專利名稱：限量充裝裝置及具有其的低溫容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及低溫介質(zhì)的充裝，特別是涉及一種限量充裝裝置和具有其的低溫容器。
背景技術(shù)：
如液氧、液氮、液氬、液化天然氣(LNG)等的低溫介質(zhì)是工業(yè)上常用的原料。它 們的工作溫度較低，并通常以液態(tài)形式存儲(chǔ)在低溫容器內(nèi)。例如，液氮的工作溫度通常 在-196t:左右。在將液化了的低溫介質(zhì)從充裝源充入容器的過(guò)程中，介質(zhì)會(huì)不斷汽化，導(dǎo)致 容器內(nèi)壓力升高。這會(huì)使得容器內(nèi)與充裝源之間的壓差減小甚至消失，導(dǎo)致充裝不能繼續(xù) 進(jìn)行。另外，容器內(nèi)壓力過(guò)高還會(huì)形成安全隱患。 因此，現(xiàn)在一般采用排放式充裝。如圖1所示，現(xiàn)有的低溫容器1上通常設(shè)有充液 管2、排氣管3。在充裝過(guò)程中， 一面利用充液管2進(jìn)行充裝、一面利用排氣管3排掉蒸汽以 降低容器內(nèi)壓力，從而保持容器內(nèi)與充裝源之間的穩(wěn)定的壓差。然而，一部分介質(zhì)會(huì)以蒸汽 的形式排放掉。 實(shí)際上，存儲(chǔ)在低溫容器內(nèi)的低溫介質(zhì)通常是氣液平衡狀態(tài)。因此，在充裝時(shí)需要 控制容器內(nèi)液體的充滿率。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常在容器1上設(shè)置一測(cè)滿管4。在充裝過(guò)程中 測(cè)滿管4打開(kāi)，當(dāng)其中有液體流出時(shí)即表明容器已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的充滿率。這時(shí)，需要人工關(guān) 閉充裝源的閥門(mén)以及容器上各管的閥門(mén)，以停止充裝。然而，一部分介質(zhì)會(huì)以液體的形式被 排放掉。 低溫介質(zhì)是經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝過(guò)程并花費(fèi)大量的附加能源和費(fèi)用而獲得的。在現(xiàn)有 的容器充液方式中，從排氣管3和測(cè)滿管4排出的介質(zhì)會(huì)不可避免地被浪費(fèi)掉，這不僅容易 污染環(huán)境還會(huì)造成資源浪費(fèi)，另外如果處理不當(dāng)還會(huì)形成安全隱患。如何避免充裝過(guò)程中 介質(zhì)的浪費(fèi)是一個(gè)急待解決的問(wèn)題。 另外，現(xiàn)有充液方式需要工作人員集中注意力，及時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉相應(yīng)管路的閥門(mén)。 例如，如果在充裝時(shí)忘記打開(kāi)測(cè)滿閥4，可能造成容器內(nèi)的液體超過(guò)安全液位，從而引起憋
壓、炸罐等危險(xiǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種用于低溫容器的限量充裝裝置，以 減少在充裝過(guò)程中低溫介質(zhì)的浪費(fèi)。 本實(shí)用新型要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種低溫容器。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種用于低溫容器的限量充裝裝置，該低溫
容器上設(shè)有用于充裝低溫介質(zhì)的充液管。所述限量充裝裝置位于該低溫容器內(nèi)，并包括承
壓腔，與該充液管的出口端相連通；出液管，設(shè)置在該承壓腔的頂壁上，用于將該承壓腔與
該低溫容器內(nèi)部相連通；以及止流裝置，可隨該低溫容器內(nèi)液位的高低而移動(dòng)，以在該液位
到達(dá)指定液位時(shí)封閉該出液管，并在該液位未到達(dá)指定液位時(shí)打開(kāi)該出液管。
優(yōu)選地，該止流裝置包括止流塊，位于該承壓腔內(nèi)用于封閉該出液管；浮筒，位
3于該承壓腔外并可隨該低溫容器內(nèi)液位的高低而上下移動(dòng)；以及導(dǎo)桿，用于固定連接該止 流塊和該浮筒。 優(yōu)選地，在該承壓腔的底壁上設(shè)有下?lián)豕?，用于限制該止流塊向下移動(dòng)；該導(dǎo)桿穿 過(guò)該下?lián)豕苓M(jìn)入該承壓腔內(nèi)以連接該止流塊。 優(yōu)選地，在該承壓腔頂壁對(duì)應(yīng)于該出液管的位置上設(shè)有與該導(dǎo)桿相配合的導(dǎo)向 管。其中，該導(dǎo)桿穿過(guò)該出液管并從該導(dǎo)向管的頂部穿出；并且該導(dǎo)向管上設(shè)有一個(gè)或多個(gè) 出液孔，該出液管通過(guò)該出液孔與該低溫容器內(nèi)部連通。 優(yōu)選地，限量充裝裝置還包括固定到該承壓腔的限位管，用于與該浮筒的外壁相 配合以限制該浮筒的移動(dòng)方向沿著該出液管的軸線。 優(yōu)選地，所述限位管的頂端設(shè)有至少一個(gè)開(kāi)口 ，使得該限位管內(nèi)、外的壓力一致。 優(yōu)選地，該限位管上固定有與該浮筒外壁相配合的密封環(huán)，該密封環(huán)上設(shè)有凹槽 以減小與該浮筒外壁的接觸面積。 優(yōu)選地，所述止流塊的用于與該出液管配合的配合面為錐面。 優(yōu)選地，該充液管焊接到該承壓腔上，以達(dá)到預(yù)定的連接強(qiáng)度。 優(yōu)選地，該充液管的出口端位于該承壓腔內(nèi)，并設(shè)置有朝向該承壓腔側(cè)壁且背向 該止流裝置的出口。 優(yōu)選地，該充液管的出口被設(shè)置為足夠大以減小低溫介質(zhì)進(jìn)入承壓腔時(shí)對(duì)該承壓 腔的沖擊。優(yōu)選地，該限量充裝裝置的直徑在80mm到100mm之間、長(zhǎng)度在100mm到150mm之間。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供了一種存儲(chǔ)低溫介質(zhì)的低溫容器，其上設(shè)有 用于充裝該低溫介質(zhì)的充液管。在該低溫容器內(nèi)還設(shè)有具有上述結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)或其組合的限
里充裝裝直o 優(yōu)選地，該限量充裝裝置被設(shè)置在靠近該低溫容器的上部的位置。 利用本實(shí)用新型，可以在無(wú)需排放容器內(nèi)介質(zhì)的情況下對(duì)容器進(jìn)行充裝，從而實(shí) 現(xiàn)了無(wú)損充裝，避免了資源浪費(fèi)，降低了成本，同時(shí)有利于環(huán)境保護(hù)。在本實(shí)用新型的充裝 過(guò)程中，無(wú)需打開(kāi)低溫容器上的排放管和測(cè)滿管的閥門(mén)；甚至，根據(jù)本實(shí)用新型的低溫容器 上無(wú)需設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)中的排放管和/或測(cè)滿管。通過(guò)計(jì)算確定限量充裝裝置的安裝位置， 可以準(zhǔn)確地控制充入低溫容器的液體量，從而杜絕了現(xiàn)有技術(shù)中可能存在的過(guò)充現(xiàn)象和過(guò) 壓危險(xiǎn)(如炸罐)。另外，本實(shí)用新型的限位充裝裝置可以實(shí)際需要具體設(shè)計(jì)，從而能夠滿 足客戶不同的充裝率要求。
以下結(jié)合附圖和詳細(xì)實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為現(xiàn)有低溫容器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)有限量充裝裝置的低溫容器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中限量充裝裝置的結(jié)構(gòu)圖，其中出液管處于打開(kāi)狀態(tài)；以及 圖4為限量充裝裝置的結(jié)構(gòu)圖，其中出液管處于封閉狀態(tài)。
具體實(shí)施方式圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的低溫容器IO，容器上設(shè)有充液管12。在容器10內(nèi)， 還設(shè)有與充液管12相連的限量充裝裝置20。如圖3所示，限量充裝裝置20包括與充液 管12的出口端121相連通的承壓腔21 ;設(shè)置在承壓腔21的頂壁211上的、用于連通承壓 腔21與低溫容器10的內(nèi)部相連通的出液管22 ;以及，止流裝置23。止流裝置23可隨容器 內(nèi)介質(zhì)液位的高低而上下移動(dòng)，以在液位到達(dá)指定液位時(shí)封閉出液管22，并在液位未到達(dá) 指定液位時(shí)打開(kāi)出液管22。 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，如圖3所示，止流裝置23包括位于承壓腔 21內(nèi)用于封閉出液管22的止流塊231 ;位于承壓腔21外并可隨容器10內(nèi)液位的高低而上 下移動(dòng)的浮筒232 ;以及將止流塊231與浮筒232固定連接的導(dǎo)桿233。優(yōu)選地，將止流塊 231的用于與出液管22相配合的配合面設(shè)置成錐面或其他密封結(jié)構(gòu)，以提高止流塊231對(duì) 出液管22的密封效果。 優(yōu)選地，在承壓腔21的底部固定有限位管24。限位管24與浮筒232的外壁相配 合以限制浮筒232的移動(dòng)方向沿著出液管22的軸線，從而限制止流裝置23相對(duì)于出液管 22的移動(dòng)方向。在限位管24的頂端可設(shè)置至少一個(gè)(優(yōu)選為多個(gè))開(kāi)口 241，使得限位管 24的內(nèi)、外的壓力一致，即與容器10內(nèi)部的壓力一致。為了盡量減小浮筒232與限位管24 之間的摩擦阻力，可以在限位管24的內(nèi)壁上設(shè)置一圈密封環(huán)242，并利用該密封環(huán)241與浮 筒232的外壁相配合。在密封環(huán)241上還可設(shè)置凹槽243，以進(jìn)一步減小其與浮筒外壁的接 觸面積。 優(yōu)選地，在承壓腔21的底壁212上設(shè)有下?lián)豕?14。導(dǎo)桿233穿過(guò)下?lián)豕?14進(jìn) 入承壓腔21內(nèi)，從而與止流塊231相連。下?lián)豕?14位于止流塊231的下方。這樣，在容 器IO內(nèi)液位較低時(shí)，下?lián)豕?14能限制止流塊231的向下移動(dòng)。優(yōu)選地，在承壓腔頂壁211 對(duì)應(yīng)于出液管22的位置上還設(shè)置有導(dǎo)向管215，該導(dǎo)向管上設(shè)有至少一個(gè)(優(yōu)選為多個(gè)) 出液孔216，用于使出液管214與容器內(nèi)部連通。導(dǎo)桿233可從出液管22中穿過(guò)并從導(dǎo)向 管215的頂部穿出。下?lián)豕?14和導(dǎo)向管215均可與導(dǎo)桿233相配合，以限制導(dǎo)桿233的移 動(dòng)方向沿著出液管22的軸線，從而進(jìn)一步限制止流裝置23相對(duì)于出液管22的移動(dòng)方向。 來(lái)自低溫介質(zhì)充裝源(圖中未示出)的介質(zhì)通常具有較大的壓力。在這里，充液 管12優(yōu)選地被焊接到承壓腔21的頂壁上，以達(dá)到預(yù)定的連接強(qiáng)度，從而確保當(dāng)較大壓力的 低溫液體進(jìn)入承壓腔21時(shí)充液管12不會(huì)扭曲、搖擺、或折斷。為了盡量降低介質(zhì)進(jìn)入承壓 腔21時(shí)的壓力、減小其對(duì)承壓腔21的沖擊，可以將位于充液管出口端121的出口 122設(shè)置 成足夠大，如將出口 122的高度設(shè)置為與承壓腔的高度相當(dāng)。另外，為了避免進(jìn)入承壓腔21 內(nèi)的低溫介質(zhì)直接沖擊承壓腔內(nèi)的部件(如止流裝置的導(dǎo)桿233、出液管22等)，可以將位 于承壓腔21內(nèi)的出口 122設(shè)置成朝向承壓腔21的側(cè)壁且背向止流裝置23。 下面具體說(shuō)明向本實(shí)用新型的低溫容器10充裝低溫介質(zhì)的過(guò)程。 在向容器10充裝低溫介質(zhì)時(shí)，充裝源中的液態(tài)低溫介質(zhì)首先從充液管12進(jìn)入承 壓腔21。這時(shí)，止流塊231由于重力的作用遠(yuǎn)離出液管22，從而使得承壓腔21內(nèi)的低溫 介質(zhì)能夠經(jīng)由出液管22進(jìn)入到容器10的內(nèi)部。通常，充裝源中的低溫介質(zhì)具有比待充裝 容器內(nèi)更大的壓力和更低的溫度。由于承壓腔21的自身容積較小，因而離開(kāi)出液管22的 介質(zhì)也具有較低的溫度，從而能夠冷卻聚集在容器10上部的介質(zhì)的蒸汽，甚至使其重新液化。這樣，容器10內(nèi)的壓力得到了有效降低，從而無(wú)需再利用排氣管將蒸汽排出。優(yōu)選地， 可將限量充裝裝置20靠近容器10的上部設(shè)置，以更好地對(duì)容器內(nèi)的蒸汽進(jìn)行冷卻。 隨著容器10內(nèi)液位的上升，液體對(duì)浮筒232產(chǎn)生的浮力逐漸增加，從而使得整個(gè) 止流裝置23逐漸上移。設(shè)計(jì)止流裝置23的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，使得當(dāng)容器10內(nèi)的液體到達(dá)設(shè)計(jì) 的指定液位時(shí)，浮筒232恰好上浮到使止流塊231封閉出液管22的位置(如圖4所示)。 這時(shí)，進(jìn)入承壓腔21的介質(zhì)不能再通過(guò)出液管22進(jìn)入容器10內(nèi)部，同時(shí)從充裝源向容器 的充裝被停止。 根據(jù)本實(shí)用新型，該停止可以自動(dòng)進(jìn)行，例如，通過(guò)檢測(cè)承壓腔21內(nèi)的壓力變化 來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于低溫介質(zhì)汽化速度非常快，而承壓腔21和充液管12內(nèi)基本上充滿了液態(tài)的低 溫介質(zhì)，因而當(dāng)出液管22被封閉時(shí)承壓腔21和充液管12內(nèi)的壓力會(huì)迅速上升，例如可在 1秒內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)2 5bar的壓差。這種壓差會(huì)阻礙介質(zhì)從充液管12進(jìn)入承壓腔21，從而 使得充液管12內(nèi)的流量迅速減小。在容器外部可外接壓力表或流量計(jì)來(lái)檢測(cè)這種壓力或 流量的突然變化，并在檢測(cè)到變化時(shí)向用于為充裝源提供動(dòng)力的泵發(fā)送切斷信號(hào)。該泵在 接收到該切斷信號(hào)后停止工作從而停止充裝。在這里，承壓腔21被設(shè)計(jì)為可以承受較大的 壓力，例如小于等于35bar的壓力。當(dāng)然，也可以通過(guò)其他信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)充裝的自動(dòng)停止。由 于本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)充裝的自動(dòng)停止，因而充裝源可以設(shè)置在離低溫容器較遠(yuǎn)的地方， 即能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程充裝。 現(xiàn)有技術(shù)的容器中沒(méi)有過(guò)充保護(hù)裝置，以較高的壓力充裝很容易導(dǎo)致容器過(guò)充的 危險(xiǎn)。另外，現(xiàn)有的充裝方式，在充裝的同時(shí)需要進(jìn)行放氣，而且從觀測(cè)到測(cè)滿管流出液體 到關(guān)閉閥門(mén)也需要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，因而采用過(guò)高的壓力進(jìn)行充裝是不經(jīng)濟(jì)的。然而，本實(shí) 用新型低溫容器由于設(shè)置有限位充裝裝置因而能夠在到達(dá)指定液位后立即停止向容器的 充裝操作，從而避免過(guò)充現(xiàn)象發(fā)生；而且也不需要在充裝時(shí)排出介質(zhì)。因而，本實(shí)用新型的 容器能夠以較高的壓力被充裝，從而能夠?qū)崿F(xiàn)快速充裝。例如，對(duì)于小于2000L左右的低溫 容器，充裝時(shí)間通常為3 20分鐘。 此外，本實(shí)用新型的限位充裝裝置結(jié)構(gòu)小巧，其直徑可設(shè)置在80mm到100mm之間 而長(zhǎng)度可設(shè)置在100mm到150mm之間，因而基本上不會(huì)對(duì)容器的承載容積造成影響。 可見(jiàn)，通過(guò)在充液管的一端設(shè)置本實(shí)用新型的限量充裝裝置20，可以在無(wú)需排放 容器內(nèi)介質(zhì)的情況下對(duì)容器進(jìn)行充裝，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)損充裝。對(duì)于設(shè)置有限量充裝裝置的 低溫容器來(lái)說(shuō)，在充裝介質(zhì)時(shí)，排氣管和測(cè)滿管(如果設(shè)置有這些管的話)上的閥門(mén)均可以 關(guān)閉。甚至，可以無(wú)需在低溫容器上設(shè)置它們中的一個(gè)或全部，如取消設(shè)置測(cè)滿管。 應(yīng)當(dāng)指出，雖然通過(guò)上述實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，然而本實(shí)用新型還 可有其它多種實(shí)施方式。在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人 員顯然可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些改變和變形都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí) 用新型所附權(quán)利要求及其等效物所保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種用于低溫容器的限量充裝裝置，該低溫容器上設(shè)有用于充裝低溫介質(zhì)的充液管，其特征在于，所述限量充裝裝置位于該低溫容器內(nèi)并包括承壓腔，與該充液管的出口端相連通；出液管，設(shè)置在該承壓腔的頂壁上，用于將該承壓腔與該低溫容器內(nèi)部相連通；以及用于在所述低溫容器內(nèi)的液位到達(dá)指定液位時(shí)封閉所述出液管以及在所述低溫容器內(nèi)的液位未到達(dá)指定液位時(shí)打開(kāi)所述出液管的止流裝置，該止流裝置可隨該低溫容器內(nèi)液位的高低而移動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的限量充裝裝置，其特征在于，該止流裝置包括 止流塊，位于該承壓腔內(nèi)用于封閉該出液管；浮筒，位于該承壓腔外并可隨該低溫容器內(nèi)液位的高低而上下移動(dòng)；以及 導(dǎo)桿，用于固定連接該止流塊和該浮筒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的限量充裝裝置，其特征在于，在該承壓腔的底壁上設(shè)有下?lián)?管，用于限制該止流塊向下移動(dòng)；該導(dǎo)桿穿過(guò)該下?lián)豕苓M(jìn)入該承壓腔內(nèi)以連接該止流塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的限量充裝裝置，其特征在于，在該承壓腔頂壁對(duì)應(yīng)于該出液 管的位置上設(shè)有與該導(dǎo)桿相配合的導(dǎo)向管，其中，該導(dǎo)桿穿過(guò)該出液管并從該導(dǎo)向管的頂部穿出；并且該導(dǎo)向管上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)出液孔，該出液管通過(guò)該出液孔與該低溫容器內(nèi)部連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的限量充裝裝置，其特征在于，還包括固定到該承壓腔的限位 管，用于與該浮筒的外壁相配合以限制該浮筒的移動(dòng)方向沿著該出液管的軸線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的限量充裝裝置，其特征在于，所述限位管的頂端設(shè)有至少一 個(gè)開(kāi)口 ，使得該限位管內(nèi)、外的壓力一致。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的限量充裝裝置，其特征在于，該限位管上固定有與該浮筒外 壁相配合的密封環(huán)，該密封環(huán)上設(shè)有凹槽以減小與該浮筒外壁的接觸面積。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的限量充裝裝置，其特征在于，所述止流塊的用于與該出液管 配合的配合面為錐面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的限量充裝裝置，其特征在于，該充液管焊接到該承壓腔上，以 達(dá)到預(yù)定的連接強(qiáng)度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的限量充裝裝置，其特征在于，該充液管的出口端位于該承壓 腔內(nèi)，并設(shè)置有朝向該承壓腔側(cè)壁且背向該止流裝置的出口 。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的限量充裝裝置，其特征在于，該充液管的出口的高度與 所述承壓腔的高度相當(dāng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的限量充裝裝置，其特征在于，該限量充裝裝置的直徑在80mm 到100mm之間、長(zhǎng)度在100mm到150mm之間。
13. —種存儲(chǔ)低溫介質(zhì)的低溫容器，其上設(shè)有用于充裝該低溫介質(zhì)的充液管，其特征在 于，在該低溫容器內(nèi)還設(shè)有如權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的限量充裝裝置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的低溫容器，其特征在于，該限量充裝裝置被設(shè)置在靠近該 低溫容器的上部的位置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種限量充裝裝置以及一種具有該限量充裝裝置的低溫容器。該低溫容器上設(shè)有用于充裝低溫介質(zhì)的充液管。該限量充裝裝置位于該低溫容器內(nèi)，并包括承壓腔，與該充液管的出口端相連通；出液管，設(shè)置在該承壓腔的頂壁上，用于將該承壓腔與該低溫容器內(nèi)部相連通；止流裝置，可隨該低溫容器內(nèi)液位的高低而移動(dòng)，以在該液位到達(dá)指定液位時(shí)封閉該出液管，并在該液位未到達(dá)指定液位時(shí)打開(kāi)該出液管。利用本實(shí)用新型，可以在無(wú)需排放容器內(nèi)介質(zhì)的情況下對(duì)容器進(jìn)行充裝，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)損充裝，避免了資源浪費(fèi)，降低了成本，同時(shí)有利于環(huán)境保護(hù)。
文檔編號(hào)F17C6/00GK201535434SQ20092010509
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者汪榮順, 沈衛(wèi)東, 王坤, 蔣平安 申請(qǐng)人:南通中集罐式儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備制造有限公司;中國(guó)國(guó)際海運(yùn)集裝箱(集團(tuán))股份有限公司