CN219640020U - 一种双层液氢球罐 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双层液氢球罐。双层液氢球罐包括内球罐(1)、外球罐(2)、内球罐支撑构件，内球罐的外表面覆盖有绝热层。内球罐支撑构件包括内球罐上支柱(3)和内球罐下支柱(4)，内球罐上支柱底部与内球罐下支柱顶部之间设有中部绝缘部件(5)，内球罐上支柱与内球罐的外表面相连。内球罐下支柱的底部固定有垫板(11)，垫板固定连接于外球罐的内表面上。绝热层为从内球罐的外表面自内向外覆盖的双面光铝箔和弹性毡，弹性毡外表面与外球罐内表面之间的空间填充有绝热材料(10)。外球罐的内表面上设有供制冷剂流过的导热管(15)。本实用新型的双层液氢球罐可用于储存液氢。
Description
技术领域
本实用新型属于液氢储罐技术领域，涉及一种双层液氢球罐。
背景技术
氢气作为一种优良的能源载体，具有高效、清洁、无污染等优势，是当前最有应用前景的清洁能源之一。氢能利用的关键技术包括氢的制取、储运及运用，其中储氢是氢能产业链中的关键环节。当前氢的运输和储存主要以高压气态氢为主；与气态氢相比，液氢具有纯度高、远距离运输成本低、加注效率高等优点。
液氢的储存需要使用具有良好绝热性能的超低温液氢储罐，根据液氢储罐的使用形式可分为固定式储罐、移动式储罐、罐式集装箱，固定式液氢储罐一般包括圆筒形储罐(立式、卧式)和球形储罐两大类。储罐的漏热蒸发损失与储罐的容积比表面积成正比，球形储罐(简称为球罐)具有最小的容积比表面积，因此相同体积下球罐的漏热蒸发面积最小、漏热蒸发损失最小。从力学角度来看，球形储罐的受力比圆筒形储罐要好，机械强度高、应力分布均匀。从几何角度来看，在相同容积和压力下，球形储罐的表面积小，所需钢材面积少。因此，球形储罐是较为理想的固定式液氢储罐。
中国专利CN102305347A公开了一种高真空多层绝热深冷双壳球形储罐，包括外球罐和内球罐，内球罐与外球罐之间设有叠片式内支撑构件。内球罐的外表面上覆盖有绝热层，绝热层由双面镀铝薄膜和玻璃纤维纸以一一间隔方式叠合形成。这种储罐可以储存液氢，存在的问题是：(1)叠片式内支撑构件的安装要求较高。(2)绝热层外表面与外球罐内表面之间的空间没有填充绝热材料，对于绝热而言造成这部分空间的浪费。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种双层液氢球罐，以解决现有的双层液氢球罐所存在的叠片式内支撑构件的安装要求较高，以及内球罐外表面上覆盖的绝热层的外表面与外球罐内表面之间的空间没有填充绝热材料、对于绝热而言造成这部分空间浪费的问题。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种双层液氢球罐，包括内球罐、外球罐，内球罐与外球罐之间为真空夹层，内球罐外表面与外球罐内表面之间设有内球罐支撑构件，内球罐的外表面覆盖有绝热层，其特征在于：内球罐支撑构件包括内球罐上支柱和内球罐下支柱，内球罐上支柱底部与内球罐下支柱顶部之间设有中部绝缘部件，内球罐上支柱与内球罐的外表面相连，内球罐下支柱的底部固定有垫板，垫板固定连接于外球罐的内表面上，绝热层为从内球罐的外表面自内向外覆盖的双面光铝箔和弹性毡，内球罐上弹性毡的外表面与外球罐内表面之间的空间填充有绝热材料，外球罐的内表面上设有供制冷剂流过的导热管。
采用本实用新型，具有如下的有益效果：(1)本实用新型的内球罐支撑构件包括内球罐上支柱和内球罐下支柱。内球罐上支柱与内球罐的外表面相连；内球罐下支柱的底部固定有垫板，垫板固定连接于外球罐的内表面上。这样的结构与连接方式使内球罐上支柱和内球罐下支柱的安装较为容易，对安装的要求不高。(2)内球罐上弹性毡的外表面与外球罐内表面之间的空间填充有绝热材料，利用这部分空间进行隔热，避免浪费空间。(3)导热管内的制冷剂可将内球罐与外球罐之间的真空夹层内多余的热量带出，使外球罐内表面的温度保持在0～5℃，以进一步提升双层液氢球罐的保冷性能。(4)双面光铝箔具有镜面反射和漫反射作用，可以有效地降低双层液氢球罐外部的热辐射作用，防止双层液氢球罐外部的热量渗入内球罐、造成液氢沸腾。弹性毡具有很好的隔热作用，既能提升保冷性能，又可以保护双面光铝箔的完整性。
本实用新型的双层液氢球罐可用于储存液氢。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。
附图说明
图1是本实用新型双层液氢球罐的结构示意图。
图2是图1中的Ⅰ部放大图。
图3是图1中的Ⅱ部放大图。
图1至图3中，相同附图标记表示相同的技术特征。附图标记表示：1—内球罐；2—外球罐；3—内球罐上支柱；4—内球罐下支柱；5—中部绝缘部件；6—外球罐上支柱；7—外球罐下支柱；8—拉杆；9—弹性毡；10—绝热材料；11—垫板；12—双面光铝箔；13—内球罐U形托板；14—外球罐U形托板；15—导热管；16—导热管支架；17—制冷剂。
具体实施方式
参见图1、图2和图3，本实用新型的双层液氢球罐包括内球罐1、外球罐2，液氢(一般为-252.8℃)储存在内球罐1中，内球罐1与外球罐2之间为真空夹层。内球罐1外表面与外球罐2内表面之间设有内球罐支撑构件，内球罐1的外表面覆盖有绝热层。内球罐支撑构件用于支撑内球罐1，包括内球罐上支柱3和内球罐下支柱4，内球罐上支柱3底部与内球罐下支柱4顶部之间设有中部绝缘部件5。内球罐上支柱3的材料与内球罐1的材料相同，与内球罐1的外表面相切并相连。内球罐上支柱3与内球罐1外表面连接处的下方设有内球罐U形托板13，内球罐U形托板13与内球罐1的外表面和内球罐上支柱3焊接连接。内球罐下支柱4的底部固定有与外球罐2的内表面轮廓相匹配的垫板11，垫板11固定连接于外球罐2的内表面上，内球罐下支柱4和垫板11的材料与外球罐2的材料相同。使用垫板11可以进一步提高外球罐2的承载能力，确保外球罐2不会因承受内球罐下支柱4的局部载荷而失效。本实用新型各部件之间的连接或固定方式，除说明的以外，一般均为焊接。未说明的部件的材料，均为本领域常用的各种材料。
绝热层为从内球罐1的外表面自内向外覆盖的双面光铝箔12和弹性毡9。上述双面光铝箔12的层数一般为4～8层(图2所示为4层)，弹性毡9的层数为1层，弹性毡9的材料一般为玻璃纤维。最内层的双面光铝箔12用粘接剂粘结于内球罐1的外表面上，相邻的两层双面光铝箔12用粘接剂粘结连接，弹性毡9包裹于最外层的双面光铝箔12上。采用上述的双面光铝箔12和弹性毡9，可以有效地降低内球罐1的热传导作用，提高双层液氢球罐的保冷性能。
内球罐1上弹性毡9的外表面与外球罐2内表面之间的空间填充有绝热材料10。在绝热材料10填充完毕后对内球罐1与外球罐2之间的真空夹层抽真空，使真空夹层的压力一般为5～10Pa(绝对压力)。绝热材料10一般为膨胀珍珠岩、中空玻璃泡等。绝热材料10在5～10Pa压力条件下的热传导系数较低，可降低热传导性能、提升双层液氢球罐的保冷效果。
参见图1和图3，外球罐2的内表面上设有供制冷剂17流过的导热管15。导热管15在外球罐2的内表面上盘绕设置，用导热管支架16固定在外球罐2的内表面上，导热管支架16沿导热管15的长度方向间隔设置。导热管15带有制冷剂17入口和制冷剂17出口，从外球罐2上的开孔引出(图略)。制冷剂17从导热管15内流过时，可将内球罐1与外球罐2之间的真空夹层内多余的热量带出，使外球罐2内表面的温度保持在3～10℃，以进一步提升本实用新型双层液氢球罐的保冷性能。制冷剂17的种类可以选择碳氢化合物(例如丙烷、乙烯)、无机化合物(例如氨、二氧化碳)。
参见图2，本实用新型的优选方案是，内球罐上支柱3的外表面上自内向外覆盖有双面光铝箔12和弹性毡9。上述双面光铝箔12的层数一般为4～8层(图2所示为4层)，弹性毡9的层数为1层，弹性毡9的材料一般为玻璃纤维。最内层的双面光铝箔12用粘接剂粘结于内球罐上支柱3的外表面上，相邻的两层双面光铝箔12用粘接剂粘结连接，弹性毡9包裹于最外层的双面光铝箔12上。采用上述的双面光铝箔12和弹性毡9，可以有效地降低内球罐上支柱3的热传导作用，提高双层液氢球罐的保冷性能。
参见图1，中部绝缘部件5可以为玻璃钢块，玻璃钢块为长方体形。此时，内球罐上支柱3的底部设有内球罐上支柱底板，内球罐下支柱4的顶部设有内球罐下支柱顶板，玻璃钢块位于内球罐上支柱底板和内球罐下支柱顶板之间。玻璃钢块侧面的四周设有挡板，挡板的底部固定于内球罐下支柱顶板上，挡板和内球罐下支柱顶板组成玻璃钢块放置槽。玻璃钢具有优良的机械性能和绝热性能，在传递载荷的同时能起到很好的隔冷作用，降低内球罐上支柱3和内球罐下支柱4热传导产生的漏热量，提升双层液氢球罐的保冷效果。
参见图1，外球罐2的外表面上设有外球罐支柱，外球罐支柱用于将整个双层液氢球罐支撑于双层液氢球罐基础上。外球罐支柱由外球罐上支柱6和外球罐下支柱7组成，外球罐上支柱6的底部与外球罐下支柱7的顶部焊接连接。外球罐上支柱6与外球罐2的外表面相切并相连，外球罐下支柱7的底部通过外球罐下支柱底板和地脚螺栓与双层液氢球罐的混凝土基础固定连接。外球罐上支柱6与外球罐2外表面连接处的下方设有外球罐U形托板14，外球罐U形托板14与外球罐2的外表面和外球罐上支柱6焊接连接。内球罐U形托板13和外球罐U形托板14都是现有的球罐所使用的部件。综合考虑承载能力和经济性，外球罐上支柱6的材料通常与外球罐2的材料相同(例如低合金钢)，外球罐下支柱7的材料一般为普通碳钢。
内球罐上支柱3、内球罐下支柱4、外球罐上支柱6和外球罐下支柱7通常均是横截面为圆形的直管，竖直设置；内球罐上支柱3和外球罐上支柱6的顶部通常设有盖板。相邻的外球罐下支柱7之间最好设有拉杆8，以增加外球罐下支柱7的支撑性能的可靠性。
通常，外球罐2、外球罐上支柱6和外球罐下支柱7的外表面均涂有同时具备防腐和隔热的涂层，一般是热反射隔热涂料底漆两遍和热反射隔热涂料面漆两遍组合；除了有防腐蚀、抗紫外线、抗老化等性能外，还能起到降温作用。
一组内球罐上支柱3、内球罐下支柱4、玻璃钢块、内球罐上支柱底板、内球罐下支柱顶板、玻璃钢块侧面四周的挡板、内球罐U形托板13、垫板11以及内球罐上支柱3上的双面光铝箔12和弹性毡9组成一个内球罐支柱组件，一组外球罐上支柱6、外球罐下支柱7和外球罐U形托板14组成一个外球罐支柱组件。外球罐支柱组件一般设置8～16个，沿着外球罐2的赤道圆周均匀分布。内球罐支柱组件一般设置8～16个，沿着内球罐1的赤道圆均匀分布，并且每个内球罐支柱组件对应于两个相邻的外球罐支柱组件的正中间布置。
可以理解，本实用新型是通过一些具体实施方式进行描述的。本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些具体实施方式进行各种改变或等效替换，以适应具体的情况。因此，本实用新型不受所公开的具体实施方式的限制。所有落入本申请权利要求范围内的改变或等效替换，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (6)
1.一种双层液氢球罐，包括内球罐(1)、外球罐(2)，内球罐(1)与外球罐(2)之间为真空夹层，内球罐(1)外表面与外球罐(2)内表面之间设有内球罐支撑构件，内球罐(1)的外表面覆盖有绝热层，其特征在于：内球罐支撑构件包括内球罐上支柱(3)和内球罐下支柱(4)，内球罐上支柱(3)底部与内球罐下支柱(4)顶部之间设有中部绝缘部件(5)，内球罐上支柱(3)与内球罐(1)的外表面相连，内球罐下支柱(4)的底部固定有垫板(11)，垫板(11)固定连接于外球罐(2)的内表面上，绝热层为从内球罐(1)的外表面自内向外覆盖的双面光铝箔(12)和弹性毡(9)，内球罐(1)上弹性毡(9)的外表面与外球罐(2)内表面之间的空间填充有绝热材料(10)，外球罐(2)的内表面上设有供制冷剂流过的导热管(15)。
2.根据权利要求1所述的双层液氢球罐，其特征在于：内球罐上支柱(3)的外表面上自内向外覆盖有双面光铝箔(12)和弹性毡(9)。
3.根据权利要求2所述的双层液氢球罐，其特征在于：内球罐(1)外表面和内球罐上支柱(3)外表面上覆盖的双面光铝箔(12)的层数均为4～8层，弹性毡(9)的层数均为1层，弹性毡(9)的材料为玻璃纤维。
4.根据权利要求1或2所述的双层液氢球罐，其特征在于：中部绝缘部件(5)为玻璃钢块，内球罐上支柱(3)的底部设有内球罐上支柱底板，内球罐下支柱(4)的顶部设有内球罐下支柱顶板，玻璃钢块位于内球罐上支柱底板和内球罐下支柱顶板之间。
5.根据权利要求1或2所述的双层液氢球罐，其特征在于：外球罐(2)的外表面上设有外球罐支柱，外球罐支柱由外球罐上支柱(6)和外球罐下支柱(7)组成。
6.根据权利要求5所述的双层液氢球罐，其特征在于：相邻的外球罐下支柱(7)之间设有拉杆(8)。
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| GR01 | Patent grant | ||
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