CN116294432A - 一种深冷制氮真空绝热冷箱 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种深冷制氮真空绝热冷箱，其包括外壳以及设置在所述外壳内部的精馏塔，所述外壳体内壁与精馏塔外壁之间形成密闭空间，所述外壳连接有抽真空口，所述外壳内壁与精馏塔外壁之间的密闭空间抽至真空，所述外壳内壁与精馏塔之间填充有珍珠棉和多层隔热膜。本申请具有更大程度地减少冷箱的冷量损耗的效果。
Description
技术领域
本申请涉及深冷制氮设备的领域，尤其是涉及一种深冷制氮真空绝热冷箱。
背景技术
深冷制氮装置是通过深冷方法将空气中的氮气从空气中分离出来的一套设备。深冷制氮通常指系统温度在零下180度左右时，空气液化成液态，液态的空气在精馏塔内通过精馏的方式制得高纯氮气的方法；保持零下180度的精馏塔低温是精馏过程正常运行的关键。
目前传统的保持低温方案是将精馏塔放在一个真空冷箱内，真空区域填充珠光砂，用真空和珠光砂保冷的方式达到保持低温的效果，然而仍存在部分冷量损耗的问题，因此仍有改进空间。
发明内容
为了更大程度地减少冷箱的冷量损耗，本申请提供一种深冷制氮真空绝热冷箱。
本申请提供的一种深冷制氮真空绝热冷箱采用如下的技术方案：
一种深冷制氮真空绝热冷箱，包括外壳以及设置在所述外壳内部的精馏塔，所述外壳体内壁与精馏塔外壁之间形成密闭空间，所述外壳连接有抽真空口，所述外壳内壁与精馏塔外壁之间的密闭空间抽至真空，所述外壳内壁与精馏塔之间填充有珍珠棉和多层隔热膜。
通过采用上述技术方案，将外壳与精馏塔之间的密闭空间抽至真空，由于冷箱的真空层空气量非常少，基本阻断了空气在精馏塔和外界传播的热量，同时多层隔热膜与珍珠棉有效阻挡了热对流和热辐射，大大降低了热导率，减小了精馏塔和换热器的冷量损失，从而降低装置能耗；并且，采用密度较小的多层隔热膜和珍珠棉作为保冷材料，大大降低冷箱的重量，节省了冷箱成本。
优选的，所述外壳体内壁与精馏塔外壁之间的真空层处安装有真空泄爆阀。
通过采用上述技术方案，在真空层出现泄露超压的情况，泄爆阀可以起到泄放压力，保护真空冷箱的作用。
优选的，所述外壳内壁设置有若干环形加强肋，若干所述环形加强肋沿外壳高度方向间隔分布。
由于将外壳内部空间抽至真空，对外壳的结构强度要求更高，通过采用上述技术方案，通过增设多组环形加强肋，提高了外壳的整体强度的同时，也节约外壳的材料成本。
优选的，所述外壳内部设置有支撑架，支撑架包括竖向连接部以及位于所述竖向连接部两侧的横向延伸部，所述横向延伸部朝外壳内壁方向延伸并卡设在相邻环形加强肋之间的间隙中；所述珍珠棉和多层隔热膜粘接在外壳内壁后，所述横向延伸部用做抵紧件以对珍珠棉和多层隔热膜进行旋转式挤压；所述精馏塔在外壳内就位后，所述横向延伸部用作支撑件以将精馏塔架空。
由于环形加强肋的设置，使得外壳内侧存在凹凸不平的情况，在粘接珍珠棉和多层隔热膜时，环形加强肋与外壳内壁之间的形成的阴角处不便于粘接，且贴合度不高，在将外壳内部抽至真空时容易出现珍珠棉和外壳大面积脱离的情况，通过采用上述技术方案，利用支撑架的横向延伸部伸至相邻环形加强肋之间的间隙中，通过旋转的方式对珍珠棉以及多层隔热棉进行挤压，能够提高珍珠棉与外壳的接触面积以及粘接效果，有利于提高冷箱的制作效率；另外，利用横向延伸部作为支撑件，将精馏塔架空在外壳内，减少精馏塔与外壳之间直接通过支架进行热传递而导致冷量损耗的情况，同时横向延伸部与外壳之间存在珍珠棉和多层隔热膜的隔热材料，避免横向延伸部和外壳直接接触，有利于降低精馏塔的冷量损耗。
优选的，所述横向延伸部包括横杆、横向套筒以及竖向压条，所述横杆与竖向连接部相连，所述横向套筒滑动套设在横杆端部，所述竖向压条竖直设置在横向套筒端部，所述竖向压条位于相邻环形加强肋之间的间隙中，所述横向套筒与横杆之间设置有锁紧件。
通过采用上述技术方案，使得横向延伸部具有横向伸缩的功能，在冷箱生产加工中，通过将横向延伸部的横向长度缩小至小于环形加强肋的内径，便可将支撑架放进外壳内，然后通过伸长横向延伸部的长度，以将支撑架卡在相邻环形加强肋的间隙中，有利于提高支撑架的适用性和稳固性。
优选的，所述横向延伸部包括横杆、横向套筒以及竖向压条，所述竖向压条设置在横杆端部，所述横向套筒与竖向连接部相连，所述横杆横向滑动连接在横向套筒内；所述竖向连接部包括竖向设置的竖杆以及转动套设所述竖杆外周面的竖向套筒，所述竖向套筒内壁开设有环形槽，所述环形槽与横向套筒位于同一高度且相互连通，所述竖杆的两侧分别设置有滑块，所述滑块滑动连接于环形槽内，所述横杆朝向竖杆的一端设置有斜切面，且所述横杆设置有斜切面的一段横向插至环形槽内，两侧所述滑块分别与两个斜切面对应，安装所述支撑架时，通过转动所述竖杆以驱使所述滑块与横杆的斜切面接触，且将横杆设有斜切面的一端往远离环形槽的方向挤出，并驱使所述竖向压条卡至两个相邻环形加强肋之间的间隙中。
通过采用上述技术方案，滑块不仅起到连接作用，以保证竖向套筒与竖杆换稳定转动的同时，还起到驱动作用，通过与横杆端部的斜切面配合，从而可通过转动竖杆便可实现横向延伸部的朝两侧伸长目的，有利于提高支撑架的安装效率以及安装过程中的便利性。
优选的，所述竖杆外周面开设有避让槽，在所述横向延伸部处于收缩状态时，所述横杆设有斜切面的一端容纳在所述避让槽内。
通过采用上述技术方案，有利于提高横向延伸部的伸缩距离。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过将外壳与精馏塔之间的密闭空间抽至真空，并在该真空层内填充密度较小的多层隔热膜和珍珠棉作为保冷材料，大大降低了热导率，减小了精馏塔和换热器的冷量损失，并且，大大降低冷箱的重量，节省了冷箱成本；
2.通过在外壳内壁增加环形加强肋，通过支撑架旋转的方式对珍珠棉以及多层隔热膜进行挤压，能够提高珍珠棉与外壳的接触面积以及粘接效果；并利用支撑架的横向支撑架的横向延伸部作为支撑件，将精馏塔架空在外壳内，同时，由于横向延伸部与外壳之间存在珍珠棉和多层隔热膜的隔热材料，避免了横向延伸部和外壳直接接触，有利于降低精馏塔的冷量损耗。
3.通过滑块与横杆的斜切面的配合，使得滑块在起到滑动连接作用的同时，还对横杆起到驱动作用，通过与横杆端部的斜切面配合，从而可通过转动竖杆便可实现横向延伸部的朝两侧伸长目的，有利于提高支撑架的安装效率以及安装过程中的便利性。
附图说明
图1是本申请实施例1中的外壳的内部结构示意图。
图2是图1中A处的放大示意图。
图3是本申请实施例2中支撑架的结构示意图。
图4是本申请实施例2中横向延伸部收缩状态示意图。
图5是本申请实施例2中横向延伸部伸长状态示意图。
图6是图3中A处的放大示意图。
附图标记说明：1、外壳；11、壳顶部；12、壳中部；13、壳底部；14、环形加强肋；15、珍珠棉；16、多层隔热膜；2、支撑架；21、竖向连接部；211、竖杆；212、竖向套筒；213、避让槽；214、连接孔；215、滑块；22、横向延伸部；221、横杆；2211、斜切面；222、横向套筒；223、竖向压条；224、顶丝；225、限位环；3、精馏塔；4、换热器；5、安装环；6、安装块；61、通孔；7、螺栓。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
实施例1
本申请实施例公开一种深冷制氮真空绝热冷箱。参照图1和图2，一种深冷制氮真空绝热冷箱包括外壳1、精馏塔3以及铝制换热器4，精馏塔3和铝制换热器4均设置在外壳1内。外壳1内壁与精馏塔3外壁以及铝制换热器4外壁之间形成密闭空间。且外壳1连接有抽真空口，外壳1内壁与精馏塔3外壁之间的密闭空间抽至真空，以在外壳1内部形成真空层。另外，外壳1内壁与精馏塔3之间填充有珍珠棉15和多层隔热膜16，多层隔热膜16与珍珠棉15有效阻挡了热对流和热辐射，大大降低了热导率，减小了精馏塔3和换热器4的冷量损失，从而降低装置能耗。为了在真空层出现泄漏超压的情况时能够泄放压力，在真空层处安装有真空泄爆阀，以起到保护真空冷箱的作用。
由于将外壳1内部空间抽至真空，对外壳1的结构强度要求更高，在外壳1内壁固定有若干个环形加强肋14，若干环形加强肋14沿外壳1高度方向等间隔分布，以提高外壳1的结构强度。
为提高隔热材料的隔热范围，将珍珠棉15覆盖于外壳1的内壁以及环形加强肋14表面，多层隔热膜16覆盖于珍珠棉15朝向精馏塔3的一侧。
为避免精馏塔3的冷量通过其他刚性结构传递至外壳1而导致冷量损失，因此，在外壳1内部设置有支撑架2，支撑架2包括竖向连接部21以及分置竖向连接部21两侧的若干横向延伸部22，其中，位于同侧的若干竖向连接部21与若干环形加强肋14一一对应。横向延伸部22端部朝外壳1内壁方向延伸并卡设在相邻环形加强肋14之间的间隙中，同时将横向延伸部22架设在对应环形加强肋14上方。横向延伸部22设置有限位环225，位于同侧的若干限位环225同轴设置，精馏塔3和铝制换热器4分别自上而下穿设在两侧的若干限位环225中，精馏塔3和铝制换热器4外周面均固定套接有安装环5，安装环5下端面与最高位置的限位环225上表面抵接，以将精馏塔3和铝制换热器4架起。由于横向延伸部22与外壳1之间存在珍珠棉15和多层隔热膜16的隔热材料，能够避免横向延伸部22和外壳1直接接触，从而达到降低精馏塔3的冷量损耗的目的。
由于环形加强肋14的设置，使得外壳1内侧存在凹凸不平的情况，容易出现隔热材料与外壳1贴合度不高的问题。为提高珍珠棉15和外壳1以及环形加强肋14的贴合度，在珍珠棉15和多层隔热膜16粘接在外壳1内壁后，横向延伸部22用做抵紧件，以竖向连接部21作为轴线进行旋转，以对珍珠棉15和多层隔热膜16进行旋转式挤压，使得隔热材料充分粘固在外壳1内壁。精馏塔3和铝制换热器4在外壳1内安装就位后，横向延伸部22用作支撑件以将精馏塔3架空。
在实施例1中，横向延伸部22包括横杆221、横向套筒222以及竖向压条223，横杆221与竖向连接部21相连，横向套筒222滑动套设在横杆221端部，竖向压条223竖直设置在横向套筒222端部，竖向压条223位于相邻环形加强肋14之间的间隙中。使得横向延伸部22具有横向伸缩的功能，在冷箱生产加工中，通过将横向延伸部22的横向长度缩小至小于环形加强肋14的内径，便可将支撑架2放进外壳1内，然后通过伸长横向延伸部22的长度，以将支撑架2卡在相邻环形加强肋14的间隙中，有利于提高支撑架2的适用性和稳固性。
另外，横向套筒222与横杆221之间设置有锁紧件，锁紧件具体为顶丝224，顶丝224竖向螺纹贯穿横向套筒222的上侧壁并抵紧横杆221外周面，以实现横向延伸部22的长度的无极调节的目的。
本申请实施例1中的一种深冷制氮真空绝热冷箱的实施原理为：
在组装冷箱内部件时，将外壳1分为壳底部13、壳中部12以及壳顶部11三段，先在壳中部12内壁完成环形加强肋14的焊接操作，然后将提前粘合好的珍珠棉15和多层隔热膜16粘接覆盖在壳中部12的内壁，同时也覆盖环形加强肋14，然后将支撑架2伸入壳中部12内，支撑架2的竖向连接部21的轴线与壳中部12的轴线重合。通过依次滑动横向套管，使得竖向压条223伸入相邻环形加强肋14的间隙中，并将珍珠棉15和多层隔热膜16的隔热材料抵紧至壳中部12的内壁，然后锁紧横向套筒222和横杆221，接着以竖向连接部21为轴线，整体转动支撑架2，竖向压条223移动范围覆盖整个壳中部12的内壁，使得隔热材料与壳中部12充分粘合，然后依次完成壳底部13与壳中部12的焊接操作，以及壳顶部11与壳中部12的焊接操作，接着完成抽真空操作。
参照图1和图3，实施例2与实施例1的不同之处在于支撑架2中横向延伸部22和竖向连接部21的结构设计。
具体的，在实施例2中，横向套筒222与竖向连接部21相连，竖向压条223设置在横杆221端部，横杆221横向滑动连接在横向套筒222内。
参照图,4和图5，竖向连接部21包括竖向设置的竖杆211以及转动套设竖杆211外周面的竖向套筒212，竖向套筒212内壁开设有若干环形槽，若干环形槽与竖向分布的若干横向套筒222对应，环形槽与对应的横向套筒222处于同一高度且相互连通。
竖杆211外周面设置有若干滑块215，若干滑块215分置于竖杆211两侧并沿竖杆211长度方向等间隔分布，滑块215滑动连接于同一高度的环形槽内。横杆221朝向竖杆211的一端设置有斜切面2211，横杆221设置有斜切面2211的一端横向插至环形槽内，同一高度的两个滑块215分别与两个斜切面2211对应，安装支撑架2时，通过转动竖杆211以驱使滑块215与横杆221的斜切面2211接触，且将横杆221设有斜切面2211的一端往远离环形槽的方向挤出，从而驱使竖向压条223朝外壳1内壁移动，直至卡至两个相邻环形加强肋14之间的间隙中。
参照图3和图6，其中， 竖杆211上端凸出于竖向套筒212，竖向套筒212上端面固定有安装块6，安装块6水平贯穿有通孔61，竖杆211的凸出端水平贯穿有连接孔214，在竖向压条223卡至两个相邻环形加强肋14之间的间隙时，连接孔214和通孔61正对，然后通过螺栓7将安装块6和竖杆211锁固，以便支撑架2进行整体旋转操作。
另外，竖杆211外周面开设有避让槽213，在横向延伸部22处于收缩状态时，所述横杆221设有斜切面2211的一端容纳在避让槽213内，有利于提高横向延伸部22的伸缩距离。
本申请实施例2中的一种深冷制氮真空绝热冷箱的实施原理与实施例2的区别在于支撑架2的操作方式。
支撑架2伸入壳中部12后，通过转动竖杆211，驱使滑块215环向移动，通过滑块215与横杆221的斜切面2211接触，并将横杆221设有斜切面2211的一端挤出环形槽，从而驱使各竖向压条223朝外壳1内壁移动，直至卡至两个相邻环形加强肋14之间的间隙中，实现了各横向延伸部22同步伸长目的，有利于提高冷箱安装效率。在竖向压条223卡至两个相邻环形加强肋14之间的间隙时，连接孔214和通孔61正对，然后通过螺栓7将安装块6和竖杆211锁固，接着再支撑架2进行整体旋转操作。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种深冷制氮真空绝热冷箱，其特征在于：包括外壳(1)以及设置在所述外壳(1)内部的精馏塔(3)，所述外壳(1)体内壁与精馏塔(3)外壁之间形成密闭空间，所述外壳(1)连接有抽真空口，所述外壳(1)内壁与精馏塔(3)外壁之间的密闭空间抽至真空，所述外壳(1)内壁与精馏塔(3)之间填充有珍珠棉(15)和多层隔热膜(16)。
2.根据权利要求1所述的一种深冷制氮真空绝热冷箱，其特征在于：所述外壳(1)体内壁与精馏塔(3)外壁之间的真空层处安装有真空泄爆阀。
3.根据权利要求1所述的一种深冷制氮真空绝热冷箱，其特征在于：所述外壳(1)内壁设置有若干环形加强肋(14)，若干所述环形加强肋(14)沿外壳(1)高度方向间隔分布。
4.根据权利要求3所述的一种深冷制氮真空绝热冷箱，其特征在于：所述珍珠棉(15)覆盖于外壳(1)的内壁以及环形加强肋(14)表面，所述多层隔热膜(16)覆盖于珍珠棉(15)朝向精馏塔(3)的一侧。
5.根据权利要求4所述的一种深冷制氮真空绝热冷箱，其特征在于：所述外壳(1)内部设置有支撑架( 2)，支撑架( 2)包括竖向连接部(21)以及位于所述竖向连接部(21)两侧的横向延伸部(22)，所述横向延伸部(22)朝外壳(1)内壁方向延伸并卡设在相邻环形加强肋(14)之间的间隙中；所述珍珠棉(15)和多层隔热膜(16)粘接在外壳(1)内壁后，所述横向延伸部(22)用做抵紧件以对珍珠棉(15)和多层隔热膜(16)进行旋转式挤压；所述精馏塔(3)在外壳(1)内就位后，所述横向延伸部(22)用作支撑件以将精馏塔(3)架空。
6.根据权利要求5所述的一种深冷制氮真空绝热冷箱，其特征在于：所述横向延伸部(22)包括横杆(221)、横向套筒(222)以及竖向压条(223)，所述横杆(221)与竖向连接部(21)相连，所述横向套筒(222)滑动套设在横杆(221)端部，所述竖向压条(223)竖直设置在横向套筒(222)端部，所述竖向压条(223)位于相邻环形加强肋(14)之间的间隙中，所述横向套筒(222)与横杆(221)之间设置有锁紧件。
7.根据权利要求5所述的一种深冷制氮真空绝热冷箱，其特征在于：所述横向延伸部(22)包括横杆(221)、横向套筒(222)以及竖向压条(223)，所述竖向压条(223)设置在横杆(221)端部，所述横向套筒(222)与竖向连接部(21)相连，所述横杆(221)横向滑动连接在横向套筒(222)内；所述竖向连接部(21)包括竖向设置的竖杆(211)以及转动套设所述竖杆(211)外周面的竖向套筒(212)，所述竖向套筒(212)内壁开设有环形槽，所述环形槽与横向套筒(222)位于同一高度且相互连通，所述竖杆(211)的两侧分别设置有滑块(215)，所述滑块(215)滑动连接于环形槽内，所述横杆(221)朝向竖杆(211)的一端设置有斜切面(2211)，且所述横杆(221)设置有斜切面(2211)的一段横向插至环形槽内，两侧所述滑块(215)分别与两个斜切面(2211)对应，安装所述支撑架( 2)时，通过转动所述竖杆(211)以驱使所述滑块(215)与横杆(221)的斜切面(2211)接触，且将横杆(221)设有斜切面(2211)的一端往远离环形槽的方向挤出，并驱使所述竖向压条(223)卡至两个相邻环形加强肋(14)之间的间隙中。
8.根据权利要求7所述的一种深冷制氮真空绝热冷箱，其特征在于：所述竖杆(211)外周面开设有避让槽(213)，在所述横向延伸部(22)处于收缩状态时，所述横杆(221)设有斜切面(2211)的一端容纳在所述避让槽(213)内。
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