CN212900906U - 一种低温高压厚壁容器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低温高压厚壁容器，属于压力容器技术领域。该容器包括与上半球封头、下半球封头密封焊接的圆柱筒身，上半球封头设有液位计口和增压口，下半球封头设有加注出液口，筒身内衬有底部承担在支撑结构上的内胆，支撑结构由位于下半球封头内表面上的辐射状支撑条构成，支撑条的外端朝上延伸出位于筒身内壁和内胆外壁之间的支撑筋。采用本实用新型后，预冷时间大大缩短，制造成本显著降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低温高压厚壁容器，尤其涉及该容器内部隔热结构的改进，属于压力容器技术领域。
背景技术
诸如航天器地面风洞试验、航天器发动机地面模拟试验之类的航天器高参数环境模拟试验中，经常使用低温高压厚壁容器，其中的工作介质为液氮、液氧、液氢等，具有工作压力高(一般为10～30MPa)、工作温度低(-253℃～-196℃)、内容器壁厚较高(一般为60mm以上) 等特点。
长期以来，低温高压厚壁容器都采用直接接触的设计方案，即低温液体直接装在低温高压厚壁容器内。由于容器内承载的介质温度一般不高于-160℃，因此需采用耐低温的奥氏体不锈钢材料，而该材料热容量大，装载介质前需要长达数小时的时间才能将其冷却至所需温度。结果不仅效率低，而且损耗的低温液体量较多，造成资源浪费。此外，由于不锈钢的导热系数低于碳钢，而容器装载后下部为低温深冷液体，上部为常温气体，因此下部装液空间收缩比上部气相空间的筒体要大，从而在筒体的过渡段造成较大的温差应力。
例如，典型的低温高压厚壁容器典型结构为直接采用不锈钢制作厚壁筒体，结果不仅依靠低温深冷液体直接与承受高压的内壁接触冷却，预冷时间长，预冷所需的深冷液体耗费量大，而且筒体上、下部之间的温差应力大，对材料的耐低温性能以及机械性能都很高，增加了制造成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，通过结构改进，提供一种可以快速预冷且避免温差应力的低温高压厚壁容器，从而大大缩短装载预冷时间，节约低温深冷液体，降低制造成本。
为了达到上述目的，本实用新型低温高压厚壁容器的基本技术方案为：包括与上半球封头、下半球封头密封焊接的圆柱筒身，所述上半球封头设有液位计口和增压口，所述下半球封头设有加注出液口，其改进之处在于：所述筒身内衬有底部承担在支撑结构上的内胆，所述支撑结构由位于下半球封头内表面上的辐射状支撑条构成，所述支撑条的外端朝上延伸出位于筒身内壁和内胆外壁之间的支撑筋。
这样，筒身内壁和内胆外壁形成了具有理想隔热效果的气屏结构。装液后，内胆内壁承受深冷液体的压力，外壁承受挤压气体的压力，内外压力基本平衡，仅存在很小的液柱静压，因此内胆壁厚可以很薄，甚至小于1mm，其预冷速度非常快，预冷时间大大缩短。内胆材质采用奥氏体不锈钢，支撑条和支撑筋采用热阻较大的玻璃钢，而筒身则可以采用普通碳钢，因此制造成本显著降低。
本实用新型进一步的完善是，所述内胆的外壁附有反射层，这样可以防止外界常温对深冷介质产生的辐射换热。
本实用新型更进一步的完善是，所述增压口的内端装有气体分布器；所述气体分布器呈下端封头的管状，管壁具有轴向间隔、周向均布的通孔。
本实用新型再进一步的完善是，所述内胆对应加注出液口处延伸出内衬口，所述内衬口通过波纹管与内衬管连通。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是图1的B-B剖视放大结构示意图。
图3是图1的底部支撑结构示意图。
图4是图1的气屏结构放大示意图。
具体实施方式
实施案例
下面结合附图对本实用新型进一步详实说明。本实施例的低温高压厚壁容器如图1所示，主体由普通碳钢制成，该主体包括与上半球封头1、下半球封头2密封焊接的圆柱筒身3，上半球封头1的两侧密封焊接朝上延伸出的液位计口1-1和增压口1-2，液位计口1-1用于设置液位传感器，增压口1-2的内端装有气体分布器1-3，参见图 2可知，该气体分布器1-3呈下端封头的管状，管壁具有轴向间隔、周向均布的通孔1-K，其作用是使增压气体侧喷，防止直接冲击导致液面震荡。下半球封头3的最低处密封焊接有朝下延伸的加注出液口 3-1。筒身2内衬有底部承担在支撑结构6上的薄壁奥氏体不锈钢内胆4，筒身2内壁与内胆4外壁之间存在形成气屏5的间隙。内胆4 的外壁附着有反射层。内胆4对应加注出液口3-1处延伸出内衬口 4-1，该内衬口4-1通过作为位移补偿器的波纹管4-2与内衬管4-3连通，可以补偿冷缩后的位移。
支撑结构6如图3所示，由位于下半球封头3内表面上的辐射状玻璃钢支撑条6-1构成，玻璃钢支撑条6-1的外端朝上延伸出位于筒身2内壁和内胆4外壁之间的玻璃钢支撑筋。
使用时，内胆预冷后，先将低温深冷介质通过底部的加注出液口加注，液位控制在满液位线L以下；接着通过顶部的增压口给低温深冷介质气相空间增压到需要的压力；通过底部的加注出液口，把低温介质排出，以达到完成试验对介质的压力和流量要求。
如图4所示，装载完成之后，内胆内壁承受深冷液体的压力，外壁承受挤压气体的压力，两侧压力基本平衡，仅存在液柱静压p，以装载液氮为例，每增加1m，液柱静压约为0.008MPa，因此内胆的壁厚可以小于1mm。与现有技术相比，保证装载同样质量的低温深冷液体时，由于采取了奥氏体不锈钢内胆加气屏绝热层和反射层结构，因而原先预冷一个几十吨重的不锈钢挤压罐，变为预冷一个仅几十千克的不锈钢内胆，使得预冷液体损耗大幅降低，预冷效率显著提高，预冷时间长的问题得到了彻底解决。
归纳起来，本实施例具有如下有益效果：
(1)以液氮为例：预冷的液氮量大大减少，改进前需要 17439.8kg，改进后仅需99.2kg。
(2)以液氮为例：预冷的时间大大缩短，改进前需要1.7小时的时间，改进后仅需0.8秒。
除上述实施案例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种低温高压厚壁容器，包括与上半球封头、下半球封头密封焊接的圆柱筒身，所述上半球封头设有液位计口和增压口，所述下半球封头设有加注出液口，其特征在于：所述筒身内衬有底部承担在支撑结构上的内胆，所述支撑结构由位于下半球封头内表面上的辐射状支撑条构成，所述支撑条的外端朝上延伸出位于筒身内壁和内胆外壁之间的支撑筋。
2.根据权利要求1所述的低温高压厚壁容器，其特征在于：所述内胆的外壁附有反射层。
3.根据权利要求2所述的低温高压厚壁容器，其特征在于：所述增压口的内端装有气体分布器；所述气体分布器呈下端封头的管状，管壁具有轴向间隔、周向均布的通孔。
4.根据权利要求3所述的低温高压厚壁容器，其特征在于：所述内胆对应加注出液口处延伸出内衬口，所述内衬口通过波纹管与内衬管连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021072278.7U CN212900906U (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 一种低温高压厚壁容器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021072278.7U CN212900906U (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 一种低温高压厚壁容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212900906U true CN212900906U (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=75276695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021072278.7U Active CN212900906U (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 一种低温高压厚壁容器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN212900906U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115654357A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-01-31 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐及其用法 |
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2020
- 2020-06-11 CN CN202021072278.7U patent/CN212900906U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115654357A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-01-31 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 具有液氮夹套的高超声速高温风洞高压液氧储罐及其用法 |
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