CN115218116B - 一种卧式低温液体储罐 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工液体储存设备技术领域，具体涉及一种卧式低温液体储罐。其包括内容器和夹套，内容器与夹套之间设置支承部，支承部包括第一支承部件、第二支承部件和第三支承部件，第一支承部件一端与内容器固定连接，第一支承部件另一端设置压合部；第二支承部件一端设置与压合部相抵接的压台，第二支承部件另一端与夹套连接，第三支承部件沿第二支承部件的轴线与第一支承部件对称设置；支承部至少设置两个，一个与夹套活动连接，另一个与夹套固定连接。该低温液体储罐通过增加第一支承部和第二支承部，延长了内容器到夹套的导热途径，减少了漏热；而且可以补偿内容器低温下的冷收缩，保证储罐结构稳定。
Description
技术领域
本发明属于化工液体储存设备技术领域，具体涉及一种卧式低温液体储罐，尤其是温度低至-253℃的液氢储罐。
背景技术
卧式低温液体储罐是化工储存设备中重要的储存设备之一，其包括内容器和夹套。
在卧式低温液体储罐装有低温工作介质时，会产生冷收缩，内容器整体会向中心缩小，所以为了防止由于内容器缩小导致内容器与夹套之间的支承结构破坏而引发的内容器崩塌，内容器按照径向一般分为活动部分和固定部分；活动部分与夹套之间的支承结构会设置成可以相对夹套移动的活动结构，固定部分与夹套之间的支承结构会设置成相对于夹套固定的固定结构。如此，卧式储罐加入如液氢、液氮等低温工作介质时，尤其是温度可以低至-253℃的液氢时，内容器会产生较大程度的冷收缩，此时，相对夹套活动的支承结构随着冷收缩会慢慢地向固定部分缩紧，而固定部分会由于活动部分减少冷缩应力，保证内容器不会崩坏，从而保证内容器在低温和一定负载下的稳定性。
现有专利CN201720815847.4公开了一种卧式低温储罐，包括内罐体、外罐体和中间夹层。外罐体为低合金钢制作，中间夹层抽真空，填充珠光砂保温材料；内罐体材质为奥氏体不锈钢，采用应变强化工艺制造，通过八个布置均匀的玻璃钢支承固定；为增加中间夹层的真空绝热寿命，中间夹层内设置AG分子筛低温吸附装置，内罐体采用应变强化技术。该专利中卧式低温储罐通过八个玻璃钢支承固定内外罐体，虽然结构相对稳定，但是由于固定支承结构与内外罐相接触，并且支承固定结构数量较多，内外罐体与固定支承结构的接触总面积较大，热传导漏热量相对较大，使罐体保温效果变差。
因此，一种在稳定性以及保温效果好的卧式低温液体储罐是有必要的。
发明内容
针对以上问题，本发明目的在于提供一种卧式低温液体储罐，通过在内容器和夹套之间设置一种支承结构，不仅可以补偿内容器低温下的冷收缩，保证储罐结构稳定；而且延长内容器到夹套之间的导热途径，从而减少了热量传递，减少了卧式低温液体储罐的热量损失。
为了达到上述目的，可以采用以下技术方案：
一种卧式低温液体储罐，包括内容器和夹套，内容器按照径向分为内容器第一部分和内容器第二部分，内容器与夹套之间设置支承部，支承部包括第一支承部件、第二支承部件和第三支承部件，第一支承部件一端与内容器固定连接，第一支承部件另一端设置压合部；第二支承部件一端设置与压合部相抵接的压台，第二支承部件另一端与夹套连接，第三支承部件沿第二支承部件的轴线与第一支承部件对称设置；支承部至少设置两个，其中一个支承部设置于内容器第一部分与夹套之间，第二支承部件与夹套活动连接；另一个支承部设置于内容器第一部分与夹套之间，第二支承部件与夹套固定连接。
本发明卧式低温液体储罐中，支承部中的第一支承部件一端与内容器外壁固定连接，固定连接方式一般采用焊接方式；第一支承部件另一端设置压合部，第二支承部件一端设置压台，压合部与压台抵接将第一支承部件与第三支承部件进行连接；应当理解的是，由于第三支承部件与第一支承部件对称设置，所以第三支承部件同样需要与第二支承部件通过抵接的方式连接，即需要在第二支承部件一端的两肩均设置压台。
本发明卧式低温液体储罐在储存低温液体后，比如液氢，由于内容器-支承部-夹套形成热量传递通路，根据付立叶传热方程：H＝λ*S△t/L(H-传热量，λ-导热系数，S-面积，△t-温差，L–长度)得知，本发明中的低温液体储罐设置了第一支承部件(第三支承部件)延长了热量传递的途径，从而可以大幅度降低传热量，进而减少内容器的热量损失；需要说明的是，内容器在低温情况下(比如液氢低温可以达到-253℃)会整体向内容器中心发生冷收缩，内容器第一部分连接的支承部可以与夹套相对运动，在内容器收缩的时候，支承部会随着内容器的收缩移动，防止支承部及内容器崩坏；而内容器第二部分连接的支承部与夹套固定连接，在内容器冷缩时，不能产生相对运动，但是内容器第一部分连接的支承部足够补偿冷收缩产生的自由移动，所以内容器第二部分的支承部即使不移动，也不会产生崩坏；而且需要说明的是，内容器第一部分的支承部与内容器第二部分的支承部不能均与夹套活动连接，若均与夹套活动连接，则内容器整体会相对夹套运动，整体结构不稳定，也不方便运输。
本发明有益效果至少包括：本发明提供的低温液体储罐通过支承部，增加第一支承部件和第三支承部件，延长了导热途径，减少了热量损失；而且可以补偿内容器低温下的冷收缩，保证储罐结构稳定。
附图说明
图1为卧式低温液体储罐结构示意图。
图2为内容器第一部分与支承部连接结构示意图；
图3为内容器第二部分与支承部连接结构示意图；
图中，1：内容器；11：第一部分内容器；12：第二部分内容器；2：夹套；3：支承部；31：第一支承部件；311：压合部；32：第二支承部件；321：压台；33：第三支承部件；4：内容器支承固定座；5：活动支座；6：固定支座；7：孔洞；81：第一垫板；82：第二垫板；9：绝热材料；10：绝热层。
具体实施方式
所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制；同样地，术语“第一”或“第二”及其变体的描述仅仅是为了区分各部件，也不限制本申请的范围。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照图1、图2和图3，本发明实施例提供了一种卧式低温液体储罐，包括内容器1和夹套2，内容器按照径向分为内容器第一部分11和内容器第二部分12，内容器1与夹套2之间设置支承部3，支承部3包括第一支承部件31、第二支承部件32和第三支承部件33，第一支承部件31一端与内容器1固定连接，第一支承部件31另一端设置压合部311；第二支承部件32一端设置与压合部311相抵接的压台321，第二支承部件32另一端与夹套2连接，第三支承部件33沿第二支承部件32的轴线与第一支承部件31对称设置；支承部3至少设置两个，其中一个支承部3设置于内容器第一部分11与夹套2之间，第二支承部件32与夹套2活动相连；另一个支承部3设置于内容器第一部分12与夹套2之间，第二支承部件32与夹套2固定相连。
本发明卧式低温液体储罐中，支承部中3的第一支承部件31一端与内容器1外壁固定连接，固定连接方式一般采用焊接方式；第一支承部件31另一端设置压合部311，第二支承部件32一端设置压台321，压合部311与压台321抵接将第一支承部件31与第二支承部件32进行连接；应当理解的是，由于第三支承部件33与第一支承部件31对称设置，所以第三支承部件33同样需要与第二支承部件32通过抵接的方式连接，即需要在第二支承部件32一端的两肩均设置压台。
本发明卧式低温液体储罐在储存低温液体后，比如液氢，由于内容器1-支承部3-夹套2形成热量传递通路，根据付立叶传热方程：H＝λ*S△t/LH-传热量，λ-导热系数，S-面积，△t-温差，L–长度得知，本发明中的卧式低温液体储罐设置了第一支承部件31和第三支承部件33延长了热量传递的途径，从而可以大幅度降低传热量，进而减少内容器1的热量损失；需要说明的是，内容器1在低温情况下比如液氢低温可以达到-253℃会整体向内容器1中心发生冷收缩，内容器第一部分11连接的支承部3可以与夹套2相对运动，在内容器1收缩的时候，支承部3会随着内容器1的收缩而移动，防止支承3及内容器1崩坏；而内容器第二部分12连接的支承部3与夹套2固定连接，在内容器1冷缩时，不能产生相对运动，但是内容器第一部分11连接的支承部3足够补偿冷收缩产生的自由移动，所以内容器第二部分12的支承部3即使不移动，也不会产生崩坏；而且需要说明的是，内容器第一部分11的支承部3与内容器第二部分12的支承部3不能都与夹套2活动连接，若均活动连接，则内容器1整体会相对夹套2运动，整体结构不稳定，也不方便运输。
应当理解的是，支承部3中的第二支承部件32不能与内容器1外壁直接接触，若第二支承部件32与内容器1外壁直接接触后，内容器1的热量直接从第二支承部件32传导，形成短路，增大了热量损失。
进一步地，参照图3，上述卧式低温液体储罐还包括内容器支承固定座4，内容器支承固定座4设置于内容器第二部分12外壁，并且与第一支承部件31和/或第三支承部件33相连。具体地，由于内容器第二部分12连接的支承部3在内容器1冷缩时，无法与夹套2产生相对滑动，第一支承部件31和第三支承部件33与内容器第二部分12直接连接，会产生向内容器1中心的内应力，为了防止第一支承部件31和第三支承部件33被内应力崩坏，可以在内容器第二部分12外壁设置内容器支承固定座4，并且第一支承部件31和/或第三支承部件33连接，从而减小单位面积的内应力，防止第一支承部件31和第三支承部件33崩坏。
进一步地，参照图2，上述卧式低温液体储罐中，夹套2对应内容器第一部分11的位置固定设置活动支座5，其中一个支承部3的第二支承部件32与活动支座5活动连接；夹套2对应内容器第二部分12的位置固定设置固定支座6，其中一个支承部3的第二支承部件32与固定支座6固定连接。具体地，第一支承部3与夹套2活动连接的方式可以有很多种，比如在夹套2内壁设置滑槽，在支承部3中的第二支承部件32设置滚轮等；考虑到由于内容器1重量比较大，在产生移动的同时，要保证稳固性，所以可以在夹套2内壁固定设置活动支座5，将第二支承部件32固定在活动支座5上，如此内容器1在冷缩时，可以稳定地移动；同样地，可以在夹套2内壁固定设置固定支座6，通过固定支座6的形式与支承部3固定连接，方便更换和拆卸。需要说明的是，活动支座5为本领域已知的可以实现左右滑动的支座，比如专利CN112502036A公开的一种具有减震隔震效果的可复位多向活动支座；固定支座6为本领域所已知的不可以实现竖向移动和左右移动的支座，比如专利等。
进一步地，参照图2和图3，上述卧式低温液体储罐中，支承部件31呈U型，其一端与内容器1内壁固定连接，另一端的压合部311与第二支承部件32的压台321相抵接。具体地，第一支承部件31和第三支承部件33设置的目的是延长导热途径，所以其形状可以设置成各种可以延长导热途径的形状，比如U形状、S形状或者W形状；但是需要说明的是，由于第一支承部件31和第三支承部件33需要承担一定的负载，所以一般会选择U形状，结构会相对稳固，不会因为内容器1的重量而崩坏。需要说明的是，第一支承部件31和第三支承部件33的材料由于需要与内容器1外壁焊接，一般选择与内容器1相同的材料，比如不锈钢材料。
进一步地，上述卧式低温液体储罐中，第二支承部件32可以选择玻璃钢材料。具体地，第二支承部件32需要负载一定的重量，同时需要减少内容器1中的热量传递，所以可以选择导热率比较低，强度比较大的材料，优选玻璃钢材料。
进一步地，参照图2和图3，上述卧式低温液体储罐中，第二支承部件32为中空，内部填充绝热材料9。具体地，为了进一步减少热量流失，可以将第二支承部件32在保证强度的情况下设置成中空，并且在中空环境中填充绝热材料9，比如超细玻璃棉，可以更大程度减小热量流失。
进一步地，参照图2和图3，上述低温液体储罐中，第二支承部件32靠近夹套一端的管壁上设置孔洞7。具体地，应当理解的是，卧式低温液体储罐在内容器外包裹绝热层10，可以最大程度减小热量流失，绝热层10的材料一般选择绝热纤维；如此，绝热层10与内容器1间可能会存在空隙，空隙会存在空气；由于根据标准GB/T18442.1-6-2019规定，多层缠绕绝热低温储罐的真空合格指标0.003Pa，所以在外部抽真空时，不能让绝热层和内支座与内容器之间存在大量的空气影响真空度，因此可以在第二支承部件32靠近夹套一端的管壁上设置孔洞7，在外部抽真空时，绝热层和内支座与内容器之间存在的大部分空气也会从孔洞7被抽出；除此之外，设置孔洞7的作用还包括在孔洞7安装固定螺钉，可以在储存罐套合时固定第二支承部件32。
进一步地，参照图2和图3，上述卧式低温液体储罐中，还可以包括以下结构中的一种或多种：支承部3与内容器1之间可以设置第一垫板81；或支承部3与夹套2之间可以设置第二垫板82；具体地，由于在发生冷缩时，会产生向中心的内应力，若支承部3与内容器1或者夹套2直接接触，接触面积会比较小，支承部3容易崩坏；所以，为了增加内容器1与支承部3的接触面积，从而保护支承结构，可以在内容器1和支承部4之间可以设置垫片；同样地，为了增加夹套2与支承部3的接触面积，可以在夹套2和支承部3之间设置垫片；如此，可以进一步提高内容器1以及卧式低温液体储罐的稳固性。
需要说明的是，参照图1，卧式低温液体储罐中，支承结构一般是环向内容器1设置，比如当储罐固定时，内容器1上方与夹套2形成的空间需要设置支承结构，内容器1下方与夹套2形成的空间也需要设置支承结构，内容器1左方与夹套2形成的空间需要设置支承结构，内容器1右方与夹套2形成的空间需要设置支承结构；本发明的卧式低温液体储罐中，以内容器1中间部分径向划分，内容器左边部分为内容器第一部分11，与夹套2形成的上下方空间分别设置本发明中的支承部3各4个；形成的左方空间使用本领域所已知的可以使内容器1左右移动的部件，保证内容器1在冷缩时可以左右移动；内容器1右边部分(即内容器第二部分12)与夹套2形成的上下方空间分别设置本发明中的支承部3各4个，形成的右方空间使用本领域所已知的将内容器1固定不能产生移动的固定部件；同时，将内容器1的进出管、液位器及其他设备设置在右方空间，以免跟着内容器1冷缩而产生移动；应当理解的是，关于设置在内容器1上方的支承部3，由于内容器1冷缩时，第一支承部件31和第三支承部件33会随着内容器1冷缩而移动，防止冷缩后第一支承部件31和第三支承部件33与第二支承部件32无法接触，需要根据内容器1冷缩情况设计好第一支承部件31、第三支承部件33与第二支承部件32的尺寸，使得其在冷缩的情况下依然能够接触；比如，60方液氢储罐两支承间轴向冷收缩约36mm，内容器径向冷收缩约10.5mm，如此就可以根据收缩尺寸设计好60方液氢储罐的各支承部件的尺寸。
除此之外，本发明中的卧式低温液体储罐在装配时，第一支承部3和第二支承部4在内容器绝热层10缠绕前组装，绝热层10缠绕后，对绝热层10进行定位开孔，然后快速装配，套上夹套2封闭隔绝大气。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。
Claims (6)
1.一种卧式低温液体储罐，包括内容器(1)和夹套(2)，内容器(1)按照径向分为内容器第一部分(11)和内容器第二部分(12)，其特征在于，内容器(1)与夹套(2)之间设置支承部(3)，支承部(3)包括第一支承部件(31)、第二支承部件(32)和第三支承部件(33)；第二支承部件(32)不与内容器(1)外壁直接接触；第一支承部件(31)一端与内容器(1)固定连接另一端设置压合部(311)；第二支承部件(32)一端设置与压合部(311)相抵接的压台(321)，另一端与夹套(2)连接；第三支承部件(33)沿第二支承部件(32)的轴线与第一支承部件(31)对称设置；支承部(3)至少设置两个，其中一个支承部(3)设置于内容器第一部分(11)与夹套(2)之间，第二支承部件(32)与夹套(2)活动连接；另一个支承部(3)设置于内容器第二部分(12)与夹套(2)之间，第二支承部件(32)与夹套(2)固定连接；夹套(2)对应内容器第一部分(11)的位置固定设置活动支座(5)，其中一个支承部(3)的第二支承部件(32)与活动支座(5)活动连接；夹套(2)对应内容器第二部分(12)的位置固定设置固定支座(6)，另一个支承部(3)的第二支承部件(32)与固定支座(6)固定连接；夹套(2)对应内容器第一部分(11)的位置固定设置活动支座(5)，其中一个支承部(3)的第二支承部件(32)与活动支座(5)活动连接；夹套(2)对应内容器第二部分(12)的位置固定设置固定支座(6)，另一个支承部(3)的第二支承部件(32)与固定支座(6)固定连接；内容器第一部分(11)与夹套(2)形成的上下方空间分别设置支承部(3)各4个；内容器第二部分(12)与夹套(2)形成的上下方空间分别设置支承部(3)各4个；根据收缩尺寸设计液氢储罐的各支承部件的尺寸；内容器(1)外包裹绝热层(10)；第二支承部件(32)靠近夹套(2)一端的管壁上设置孔洞(7)。
2.根据权利要求1所述的卧式低温液体储罐，其特征在于，还包括内容器支承固定座(4)，内容器支承固定座(4)设置于内容器第二部分(12)外壁，并且与第一支承部件(31)和/或第三支承部件(33)相连。
3.根据权利要求1或2所述的卧式低温液体储罐，其特征在于，第一支承部件(31)呈U型，其一端与内容器(1)内壁固定连接，另一端的压合部(311)与第二支承部件(32)的压台(321)相抵接。
4.根据权利要求1或2所述的卧式低温液体储罐，其特征在于，第二支承部件(32)选择玻璃钢材料。
5.根据权利要求4所述的卧式低温液体储罐，其特征在于，第二支承部件(32)为中空，内部填充绝热材料(9)。
6.根据权利要求1、2或5中任一所述的卧式低温液体储罐，其特征在于，包括以下结构中的一种或多种：
支承部(3)与内容器(1)之间设置第一垫板(81)；
或支承部(3)与夹套(2)之间设置第二垫板(82)。
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