冷却或加热介质和检测冷却或加热介质的样品中的污染物来检测在流体贮藏罐的壁中产生的小破损，诸如裂缝、小孔等等。

附图说明

图1示出根据本发明第一实施例的一级装置的布置图。

图2示出根据本发明第二实施例的一级装置的布置图。

图3示出根据本发明第三实施例的一级装置的布置图。

图4示出根据本发明第四实施例的一级装置的布置图。

图5示出具有根据本发明第一多级实施例的大型流体贮藏罐的装置的布置图。

图6示出具有根据本发明第二多级实施例的大型流体贮藏罐的装置的布置图。

图7示出具有根据本发明第三多级实施例的大型流体贮藏罐的装置的布置图。

图8示出具有根据本发明第四多级实施例的大型流体贮藏罐的装置的布置图。

图9示出具有温度控制流体贮藏罐的传统装置的布置图。

图10示出用于根据本发明的装置的减压单元的布置图。

图11示出根据本发明第五实施例的一级装置的布置图。

具体实施方式

在本发明中，必需维持冷却或加热介质处于所需的减压状态下，并且调节冷却或加热介质贮藏罐（或冷却或加热介质服务器罐）的液位和封闭耐压套管的顶部之间的相对高度，从而能够进行介质的减压循环。即，重要的是，将冷却或加热介质的抽吸高度C（m）设置为通过从冷却或加热介质的最大抽吸高度（m）C_max(m)减去安全运行值S（m）所获得的值（C=(C_max－S)），以及调节从流体贮藏罐（或服务器罐）的液位到绕流体贮藏罐的壁设置的封闭耐压套管的底部的高度A（m），和调节从封闭耐压套管的底部到其顶部的高度B（m）。

抽吸泵的冷却或加热介质的最大抽吸高度C_max（m）取决于泵的功效。将抽吸泵的冷却或加热介质的最大抽吸高度C_max（m）定义为：作为典型的冷却或加热介质的水的最大抽吸高度（m）。为了将冷却或加热介质维持在减压状态，确定高度A、B和C，使得高度A和B以及抽吸泵的冷却或加热介质的抽吸高度C满足以下公式（等式或不等式）（1）：

A+B≦C  (1)

其中，

A：从流体贮藏罐（服务器罐）的液位到封闭耐压套管的底部的高度(m)，

B：从封闭耐压套管的底部到其顶部的高度（m），

C：抽吸泵的冷却或加热介质的抽吸高度。

当冷却或加热介质为水时，在正常条件下的真空（0atm）下，水抽吸高度W(m)约为10m（W=约10）。然后，当抽吸泵停止时，能够由以下公式（2）和（3）示出封闭耐压套管的底部处的压力和其顶部处的压力：

套管底部处的压力（atm）=(1－A/W)×1  (2)

套管顶部处的压力（atm）=(1－(A+B)/W)×1  (3)

更通常地，如果冷却或加热介质的比重由ρ表示，则当抽吸泵停止时，能够由以下公式（2’）和（3’）示出封闭耐压套管的底部处的压力和其顶部处的压力：

套管底部处的压力（atm）=(1－Aρ/W)×1  (2’)

套管顶部处的压力（atm）=(1－(A+B)ρ/W)×1  (3’)

根据公式（2’）和（3’），示出的是当抽吸泵停止时，封闭耐压套管的底部处的压力高于套管顶部处的压力，因此能够通过将在抽吸泵停止（中断）期间的套管底部处的压力设置为不高于施加在流体贮藏罐中的压力x(atm)的压力，优选低于压力x来允许封闭耐压套管内的冷却或加热介质以低于施加在流体贮藏罐中的压力x(atm)的压力流动（也当泵停止时）。当抽吸泵运行时，套管底部处的压力低于抽吸泵中断期间的压力，并且因而套管底部的压力变得低于施加在流体贮藏罐内的压力x(atm)。

通过以下公式（4）建立冷却或加热介质的抽吸高度C（m）：

C=(C_max－S)/ρ    （4）

其中，

C_max：抽吸泵的冷却或加热介质的最大抽吸高度(m)；

S：安全运行值（m）；

ρ：冷却或加热介质的比重（g/cm³）。

C_max(m)为抽吸泵的冷却或加热介质的最大抽吸高度(m)，S(m)为安全运行值（m），以及ρ为冷却或加热介质的比重。考虑由于金属疲劳导致的抽吸泵的抽吸功效下降等等而引入安全运行值S（m），并且安全运行值S（m）通常不小于1m，优选2至4（m）。

然后，根据以下公式（5）设立从冷却或加热介质贮藏罐（或冷却或加热介质服务器罐）中的液位到绕流体贮藏罐的壁的封闭耐压套管底部的高度A(m)：

A≧{W(1－x+d)}/ρ    （5）

其中，

x(atm)为被施加至流体贮藏罐的内部的压力(atm)；

d(atm)为封闭耐压套管底部的压力(atm)和流体贮藏罐内的压力x(atm)之间的压力差(atm)，其中从压力x(atm)减去封闭耐压套管底部的压力(atm)，其中d>0，优选为0.05至0.4(atm)，特别地0.2至0.4(atm)；

W为真空下的水抽吸高度(m)(约10m)。

然后，B（m）设置为满足下列公式（1）：

B≦C－A  (1)

即，

B≦(C_max－S)/ρ－W(1－x+d)/ρ  (6)

当将S（m）和d（atm）设置为适当值时，能够将公式（6）变为

B=C－A=(C_max－S)/ρ－{W(1－x+d)/ρ}    (6’)

因而，即使抽吸泵停止，也能够通过从冷却或加热介质贮藏罐中的液位到封闭耐压套管的底部的高度A（m）以及从封闭耐压套管的底部到其顶部的高度B（m）实现封闭耐压套管中的相对降低的压力。

考虑以下参数来调节这些高度A和B以能够进行安全循环，即抽吸泵C的冷却或加热介质的抽吸高度；冷却或加热介质的密度；封闭耐压套管底部的压力（atm）和流体贮藏罐内的压力x（atm）之间的所需压力（atm）差；安全运行值；以及大气压力。

在不可能将冷却或加热介质贮藏罐或服务器罐的液位布置在封闭耐压套管的底部以下（当A=0）时，能够通过使用减压单元使冷却或加热介质的减压循环成为可能，并且在抽吸泵中断期间，能够通过使用电磁阀和物理减压设备的组合来维持封闭耐压套管中的压力不高于流体贮藏罐内的压力（减压维持）。

同样在通过减压单元执行压力降低的情况下，通过以下公式（4）设立冷却或加热介质的抽吸高度C（m）：

C=(C_max－S)/ρ  (4)

（其中，C_max、S和ρ如上文所定义）。由于金属疲劳等等，必需考虑抽吸泵的抽吸功效的下降设立安全运行值S（m）。

根据以下公式（7）设立B：

B≦C－W(1－E)/ρ    (7)

其中，E（atm）为对减压单元设置的压力，并且C、W和ρ如上文所定义。

根据以下公式（8）来设立为减压单元设立的压力E（atm）：

E=x－d  (8)

其中，x和d如上文所定义。

通过附图解释根据本发明的装置的实施例。

在小尺寸流体贮藏罐的情况下

在本发明第一实施例的情况下（参见图1），其中绕小尺寸温度受控流体贮藏罐设置的封闭耐压套管的高度B（m）不超过抽吸泵的冷却或加热介质在1atm、25℃的正常条件下的最大抽吸高度C_max（=泵功效）（当冷却或加热介质的比重为1时，B不超过8m，并且，泵功效为8m，优选B不超过6m，6m为泵功效C_max减去安全运行值（优选2m）而获得的值），布置对空气开放的冷却或加热介质贮藏罐3，从而使罐3的液位位于对空气敞开的流体贮藏罐2的底部以下A（m）（当冷却或加热介质为水时，低于A={W(1－x+d)}/ρ=0.5至2m），并且通过在封闭耐压套管4的冷却或加热介质的出口附近设置的抽吸泵从绕流体贮藏罐2的壁设置的所述套管的内部吸气，以将所述套管内部的压力降低为低于流体贮藏罐2的内部的压力（以高度减压）。即，通过设置高度A+B（m），从冷却或加热介质贮藏罐3到封闭耐压套管顶部的高度不超过抽吸泵1的冷却或加热介质的抽吸高度C（m），即A+B≦C，或者可替换地，当将S和d设置为适当的值时C=A+B，冷却或加热介质被从冷却或加热介质贮藏罐3通过冷却或加热介质流动管线5发送至封闭耐压套管4的底部，对冷却或加热介质吸气以允许其在封闭耐压套管4中流动，并且将其通过冷却或加热介质流动管线5返回至冷却或加热介质贮藏罐3，因此允许封闭耐压套管4中的冷却或加热介质始终在低于流体贮藏罐2中的压力的压力（相对地低于通常不高于1atm的流体贮藏罐2内部的压力的压力）下流动。此外，在抽吸泵1停止的情况下，如上述公式（2）和（3）或（2’）和（3’）所示，能够将封闭耐压套管4的内部维持在减压状态（一种状态，其中，其压力相对低于通常不高于1atm的流体贮藏罐2内部的压力）。可在抽吸泵1和冷却或加热介质贮藏罐3之间布置的冷却或加热介质流动管5中，优选地靠近冷却或加热介质贮藏罐3，并且在不高于冷却或加热介质贮藏罐3的液位的高度处设置空气池9。能够通过温度控制仪器8，控制冷却或加热介质贮藏罐3内的冷却或加热介质的温度。

在冷却或加热介质贮藏罐3远离流体贮藏罐2的情况下，或者在冷却或加热介质贮藏罐3为较大尺寸罐的情况下，不可能以低于流体贮藏罐2的水平（高度）安装该冷却或加热介质贮藏罐，可在流体贮藏罐2下方或靠近流体贮藏罐2的水平设置服务器罐10。

在该情况下，通过加压泵17加压从冷却或加热介质贮藏罐3供应的冷却或加热介质，并且将其发送至服务器罐10。其后，来自服务器罐10的冷却或加热介质在封闭耐压套管4中以减压循环，并且返回至冷却或加热介质贮藏罐3。同样在该情况下，将A+B（其中，A为从服务器罐10的液位到封闭耐压套管2的底部的高度，B为封闭耐压套管的高度）设立为不超过抽吸泵的抽吸高度C（m）的值，即A+B≦C，或者可替换地，当将S和d设置为适当的值时，A+B被设立为满足A+B=C的值。

优选设置具有通风口（通风管）的服务器罐10，使服务器罐10对空气敞开而非封闭该服务器罐10，并且优选设有球形旋塞，以调节来自冷却或加热介质贮藏罐3的冷却或加热介质的流量。通过该构造，就能够将服务器罐10的液位维持在恒定水平。

为了即使当抽吸泵1停止时也能维持封闭耐压套管4中的减压状态，如图2中所示，可在抽吸泵1的下游布置电磁阀13。

如图3中所示，通过在靠近封闭耐压套管4的冷却或加热介质的出口布置的抽吸泵1和冷却或加热介质贮藏罐3之间设置冷却或加热介质接收罐11，设置具有与抽吸泵1协作的液位传感器（未示出）的冷却或加热介质接收罐11，也能够调节冷却或加热介质接收罐11的液位。

代替通过借助于服务器罐10将冷却或加热介质贮藏罐3的液位设立在流体贮藏罐2的底部以下维持以维持状态（以高度减压），还能够通过减压单元12调整压力，以实现封闭耐压套管4中与贮藏罐2的内部压力相比的减压状态（通过减压单元减压）。

在图4中所示的本发明的实施例中，代替将冷却或加热介质贮藏罐3的液位设置在流体贮藏罐2的底部以下而设置减压单元12，准备当泵中断时降低管线中的压力。

本发明中也包括各种方法，诸如这样的方法，其中代替通过高度控制封闭耐压套管4中的减压状态，而在封闭耐压套管4的出口和抽吸泵1之间设置物理减压设备14，以强制降低封闭耐压套管4中的压力。可放置电磁阀13，以准备在抽吸泵1中断时密封该封闭耐压套管4。

在任一实施例中，冷却或加热介质贮藏罐的内部以及封闭耐压套管，优选套管的最低部分（底部）通过管线经由冷却或加热介质接收罐11任选地连接，并且通常布置在封闭耐压套管的顶部的出口和抽吸泵1的进入端口被管线连接，并且抽吸泵1的排出端口和冷却或加热介质贮藏罐3的内部也由管线连接。在该情况下，考虑防止被空气污染，优选将管线设置在冷却或加热介质贮藏罐3的液位以下。

必需向冷却或加热介质贮藏罐设置通风孔（通风管）。这是因为必需使冷却或加热介质贮藏罐3向空气开放而非使其封闭。其原因在于，通过将管线中返回（从抽吸泵1返回至冷却或加热介质贮藏罐3）的冷却或加热介质的加压状态恢复为正常压力状态，用于转送冷却或加热介质（从冷却或加热介质贮藏罐3转送至封闭耐压套管4）的管线能够始终维持在减压状态下。

为了将冷却或加热介质维持在减压状态下，即使抽吸泵1停止时，也必需使封闭耐压套管4充满冷却或加热介质。即，期望当抽吸泵1停止时，仅冷却或加热介质的流动停止，但是并不排出至冷却或加热介质贮藏罐3。这是因为，为了使即使抽吸泵1停止时也维持减压状态，如果冷却或加热介质排出至冷却或加热介质贮藏罐3，就不能维持减压状态。

因此，在从抽吸泵1的排出端口到冷却或加热介质贮藏罐3的内部的管线中，可将来自抽吸泵1的排出端口的管线插入冷却或加热介质贮藏罐3的液体中，或者可将其在冷却或加热介质贮藏罐3的低于冷却或加热介质贮藏罐3的液位的壁点处附接至冷却或加热介质贮藏罐3。可替换地，当来自抽吸泵1的排出端口的管线不低于冷却或加热介质贮藏罐3的液位时，可将根据抽吸泵1的停止而闭合的电磁阀13放置在封闭耐压套管4和冷却或加热介质贮藏罐3之间。

就通过使绕流体贮藏罐2的外壁设置的封闭耐压套管4处于减压状态下而防止流体贮藏罐2内的流体被冷却或加热介质污染的方法和装置来说，其意思是这样一种方法和装置，其中始终维持封闭耐压套管4处于减压状态（在压力方面比流体贮藏罐2中的压力相对低的状态）下，并且该方法和装置不必限于以上所示的实施例。

在大尺寸流体贮藏罐的情况下

在本发明应用于需要具有超过抽吸泵的冷却或加热介质的抽吸高度（m）的高度C（m）的高度的封闭耐压套管的大尺寸流体贮藏罐的情况下，将封闭耐压套管构造为具有服务器罐和/或减压单元的分多级（多级）构造，视需要，其每一级中具有抽吸泵。

即，封闭耐压套管被构造成具有多级构造，其中最低级的第一级具有在带有上述小尺寸流体贮藏罐的装置中的封闭耐压套管的结构，第二和其后各级中的每个都被构造为类似第一级（参考图5和7），或者可替换地，可在第二和其后各级中省略抽吸泵（参考图6和8）。同样在该情况下，设置每个封闭耐压套管4a、4b、4c等等的高度B’(m)，使其不超过抽吸泵的冷却或加热介质的最大抽吸高度（C_max）减去安全运行值S（m）（即，Ｂ’≦(C_max－S)/ρ）的值。当在每一级中设置服务器罐时，优选将从每个服务器罐的液位到对应的封闭耐压套管的底部的高度A’设置为满足以下公式（5’）：

A’≧{W(1－x+d)}/ρ  (5’)

其中，W、x、d和ρ如上文所定义。

在图5和6中所示具有三级构造的实施例中，在每一级中设置冷却或加热介质服务器罐10a、10b或10c，并且布置每个服务器罐，从而每个服务器罐的液位都低于每个封闭耐压套管4a、4b、4c的底部。在每个封闭耐压套管4a、4b、4c的出口和冷却或加热介质贮藏罐3之间设置抽吸泵1a、1b、1c。可在第二或随后各级中的抽吸泵1a、1b、1c和冷却或加热介质贮藏罐3之间设置冷却或加热介质接收罐11b、11c（图5）。可替换地，在包括第二或随后各级的封闭耐压套管4b、4c的每个装置单元中，每个封闭耐压套管的出口和冷却或加热介质贮藏罐之间的高度都超过抽吸泵的冷却或加热介质的抽吸高度，并且因而可省略抽吸泵1b、1c，并且代替该泵，可在第二或随后各级的每个封闭耐压套管4b、4c的出口和冷却或加热介质贮藏罐3之间的每条管线中设置T形管道系统16和阀门15，T形管道系统16用于在运行开始时供应起动水（图6和8）。

代替在每一级中设置冷却或加热介质服务器罐10a、10b、10c等等，如图7和8中所示，可借助于在每一级中设置的减压单元12而直接将冷却或加热介质从冷却或加热介质贮藏罐3供应至每个封闭耐压套管4a、4b、4c的底部。在图7所示的实施例中，在每一级中设置物理减压设备14a、14b或14c以及电磁阀13，并且在第二和随后各级中设置冷却或加热介质接收罐11b或11c。在图8所示的实施例中，仅在第一级设置物理减压设备14以及电磁阀13，并且在第二和随后各级中，省略抽吸泵1b和1c，但是代替抽吸泵，在第二或随后各级的每个封闭耐压套管4b、4c的出口和冷却或加热介质贮藏罐3之间的每条管线中设置T形管道系统16和阀门15，T形管道系统16用于在运行开始时供应起动水。

图11中所示的实施例示出这样的实施例，其中代替如图1中所示的实施例中的经由冷却或加热介质流动管线5将介质从冷却或加热介质贮藏罐3发送至封闭耐压套管4的底部，将冷却或加热介质发送至不同于底部的位置，例如封闭耐压套管4的顶部。

本发明中可使用的冷却或加热介质为这样的介质，其在大气压下通常为液体，并且包括冷却介质和加热介质两者。就冷却介质来说，其意思是用于冷却流体贮藏罐中的流体的液体，并且其例子包括由致冷单元冷却的冷却水和防冻液（通常为乙二醇液体或丙二醇液体）。视需要，通常将冷却或加热介质贮藏罐中的冷却介质冷却至约－0至5℃，常常约－2至2℃。

就加热介质来说，其意思是用于加热流体贮藏罐内的流体的液体，并且本发明中可使用的加热介质的例子包括由加热设备加热的热水或热油。

在本发明中，上述冷却介质和加热介质在其为液态的温度和压力条件下，在封闭耐压套管内流动。

在温度受控状态下，流体贮藏罐中的流体为液体，诸如牛奶、酒、日本米酒（酒精饮料）、饮料等等，或者为粉末。贮藏罐通常开放至大气压力，但是可为加压封闭系统。在加压封闭系统的情况下，与贮藏罐内的压力相比，封闭耐压套管在压力方面被相对降低。

本发明中可使用的抽吸泵期望为自吸泵，诸如自吸离心泵或活塞泵。自吸泵的泵功效（C_max）必需不小于冷却或加热贮藏罐（或服务器罐）的液位和自吸泵的进入端口之间的高度差，即从贮藏罐的液位到封闭耐压套管的顶部的高度（A+B）。

流体贮藏罐中的裂缝检测

期望在冷却或加热介质从抽吸泵1返回至冷却或加热介质贮藏罐3所通过的管道中设置空气池9。如果将空气聚集在空气池中，就准备检测在设备本身中产生的一些异常。

定时执行从空气池9取样冷却或加热介质贮藏罐3中的冷却或加热介质，并且通过组分分析仪诸如气相色谱分析或液相色谱分析来分析冷却或加热介质的组分。如果在冷却或加热介质样品中检测出流体贮藏罐2中的流体，就非常可能已在封闭耐压套管4和流体贮藏罐2之间的壁中产生一些裂缝。即，根据本发明，能够易于检测流体贮藏罐的壁的异常。

期望在冷却或加热介质能够通过其从抽吸泵1返回至冷却或加热介质贮藏罐3的管道中设置空气池9，优选在管道的靠近冷却或加热介质贮藏罐3并且不高于贮藏罐3的液位的位置处设置该空气池9。

如图10所示，可在图4、7和8中所示的实施例中使用的减压单元12由减压阀18和压差阀19组成。减压单元12能够借助于减压阀18降低通过加压泵17加压的冷却或加热介质的压力并且将其维持在恒定值，并且能够通过压差阀19实现减压状态。如果已穿过减压阀18的冷却或加热介质的压力过低（例如，2atm或更低），通过压差阀19减压就可能难以起作用。因而，设置穿过减压阀18的冷却或加热介质的压力不低于2atm，优选2至4atm。减压单元中所设立的压力E（atm）为E=x－d，其中x和d如上文所定义。

实例

[实例1]

在图1中所示的一级装置中，流体贮藏罐2的高度约为5m，流体贮藏罐2的上部部分对空气开放，从冷却或加热介质（水）贮藏罐3的液位到封闭耐压套管4的底部的高度（A）为1m，并且从封闭耐压套管4的底部到其顶部的高度（B）为5m。本文中使用自吸离心泵1（由荏原公司制造（Ebara Corporation），型号40FQD5.15A，孔径40mm，最大抽吸高度（C_max）7m，输出功率1.5KW），并且将其连接至冷却或加热介质流动管5（40A的聚氯乙烯管）。

始终通过自动运行的温度控制设备8控制冷却或加热介质贮藏罐3，以通过被连接至贮藏罐的温度控制设备8冷却或加热该冷却或加热介质至任意温度，从而能够将该介质用作储冰箱或储热箱。

在流体贮藏罐2中，由流体输入管6引入流体，并且将其发送至流体输出管7。在将流体通过流体输入管6引入流体贮藏罐2之前，或者直接在引入流体之后，就通过对自吸离心泵1引入冷却或加热介质来开始自吸离心泵1的运行，并且通过以下方式循环冷却或加热介质，即：允许冷却或加热介质在冷却或加热介质流动管5中沿冷却或加热介质流动方向5a，从冷却或加热介质贮藏罐3流经在流体贮藏罐2的壁上设置的封闭耐压套管4；通过自吸离心泵1抽吸该介质；以及使该介质返回至冷却或加热介质贮藏罐3。在流体被贮藏在流体贮藏罐2中的时段期间，考虑任选的温度控制来适当地执行冷却或加热介质的循环。

在上述装置中，与流体贮藏罐2中的压力相比，冷却或加热介质（水）以较低的压力在封闭耐压套管4流动。

图1-8中的每个封闭耐压套管4都被在其底部连接至冷却或加热介质贮藏罐3、冷却或加热介质服务器罐10a、10b或10c、冷却或加热介质接收罐11b或11c，或者被连接至减压单元12。然而，封闭耐压套管4可在不同于底部位置的位置连接至冷却或加热介质贮藏罐等。

符号说明

1：自吸离心泵（抽吸泵）

2：流体贮藏罐

3：冷却或加热介质贮藏罐

4、4a、4b、4c：封闭耐压套管

5：冷却或加热介质流动管

5a：冷却或加热介质流动方向

6：流体输入管

7：流体输出管

8：温度控制设备

9：空气池

10a、10b、10c：液位控制冷却或加热介质服务器罐

11b、11c：冷却或加热介质接收罐

12：减压单元

13：电磁阀

14：物理减压设备

15：用于在操作开始时供应起动水的阀

16：T形管道系统

17：加压泵

18：减压阀

19：压差阀

Claims (13)

1.一种用于防止由于流体贮藏罐的壁破损导致的液态的冷却或加热介质污染在预定压力下的所述流体贮藏罐中的流体的方法，其中通过以下方式控制所述流体的温度，即：允许所述冷却或加热介质在绕所述流体贮藏罐的外壁设置的封闭耐压套管中流动，其特征在于，所述方法包括允许所述冷却或加热介质以低于在所述流体贮藏罐内施加的压力x(atm)的压力、在所述封闭耐压套管中流动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式允许所述冷却或加热介质以低于被施加到所述流体贮藏罐的压力x(atm)的压力、在所述封闭耐压套管中流动，即：将对空气开放的冷却或加热介质贮藏罐的液位或对空气开放并且与所述流体贮藏罐分开设置的冷却或加热介质供应服务器罐中的液位设置在比所述封闭耐压套管的底部低高度A(m)的水平处；借助于被连接至所述封闭耐压套管中的所述冷却或加热介质的出口的抽吸泵，抽吸所述冷却或加热介质；经由管线将所述冷却或加热介质从所述冷却或加热介质贮藏罐输送至所述封闭耐压套管；允许所述冷却或加热介质通过所述封闭耐压套管流动和循环；以及经由所述抽吸泵，使所述冷却或加热介质返回至所述冷却或加热介质贮藏罐，由此使所述冷却或加热介质流经所述封闭耐压套管，其中，将从所述冷却或加热介质贮藏罐或服务器罐的液位至所述封闭耐压套管的底部的高度A(m)设置成满足以下公式：

A≧{W(1－x+d)}/ρ

其中，

W为真空下的水抽吸高度(m)；

x(atm)为被施加至所述流体贮藏罐的内部的压力(atm)；

d(atm)为所述流体贮藏罐内的压力x(atm)和所述封闭耐压套管的底部处的压力(atm)之间的压力差(atm)，其中d>0；

ρ为所述冷却或加热介质的比重，

其中，所述高度A(m)、所述封闭耐压套管的从底部到其顶部的高度B(m)以及借助于所述抽吸泵获得的所述冷却或加热介质的抽吸高度C(m)之间的关系满足以下公式：

B≦C－A

其中，

C＝(C_max－S)/ρ；

C_max(m)为通过所述抽吸泵获得的所述冷却或加热介质的最大抽吸高度(m)，在此所述C_max为当所述冷却或加热介质为水时的最大抽吸高度；

S(m)为安全运行值(m)，并且S(m)大于0；以及

ρ和A如上文所定义。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式允许所述冷却或加热介质以低于所述压力x(atm)的压力、在所述封闭耐压套管中流动，即：在对空气开放的冷却或加热介质贮藏罐和所述流体贮藏罐之间设置减压单元；借助于被连接至所述封闭耐压套管中的所述冷却或加热介质的出口的抽吸泵，抽吸所述冷却或加热介质；经由所述减压单元，将所述冷却或加热介质从所述冷却或加热介质贮藏罐输送至所述封闭耐压套管；允许所述冷却或加热介质通过所述封闭耐压套管流动和循环；以及经由所述抽吸泵，使所述冷却或加热介质返回至所述冷却或加热介质贮藏罐，由此使所述冷却或加热介质流经所述封闭耐压套管，

其中，将从所述封闭耐压套管的底部到其顶部的高度B(m)设置成满足以下公式：

B≦C－{W(1－E)}/ρ；

其中，正常压力为1atm，

C(m)为通过所述抽吸泵获得的所述冷却或加热介质的抽吸高度(m)，并且

C＝(C_max－S)/ρ；

其中，

C_max(m)为通过所述抽吸泵获得的最大水抽吸高度(m)，即，在此所述C_max为当所述冷却或加热介质为水时的最大抽吸高度；

S(m)为安全运行值(m)，并且S(m)大于0；

ρ为所述冷却或加热介质的比重；

W(m)为真空下的水抽吸高度(m)；

E(atm)为在所述减压单元处设置的压力(atm)，其中，

E＝x－d，

x(atm)为被施加至所述流体贮藏罐的内部的压力(atm)；

d(atm)为所述流体贮藏罐内的压力x(atm)减去所述封闭耐压套管的底部处的压力(atm)的压力差(atm)，当所述抽吸泵停止时，需要所述压力差，其中d>0。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，物理地并且强制地降低所述冷却或加热介质流动的空间的压力，同时停止所述冷却或加热介质的流动并且密封所述空间。

5.一种防止由于流体贮藏罐的壁破损导致的液态的冷却或加热介质污染在预定压力下的所述流体贮藏罐中的流体的装置，其中通过允许所述冷却或加热介质流经绕所述流体贮藏罐的外壁设置的封闭耐压套管来控制所述流体贮藏罐中的所述流体的温度，其特征在于，所述装置允许所述冷却或加热介质以低于所述流体贮藏罐内的预定压力x(atm)的压力、在所述封闭耐压套管中流动。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置包括：

(a)封闭耐压套管，所述封闭耐压套管用于允许所述冷却或加热介质在其中流动和循环，绕所述流体贮藏罐的外壁设置所述套管；

(b)冷却或加热介质贮藏罐或冷却或加热介质供应服务器罐，其与所述流体贮藏罐分开设置，所述介质贮藏罐或所述服务器罐具有通风口，并且在其一端经由管线被连接至所述封闭耐压套管，其中将所述冷却或加热介质贮藏罐或冷却或加热介质供应服务器罐的液位设置在比所述流体贮藏罐的底部低高度A(m)的水平处，其中A>0；以及

(c)抽吸泵，所述抽吸泵在其一端被连接至所述封闭耐压套管中的所述冷却或加热介质的出口，并且在另一端被连接至所述冷却或加热介质贮藏罐或所述服务器罐；

其中，将从所述流体贮藏罐或所述服务器罐的所述液位到所述封闭耐压套管的底部的高度A(m)设置成满足以下公式：

A≧{W(1－x+d)}/ρ

其中，

W为真空下的水抽吸高度(m)；

x(atm)为被施加至所述流体贮藏罐的内部的压力(atm)；

d(atm)为所述流体贮藏罐内的压力x(atm)减去所述封闭耐压套管的底部处的压力(atm)的压力差(atm)，其中d>0；

ρ为所述冷却或加热介质的比重，

其中，所述高度A(m)、所述封闭耐压套管的从底部到其顶部的高度B(m)以及借助于所述抽吸泵获得的所述冷却或加热介质的抽吸高度C(m)之间的关系满足以下公式：

B≦C－A

其中，

C＝(C_max－S)/ρ；

C_max(m)为通过所述抽吸泵获得的所述冷却或加热介质的最大抽吸高度(m)，在此所述C_max为当所述冷却或加热介质为水时的最大抽吸高度；

S(m)为安全运行值(m)，并且S(m)大于0；以及

ρ和A如上文所定义，

由此，允许所述冷却或加热介质以低于所述压力x(atm)的压力、在所述封闭耐压套管中流动。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置包括：

(a)封闭耐压套管，所述封闭耐压套管用于允许所述冷却或加热介质在其中流动和循环，绕所述流体贮藏罐的外壁设置所述套管；

(b)冷却或加热介质贮藏罐，所述冷却或加热介质贮藏罐具有通风口，并且在其一端经由管线被连接至所述封闭耐压套管；

(c)抽吸泵，所述抽吸泵在其一端被连接至在所述封闭耐压套管中的所述冷却或加热介质的出口，并且在另一端经由管线被连接至所述冷却或加热介质贮藏罐；以及

(d)减压单元，所述减压单元在其一端经由管线被连接至所述封闭耐压套管的底部，并且在其另一端经由管线被连接至所述冷却或加热介质贮藏罐，

其中，将从所述封闭耐压套管的底部到其顶部的高度B(m)设置成满足以下公式：

B≦C－{W(1－E)}/ρ；

其中，正常压力为1atm，

C(m)为通过所述抽吸泵获得的所述冷却或加热介质的抽吸高度(m)，并且

C＝(C_max－S)/ρ；

其中，

C_max(m)为通过所述抽吸泵获得的最大水抽吸高度(m)，即，在此所述C_max为当所述冷却或加热介质为水时的最大抽吸高度；

S(m)为安全运行值(m)，并且S(m)大于0；

ρ为所述冷却或加热介质的比重；

W(m)为真空下的水抽吸高度(m)；

E(atm)为在所述减压单元处设置的压力(atm)，其中，

E＝x－d，

x(atm)为被施加至所述流体贮藏罐的内部的压力(atm)；

d(atm)为所述流体贮藏罐内的压力x(atm)减去所述封闭耐压套管的底部处的压力(atm)的压力差(atm)，当所述抽吸泵停止时，需要该压力差，其中d>0，

由此，允许所述冷却或加热介质以低于所述压力x(atm)的压力、在所述封闭耐压套管中流动。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，压力差d(atm)在从0.2至0.4(atm)的范围内。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述流体贮藏罐为大尺寸罐，所述大尺寸罐的高度B(m)超过通过所述抽吸泵获得的所述冷却或加热介质的抽吸高度(m)的高度C(m)，所述封闭耐压套管具有不少于2级封闭耐压套管的多级构造，第一级具有所述的封闭耐压套管的结构，第二和随后的各级中的每级都设有(i)封闭耐压套管，以及(ii)冷却或加热介质供应服务器罐，所述冷却或加热介质供应服务器罐与所述流体贮藏罐或减压单元分开设置，并且被布置在所述冷却或加热介质贮藏罐和每个封闭耐压套管的底部之间，

其中，在设置所述服务器罐的情况下，将从每个所述服务器罐的液位到每个封闭耐压套管的底部的高度A’设置成满足以下公式：

A’≧{W(1－x+d)}/ρ

其中W、x、d和ρ如上文所定义，并且将从每个服务器罐的液位到每个封闭耐压套管的顶部的高度A’+B’(m)设置成满足以下公式：

A’+B’≦C

其中C＝(C_max－S)/ρ，并且C_max、S和ρ如上文所定义，并且

在设置所述减压单元的情况下，将从每个封闭耐压套管的底部到其顶部的高度B’设置成满足以下公式：

B’≦C－{W(1－E)}/ρ

其中C、W、E和ρ如上文所定义。

10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述冷却或加热介质的通道中设置用于取样所述冷却或加热介质的空气池，以分析所述冷却或加热介质的组分。

11.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括物理减压设备，所述物理减压设备用于物理地并且强制地降低所述冷却或加热介质流动的空间中的压力，同时停止所述冷却或加热介质的流动并且密封所述空间。

12.一种减压单元，其特征在于包括：用于将被加压的冷却或加热介质降压并且将其维持在恒定压力处的减压阀；以及用于进一步降低所述冷却或加热介质的压力的压差阀，其中，所述减压单元用在根据权利要求7所述的装置中。

13.一种用于检测流体贮藏罐的裂缝的方法，其中通过以下方式控制所述流体贮藏罐中的流体的温度，即：允许液态的冷却或加热介质在预定压力下在绕所述流体贮藏罐的外壁设置的封闭耐压套管中流动，其特征在于，所述方法包括：允许所述液态的冷却或加热介质以低于在所述流体贮藏罐内施加的压力x(atm)的压力、在所述封闭耐压套管中流动；从在所述冷却或加热介质的通道中设置的空气池取样所述冷却或加热介质；以及分析所述冷却或加热介质的组分，同时防止所述流体贮藏罐中的流体被所述液态的冷却或加热介质污染。