CN110873278A - 珠光砂填充装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了珠光砂填充装置及方法，它包括用于和低温容器外罐连通并固定的底部连通管，所述底部连通管的顶部固定有第一法兰盘，所述第一法兰盘与第二法兰盘通过法兰螺栓组固定相连，所述第二法兰盘与顶部连通管相连，所述顶部连通管与三通接头的其中一个接头固定相连，所述三通接头的中间接头安装有第一陶瓷球阀，所述三通接头的顶部接头安装有第二陶瓷球阀。解决了珠光砂在填入低温容器夹层因含水量过高导致抽真空时不易达到标准规定的真空度的难题；提高了将珠光砂夹层抽到规定真空度所需的时间，极大地提高了生产效率和效果。

Description

珠光砂填充装置及方法
技术领域
本发明属于压力容器制造设备领域，特别是涉及珠光砂填充装置及方法。
背景技术
低温容器是指工作时壁温在-20℃以下的压力容器。液化乙烯、液化天然气、液氮和液氢等的储存和运输用容器均属低温压力容器，低温容器的应用范围日益广泛，规格及型号亦不断更新。
珠光砂是一种膨胀珍珠岩，它是由玻璃质山岩经破碎及高温焙烧而成，具有极低的导热性，很强的吸水性。当在对低温容器的珠光砂填充时，如果填充时间过长，珠光砂所吸附的水分和杂质都会影响抽真空的效果。在填充过程中，如果珠光砂没有压实，在使用过程中，由于内筒的热胀冷缩，珠光砂会不断下沉并压实，导致低温容器真空夹层中有一部分未填有珠光砂，这样势必使容器的绝缘性能降低。
目前低温容器珠光砂填充存在着效率低、填充过程中珠光砂泄漏较大和充填效果不佳问题。目前珠光砂填充方法有二种。
第一种方法是将袋装的珠光砂直接充填进低温容器的夹层，该方法虽然不需要制造工装，但是在填充过程中珠光砂易吸潮，并存在泄漏较大的问题，容易照成环境污染；由于填充过程中未对珠光砂进行压实，在使用过程中珠光砂会不断下沉降低保温效果，同时，填充效率较低，难以实现容器的升级换代及大型低温容器的生产。
第二种方法是采用通过储罐存储珠光砂，填充时通过软管与罐体相连实现珠光砂的填充。该方法虽然可以解决珠光砂填充过程中容易泄露和易吸潮的问题，但是无法解决珠光砂压实的问题。
发明内容
本发明的主要目的是解决上述背景技术存在的不足，提供一种珠光砂填充装置及方法，此装置能够使珠光砂在填入低温容器夹层之前的含水率达到标准规定的范围内；解决了珠光砂在填入低温容器夹层因含水量过高导致抽真空时不易达到标准规定的真空度的难题；提高了将珠光砂夹层抽到规定真空度所需的时间，极大地提高了生产效率和效果。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：珠光砂填充装置，它包括用于和低温容器外罐连通并固定的底部连通管，所述底部连通管的顶部固定有第一法兰盘，所述第一法兰盘与第二法兰盘通过法兰螺栓组固定相连，所述第二法兰盘与顶部连通管相连，所述顶部连通管与三通接头的其中一个接头固定相连，所述三通接头的中间接头安装有第一陶瓷球阀，所述三通接头的顶部接头安装有第二陶瓷球阀。
所述第一陶瓷球阀的另一端安装有用于和热空气供应管接头相连通的第一管接头。
所述第二陶瓷球阀的另一端安装有用于和珠光砂原料供应管接头相连通的第二管接头。
所述低温容器外罐的内部为低温容器内罐，在低温容器外罐的底部连通有用于抽真空的抽真空管。
填充过程中，所述低温容器外罐上安装有多个珠光砂填充装置。
珠光砂填充装置进行填充方法的方法，他包括以下步骤：
步骤一：根据低温容器大小计算出需要填珠光砂的体积；
步骤二：根据计算出的需要填珠光砂的体积确定珠光砂填充装置的数量；
步骤三：根据低温容器的结构确定珠光砂填充装置在筒体上的位置；
步骤四：根据确定的安装位置，将珠光砂填充装置安装在低温容器的低温容器外罐的相应的位置；
步骤五：将珠光砂填充装置的第一管接头与供应热空气的空气加热装置相连，将第二管接头与珠光砂储罐相连；
步骤六：将抽真空管与真空泵相连，并对低温容器的低温容器外罐和低温容器内罐形成的夹层进行抽真空；
步骤七：通过控制第一陶瓷球阀和第二陶瓷球阀交替开启，最终完成珠光砂的快速填充；
步骤八：填充完成后，拆除珠光砂填充装置，填充口进行封堵，完成珠光砂填充工作。
所述步骤三中具体操作为，为了保证珠光砂填充填时的操作及填充装置在筒体上布置方便，立式储罐和卧式储罐填充时均采用卧式填充，以降低操作高度；填充时，将填充装置放置在筒体顶部最高点和左右两侧水平位置，填充装置距离封头切线位置≤500mm，其余各填充装置再按所需数量在筒体上均匀布置。
所述步骤六中具体操作为，珠光砂填充时，首先用真空泵将夹层真空抽到100~150Pa，再打开珠光砂填充装置的第二陶瓷球阀，通过夹层抽真空产生负压将珠光砂从珠光砂储罐吸入低温容器的夹层。
所述步骤七中具体操作为，珠光砂填充过程中，当珍珠岩充填时间100秒后关闭第二陶瓷球阀，开启第一陶瓷球阀，把热空气压力升到至少0.4MPa后压到夹层里，加压至少三次将珠光砂压实后关闭第一陶瓷球阀，每次抽真空30分钟充填珠光砂100秒，直至充填到珠光砂充填量达到夹层容积1.9倍后充填结束。
根据低温容器的容积相应增加珠光砂填充装置数量，实现珠光砂的快速填充。
本发明有如下有益效果：
1、通过采用上述结构的填充装置，其有效的增加珠光砂填充速度和效果，实现快速将珠光砂填充的目的。该方法及装置成本低，操作简单，使用方便。减轻了工作强度，提高了工作效率。同时，可以将低温容器夹层中的珠光砂压实，避免在使用过程中因为珠光砂的沉降，导致保温效果下降的问题。
2、通过采用三通接头能够同时连接第二陶瓷球阀和第一陶瓷球阀，进而能够同时与珠光砂料罐和气体加热装置相连，进而能够方便的实现充砂和充气之间的切换，最终实现整个充填工艺过程。
3、通过采用真空吸入的方式有效的提高了填充效率。
4、通过加压的方式，能够有效的对填充之后的珠光砂进行压实，防止其后续使用时发生沉降，而导致容器失效的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明在填充过程中第一种安装结构主视图。
图3为本发明在填充过程中第一种安装结构左视图。
图4为本发明在填充过程中第二种安装结构主视图。
图5为本发明在填充过程中第二种安装结构左视图。
图中：第二管接头1、第二陶瓷球阀2、三通接头3、顶部连通管4、法兰螺栓组5、第二法兰盘6、第一法兰盘7、底部连通管8、第一陶瓷球阀9、第一管接头10、低温容器外罐11、低温容器内罐12、抽真空管13。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1-5，珠光砂填充装置，它包括用于和低温容器外罐11连通并固定的底部连通管8，所述底部连通管8的顶部固定有第一法兰盘7，所述第一法兰盘7与第二法兰盘6通过法兰螺栓组5固定相连，所述第二法兰盘6与顶部连通管4相连，所述顶部连通管4与三通接头3的其中一个接头固定相连，所述三通接头3的中间接头安装有第一陶瓷球阀9，所述三通接头3的顶部接头安装有第二陶瓷球阀2。通过采用上述结构的填充装置，其有效的增加珠光砂填充速度和效果，实现快速将珠光砂填充的目的。该方法及装置成本低，操作简单，使用方便。减轻了工作强度，提高了工作效率。同时，可以将低温容器夹层中的珠光砂压实，避免在使用过程中因为珠光砂的沉降，导致保温效果下降的问题。
进一步的，所述第一陶瓷球阀9的另一端安装有用于和热空气供应管接头相连通的第一管接头10。通过将其与热空气供应装置相连，进而保证了在填充过程中，能够向其夹层内部充入高压热空气，进而对填充之后的珍珠砂进行压实。同时能够对其进行干燥，以降低其含水率。
进一步的，所述第二陶瓷球阀2的另一端安装有用于和珠光砂原料供应管接头相连通的第二管接头1。通过上述的珠光砂原料供应管与珠光砂料罐相连，能够供应珠光砂。
进一步的，所述低温容器外罐11的内部为低温容器内罐12，在低温容器外罐11的底部连通有用于抽真空的抽真空管13。通过上述抽真空能够对夹层进行抽真空，进而通过抽真空实现珍珠砂的吸入。
进一步的，填充过程中，所述低温容器外罐11上安装有多个珠光砂填充装置。通过安装多个珠光砂填充装置能够根据料罐的容积，选择性的增加其数量。
实施例2：
珠光砂填充装置进行填充方法的方法，他包括以下步骤：
步骤一：根据低温容器大小计算出需要填珠光砂的体积；
步骤二：根据计算出的需要填珠光砂的体积确定珠光砂填充装置的数量；
步骤三：根据低温容器的结构确定珠光砂填充装置在筒体上的位置；
步骤四：根据确定的安装位置，将珠光砂填充装置安装在低温容器的低温容器外罐11的相应的位置；
步骤五：将珠光砂填充装置的第一管接头10与供应热空气的空气加热装置相连，将第二管接头1与珠光砂储罐相连；
步骤六：将抽真空管13与真空泵相连，并对低温容器的低温容器外罐11和低温容器内罐12形成的夹层进行抽真空；
步骤七：通过控制第一陶瓷球阀9和第二陶瓷球阀2交替开启，最终完成珠光砂的快速填充；
步骤八：填充完成后，拆除珠光砂填充装置，填充口进行封堵，完成珠光砂填充工作。
进一步的，所述步骤三中具体操作为，为了保证珠光砂填充填时的操作及填充装置在筒体上布置方便，立式储罐和卧式储罐填充时均采用卧式填充，以降低操作高度；填充时，将填充装置放置在筒体顶部最高点和左右两侧水平位置，填充装置距离封头切线位置≤500mm，其余各填充装置再按所需数量在筒体上均匀布置。
进一步的，所述步骤六中具体操作为，珠光砂填充时，首先用真空泵将夹层真空抽到100~150Pa，再打开珠光砂填充装置的第二陶瓷球阀2，通过夹层抽真空产生负压将珠光砂从珠光砂储罐吸入低温容器的夹层。
进一步的，所述步骤七中具体操作为，珠光砂填充过程中，当珍珠岩充填时间100秒后关闭第二陶瓷球阀2，开启第一陶瓷球阀9，把热空气压力升到至少0.4MPa后压到夹层里，加压至少三次将珠光砂压实后关闭第一陶瓷球阀9，每次抽真空30分钟充填珠光砂100秒，直至充填到珠光砂充填量达到夹层容积1.9倍后充填结束。
进一步的，根据低温容器的容积相应增加珠光砂填充装置数量，实现珠光砂的快速填充。
实施例3：
本实施例以实际中需要填充的低温容器为例，来对本发明填充方法做进一步的说明。
一种采用珠光砂填充装置进行填充的方法，包括以下步骤：
步骤一：根据低温容器大小计算出需要填珠光砂的体积；
夹层容积计算（以20m3低温液体储槽为例）
外壳碟形封头内容积：V01=1.7427m3
外壳筒体容积：V02= π/4•Do2•Lo=π/4×2.52×6.935=34.05m3
外壳几何容积：Vo= 2 V01+ V02=37.53m3
夹层容积： Vj=Vo-Vi=37.53-（π/4×（2.016）2×5.985+2×1.1257+(278.4+348.9)/7930）=16.1 m3
式中： Do-----外壳筒体内直径；Do=2.5m；
Lo-----外壳筒体长度；Lo=6.935m；
步骤二：根据计算出的需要填珠光砂的体积确定珠光砂填充装置数量；
以20m3低温液体储槽为例，珠光砂储罐容积为6m3，需要16.1÷6=2.68，即需要3罐珠光砂。根据计算出的需要填珠光砂的体积，考虑填充方便、珠光砂及尽可能减少开孔对筒体强度的影响，以每台储罐接3个填充装置，共需9个填充装置。
步骤三：根据容器筒体的结构确定珠光砂填充装置在筒体上的位置；
为了保证珠光砂填充填时的操作及填充装置在筒体上布置便，立式储罐和卧式储罐填充时采用卧式填充，以降低操作高度。填充时，将填充装置放置在筒体顶部最高点和左右两侧水平位置，填充装置距离封头切线位置应≤500mm，其余各填充装置在按所需数量在筒体上均匀布置，具体如下图4-5所示。
步骤四：根据确定的安装位置，将珠光砂填充装置安装在低温容器的低温容器外罐11的相应的位置；
将珠光砂填充装置的底部连通管8焊接固定在低温容器外罐11的安装孔上；
步骤五：将珠光砂填充装置的第一管接头10与供应热空气的空气加热装置相连，将第二管接头1与珠光砂储罐相连；用来控制珠光砂的供应和加热气体的供应；
步骤六：将抽真空管13与真空泵相连，并对低温容器的低温容器外罐11和低温容器内罐12形成的夹层进行抽真空；
珠光砂填充时，首先用真空泵将夹层真空抽到100~150Pa，再打开珠光砂填充装置的第二陶瓷球阀2，通过夹层抽真空产生负压将珠光砂从珠光砂储罐吸入低温容器的夹层；
步骤七：通过控制第一陶瓷球阀9和第二陶瓷球阀2交替开启，最终完成珠光砂的快速填充；
珠光砂填充过程中，当珍珠岩充填时间100秒后关闭第二陶瓷球阀2，开启第一陶瓷球阀9，把热空气压力升到至少0.4MPa后压到夹层里，加压至少三次将珠光砂压实后关闭第一陶瓷球阀9，每次抽真空30分钟充填珠光砂100秒，直至充填到珠光砂充填量达到夹层容积1.9倍后充填结束。
步骤八：填充完成后，拆除珠光砂填充装置，填充口进行封堵，完成珠光砂填充工作。

Claims (10)

1.珠光砂填充装置，其特征在于：它包括用于和低温容器外罐（11）连通并固定的底部连通管（8），所述底部连通管（8）的顶部固定有第一法兰盘（7），所述第一法兰盘（7）与第二法兰盘（6）通过法兰螺栓组（5）固定相连，所述第二法兰盘（6）与顶部连通管（4）相连，所述顶部连通管（4）与三通接头（3）的其中一个接头固定相连，所述三通接头（3）的中间接头安装有第一陶瓷球阀（9），所述三通接头（3）的顶部接头安装有第二陶瓷球阀（2）。
2.根据权利要求1所述珠光砂填充装置，其特征在于：所述第一陶瓷球阀（9）的另一端安装有用于和热空气供应管接头相连通的第一管接头（10）。
3.根据权利要求1所述珠光砂填充装置，其特征在于：所述第二陶瓷球阀（2）的另一端安装有用于和珠光砂原料供应管接头相连通的第二管接头（1）。
4.根据权利要求1所述珠光砂填充装置，其特征在于：所述低温容器外罐（11）的内部为低温容器内罐（12），在低温容器外罐（11）的底部连通有用于抽真空的抽真空管（13）。
5.根据权利要求1所述珠光砂填充装置，其特征在于：填充过程中，所述低温容器外罐（11）上安装有多个珠光砂填充装置。
6.采用权利要求1-5任意一项所述珠光砂填充装置进行填充方法的方法，其特征在于他包括以下步骤：
步骤一：根据低温容器大小计算出需要填珠光砂的体积；
步骤二：根据计算出的需要填珠光砂的体积确定珠光砂填充装置的数量；
步骤三：根据低温容器的结构确定珠光砂填充装置在筒体上的位置；
步骤四：根据确定的安装位置，将珠光砂填充装置安装在低温容器的低温容器外罐（11）的相应的位置；
步骤五：将珠光砂填充装置的第一管接头（10）与供应热空气的空气加热装置相连，将第二管接头（1）与珠光砂储罐相连；
步骤六：将抽真空管（13）与真空泵相连，并对低温容器的低温容器外罐（11）和低温容器内罐（12）形成的夹层进行抽真空；
步骤七：通过控制第一陶瓷球阀（9）和第二陶瓷球阀（2）交替开启，最终完成珠光砂的快速填充；
步骤八：填充完成后，拆除珠光砂填充装置，填充口进行封堵，完成珠光砂填充工作。
7.根据权利要求6所述的珠光砂填充装置进行填充方法的方法，其特征在于：所述步骤三中具体操作为，为了保证珠光砂填充填时的操作及填充装置在筒体上布置方便，立式储罐和卧式储罐填充时均采用卧式填充，以降低操作高度；填充时，将填充装置放置在筒体顶部最高点和左右两侧水平位置，填充装置距离封头切线位置≤500mm，其余各填充装置再按所需数量在筒体上均匀布置。
8.根据权利要求6所述的珠光砂填充装置进行填充方法的方法，其特征在于：所述步骤六中具体操作为，珠光砂填充时，首先用真空泵将夹层真空抽到100~150Pa，再打开珠光砂填充装置的第二陶瓷球阀（2），通过夹层抽真空产生负压将珠光砂从珠光砂储罐吸入低温容器的夹层。
9.根据权利要求6所述的珠光砂填充装置进行填充方法的方法，其特征在于：所述步骤七中具体操作为，珠光砂填充过程中，当珍珠岩充填时间100秒后关闭第二陶瓷球阀（2），开启第一陶瓷球阀（9），把热空气压力升到至少0.4MPa后压到夹层里，加压至少三次将珠光砂压实后关闭第一陶瓷球阀（9），每次抽真空30分钟充填珠光砂100秒，直至充填到珠光砂充填量达到夹层容积1.9倍后充填结束。
10.根据权利要求6所述的珠光砂填充装置进行填充方法的方法，其特征在于：根据低温容器的容积相应增加珠光砂填充装置数量，实现珠光砂的快速填充。
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