CN1154466A - 液体石油气的热交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的装置涉及液化石油气(LP气)的热交换装置中的蒸发器的改进和功能可靠的液化石油气罐中的防止溢出阀。向下流侧供给给气化了的液化气的喷嘴，从该喷嘴下侧可入座设置的阀片和阀体，将该阀片和该阀体压向上述喷嘴方向的弹簧，通过从上述阀体上延伸出的阀轴在浮力作用下将上述阀片和阀体压向上述喷嘴方向的浮子，设置在上述浮子上的起磁体，以及与该起磁体相对并在上述阀片入座在上述喷嘴的位置上吸住上述起磁体的永久磁体；将上述弹簧的弹性力和上述吸引力的和设定得比上述阀体和阀片的重力还大。

Description

液体石油气的热交换装置

本发明涉及液化石油气(LP气)的热交换装置中的蒸发器的改进，还涉及功能可靠的液化石油气罐上的防止溢出阀。

液化石油气的热交换装置中的目前使用的蒸发器主要分两类，一类为通过瞬间蒸发型蛇管使LP气液体完全气化并使蒸气过热的结构；另一类是不采用蛇管而使液态LP气积存在加热室内，使其加热沸腾蒸发的积存结构。

在上述现有技术中的实例中，采用前述蛇管的构成，可以按能与容量成比例地实现小型化，由于还可以使蒸汽过热而使效率高，由于在热交换器内部积存的LP气液的量不多，所以安全性较高，且具有基本上不会发生气压脉动等优点。其缺点是，若LP气中含有重质量成分，则该重质量成分会粘附在蛇管内部，从而降低了热交换能力，严重时还会堵塞内部通路。而且还存在有热源必须供给比过热蒸汽的热源的热量多的缺点。

对于积存型的后者，因为没有必要使用大的热源，故可以节省能源，且还具有由于经常保持在湿润状态下而使即使LP气中含有重质量成分也不容易粘附在内部通路上等优点。其缺点是，它比前者的热效率低，在要进行大量热交换时将使装置大型化，并使成本上升。而且需要较大的设置空间。因为靠加热蒸发，而会使气体产生的压力出现脉动，在负载急剧变化的情况下，则不能进行稳定供给。另外，因为在加热室内积存有较多化LP气液，所以必须考虑安全措施。还存在除去重质量成分时会使大量的LP气液排放到大气中的问题。

另一方面，当把液化石油气(液体)从罐等容器供给到蒸发器产生气体的装置时，为了防止供给过量等危险，而通常还在蒸发器中设置防溢出阀。可是，目前采用的阀大都会在蒸发器内液化气液位上升时发生闭合、在液体随后下降时阀体自动落下时打开阀的结构。

当将这种防溢出阀装到液化气蒸发器上时暂时一关闭，就切断对消费地的气体供给。这意味着要息灭燃烧器的燃烧火焰。如果采用上述的现有的结构，则一旦息火后就自动供给气体，这在下流侧再次开始准备等安全性的确认还未完成的情况下是非常危险的。

本发明的目的是提供一种即可有效利用已有技术中的蛇管型和积存型的各自优点又能克服各自缺点的热交换装置。

为了达到上述目的，发明由设置在被加热器加热的温水槽内部的蛇形管和连接设置在该蛇管出口处的腔筒构成。上述蛇管的热交换部分作为LPG液没有完全蒸发的适度的传热面积还采用了使未蒸发的LPG液在上述腔筒内蒸发的手段。因为在此的导热面积由蛇形管的粗细和长度确定，所以该导热面积对热交换率有影响。

另外，本发明由设置在被加热器加热的温水槽内的蛇管和由连接设置在该蛇管出口处的腔筒构成；还可以采用在使导入在上述蛇管内的LPG液部分蒸发的同时，使未蒸发的LPG液在上述腔筒内蒸发的机构。

由于由螺旋状曲管构成的蛇管的内部清洁比较困难，所以在该蛇管内使蒸汽过热发生完全蒸发虽可使热交换率提高，但其缺点是使重质量成分结焦粘附。可是对于本发明，由于在蛇管内不能使LPG液完全蒸发，而是只使LPG液部分蒸发，所以管壁经常保持在湿润状态，从而避免了重质量成分的粘接。且通过使腔筒内的未蒸发的LPG液继续蒸发便可以通过两者相结合来避免热交换率下降的问题。

本发明的第二目的是要提供一种能在因蒸发器内液位上升而暂时中断由液化石油气容器的气体供给的情况下一直使该中断状态维持到复位前的装置。

为了能实现该第二目的，该装置包括：向下流侧供给气化了的液化气的喷嘴，从该喷嘴的下侧可入座地设置的阀及阀体，将该阀片和阀体压向上述喷嘴方向的弹簧，通过从上述阀体上延伸出的阀轴，在浮力作用下将上述阀片和阀体压向上述喷嘴方向的浮子，设置在该浮子上侧的起磁体以及与该起磁体相对、并把上述阀片入座在上述喷咀的位置上吸住上述起磁体的永久磁铁；该装置还采用了使上述弹簧的弹性力和上述吸引力之和设定得比上述阀片和阀体的自重还大的组件。采用这一组件，当蒸发器内液化器液位正常时，阀体和阀片抵抗弹簧弹性力而从喷嘴处脱开，使气体供给下流侧。由于浮子会随液面上升，使阀体和阀片上升，所以达到入座位置附近时，永久磁铁会吸住起磁体，而可靠地关闭阀，而且将在永久磁体的作用下保持闭合状态，即使液位再次下降也不会自动回到开阀状态。这里所述的起磁体是指可被永久磁铁吸引的各种材料。

由于阀片一旦入座在喷嘴处就不易脱开，故应设置复位机构。即设置使阀体和阀片从与喷嘴的入座位置下降的复位柄，通过用比弹簧弹性力和永久磁体吸引力之和更大的力，使该复位柄下降并使其脱开。

而且，在浮子外周处还可设置能防止因气体流动而将上述浮子吸到喷嘴侧的保护筒，该保护筒的上下边采用使蒸发器与容器主体相连的机构，利用该机构可使浮子相对液位稳定，并可防止不小心阀片相对喷咀的入座。

图1为表示实现本发明第一目的实施方式的热交换器的局部剖视的正面图。

图2为其侧面图。

图3为表示另一实施方式的热交换器的侧面图。

图4为表示实现本发明第二目的用的一实施方式的端面图。

图5为表示图4实施方式的热交换器闭合状态的端面图。

图6为表示图4实施方式的热交换器用变位装置复位后状态的端面图。

图7为阀体附近的放大了的剖视图。

以下根据附图说明本发明的实施方式。首先，图1至图3示出了达到本发明第一目的的最佳实施方式。在图1和图2所示的本实施方式的正面图、侧面图中，1为蛇管，2为腔筒，3为温水槽，4为温水加热器。由蛇管1的一侧1a供给LPG液，另一侧出口16与腔筒2相连。5为腔筒2的气体出口配管，6为气体气口法兰盘。另外，7为保护管，它按公知方式构成，设有对由恒温槽和温度计等构成的温水槽3进行温度控制用的温度检测器等。

图3中的蛇管长度比第一实施方式的蛇管短，而其它的构造与图1和图2所示的相同。

本实施方式的蛇管与原有的蛇管相比，不仅其长度缩短，且内径较大。采用这一构成，虽然热交换放率比原有的蛇管式热交换器低，但可以使这一部分的配管内部保持湿润状态，避免使包含在LPG液中的重质量成分浓缩化，从而不会使焦油等成分附着在配管壁面上。因此，不需要频繁地进行管内清洁即可以提高运行效率。而且，在本实施形式中，图1中蛇管的予定蒸发率约为60％-70％。虽然这个比率并不是严格的，但若蒸发率过高，则难以避免重质量成分在管内残留的问题，若过低，则因为热交换率过低而难以进行足够的热回收，所以这个比率是作为尽可能地减轻这两个缺点的范围而采用的。显然，蒸发率的确定当然还与蛇管的粗细、通过温水槽的管长等因素有关。即采用所示的蛇管时，其蒸发率要比图1所示的低。

在上述蛇管中使LPG蒸发某种程度后，将LPG液和LPG气从蛇管出口1b一起导入到腔筒2，在已蒸发的LPG气流入并通过腔筒2内部的同时，虽然剩余的未蒸发的LPG液也流入腔筒2并积存在底部，但由于这部分LPG液的量少，所以即使用热交换效率低的腔筒2也容易使其蒸发。结果使导入到蛇管1中的LPG液在通过蛇管1时部分蒸发，未蒸发的LPG液仍在腔筒内蒸发，通过整个流路从出口配管5变成LPG气输出。当然，腔筒2内连蛇管1也在内仍能经常维持在湿润状态。

在这些实施方式中，由于同时采用利同蛇管和腔筒的热交换，并且使在蛇管内未蒸发的LPG液在腔筒内进一步蒸发，所以可以避免重质量成分会粘附在蛇管壁上的这个已有技术中的问题，同时通过两者相互结合保持较高的热交换率，从而可以获得小型、高效和维修检查方便的结构。

下面参考图4至图7说明为了达到第二目的最佳实施方式。图4示出了适用于本发明的结构的最佳实施方式，示出的是气流正在供给设置在下流侧的蒸发器等装置时的状态。其中，11是蒸发器容器主体，12是容器盖，13…13是随液位上升和下降的浮子，14是浮子保护筒，该保护筒具有能防止浮子13遭受液化气流速的影响的结构。虽然浮子13在该实施方式中是处在三个相同结构纵向重叠起来的状态，但是浮子的个数和外观形状不受本实施方式的限定。15是液化气的喷咀，16是阀体，17是阀片，18是用于保护阀体16和阀片17并且限制流路的导向管。当液位正常时，如图所示，喷咀15与阀片17分开，气体沿箭头A所示方向流动，从气体出口19流出。

图5示出了因液化气液位上升而引起阀闭合的状态，作为除图4中示出的之外的结构，20是在保护筒14上面的保护筒上板，21是设置在上板20上的永久磁铁，22是位于浮子上侧的起磁体，23是把各个浮子13…13与起磁体22变成一体的结合轴，24是与阀体16和阀片17相接合并延伸到起磁体22的阀轴，25是在正常时使阀体16和阀片17靠向上方的弹簧，在保护筒的上板20上配置有孔，在保护筒14的下板上也配置有孔，以便使保护筒内部与容器主体11相连通，使两者液位保持一致。把弹簧的弹力设定得比阀体16，阀片17和阀轴24的总重力还小。因此，在液位正常的图4所示的状态下，由于阀体16等的重力克服了弹簧25的弹性力，而使阀片17离开喷咀15的阀座片，在正常时液化气供给下流侧。

然而，当因停电而导致热源不足，或是液化气消费量高到异常的状态时，容器本体1的液位上升。这时因浮子13亦在浮力作用下上升，故起磁体22被缓慢抬起，结果是当弹簧25的弹性力和浮子13的浮力之和克服阀体16阀片17和阀轴24的总重力时，将使阀片17向喷嘴15处的入座方向移动。起磁体22越接近永久磁铁21，磁作用力越大，当近到一定距离时，起磁体22将被永久磁体吸住，而呈闭阀状态。而且，由于一旦闭阀，即使液位再度下降，起磁体22也会保持在被永久磁铁21吸住的状态，所以不会自动开阀。

图6未出了从图5的状态开始复位的结构，26是延伸到并通过螺纹到喷咀15上的高压管接头，27是三通管，28是设置在与三通管27的高压管接头26相反侧的直路上的帽盖，29是贯通帽盖28延伸到阀体16的复位柄，30是用于使复位柄29压向帽盖28侧的复位钮，31是靠向与压下复位按钮侧相反侧的弹簧。在图中示出了压下复位钮完成复位的状态，当液位上升到图5的状态时，则如上所述那样，不管如何进行操作都将维持在图5的状态下。随后，完成下流侧蒸发器的调整，如果确认可以安全供气，则应首先从排出阀32排出残留在容器本体11内的液化气，如果把复位钮30压到帽盖28侧，则复位柄29反抗弹簧31的弹力而压下，从而解除永久磁铁21和起磁体22的相吸状态。结果使阀体16和阀片17一起离开喷咀，返回到图4的状态。然后，如果液化气从供给喷咀33供给容器本体11中，则就完成了复位。

下面，再次说明保护筒14的功能，由于流过阀体16与喷咀15之间的气体流速相当大，而由气体流动产生的吸引力作用在阀体16上，即使液位上升的不过分高，也会使阀片17入座在喷咀15上。保护筒14就是具有防止发生这种情况的结构，由于保护筒14的存在使气体流动稳定，并通过使气体流动暂时作用在能使阀下降的方向上，来抵消上述的入座方向的力，从而控制了发生不必要的停止供给。借助于保护筒进一步确保适当的流路后，还能通过导向管18限制气体流路。即如图7所示，使导向管18的上端18a的高度比开阀时阀片17的高度要高，使沿箭头所示的气流沿导向管18的上端18a暂时下降并向下压阀体16之后变成朝向喷咀的位置，因此，通过气体流速可以限制阀体16和阀片17被吸到喷咀15侧。

如果采用上述结构，则可以在容器本体内的液化气体的液位上升的情况下，通过浮子的浮力使阀体和阀片朝相对喷咀入座的方向移动，在确实入座并可以停止相对下流侧的气体供给的同时，永久磁铁吸住起磁体，因此，即使液位再次下降也仍然继续维持闭阀状态，就不会象在已有技术中那样，由于不注意而自动发生关阀。

另外，借助于通过复位柄进行复位的结构，可以使变成关闭状态的阀容易返回到打开的状态，另外由于在浮子的外周设置有保护筒，因为在围绕阀体和阀片的外周设置导管的情况下可以防止由于气体的流速引起浮子被吸到上方，从而可以确保动作的可靠。

Claims (6)

1、一种液化石油气的热交换装置，其特征在于：它由设置在被加热器加热的温水槽内部的蛇管和连接设置在该蛇管出口处的腔筒构成。把上述蛇管的热交换部分作为LPG液不完全蒸发的适度的传热面积，使未蒸发的LPG液在上述腔筒内蒸发。

2、一种液化石油气的热交换装置，其特征在于：它由设置在被加热器加热的温水槽内部的蛇管和连接设置在该蛇管出口处的腔筒构成；在使导入到上述蛇管内的LPG液一部分蒸发的同时，使未蒸发的LPG液在上述腔筒内蒸发。

3、一种液化石油气的热交换装置，其特征在于：它包括：向下流侧供给气化了的液化气的喷咀，从该喷咀下侧可入座地设置的阀片和阀体，将该阀片和该阀体压向上述喷咀方向的弹簧，通过从上述阀体上延伸出的阀轴在浮力的作用下将上述阀片和阀体压向上述喷咀方向的浮子，设置在该浮子上侧的起磁体，以及与该起磁对并在上述阀片入座在上述喷咀的位置上吸住上述起磁体的永久磁铁；该装置还包括把上述弹簧的弹性力和上述吸引力的和设定得比上述阀体和阀片的重力还大的防止液化气溢出的阀。

4、一种如权利要求3所述液化石油气的热交换装置，其特征在于：在防止液化气溢出的阀中，还设置有用于从与喷咀相对的入座位置上使阀体和阀片下降的复位柄。

5、一种如权利要求3或4所述的液化石油气的热交换装置，其特征在于：在浮子的外周设置有用于防止由于气体的流速使上述浮子向上吸引到喷咀侧的保护筒，该保护筒的上下与容器本体相连通。

6、如权利要求3或4所述的液化气的热交换装置，其特征在于：围绕阀体和阀片的外周设置导向管，该导向口的上端比开阀位的阀片的高度还高。

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