CN110285316A - 一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及低温储运领域，提供了一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，包括外壳包容的内胆，所述内胆用于存放低温液体；所述内胆与所述外壳之间形成有绝热夹层，多层绝热材料设置于所述绝热夹层中；所述多层绝热材料与所述内胆的外壁之间设有多个凸起物，经所述凸起物隔离形成间隙，使所述多层绝热材料与所述内胆的外壁之间的接触面积减少；所述凸起物之间的间隙形成通道，便于抽空绝热夹层内空气。藉由前述构造，使多层绝热材料与内胆的外壁之间导热面积减小，固体导热减小；绝热夹层压强减小，气体导热减小；形成抽空通道，提高抽空效率；从而实现了绝热效率的提高和制造成本的降低。

Description

一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器
技术领域
本发明涉及低温储运领域，尤其是指提供了一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器。
背景技术
贮存和运输低温液体的设备统称为低温容器，一般分为小型杜瓦瓶、贮槽、槽车和槽船等。通过绝热结构向低温容器内传热的方式有固体导热、热辐射、气体对流和气体导热。现阶段，高真空多层绝热之所以越来越多的应用于低温容器行业，除了轻量化的原因外，更重要的是因为其高真空消除了气体对流传热和减小了气体导热；反射屏锐减了辐射传热；间隔材料减小了固体导热。高真空多层绝热因同时消除或减小了导热、对流和辐射，因此，高真空多层绝热被称为“超级绝热”，而得到广泛应用。应用高真空多层绝热的低温容器被称为“高真空多层绝热容器(High Vacuum Multilayer Insulation Tank:HVMLIT)”。HVMLIT是由同心装置的两层金属壳构成，内层金属壳为内胆(也称为内容器)，用于存放低温液体；外层金属壳为外壳。内胆与外壳之间形成了绝热夹层。多层绝热材料缠绕于内胆外壁上，内胆外壁与多层材料最外层之间的空间为层间，多层绝热材料最外层与外壳内壁之间的空间为残余夹层，HVMLIT结构示意图见图1。国内外研究学者对HVMLIT绝热夹层的研究发现，层间压强(特别是靠近内胆的层间压强)比残余夹层的压强高1～2个数量级，层间的残余气体导热不容忽视。另外，由于多层绝热材料的抽空阻力大，造成HVMLIT的抽空效率低，抽空时间较长，过多消耗能源。
针对HVMLIT抽空时间长，层间压强高，绝热效率低等不足，设计提出了低温容器内胆外壁上带有凸起物的HVMLIT。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供了一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，该结构使多层绝热材料与内胆的外壁之间导热面积减小，固体导热减小；绝热夹层压强减小，气体导热减小；形成抽空通道，提高抽空效率；从而实现了绝热效率的提高和制造成本的降低。
为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供了一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，包括外壳包容的内胆，所述内胆用于存放低温液体；所述内胆与所述外壳之间形成有绝热夹层，多层绝热材料设置于所述绝热夹层中；
所述多层绝热材料与所述内胆的外壁之间设有多个凸起物，经多个所述凸起物隔离形成间隙，使所述多层绝热材料与所述内胆的外壁之间的接触面积减少；多个所述凸起物之间的间隙形成通道，所述通道便于抽空绝热夹层内空气。
在本技术方案中，多层绝热材料与内胆的外壁之间设有多个凸起物，经凸起物隔离形成间隙，使多层绝热材料与内胆的外壁之间的接触面积减少；内胆外壁与多层绝热材料的接触面积减小，从而实现固体导热减小，提高了绝热夹层的绝热效率。凸起物之间的间隙形成通道，便于抽空绝热夹层内空气，内胆外壁与多层绝热材料之间形成了抽空通道，抽空使得内胆外壁与多层绝热材料之间以及多层绝热材料层间的压强减小，气体导热减小，进一步提高了绝热夹层的绝热效率；内胆外壁与多层绝热材料之间形成的抽空通道，使得多层绝热材料层间的气体更易被抽出，从而提高了抽空效率，减小了抽空能耗，降低了生产成本；另外，由于在高真空多层绝热容器内胆外壁增加凸起物后，绝热夹层的绝热效率提高，从而可在保证高真空多层绝热容器绝热性能的前提下，减小多层绝热材料的使用量，可进一步降低高真空多层绝热容器的生产成本。
此结构有益于高真空多层绝热容器层间真空度的提高、抽空时间的减少和绝热效率的提升，并且在高真空多层绝热容器原有设计改动较小的条件下，实现生产成本的降低。
在本实施例中优选，所述凸起物为长条状凸起物或块状凸起物。
本技术方案中，凸起物采用长条状凸起物或块状凸起物，可以进一步的降低内胆外壁与多层绝热材料的接触面积减小，从而实现固体导热减小，提高了绝热夹层的绝热效率。
在本实施例中优选，所述凸起物的材质为导热系数低的金属或者非金属材料。
本技术方案中，凸起物的材质为导热系数低的金属或者非金属材料，可以有效的降低因材质问题而产生的固体导热，提高了绝热夹层的绝热效果。
在本实施例中优选，所述凸起物为金属细管，所述凸起物固定在所述内胆的外壁上。
在本实施例中优选，多个所述凸起物沿所述内胆的外壁轴线方向进行固定，所述凸起物的长度与所述内胆的筒体长度一致，多个所述凸起物等距间隔。
在本实施例中优选，所述内胆还包括内胆封头，所述内胆封头外表面上设有圆环凸起物，所述圆环凸起物是由金属细管制成，并经点焊固定于所述内胆封头的外表面。
在本实施例中优选，所述圆环凸起物包括第一圆环凸起物及第二圆环凸起物，所述第一圆环凸起物的直径为所述内胆封头直径的2/3，所述第二圆环凸起物的直径为所述内胆封头直径的1/3，所述内胆封头、所述第一环形凸起物及所述第二环形凸起物的圆心在同一轴线上。
本技术方案中，使用低导热性金属，使固体导热减小，提高了绝热夹层的绝热效率；使用金属细管作为凸起物，方便用焊接的方式将凸起物固定在内胆外壁上，在保证了绝热效率的前提下，提高了生产高真空多层绝热容器的效率；金属细管使内胆外壁与多层绝热材料之间形成了抽空通道，圆环凸起物使内胆封头与多层绝热材料之间以及多层绝热材料层间的压强减小，气体导热减小，进一步提高了绝热夹层的绝热效率；由于在高真空多层绝热容器内胆外壁增加凸起物后，绝热夹层的绝热效率提高，从而可在保证高真空多层绝热容器绝热性能的前提下，减小多层绝热材料的使用量，可进一步降低高真空多层绝热容器的生产成本。
在本实施例中优选，所述第一环形凸起物及所述第二环形凸起物的圆环上设有气体通道，所述气体通道对称布置。
在本实施例中优选，所述通道的出口与所述多层绝热材料的包扎连接缝、层间管道连接处及抽空时易出气部位相联通。
本技术方案中，第一环形凸起物及第二环形凸起物的圆环上设有气体通道，以及将间隙形成的通道的出口与多层绝热材料的包扎连接缝、层间管道连接处等抽空时易出气部位相联通，使得多层绝热材料层间的气体更易被抽出，从而提高了抽空效率，减小了抽空能耗，降低了生产成本。
本发明提供一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，能够带来以下至少一种有益效果：
1.本发明中，通过在内胆外壁增加凸起物，使内胆外壁与多层绝热材料的接触面积减小，从而实现固体导热减小，提高了绝热夹层的绝热效率。
2.本发明中，通过在内胆外壁增加凸起物，使内胆外壁与多层绝热材料之间形成了抽空通道，抽空使得内胆外壁与多层绝热材料之间以及多层绝热材料层间的压强减小，气体导热减小，进一步提高了绝热夹层的绝热效率。
3.本发明中，通过在内胆外壁增加凸起物，使内胆外壁与多层绝热材料之间形成的抽空通道，使得多层绝热材料层间的气体更易被抽出，从而提高了抽空效率，减小了抽空能耗，降低了生产成本。
4.本发明中，由于在高真空多层绝热容器内胆外壁增加凸起物后，绝热夹层的绝热效率提高，从而可在保证高真空多层绝热容器绝热性能的前提下，减小多层绝热材料的使用量，可进一步降低高真空多层绝热容器的生产成本。
附图说明
图1是本实施例高真空多层绝热容器的结构示意图；
图2是本实施例带有凸起物的高真空多层绝热容器沿径向刨面示意图；
图3是本实施例带有凸起物的高真空多层绝热容器沿轴向刨面示意图；
图4是本实施例高真空多层绝热容器内胆封头凸起物安置方式示意图。
附图标号说明：
1.外壳，2.多层绝热材料，3.内胆，4.低温液体，5.残余夹层，6.凸起物，7.内胆封头，8.第一环形凸起物，9.第二环形凸起物。
具体实施方式
尽管本发明可以容易地表现为不同形式的实施例，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施例，同时可以理解的是本说明书应视为是本发明原理的示范性说明，而并非旨在将本发明限制到在此所说明的那样。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用以说明本发明的一个实施例的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施例必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其它的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。
在实施例一中，如图1至图3所示，本实施例提供了一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，包括外壳1包容的内胆3，内胆3用于存放低温液体4；内胆3与外壳1之间形成有绝热夹层，多层绝热材料2设置于绝热夹层中，多层绝热材料2与内胆3的外壁之间设有多个凸起物6，经凸起物6隔离形成间隙，使多层绝热材料2与内胆3的外壁之间的接触面积减少，从而实现固体导热减小，提高了绝热夹层的绝热效率。凸起物6之间的间隙形成通道，便于抽空绝热夹层内空气，内胆外壁与多层绝热材料之间形成了抽空通道，抽空使得内胆外壁与多层绝热材料之间以及多层绝热材料层间的压强减小，气体导热减小，进一步提高了绝热夹层的绝热效率。
在实际应用中，低温液体4指-160℃以下以液体形式存在的气体，例如液氧、液氮、液氩、液氢、液氦、液体甲烷及LNG等，它们广泛应用在工业生产、医院和日常生活中。贮存和运输低温液体4的设备统称为低温容器，一般分为小型杜瓦瓶、贮槽、槽车和槽船，常见的低温容器一般都做成圆筒形，且两端用蝶形封头形成密闭空间。通过绝热结构向低温容器内传热的方式有固体导热、热辐射、气体对流和气体导热，现阶段，高真空多层绝热之所以越来越多的应用于低温容器行业，除了轻量化的原因外，更重要的是因为其高真空消除了气体对流传热和减小了气体导热；反射屏锐减了辐射传热；间隔材料减小了固体导热；高真空多层绝热因同时消除或减小了导热、对流和辐射，因此，高真空多层绝热被称为“超级绝热”，而得到广泛应用。
应用高真空多层绝热的低温容器被称为“高真空多层绝热容器(High VacuumMultilayer Insulation Tank:HVMLIT)”。HVMLIT是由同心装置的两层金属壳构成，内层金属壳为内胆3(也称为内容器)，用于存放低温液体4；一般低温容器的内胆3可用铜、铝合金及奥氏体不锈钢，液化天然气贮槽还可用9％的镍钢；液氟容器的内胆多用蒙乃尔金属，也可使用不锈钢、铜、铝等材料，但因热导率较大，不宜用作管道及内胆与外壳之间的支承构件。容器的外壳1，系在室温下工作，故用普通碳素钢即可，可以降低成本。内胆3与外壳1之间形成了绝热夹层，多层绝热材料2缠绕于内胆3的外壁上，内胆3的外壁与多层绝热材料2的最外层之间的空间为层间，多层绝热材料2的最外层与外壳1的内壁之间的空间为5残余夹层，多层绝热材料2一般是由许多具有低热导率的低温绝热材料与具有高发射率的反射屏材料交替组合而成。HVMLIT结构示意图见图1，国内外研究学者对HVMLIT绝热夹层的研究发现，层间压强(特别是靠近内胆的层间压强)比残余夹层5的压强高1～2个数量级，层间的残余气体导热不容忽视。另外，由于多层绝热材料2的抽空阻力大，造成HVMLIT的抽空效率低，抽空时间较长，过多消耗能源。针对HVMLIT抽空时间长，层间压强高，绝热效率低等不足，本实施例在低温容器内胆外壁上设有凸起物6，凸起物6的设计原则是保证多层绝热材料2与内胆3的外壁之间形成间隙，从而实现多层绝热材料2与内胆3的外壁的接触方式由面接触变为线接触甚至是点接触，并且使间隙之间形成通道。优选地，凸起物6为长条状凸起物或块状凸起物，例如，长条的圆形管状结构，圆形管状结构沿内胆3的外壁平行放置；或者圆柱结构，圆柱结构垂直固定在内胆3的外壁上。凸起物6的高度和凸起物6与凸起物6之间的间距的应当保证内胆3的外壁与多层绝热材料2的接触面积最小；凸起物6的材质应当选取导热系数较小的金属或者非金属材料，凸起物6的材质为硬质材料，凸起物6的形状、布置和选材可以综合考虑实际安装便利、导热较小等因素。本实施例有益于高真空多层绝热容器层间真空度的提高、抽空时间的减少和绝热效率的提升，并且在高真空多层绝热容器原有设计改动较小的条件下，实现生产成本的降低。
在实施例二中，如图1至图4所示，在实施例一的基础上，凸起物6为金属细管，凸起物6固定在内胆3的外壁上；优选地，凸起物6沿内胆3的外壁平行与轴向进行固定，凸起物6的长度与内胆3的筒体长度一致，凸起物6与凸起物6等距间隔。优选地，内胆3还包括内胆封头7，内胆封头7外表面上设有圆环凸起物，圆环凸起物是由金属细管制成，并经点焊固定于内胆封头7的外表面。优选地，圆环凸起物包括第一圆环凸起物8及第二圆环凸起物9，第一圆环凸起物8的直径为内胆封头7直径的2/3，第二圆环凸起物9的直径为内胆封头7直径的1/3，内胆封头7、第一环形凸起物8及第二环形凸起物9的圆心在同一轴线上。第一环形凸起物8及第二环形凸起物9的圆环上设有气体通道，气体通道对称布置。优选地，通道的出口与多层绝热材料2的包扎连接缝、层间管道连接处及抽空时易出气部位相联通。内胆外壁与多层绝热材料之间形成的抽空通道，使得多层绝热材料层间的气体更易被抽出，从而提高了抽空效率，减小了抽空能耗，降低了生产成本。另外，由于在高真空多层绝热容器内胆外壁增加凸起物后，绝热夹层的绝热效率提高，从而可在保证高真空多层绝热容器绝热性能的前提下，减小多层绝热材料的使用量，可进一步降低高真空多层绝热容器的生产成本。
在本实施例中，低温容器的内胆3的外表面带有凸起物6的高真空多层绝热容器的制造过程中，除增加了凸起物6的制造之外，其他的制造工艺是完全一致的，现对内胆3的外表面增加凸起物6进行具体的说明，但本专利不限于此种方式。此实施方式已在实验用低温量热器上进行了验证。在其他条件一致的情况下，低温量热器内胆3的外壁上增加凸起物6后，绝热性能提高了7.8％；在粗抽时间和工艺一致的情况下，精抽绝热夹层，至真空度优于5.0×10-2Pa的时间缩短了13.4％。具体实施过程如下：
在低温容器的内胆3包扎多层绝热材料2之前，采用外直径5mm的凸起物6(金属细管)沿低温容器内胆3的筒体外壁、平行与轴向，进行点焊固定，金属细管的长度与内胆3的筒体一致，金属细管与金属细管间隔距离300mm；
内胆封头7包扎多层绝热材料2之前，在内胆封头7外表面上增加两道圆环凸起，圆环的直径为内胆封头7公称直径的1/3和2/3(以保证圆环与圆环在封头外表面上的间距300mm)。圆环凸起物是由外直径5mm的金属细管制成，并经点焊固定于内胆封头7外表面；圆环凸起物虽是圆环，但未闭合，留有30mm宽的气体通道，气体通道对称布置。
通过以上步骤的实施，可在高真空多层绝热内胆3的外壁上增加凸起物6，实现绝热效率的提高和制造成本的降低。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，包括外壳包容的内胆，所述内胆用于存放低温液体；所述内胆与所述外壳之间形成有绝热夹层，多层绝热材料设置于所述绝热夹层中，其特征在于：
所述多层绝热材料与所述内胆的外壁之间设有多个凸起物，经多个所述凸起物隔离形成间隙，使所述多层绝热材料与所述内胆的外壁之间的接触面积减少；多个所述凸起物之间的间隙形成通道，所述通道便于抽空绝热夹层内空气。
2.根据权利要求1所述的内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，其特征在于：
所述凸起物为长条状凸起物或块状凸起物。
3.根据权利要求1所述的内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，其特征在于：
所述凸起物的材质为导热系数低的金属或者非金属材料。
4.根据权利要求3所述的内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，其特征在于：
所述凸起物为金属细管，所述凸起物固定在所述内胆的外壁上。
5.根据权利要求4所述的内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，其特征在于：
多个所述凸起物沿所述内胆的外壁轴线方向进行固定，所述凸起物的长度与所述内胆的筒体长度一致，多个所述凸起物等距间隔。
6.根据权利要求1所述的内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，其特征在于：
所述内胆还包括内胆封头，所述内胆封头外表面上设有圆环凸起物，所述圆环凸起物是由金属细管制成，并经点焊固定于所述内胆封头的外表面。
7.根据权利要求6所述的内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，其特征在于：
所述圆环凸起物包括第一圆环凸起物及第二圆环凸起物，所述第一圆环凸起物的直径为所述内胆封头直径的2/3，所述第二圆环凸起物的直径为所述内胆封头直径的1/3，所述内胆封头、所述第一环形凸起物及所述第二环形凸起物的圆心在同一轴线上。
8.根据权利要求7所述的内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，其特征在于：
所述第一环形凸起物及所述第二环形凸起物的圆环上设有气体通道，所述气体通道对称布置。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器，其特征在于：
所述通道的出口与所述多层绝热材料的包扎连接缝、层间管道连接处及抽空时易出气部位相联通。
CN201910498313.7A 2019-06-10 2019-06-10 一种内容器外表面带有凸起物的高真空多层绝热容器 Active CN110285316B (zh)

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