CN204986390U - 一种低温液体设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低温液体设备。由内筒(7)和安装板(6)组成一个密封容器，在容器内安装有内筒绝热层(9)，在内筒绝热层(9)内壁密封安装有绝热塞(10)，将密封容器分隔成加压室和介质室，由加压室给介质室加压，而两室之间热隔离，使低温液体设备在增压的同时，低温液体温度不升高，从而大大减少增压时的气化量，减少对设备增压的热量输入。既在相对低的低温液体饱和度下，稳定输出高的压力。并且还能优先使用因漏热产生的闪蒸气体，防止设备增压，又大大提高低温液体的有效保存期。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低温液体设备，具体地涉及一种存储和使用乃至运输低温液体的设备，如储存和运输液化天然气、液氢、液氧、液氮、液氩、液氦等低温液化气体的低温储罐、低温运输罐、低温气瓶等设备。
背景技术
低温液化气体，是为了运输和贮存的方便，把气体降温冷凝成液体，一般在-160℃以下的超低温状态。使用气体时，再把低温液化气体加温气化到常温下使用。目前，运输这些低温液化气体是用低温液体运输罐等容器；存储使用低温气瓶或低温储罐或储槽；气化加热使用气化器。
低温液体在输送或使用过程中都需要有一定的输出压力。目前，为了达到一定压力主要采用低温液体泵增压和输出容器自增压两种方式。
1.低温泵增压方式的缺点：既需要消耗电能，低温泵价格较高，还常有机械故障发生。
2.输出容器自增压方式的缺点：增压的过程是气化增压，即输出部分低温液体，通过气化器吸热气化后，返回容器气相，利用低温液体气液比(即单位体积的低温液体与将它完全气化成常温常压的气体后的体积比，下同)大的原理，给容器及系统增压。由此可见，气化增压的本质是向低温液体贮罐内输入热量，这种热量进入容器后，产生对流使系统增压的同时，也使低温液体增温；也就是说要使输出容器以增压的方式达到稳定的输出压力，就要使低温液体处在相对高的饱和温度下工作，从而使气化量增加，增压时间增长。特别是处在运动中工作的LNG气瓶和低温液体运输车等。一方面人们在想方设法提高低温液体贮罐的绝热性能，以减少存贮低温液化气体的蒸发气化，提高低温液体的保存期限；另一方面我们为了获得稳定的输出压力，又不得不人为地给低温液体贮罐输入热量，降低低温液体的有效保存期限。这种矛盾，限制了低温液化气体的普及，如低温液化天然气汽车供气设备，汽车安全阀的超压排气频率高，浪费天然气资源，污染环境；也让液化天然气像液化气一样普及到家庭使用受到限制，因为当用气量小时，系统漏热气化增压造成超压排放，产生不安全因素和浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的是：克服背景技术的不足，提供一种低温液体设备，它有加压室和介质室，由加压室给介质室加压，而两室之间热隔离，使低温液体设备在增压的同时，低温液体温度不升高，从而大大减少增压的气化量，减少对设备增压的热量输入。既在相对低的低温液体饱和度下，稳定输出高的压力。并且还能优先使用因漏热产生的闪蒸气体，防止设备增压，大大提高低温液体的有效保存期。
本实用新型的具体技术方案，其特征在于：内筒(7)和安装板(6)组成一个密封容器，在容器的外壁包裹外保冷装置(11)保冷；在容器的内壁，设置有内筒绝热层(9)，在内筒绝热层(9)内壁密封安装有绝热塞(10)，将内筒绝热层(9)分隔成两个相对封闭空间——加压室和介质室，靠近安装板(6)的为加压室，另一端为介质室。绝热塞(10)在内筒绝热层(9)的内壁滑动能改变两个空间的容积。
进一步，所述的内筒绝热层(9)为绝热材料制作，减少介质室与加压室之间通过内筒绝热层(9)传热。内筒绝热层(9)并紧密固定在内筒(7)的内壁，在内筒绝热层(9)的外壁开槽，内筒绝热层(9)的截面如图4所示，使内筒绝热层(9)内外壁压力相等。
进一步，所述的绝热塞(10)为绝热材料制作。
所述的外保冷装置(11)，可以是保温材料，也可以是真空保温结构。
本实用新型的具体技术方案，其特征还在于：在加压室设置有活塞位置检测装置(8)，用于显示绝热塞(10)的位置，并辅助推动绝热塞(10)运动和保持状态，如图2所示。活塞位置检测装置(8)由多件伸缩杆(19)首尾通过活动铰(21)相连组成伸缩组，如图7所示。两组伸缩组交叉铰接，其中一组伸缩组首尾连接固定铰(20)，另一组伸缩组一端连接液位指示滑块(27)并嵌套在一个导向装置(17)里，一端连接内滑块(28)也嵌套在另一个导向装置(17)里。活塞位置检测装置(8)一端的导向装置(17)和固定铰(20)固定在安装板(6)上，另一端的导向装置(17)和内滑块(28)固定在绝热塞(10)上。
进一步，所述的导向装置(17)为一导向槽，液位指示滑块(27)和内滑块(28)只可沿着导向装置(17)长度方向滑动。
当绝热塞(10)相对安装板(6)位置变化时，活塞位置检测装置(8)就相对伸缩移动，此时内滑块(28)沿着导向装置(17)滑动，液位指示滑块(27)沿着导向装置(17)滑动。活塞位置检测装置(8)伸长时液位指示滑块(27)向固定铰(20)移动，缩短时液位指示滑块(27)远离固定铰(20)移动。绝热塞(10)与液位指示滑块(27)之间存在一定比例关系，因此可通过液位视窗(26)观察液位指示滑块(27)相对同一端的固定铰(20)的位置，估算出绝热塞(10)的相对位置。从而确定介质室内介质的容积。比如，液位指示滑块(27)与固定铰(20)距离最远时，介质室容积最大；相反，液位指示滑块(27)与固定铰(20)距离最近时，介质室容积最小。而加压室则刚好相反。
进一步，在活塞位置检测装置(8)对应的两组活动铰(21)间设置拉伸弹簧(18)，如图2所示，使活塞位置检测装置(8)在不受力时保持伸长的状态。
进一步，加压室与压力表(3)连通，以显示加压室的压力；加压室与增压放空阀(4)连通，以人为给加压室排空降压；加压室与增压安全阀(5)连通，以防止加压室超压破坏；加压室与加压阀(2)连通，外接恒压源(1)，以给加压室增压。压力源应为在低温工况下不冷凝的气体。
进一步，在介质室远离安装板(6)端的底部，与介质排尽阀(16)连通，以排净介质室的介质，或排出液态介质；介质室远离安装板(6)端的顶部，与介质放空阀(12)连通，以排放气体降低介质室的压力；介质室远离安装板(6)端的顶部，与介质安全阀(13)连通，以排放气体防止介质室超压；介质室远离安装板(6)端的顶部，与排气阀(14)连通，排放气体或液体给用户使用，并可优先排放气体，使因设备漏热产生的闪蒸气体(即BOG气体)优先排放，从而稳定设备压力；介质室远离安装板(6)端的顶部，与充装阀(15)连通，给介质室充装低温介质。
技术要点是：
1、在加压室与介质室之间有绝热装置-绝热塞(10)，使气液两相温度互不传导。
2、排液口在气相顶端，从而可优先排出因漏热造成的蒸发气体(即BOG气体)，防止超压排放。
3、设有内筒绝热层(9)，使保冷效果更好。
本实用新型的有益效果是：
1、高温的增压气体与低温介质热隔离，使低温介质增温速度放慢，从而使低温介质保存期延长。
2、BOG气体优先得到使用，从而使系统不会增压，减少排放。
3、可以用工作温度下不冷凝的气体增压和降压，从而减少了产品气体的排放；也使低温介质在较低的温度时稳定输出较高的压力。
附图说明
图1为一种低温液体设备示意图；
图2为活塞位置检测装置活塞位置检测装置(8)的示意图；
图3为活塞位置检测装置活塞位置检测装置(8)的左示图；
图4为内筒绝热层内筒绝热层(9)的截面图；
图5为一种低温液体设备的自增压实例拉伸弹簧(18)安装示意图；
图6为一种低温液体设备的自增压实例示意图；
图7为伸缩组示意图
1-恒压源2-加压阀3-压力表4-增压放空阀5-增压安全阀
6-安装板7-内筒8-活塞位置检测装置9-内筒绝热层10-绝热塞
11-外保冷装置12-介质放空阀13-介质安全阀14-排气阀
15-充装阀16-介质排尽阀17-导向装置18-拉伸弹簧
19-伸缩杆20-固定铰21-活动铰22-自增压排气阀
23-增压阀24-增压气化器25-加压室压力平衡阀26-液位视窗
27-液位指示滑块28-内滑块
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求，摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。
实施例1如图1所示，内筒(7)和安装板(6)组成一个密封容器，在容器的外壁包裹外保冷装置(11)保冷；在容器的内壁，设置有内筒绝热层(9)，在内筒绝热层(9)内壁密封安装有绝热塞(10)，将内筒绝热层(9)分隔成两个相对封闭空间——加压室和介质室，靠近安装板(6)的为加压室，另一端为介质室。绝热塞(10)在内筒绝热层(9)的内壁滑动能改变两个空间的容积。
进一步，所述的内筒绝热层(9)为绝热材料制作，减少介质室与加压室之间通守内筒绝热层(9)传热。内筒绝热层(9)并紧密固定在内筒(7)的内壁，在内筒绝热层(9)的外壁开槽，内筒绝热层(9)的截面如图4所示，使内筒绝热层(9)内外壁压力相等。
进一步，所述的绝热塞(10)为绝热材料制作。
所述的外保冷装置(11)，可以是保温材料，也可以是真空保温结构。
在加压室设置有活塞位置检测装置(8)，用于显示绝热塞(10)的位置，并辅助推动绝热塞(10)运动和保持状态。如图2所示，活塞位置检测装置(8)由多件伸缩杆(19)首尾通过活动铰(21)相连组成伸缩组，如图7所示。两组伸缩组交叉铰接，其中一组伸缩组首尾连接固定铰(20)，另一组伸缩组一端连接液位指示滑块(27)并嵌套在一个导向装置(17)里，一端连接内滑块(28)也嵌套在另一个导向装置(17)里。活塞位置检测装置(8)一端的导向装置(17)和固定铰(20)固定在安装板(6)上，另一端的导向装置(17)和内滑块(28)固定在绝热塞(10)上。
进一步，所述的导向装置(17)为一导向槽，液位指示滑块(27)和内滑块(28)只可沿着导向装置(17)长度方向滑动。
当绝热塞(10)相对安装板(6)位置变化时，活塞位置检测装置(8)就相对伸缩移动，此时内滑块(28)沿着导向装置(17)滑动，液位指示滑块(27)沿着导向装置(17)滑动。活塞位置检测装置(8)伸长时液位指示滑块(27)向固定铰(20)移动，缩短时液位指示滑块(27)远离固定铰(20)移动。绝热塞(10)与液位指示滑块(27)之间存在一定比例关系，因此可通过液位视窗(26)观察液位指示滑块(27)相对同一端的固定铰(20)的位置，估算出绝热塞(10)的相对位置。从而确定介质室内介质的容积。比如，液位指示滑块(27)与固定铰(20)距离最远时，介质室容积最大；相反，液位指示滑块(27)与固定铰(20)距离最近时，介质室容积最小。而加压室则刚好相反。
进一步，在活塞位置检测装置(8)对应的两组活动铰(21)间设置拉伸弹簧(18)，如图2所示，使活塞位置检测装置(8)在不受力时保持伸长的状态。
进一步，加压室与压力表(3)连通，以显示加压室的压力；加压室与增压放空阀(4)连通，以人为给加压室排空降压；加压室与增压安全阀(5)连通，以防止加压室超压破坏；加压室与加压阀(2)连通，外接恒压源(1)，以给加压室增压。压力源应为在低温工况下不冷凝的气体。
进一步，在介质室远离安装板(6)端的底部，与介质排尽阀(16)连通，以排净介质室的介质，或排出液态介质；介质室远离安装板(6)端的顶部，与介质放空阀(12)连通，以排放气体降低介质室的压力；介质室远离安装板(6)端的顶部，与介质安全阀(13)连通，以排放气体防止介质室超压；介质室远离安装板(6)端的顶部，与排气阀(14)连通，排放气体或液体给用户使用，并可优先排放气体，使因设备漏热产生的闪蒸气体(即BOG气体)优先排放，从而稳定设备压力；介质室远离安装板(6)端的顶部，与充装阀(15)连通，给介质室充装低温介质。
当密闭容器内没有压力时，即加压室和介质定都没有压力时，由于有拉伸弹簧(18)的作用，绝热塞处在远离安装板(6)的位置，介质室容积最小。
充液时，可打开增压放空阀(4)降压，或提前给加压室降压。介质从充装阀(15)进入介质室，并在充装压力的作用下，推动绝热塞(10)向安装板(6)方向移动，直到设定的安全位置。
密闭容器加压，是恒压源(1)内的不凝气体通过加压阀(2)进入到加压室，恒压源(1)的压力作用到绝热塞(10)上，叠加活塞位置检测装置(8)的拉伸弹簧(18)的作用力，传导到介质室。由于内筒绝热层(9)和绝热塞(10)都为绝热材料，加压室和介质室温度不相互传导。因此，介质室的介质在低饱和状态下也具有高的输出压力。而且，在密闭容器超压或充装液体时密闭容器超压时，可排放加压室的不凝气体降压，从而减少产品介质的排放。
实施例2如图6所示，一种低温液体设备的自增压实例示意图，在介质排尽阀(16)的出口与加压室之间依次连通增压气化器(24)、增压阀(23)、自增压排气阀(22)，在介质室与加压室之间，还通过加压室压力平衡阀(25)连通。另外，本实例中，拉伸弹簧(18)安装在两组伸缩组最远端交叉铰接点之间，如图5所示，使活塞位置检测装置(8)在不受其它外力作用时处于收缩状态，从而使加压室的压力总高于介质室一组拉伸弹簧(18)的压力。其它同实例1。
介质室的介质在自身重力的作用下及活塞位置检测装置(8)的拉伸弹簧(18)的作用力下，经打开的介质排尽阀(16)，流向增压气化器(24)，在增压气化器(24)吸收热量气化后，经增压阀(23)，自增压排气阀(22)进入加压室，利用低温液化气体气液比大的特点给加压室增压。增压阀(23)为自动阀，作用是当出口压力高于增压阀(23)的设定压力时，增压阀(23)自动关闭停止增压；当出口压力低于增压阀(23)的设定压力时，增压阀(23)自动打开开始增压，从而使加压室的压力稳定在增压阀(23)的设定压力。
当加压室压力高时，打开加压室压力平衡阀(25)，由于本实例加压室与介质室的介质相同，加压室的气体在加压室与介质室之间压力差的作用下，经加压室压力平衡阀(25)进入介质室，绝热塞(10)往加压室移动。由于加压室的气体温度远高于介质室，当气体进入介质室时温度降低而降压。
实施例3绝热塞(10)可以浮在液面上，随液面的升降而升降。此时气相即是加压室，液相即是介质室，且两室之间不需要完全隔离。其它同实例1。
Claims (2)
1.一种低温液体设备，其特征在于：内筒(7)和安装板(6)组成一个密封容器，在容器的外壁包裹外保冷装置(11)保冷；在容器的内壁，设置有内筒绝热层(9)，在内筒绝热层(9)内壁密封安装有绝热塞(10)，将内筒绝热层(9)分隔成加压室和介质室；在加压室设置有活塞位置检测装置(8)；内筒绝热层(9)为绝热材料制作，内筒绝热层(9)并紧密固定在内筒(7)的内壁，在内筒绝热层(9)的外壁开槽；绝热塞(10)为绝热材料制作；介质室远离安装板(6)端的底部，与介质排尽阀(16)连通；介质室远离安装板(6)端的顶部，与介质放空阀(12)连通；介质室远离安装板(6)端的顶部，与介质安全阀(13)连通；介质室远离安装板(6)端的顶部，与排气阀(14)连通；介质室远离安装板(6)端的顶部，与充装阀(15)连通；加压室与压力表(3)连通；加压室与增压放空阀(4)连通；加压室与增压安全阀(5)连通；加压室与加压阀(2)连通，外接恒压源(1)。
2.根据权利要求1所述的一种低温液体设备，其特征在于：活塞位置检测装置(8)由多件伸缩杆(19)首尾通过活动铰(21)相连组成伸缩组，两组伸缩组交叉铰接，其中一组伸缩组首尾连接固定铰(20)，另一组伸缩组一端连接液位指示滑块(27)并嵌套在一个导向装置(17)里，一端连接内滑块(28)也嵌套在另一个导向装置(17)里，一端的导向装置(17)和固定铰(20)固定在安装板(6)上，另一端的导向装置(17)和内滑块(28)固定在绝热塞(10)上；在活塞位置检测装置(8)对应的两组活动铰(21)间设置拉伸弹簧(18)。
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