CN105627084B - 低温罐体 - Google Patents

Abstract

一种低温罐体，包括：外罐和通过多个支撑件固定在外罐内的内罐，所述内罐空间作为存储液态低温介质的储液腔，所述内罐罐壁与支撑件接触的位置设有气封罩，所述气封罩位于所述储液腔中并与所述内罐的罐壁围合而形成气封腔，所述气封腔完全覆盖住所述支撑件。该低温储罐通过在内罐与支撑件的接触位置设置气封罩，并在气封罩的内部形成一容纳气态介质的气封腔，使支撑件与内罐接触处的介质处于气体状态，从而大量减少支撑件处漏热，极大地改善真空绝热低温罐体的绝热性能。

Description

低温罐体

技术领域

本发明涉及用于贮运低温液体的低温容器。

背景技术

低温罐体是指贮存沸点温度低于-150℃介质（如液氮、液氧、液氩、液化天然气）的一种双层结构容器。低温罐体可作为固定容器，安放在某一固定地点，也可作为移动式容器，安装在车、船等运输工具上，随运输工具一起运输低温介质。

如图1和图2所示，低温罐体主要包括：外罐1和通过支撑结构3安装于外罐内的内罐2。其中支撑结构3主要为八点支撑结构，八点支撑结构主要包括前后两组径向支撑，安装在内罐2、外罐1之间形成的夹层空间内，每组四个支撑点，上部两个，下部两个，沿圆周方向按一定的角度布置。

这种玻璃钢支撑结构具有安全可靠、制造工艺简便易行、使用维护方便、技术成熟等优点，但因为内罐中的液体可通过玻璃钢支撑与内罐的接触位置直接进行热传递，且由于玻璃钢支撑与内罐的接触点有八处之多，接触传热面积大，玻璃钢支撑的长度较短，与外罐热传递快，造成这种结构形式在绝热性能上有很大缺陷，据计算，玻璃钢支撑漏热占罐体全部漏热量的40%左右。为提高真空绝热低温罐体的绝热性能，通常采用的办法是加高玻璃钢支撑的长度和减少玻璃钢支撑的截面积，但这两种方法因受到空间尺寸和罐体质量参数的影响，对提高低温罐体的绝热性能作用有限。

因此，从提高真空绝热低温罐体的绝热性能和提升产品品质方面考虑，玻璃钢支撑处结构优化改善很有意义。

发明内容

本发明的主要在于提供一种能够减少支撑件向内罐传入热量，提高真空绝热性能的低温罐体。

为解决上述技术问题，本发明提出一种低温罐体，包括：外罐和通过多个支撑件固定在外罐内的内罐，所述内罐空间作为存储液态低温介质的储液腔，所述内罐罐壁与支撑件接触的位置设有气封罩，所述气封罩位于所述储液腔中并与所述内罐的罐壁围合而形成气封腔，所述气封腔完全覆盖住所述支撑件。

更优地，所述储液腔的上部设置有溢流管，所述储液腔位于溢流管之上的部分为气相空间，位于溢流管之下的部分为液相空间，所述气封腔与所述储液腔之间设有连通彼此的连通管。

更优地，所述连通管为弯管，所述弯管的一端位于所述气封腔中，另一端位于所述液相空间中，所述气封腔中的气体和所述储液腔中的液体通过所述弯管达到气液平衡。

更优地，所述弯管包括：伸入至所述气封腔中的伸入段以及位于所述气封腔外部并相对于所述内罐罐壁拱起的弯曲段，所述弯管的伸入段延伸至所述气封腔的最底部。

更优地，所述弯管的内径在6mm至15mm之间。

更优地，所述连通管的一端位于所述气封腔中，另一端位于所述气相空间中，将气封腔与气相空间相连通。

更优地，所述气封腔为封闭式腔体，且气封腔内填充有气态介质，气封腔内填充的气态介质的沸点低于所述储液腔内的液态低温介质的沸点。

更优地，所述气封腔与所述储液腔的体积比在0.05%—0.5%之间。

更优地，所述气封罩的材质与所述内罐的材质相同。

更优地，位于内罐最大液位线之下的每个支撑件处均设置有气封罩，位于内罐最大液位线之上的每个支撑件处均不设置气封罩。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过在低温储罐的内罐与支撑件的接触位置设置气封罩，并在气封罩的内部形成一容纳气态介质的气封腔，使支撑件与内罐接触处的介质处于气体状态，从而大量减少支撑件处漏热，极大地改善真空绝热低温罐体的绝热性能。

附图说明

图1为现有低温罐体的纵向剖视图；

图2为现有低温罐体的支撑件与内罐连接处的结构图；

图3为本发明第一较佳实施例的低温罐体的支撑件与内罐连接处的结构图；

图4、图5和图6为本发明第二较佳实施例的低温罐体的支撑件与内罐连接处的结构图；

图7为本发明第三较佳实施例的低温罐体的支撑件与内罐连接处的结构图。

附图标记说明如下：1、外罐；2、内罐；21、储液腔；3、支撑件；4、气封罩；41、气封腔；5、连通管。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

低温罐体第一实施例

参阅图3，该低温罐体包括：外罐（图中未示出）、内罐2、支撑件3、气封罩4以及连通管5。

内罐2通过多个支撑件3固定在外罐的内部，内罐2空间作为存储液态低温介质的储液腔21。外罐、内罐以及支撑件的结构均与现有技术结构相同，其详细结构此处不作赘述。

内罐2罐壁与支撑件3接触的位置设有气封罩4，气封罩4位于储液腔21中并与内罐2的罐壁围合而形成气封腔41。气封腔41完全覆盖住支撑件3，且较优地，气封腔41与储液腔21的体积比在0.05%—0.5%之间。

储液腔21的上部设置有溢流管（图中未示出），使得当储液腔21充装液体低温介质至溢流管处时，多余的液体经溢流管向外溢流，因而溢流管所在位置即为储液腔的最大液位线213处，储液腔21位于最大液位线213之上的部分作为低温介质蒸发气的存储空间，即为气相空间212，储液腔21位于溢流管之下的部分为液态低温介质存储空间，即为液相空间211。

气封腔41与储液腔21之间设有连通彼此的连通管5，连通管5的一端位于气封腔41中，另一端位于气相空间212中，将气封腔41与气相空间212相连通。

连通管5和气封罩4的材质要求与内罐2的材质要求一样，均为耐低温金属材料，如：奥氏体不锈钢材料。

当内罐2中注入液态低温介质之前，储液腔21和气封腔41都需经气态介质吹扫而将空气排出，使得储液腔21中的氧含量以及水露点达到设计要求，吹扫之后的储液腔21及气封腔41中都充满气态介质。

当内罐注入液态低温介质后，液态低温介质将一部分气态吹扫介质压入气封腔41中，使气封腔41内的压力不断增大，同时，储液腔21中的一部分液态低温介质气化而向上漂浮在气相空间212中，并通过连通管5与气封腔41连通，使气封腔41中的气态介质与气相空间212中的介质达到压力平衡，防止气封腔41受到内罐压力而失稳破坏。同时，由于气封腔41中充满气态介质，由于气态介质传热效率低，因而能将支撑件3与储液腔21中的液态介质相隔绝，使得支撑件3处的传热大幅减少，从而大大改善真空绝热低温罐体的绝热性能。

要说明的是，用于吹扫的气态介质的沸点应低于储液腔21中液态低温介质的沸点，以防止充装液态低温介质之后造成吹扫介质结晶凝结而影响绝热效果，如，当储液腔21中充装液态天然气时，吹扫介质可选用氮气。

当罐体周向设置多个支撑件3时，位于内罐最大液位线213之上的支撑件3，接触的是内罐2的气相空间212，漏热较少，因而没必要设置气封罩4，而位于内罐最大液位线213之下的支撑件3，与液相空间211直接接触，因而有必要对位于内罐最大液位线213之下的每个支撑件3处都设置有气封罩4，以此将支撑件3与液相空间211中的液态介质相隔绝，降低支撑件3漏热，提高绝热性能。

低温罐体第二实施例

参阅图4、图5和图6，本实施例的低温罐体也包括：外罐（图中未示出）、内罐2、支撑件3、气封罩4以及连通管5。

与上述实施例不同的是，本实施例的连通管5为弯管，弯管的一端位于气封腔41中，另一端位于液相空间211中。

当内罐2中注入液态低温介质后，液态低温介质将一部分储液腔21中残留的气态吹扫介质通过弯管压入气封腔41中，使气封腔41内的压力不断增大，当压力增大到与储液腔21中的液态低温介质平衡时，液态低温介质就被排除在气封腔41之外，使气封腔41成为一个气体空腔，降低支撑件3漏热；如果气封腔41与储液腔21内的液态低温介质达到平衡之前，液态低温介质已通过弯管进入气封腔41，则气封腔41内的一部分液态低温介质会随着支撑件3处热量传入而气化，使气封腔41中的压力不断增大，并通过弯管将一部分液态低温介质压回至储液腔21中，而剩余在气封腔41中的液态低温介质或将继续气化，或被压回至储液腔21中，如此往复动态调整，直至气封腔41与储液腔21中的液态介质达到气液平衡。

当气封腔41与储液腔21达到气液平衡时，气封腔41内基本是气态介质，因而能够使支撑件3处的传热大幅减少，大大改善真空绝热低温罐体的绝热性能。

弯管的内径不宜过大，在6mm至15mm之间较佳，以利于气封腔41与储液腔21快速达到气液平衡。

较优地，弯管包括：伸入至气封腔41内的伸入段51以及位于气封腔41外部的弯曲段52，且伸入段51延伸至气封腔41的最底部。

在气封腔41与储液腔21达到气液平衡之前，如果气封腔41内进入液态低温介质，该液态低温介质将会在重力作用下顺流至气封腔41的最底部，因而弯管的伸入段51延伸至气封腔41的最底部，有利于将残留在气封腔41中的液态低温介质顺利排出，从而使气封腔41与储液腔21尽快达到气液平衡。

较优地，弯管位于气封腔41外部的弯曲段52相对于内罐2罐壁拱起，在气封腔41与储液腔21达到气液平衡之前，拱起的弯曲段52一方面为气封腔41内的气态介质溢出提供阻力，另一方面也给储液腔21中的液态介质进入气封腔41提供阻力，使得液态介质在弯曲段与气态介质达到气液平衡，将气态介质封在气封腔41中。

弯管进入气封腔41的位置不限定，其既可以从气封罩4顶面最低位置进入气封腔41（如图4所示），也可以从气封罩4顶面的中间位置进入气封腔41（如图6所示），还可以从气封罩4顶面的最高位置（如图5所示）进入气封腔41，此外，弯管伸出气封腔41的弯曲方向既可以自上而下向末端弯曲（如图4和图6所示），也可以自下而上向末端弯曲（如图5所示），均不影响气封腔41与储液腔21达到气液平衡。

低温罐体第三实施例

本实施例的低温罐体包括：外罐（图中未示出）、内罐2、支撑件3以及气封罩4。

与上述两个实施例不同的是，本实施例的气封罩4上没有设连通管，气封罩4与内罐2罐壁围成的气封腔41为封闭式腔体，且气封腔41内预先填充有气态介质，且该气态介质的沸点低于储液腔21内存储的液态低温介质的沸点。

为方便气封腔预先充装气态介质，可在内罐2罐壁对应支撑件3的位置或者气封罩4上设置充气孔（也可以为充气管）和配套的堵盖，通过充气孔（或充气管）向气封腔41内充气，并在充气结束后用堵盖封闭充气孔（或充气管），使气封腔为封闭式腔体。

该封闭式的气封腔41一样能够使支撑件3处的传热大幅减少，并大大改善真空绝热低温罐体的绝热性能。

为避免气封腔41与内罐2的储液腔21存在压差而导致失稳破坏，可对气封罩4进行结构加强，如增大气封罩4的用料厚度，使气封罩4的抗压性能更好。

以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温罐体，其特征在于，包括：外罐和通过多个支撑件固定在外罐内的内罐，所述内罐空间作为存储液态低温介质的储液腔，所述内罐罐壁与支撑件接触的位置设有气封罩，所述气封罩位于所述储液腔中并与所述内罐的罐壁围合而形成用以容纳气态介质的气封腔，所述气封腔完全覆盖住所述支撑件。

2.如权利要求1所述的低温罐体，其特征在于，所述储液腔的上部设置有溢流管，所述储液腔位于溢流管之上的部分为气相空间，位于溢流管之下的部分为液相空间，所述气封腔与所述储液腔之间设有连通彼此的连通管。

3.如权利要求2所述的低温罐体，其特征在于，所述连通管为弯管，所述弯管的一端位于所述气封腔中，另一端位于所述液相空间中，所述气封腔中的气体和所述储液腔中的液体通过所述弯管达到气液平衡。

4.如权利要求3所述的低温罐体，其特征在于，所述弯管包括：伸入至所述气封腔中的伸入段以及位于所述气封腔外部并相对于所述内罐罐壁拱起的弯曲段，所述弯管的伸入段延伸至所述气封腔的最底部。

5.如权利要求3所述的低温罐体，其特征在于，所述弯管的内径在6mm至15mm之间。

6.如权利要求2所述的低温罐体，其特征在于，所述连通管的一端位于所述气封腔中，另一端位于所述气相空间中，将气封腔与气相空间相连通。

7.如权利要求1所述的低温罐体，其特征在于，所述气封腔为封闭式腔体，气封腔内填充的气态介质的沸点低于所述储液腔内的液态低温介质的沸点。

8.如权利要求1所述的低温罐体，其特征在于，所述气封腔与所述储液腔的体积比在0.05％—0.5％之间。

9.如权利要求1所述的低温罐体，其特征在于，所述气封罩的材质与所述内罐的材质相同。

10.如权利要求1所述的低温罐体，其特征在于，位于内罐最大液位线之下的每个支撑件处均设置有气封罩，位于内罐最大液位线之上的每个支撑件处均不设置气封罩。