CN113551147A - 一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构及超低温介质容器 - Google Patents

一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构及超低温介质容器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构及超低温介质容器，涉及超低温介质存储或转运技术领域，包括拉杆、环形过渡板、径向套管和封管环板，所述封管环板设置在内容器中，所述拉杆横向设置，且拉杆的一端固定在封管环板上，另一端依次贯穿内容器的侧壁和外筒体的侧壁而固定在外筒体的外壁上，所述径向套管套设在拉杆上，且径向套管的一端固定在封管环板上，另一端贯穿内容器的侧壁且通过环形过渡板固定在内容器的外壁上。本发明的有益效果适用于对低温绝热性能要求极高的超低温介质储存容器，具有热桥长、热阻大的优点，具有超低漏热量的效果。

Description

一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构及超低温介质容器
技术领域
本发明涉及超低温介质存储或转运技术领域，具体涉及一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构及超低温介质容器。
背景技术
目前，真空绝热型深冷储运压力容器如常规的液氮(77K级)储罐、槽车或者罐箱通常采用不锈钢材料与环氧树脂材料组合的传统夹层支撑结构形式，目的是为了降低夹层支撑结构因热传导引发的漏热量。
低温介质存储或转运容器绝热性能的好坏一般取决于内容器与外壳之间的热传递的多少。热传递主要由三部分构成：绝热层的导热、真空夹层气体分子的对流传热和夹层管路及支撑的导热。采用成熟的高真空多层缠绕绝热方式很好的解决了由前两种方式带来的热量传递，而夹层支撑的传热取决于支撑材料及支撑结构，所以，对夹层支撑结构的优化设计成为低温液体贮存容器良好绝热性能的关键。
随着技术的发展，推动了超低温介质的应用逐渐广泛，针对比液氮温度更低的超低温介质储运压力容器，常规的支撑结构已经无法满足其苛刻的漏热量要求，因此，设计出一款超低漏热量的夹层支撑结构是确保储运容器能够正常使用的关键。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构及超低温介质容器。
本发明的技术解决方案如下：
一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其设置在超低温介质容器内，所述超低温介质容器包括内容器和外筒体，其特征在于，包括拉杆、环形过渡板、径向套管和封管环板，所述封管环板设置在内容器中，所述拉杆横向设置，且拉杆的一端固定在封管环板上，另一端依次贯穿内容器的侧壁和外筒体的侧壁而固定在外筒体的外壁上，所述径向套管套设在拉杆上，且径向套管的一端固定在封管环板上，另一端贯穿内容器的侧壁且通过环形过渡板固定在内容器的外壁上。
本发明的一种具体实施方式，还包括环形绝热件、柱形支座和盖板，所述柱形支座贯穿设置在外筒体上，所述环形绝热件设置在柱形支座内部，所述拉杆位于外筒体的一端依次贯穿柱形支座的底壁和环形绝热件而设置在柱形支座内，所述盖板设置在柱形支座的顶端而将拉杆的端部密封在柱形支座内。
本发明的一种具体实施方式，还包括金属弹性元件，所述金属弹性元件设置在柱形支座内且位于环形绝热件的外侧，所述拉杆贯穿金属弹性元件设置。
本发明的一种具体实施方式，还包括防辐射盖，所述防辐射盖设置在柱形支座内且套设在拉杆的端部。
本发明的一种具体实施方式，所述防辐射盖采用铝箔和玻璃纤维纸制作而成。
本发明的一种具体实施方式，所述拉杆和径向套管的外壁上均设置有绝热缠绕层。
本发明的一种具体实施方式，绝热缠绕层采用铝箔、玻璃纤维纸和阻燃纸组合制作而成。
本发明的一种具体实施方式，所述拉杆和径向套管均采用奥氏体不锈钢材料。
一种超低温介质容器，包括上述任一所述的超低温介质用夹层低热传导支撑结构。
本发明的一种具体实施方式，所述超低温介质容器沿圆周方向上设置有四个位于同一水平面的所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其中两个所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构以中心线为对称轴对称设置，且与中心线的夹角为30°，另外两个所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构也以同一中心线为对称轴对称设置，且与中心线的夹角为45°。
本发明至少具有以下有益效果之一：
本发明的低温介质用夹层支撑结构通过环形过渡板和封管环板可以将拉杆和径向套管连接成一个导热路径，形成串联热阻，并且拉杆、径向套管皆采用奥氏体不锈钢材料，其横截面积小且长度更长，结合采用超低导热率的环形绝热件作为接触热传导，保证拉杆强度的前提下，使得整个夹层低热传导结构的热桥长，热阻大，大幅增加了整个超低温介质用夹层支撑结构的热桥、热阻，大幅降低了结构的漏热量。通过金属弹性元件有效解决了温差应力给不锈钢拉杆带来的影响，提高了夹层支撑结构的使用寿命；通过绝热缠绕层和防辐射盖有效降低热辐射，大幅降低了漏热量。综上，通过上述结构使得低温介质用夹层支撑结构适用于对低温绝热性能要求极高的超低温介质储存容器，具有热桥长、热阻大的优点，具有超低漏热量的绝热效果。
本发明的超低温介质容器能够用于存储或者运输对低温绝热性能要求极高的超低温介质，低温介质用夹层支撑结构在在同一竖直平面内圆周方向分布共有4处，上部2处关于竖向中心线对称且与竖向中心线的夹角为30°，下部2处关于竖向中心线对称且与竖向中心线的夹角为45°，布置合理，确保在任何运动方向上至少有2根拉杆同时承受拉力，夹层支撑结构强度得以保证，提高了超低温介质容器的结构强度，并具有超低漏热量的绝热效果。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构示意图；
图2为图1中A部分的放大结构示意图；
图3为图1中B部分的放大结构示意图；
附图标记：1、不锈钢拉杆，2、环形过渡板，3、径向套管，4、封管环板，5、锁紧螺母，6、环形绝热件，7、金属弹性元件，8、紧固螺母，9、柱形支座，10、防辐射盖，11、盖板，12、绝热缠绕层，13、内容器，14、外筒体。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1～3所示，本实施例提供一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，该支撑结构设置在超低温介质容器内，通常来说，超低温介质容器包括内容器13和外筒体14，内容器13和外筒体14之间为真空夹层。该支撑结构设置在超低温介质容器内能够起到支撑的作用，且具有低热传导的效果，从而能够确保储运容器能够正常使用，下面具体介绍该支撑结构的具体结构。
该支撑结构包括拉杆1、环形过渡板2、径向套管3和封管环板4，所述封管环板4设置在内容器13中，所述拉杆1横向设置，且拉杆1的一端贯穿封管环板4的侧壁而固定在封管环板4上，另一端依次贯穿内容器13的侧壁和外筒体14的侧壁而固定在外筒体14的外壁上，具体地，拉杆1的两端的加工有紧固连接螺纹，头部冲压加工拧紧用内六角，从而拉杆1的两端分别通过锁紧螺母5和紧固螺母8固定。所述径向套管3套设在拉杆1上，具体地，径向套管3设置在封管环板4和内容器13之间，径向套管3的一端固定在封管环板4上，另一端贯穿内容器13的侧壁且通过环形过渡板2固定在内容器13的外壁上。
本实施例通过环形过渡板2和封管环板4可以将拉杆1和径向套管3连接成一个导热路径，形成串联热阻，从而有效了加长了热桥增大了热阻。
本实施例中，还包括环形绝热件6、柱形支座9和盖板11，所述柱形支座9贯穿设置在外筒体14上，所述环形绝热件6设置在柱形支座9内部，所述拉杆1位于外筒体14的一端依次贯穿柱形支座9的底壁和环形绝热件6而设置在柱形支座9内，通过紧固螺母8将环形绝热件6固定在拉杆1上，所述盖板11设置在柱形支座9的顶端而将拉杆1的端部密封在柱形支座9内。环形绝热件6正常工作条件下处于环境温度范围，大幅增大了可选的超低导热率材料范围。
本实施例中，还包括金属弹性元件7，所述金属弹性元件7设置在柱形支座9内且位于环形绝热件6的外侧，所述拉杆1贯穿金属弹性元件7设置，通过紧固螺母8将金属弹性元件7固定在拉杆1上。通过金属弹性元件7可以使不锈钢拉杆1经受因内容器热胀冷缩带来的温差应力，从而能够有效解决了温差应力给不锈钢拉杆带来的影响，提高了夹层支撑结构的使用寿命。
本实施例中，还包括防辐射盖10，所述防辐射盖10设置在柱形支座9内且套设在拉杆1的端部。防辐射盖”采用铝箔和玻璃纤维纸组合制作而成，盖在不锈钢拉杆1和紧固螺母8上面，将从柱形支座9和盖板11辐射热量反射回去，有效降低了热辐射，大幅降低了漏热量。
本实施例中，所述拉杆1和径向套管3的外壁上均设置有绝热缠绕层12。绝热缠绕层12采用铝箔、玻璃纤维纸和阻燃纸组合制作而成，有效降低了热辐射。
本实施例中，所述拉杆1和径向套管3均采用奥氏体不锈钢材料，横截面积小且长度更长，保证拉杆强度的前提下，使得整个夹层低热传导结构的热桥长，热阻大，大幅降低了结构的漏热量；
本实施例中的支撑结构通过环形过渡板2和封管环板4可以将拉杆1和径向套管3连接成一个导热路径，形成串联热阻，从而有效的加长了热桥增大了热阻，并通过金属弹性元件有效解决了温差应力给不锈钢拉杆带来的影响，提高了夹层支撑结构的使用寿命，通过绝热缠绕层和防辐射盖有效降低热辐射，大幅降低了漏热量，利用不锈钢拉杆1、径向套管3自身截面积小、长度做长，结合采用超低导热率的环形绝热件作为接触热传导，大幅增加了整个超低温介质用夹层支撑结构的热桥、热阻，实现了超低漏热量的绝热效果，从而能够用于超低温介质储存或者运输容器中，不仅能够起到支撑作用，而且实现了超低漏热量的绝热效果。
如图1～3所示，本实施例还提供一种包括上述的超低温介质用夹层低热传导支撑结构的超低温介质容器。
超低温介质容器包括内容器13和外筒体14，内容器13和外筒体14之间为真空夹层。封管环板4设置在内容器13中，拉杆1横向设置，且拉杆1的一端贯穿封管环板4的侧壁而固定在封管环板4上，另一端依次贯穿内容器13的侧壁和外筒体14的侧壁而固定在外筒体14的外壁上，具体地，拉杆1的两端的加工有紧固连接螺纹，头部冲压加工拧紧用内六角，从而拉杆1的两端分别通过锁紧螺母5和紧固螺母8固定。径向套管3套设在拉杆1上，具体地，径向套管3设置在封管环板4和内容器13之间，径向套管3的一端固定在封管环板4上，另一端贯穿内容器13的侧壁且通过环形过渡板2固定在内容器13的外壁上。柱形支座9贯穿设置在外筒体14上，所述环形绝热件6设置在柱形支座9内部，所述拉杆1位于外筒体14的一端依次贯穿柱形支座9的底壁和环形绝热件6而设置在柱形支座9内，通过紧固螺母8将环形绝热件6固定在拉杆1上，所述盖板11设置在柱形支座9的顶端而将拉杆1的端部密封在柱形支座9内。环形绝热件6正常工作条件下处于环境温度范围，大幅增大了可选的超低导热率材料范围。所述金属弹性元件7设置在柱形支座9内且位于环形绝热件6的外侧，所述拉杆1贯穿金属弹性元件7设置，通过紧固螺母8将金属弹性元件7固定在拉杆1上。通过金属弹性元件7可以使不锈钢拉杆1经受因内容器热胀冷缩带来的温差应力，从而能够有效解决了温差应力给不锈钢拉杆带来的影响，提高了夹层支撑结构的使用寿命。所述防辐射盖10设置在柱形支座9内且套设在拉杆1的端部。防辐射盖采用铝箔和玻璃纤维纸组合制作而成，盖在不锈钢拉杆1和紧固螺母8上面，将从柱形支座9和盖板11辐射热量反射回去，有效降低了热辐射，大幅降低了漏热量。所述拉杆1和径向套管3的外壁上均设置有绝热缠绕层12。绝热缠绕层12采用铝箔、玻璃纤维纸和阻燃纸组合制作而成，有效降低了热辐射。所述拉杆1和径向套管3均采用奥氏体不锈钢材料，横截面积小且长度更长，保证拉杆强度的前提下，使得整个夹层低热传导结构的热桥长，热阻大，大幅降低了结构的漏热量；
本实施例中，所述超低温介质容器沿圆周方向上设置有四个位于同一水平面的所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其中两个所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构以中心线为对称轴对称设置，且与中心线的夹角为α，α等于30°，另外两个所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构也以同一中心线为对称轴对称设置，且与中心线的夹角为β，β等于45°，从而确保在任何运动方向上至少有2根拉杆1同时承受拉力，夹层支撑结构强度得以保证。
本实施例中的超低温介质容器具有结构稳定，且具有超低漏热量的绝热效果。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其设置在超低温介质容器内，所述超低温介质容器包括内容器(13)和外筒体(14)，其特征在于，包括拉杆(1)、环形过渡板(2)、径向套管(3)和封管环板(4)，所述封管环板(4)设置在内容器(13)中，所述拉杆(1)横向设置，且拉杆(1)的一端固定在封管环板(4)上，另一端依次贯穿内容器(13)的侧壁和外筒体(14)的侧壁而固定在外筒体(14)的外壁上，所述径向套管(3)套设在拉杆(1)上，且径向套管(3)的一端固定在封管环板(4)上，另一端贯穿内容器(13)的侧壁且通过环形过渡板(2)固定在内容器(13)的外壁上。
2.根据权利要求1所述的一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其特征在于，还包括环形绝热件(6)、柱形支座(9)和盖板(11)，所述柱形支座(9)贯穿设置在外筒体(14)上，所述环形绝热件(6)设置在柱形支座(9)内部，所述拉杆(1)位于外筒体(14)的一端依次贯穿柱形支座(9)的底壁和环形绝热件(6)而设置在柱形支座(9)内，所述盖板(11)设置在柱形支座(9)的顶端而将拉杆(1)的端部密封在柱形支座(9)内。
3.根据权利要求2所述的一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其特征在于，还包括金属弹性元件(7)，所述金属弹性元件(7)设置在柱形支座(9)内且位于环形绝热件(6)的外侧，所述拉杆(1)贯穿金属弹性元件(7)设置。
4.根据权利要求2所述的一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其特征在于，还包括防辐射盖(10)，所述防辐射盖(10)设置在柱形支座(9)内且套设在拉杆(1)的端部。
5.根据权利要求4所述的一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其特征在于，所述防辐射盖(10)采用铝箔和玻璃纤维纸制作而成。
6.根据权利要求1所述的一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其特征在于，所述拉杆(1)和径向套管(3)的外壁上均设置有绝热缠绕层(12)。
7.根据权利要求6所述的一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其特征在于，绝热缠绕层(12)采用铝箔、玻璃纤维纸和阻燃纸组合制作而成。
8.根据权利要求1所述的一种超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其特征在于，所述拉杆(1)和径向套管(3)均采用奥氏体不锈钢材料。
9.一种超低温介质容器，其特征在于，包括权利要求1～8任一所述的超低温介质用夹层低热传导支撑结构。
10.根据权利要求9所述的一种超低温介质容器，其特征在于，所述超低温介质容器沿圆周方向上设置有四个位于同一水平面的所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构，其中两个所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构以中心线为对称轴对称设置，且与中心线的夹角为30°，另外两个所述超低温介质用夹层低热传导支撑结构也以同一中心线为对称轴对称设置，且与中心线的夹角为45°。
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