專利名稱：限量充裝裝置以及具有其的低溫容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及低溫容器，特別是涉及一種用于低溫容器的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)有進(jìn)液管2、排氣管3。在充裝過(guò)程中， 一面利用進(jìn)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，利用這種方法，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，利用這種方法，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，以在低溫介質(zhì)充裝到指定容積后自動(dòng)停止向低溫容器內(nèi)的充裝工作。 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，以避免充裝過(guò)程中的介質(zhì)浪費(fèi)。 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)的進(jìn)液管。所述限量充裝裝置設(shè)置在低溫容器內(nèi)并與該進(jìn)液管相連。該限量充裝裝置包括閥體，具有一封閉的內(nèi)腔以及設(shè)置在閥體上的進(jìn)液口和設(shè)置在閥體頂壁上的出液口，其中該進(jìn)液口與該進(jìn)液管相連通，該出液口與該低溫容器的內(nèi)部相連通；止流件，位于該閥體內(nèi)腔中并具有預(yù)定重量，用于封閉該閥體的出液口 ；浮子，位 于該閥體外、并能隨該低溫容器內(nèi)低溫介質(zhì)液位的高低而上下移動(dòng)；以及連接件，穿過(guò)該閥 體的出液口并固定連接該止流件與該浮子，其中，該出液口的內(nèi)徑大于該連接件的直徑一 預(yù)定尺寸。 優(yōu)選地，所述限量充裝裝置還包括設(shè)置在該閥體的出液口與該浮子之間的擾流 板，其中該擾流板上設(shè)有供該連接件穿過(guò)的通孔，該通孔的內(nèi)徑與該連接件的直徑相當(dāng)。 優(yōu)選地，該擾流板為朝向浮子方向凸出的曲面形狀。 優(yōu)選地，該擾流板為球冠形狀。 優(yōu)選地，該擾流板相對(duì)于該閥體出液口的位置固定。 優(yōu)選地，該擾流板被固定到該進(jìn)液管。 優(yōu)選地，還包括固定連接在該閥體與該低溫容器內(nèi)壁之間的一個(gè)或多個(gè)固定連接 件。 優(yōu)選地，該擾流板被固定到該固定連接件上。 優(yōu)選地，該閥體頂壁的內(nèi)表面被設(shè)置為與該止流件的外形輪廓相匹配的凹面。 優(yōu)選地，該止流件為球體形狀。 優(yōu)選地，該進(jìn)液口設(shè)置在該閥體的側(cè)壁上。 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)的進(jìn)液管。在該低溫容器內(nèi)還設(shè)有如上所述的限量充裝裝置。其中， 當(dāng)該低溫容器內(nèi)的低溫介質(zhì)到達(dá)指定液位時(shí)，該浮子上浮并使得該止流件封閉該閥體的出 液口。 優(yōu)選地，所述限量充裝裝置位于靠近該低溫容器上部的位置。 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)。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)。在對(duì)本實(shí)用新型的低溫容器充裝介質(zhì)時(shí)，可以無(wú)需 開(kāi)啟排放管和測(cè)滿管的閥門(mén)；甚至可以無(wú)需在容器上設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)中的排放管和/或測(cè)滿 管。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。另外，本實(shí)用新型的限位充裝裝置結(jié)構(gòu)小巧，因而基本上不會(huì)對(duì)容器的承載容積造成 影響。
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，其中出液口處于打開(kāi)狀態(tài)；以及 圖4為與圖3類似的視圖，其中出液口處于封閉狀態(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)有用于向容器10的內(nèi)腔11充裝低溫介質(zhì)的進(jìn)液管12。在容器10內(nèi)，還設(shè)有與進(jìn)液管12相連的限量充裝裝置20。 如圖3、圖4所示，限量充裝裝置20包括一閥體21。閥體21具有由側(cè)壁211、頂壁 212和底壁213包圍的中空的封閉內(nèi)腔214。在閥體21上，例如其側(cè)壁211上，設(shè)有與進(jìn)液 管12相連通的進(jìn)液口 215 ;并且在其頂壁212上設(shè)有與容器10的內(nèi)腔11相連通的出液口 216，從而使得該封閉的閥體內(nèi)腔214通過(guò)進(jìn)液口 215和出液口 216分別與進(jìn)液管12和容 器內(nèi)腔11相連通。這樣，來(lái)自進(jìn)液管12的低溫介質(zhì)只能先經(jīng)由進(jìn)液口 215進(jìn)入閥體內(nèi)腔 214，然后再經(jīng)由出液口 216進(jìn)入容器內(nèi)腔11。圖3中的箭頭具體示出了介質(zhì)從進(jìn)液管12 到容器內(nèi)腔11中的流向。當(dāng)然，進(jìn)液口 215也可以設(shè)置在閥體21的其它位置，如設(shè)置在頂 壁212上的與出液口 216相偏離的位置上(未示出)。在閥體的內(nèi)腔214中設(shè)置有與出液 口 216相配合的止流件22。在閥體外設(shè)置有浮子23。 一連接件24穿過(guò)出液口 216、并將止 流件22和浮子23固定連接到一起。其中，出液口 216的內(nèi)徑被設(shè)置為大于連接件24的直 徑一預(yù)定尺寸，以使得低溫介質(zhì)能經(jīng)由出液口 216順利地離開(kāi)閥體內(nèi)腔214。需要說(shuō)明的 是，由于繪圖的原因，在圖3和圖4中連接件24的尺寸被縮小。連接件24可以是剛性的連 接桿，也可以是柔性的連接索。 止流件22具有預(yù)定的重量，使其不會(huì)在低溫介質(zhì)中浮起。這樣，即使在閥體內(nèi)腔 214中充滿低溫介質(zhì)的情況下，止流件22依然保持在閥體內(nèi)腔的底部，如圖3所示，而不會(huì) 影響與位于頂壁212上的出液口 216。浮子23被設(shè)置為能夠在低溫介質(zhì)中浮起，從而會(huì)隨 著容器內(nèi)低溫介質(zhì)液位的高低而上下移動(dòng)。適當(dāng)設(shè)計(jì)止流件22、浮子23和連接件24的結(jié) 構(gòu)和尺寸，使得當(dāng)容器內(nèi)的介質(zhì)到達(dá)預(yù)定液位時(shí)，浮子23可帶動(dòng)連接件24和止流件22 — 起浮起并使得止流件22堵住出液口 216，如圖4所示，從而切斷了從閥體21向容器10的介 質(zhì)供應(yīng)。當(dāng)閥體出液口 216被封閉后，進(jìn)液管12以及閥體內(nèi)腔214中的壓力會(huì)迅速上升。 在檢測(cè)到這種壓力變化后，用于提供低溫介質(zhì)的充裝源會(huì)自動(dòng)停止對(duì)該容器的充裝工作。 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，止流件22可以被設(shè)置成球體形狀。閥體頂壁212 的內(nèi)表面可以被設(shè)置為與止流件22的外形輪廓相配合的形狀，例如錐形凹面217 (見(jiàn)圖3)， 以更好地實(shí)現(xiàn)止流件22對(duì)出液口 216的密封。當(dāng)然，止流件22也可以被設(shè)置成其它合適 和形狀，如圓柱體形狀、板狀等。浮子23可以為空心球體、空心柱體、或者其它適合的形狀。 由于浮子23位于出液口 216的正上方，因而從出液口 216中噴出的低溫介質(zhì)會(huì)對(duì) 浮子23造成沖擊。沖擊可能在容器10內(nèi)的液位未到達(dá)預(yù)定液位時(shí)造成浮子23上移，并使 得止流件22上移，形成誤動(dòng)作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，優(yōu)選地，可以在出液口 216與浮子23之 間設(shè)置一擾流板25。擾流板25上設(shè)有供連接件24穿過(guò)的通孔，該通孔的內(nèi)徑與連接件24 的直徑相當(dāng)，以盡可能地減小離開(kāi)出液口216的低溫介質(zhì)流對(duì)浮子23的影響。這樣，從出液 口 216噴出的具有較快流速和較高壓力的低溫液體中的絕大部分會(huì)首先噴到擾流板25的 下表面上，然后向下濺落到容器中，從而不會(huì)影響浮子23的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，擾流板25可 以設(shè)置為朝向或背向浮子23方向凸出的曲面形狀，如球冠形狀或拋物面形狀等。優(yōu)選地， 可以將擾流板25固定到進(jìn)液管12上(見(jiàn)圖3)或直接固定到閥體21上，使其與出液口 216 保持預(yù)定距離。 優(yōu)選地，本實(shí)用新型的限量充裝裝置20還包括一個(gè)或多個(gè)固定連接件27，固定連 接件27的一端固定到閥體23而另一端固定到低溫容器的內(nèi)壁，例如焊接到內(nèi)壁的封頭和/ 或筒體上，以改善進(jìn)液管12與閥體21之間的受力狀況。根據(jù)實(shí)際需要，固定連接件27可
5以被設(shè)置成任意合適的結(jié)構(gòu)和形狀。優(yōu)選地，固定連接件27和進(jìn)液管12可以相對(duì)于閥體 均布或?qū)ΨQ設(shè)置。擾流板25可以進(jìn)一步固定到固定連接件27上。當(dāng)然，擾流板25也可以 僅固定到固定連接件27。 優(yōu)選地，限量充裝裝置20的各個(gè)部件，如閥體21、止流件22、浮子23、連接件24、 擾流板25和/或固定連接件27等，均由不銹鋼等低溫材料制成。 接下來(lái)，具體說(shuō)明利用本實(shí)用新型的限量充裝裝置20向低溫容器10充裝低溫介 質(zhì)的過(guò)程。 在充裝過(guò)程的開(kāi)始，止流件22由于重力的作用位于閥體內(nèi)腔214的底部。充裝源 (未示出)中的液態(tài)低溫介質(zhì)首先從進(jìn)液管12和進(jìn)液口 215進(jìn)入閥體內(nèi)腔214，再經(jīng)由出 液口 216進(jìn)入容器內(nèi)腔11。通常，充裝源中的低溫介質(zhì)具有比待充裝的容器內(nèi)更大的壓力 和更低的溫度。因此，剛從出液口 216噴出的介質(zhì)也具有較低的溫度。優(yōu)選地，將限量充裝 裝置20設(shè)置在靠近容器上部的位置，從而能夠利用這些剛噴出的介質(zhì)冷卻聚集在容器上 部的介質(zhì)蒸汽，甚至使其重新液化。這樣，容器IO內(nèi)的壓力即可得到有效降低，而無(wú)需再利 用排氣管將蒸汽排出，避免了浪費(fèi)。適當(dāng)設(shè)置擾流板25的形狀，可以優(yōu)化從出液口 216噴 出的介質(zhì)的灑落范圍，以更好地對(duì)介質(zhì)蒸汽進(jìn)行冷卻。 隨著容器10內(nèi)液位的上升，液體介質(zhì)對(duì)浮子23產(chǎn)生浮力并浮力逐漸增大，從而使 得浮子23帶動(dòng)連接件24和止流件22 —起上移。當(dāng)容器內(nèi)的液體介質(zhì)到達(dá)預(yù)先設(shè)定的指定 液位時(shí)，浮子23恰好上浮到使得止流件22到達(dá)閥體內(nèi)腔214的頂部并封閉住出液口 216， 如圖4所示。這時(shí)，從進(jìn)液管12進(jìn)入閥體內(nèi)腔214的介質(zhì)不能再進(jìn)入容器10的內(nèi)腔。這 樣，在充裝過(guò)程中，無(wú)需利用測(cè)滿管檢測(cè)容器內(nèi)液體介質(zhì)的容量，從而也不會(huì)造成介質(zhì)的浪 費(fèi)。 通常，低溫介質(zhì)的汽化速度非?？臁．?dāng)閥體的出液口 216被封閉后，進(jìn)液管12和 閥體內(nèi)腔214中的壓力會(huì)迅速上升，如可在1秒內(nèi)壓力升高2 5bar。而介質(zhì)的流量迅速 下降，甚至為零。設(shè)置在充裝管路中的壓力計(jì)或流量計(jì)在檢測(cè)這種壓力或流量的突然變化 后，會(huì)向?yàn)槌溲b源提供動(dòng)力的充裝泵(未示出)發(fā)送切斷信號(hào)。充裝泵在接收到該切斷信 號(hào)后即停止工作。這樣，就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)充裝過(guò)程的自動(dòng)停止。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。需要注意的是，由于本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)充裝自動(dòng)停止，因而充裝源 可以設(shè)置在遠(yuǎn)離待充裝容器的位置，從而提高了充裝過(guò)程的安全性。 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。而本實(shí)用 新型的限位充裝裝置的低溫容器的能夠在充裝到達(dá)指定液位后立即停止充裝操作，從而避 免了過(guò)充現(xiàn)象。因而，本實(shí)用新型的容器能夠以較高的壓力進(jìn)行充裝，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。 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，即，可實(shí) 現(xiàn)無(wú)損充裝。因而，在充裝介質(zhì)時(shí)可以將容器上的排氣管和測(cè)滿管全部關(guān)閉。甚至，無(wú)需在 容器上設(shè)置排氣管和/或測(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)的進(jìn)液管，其特征在于，所述限量充裝裝置設(shè)置在低溫容器內(nèi)并與該進(jìn)液管相連接，該限量充裝裝置包括閥體，具有一封閉的內(nèi)腔以及設(shè)置在閥體上的進(jìn)液口和設(shè)置在閥體頂壁上的出液口，其中該進(jìn)液口與該進(jìn)液管相連通，該出液口與該低溫容器的內(nèi)部相連通；止流件，位于該閥體內(nèi)腔中并具有預(yù)定重量，用于封閉該閥體的出液口；浮子，位于該閥體外、并能隨該低溫容器內(nèi)低溫介質(zhì)液位的高低而上下移動(dòng)；以及連接件，穿過(guò)該閥體的出液口并固定連接該止流件與該浮子，其中，該出液口的內(nèi)徑大于該連接件的直徑一預(yù)定尺寸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的限量充裝裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在該閥體的出液口與該浮子之間的擾流板，其中該擾流板上設(shè)有供該連接件穿過(guò)的通孔，該通孔的內(nèi)徑與該連接件的直徑相當(dāng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的限量充裝裝置，其特征在于，該擾流板為朝向或背向浮子方向凸出的曲面形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的限量充裝裝置，其特征在于，該擾流板為球冠形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的限量充裝裝置，其特征在于，該擾流板相對(duì)于該閥體出液口的位置固定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的限量充裝裝置，其特征在于，該擾流板被固定到該進(jìn)液管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的限量充裝裝置，其特征在于，還包括固定連接在該閥體與該低溫容器內(nèi)壁之間的 一個(gè)或多個(gè)固定連接件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的限量充裝裝置，其特征在于，該擾流板被固定到該固定連接件上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的限量充裝裝置，其特征在于，該閥體頂壁的內(nèi)表面被設(shè)置成與該止流件的外形輪廓相匹配的凹面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的限量充裝裝置，其特征在于，該止流件為球體形狀。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的限量充裝裝置，其特征在于，該進(jìn)液口設(shè)置在該閥體的側(cè)壁上。
12. —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)的進(jìn)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 11中任一項(xiàng)所述的限量充裝裝置，其中，當(dāng)該低溫容器內(nèi)的低溫介質(zhì)到達(dá)指定液位時(shí)，該止流件封閉該閥體的出液口 。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的低溫容器，其特征在于，所述限量充裝裝置位于靠近該低溫容器上部的位置。
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。限量充裝裝置包括閥體，具有一封閉的內(nèi)腔以及設(shè)置在閥體上的進(jìn)液口和設(shè)置在閥體頂壁上的出液口，其中進(jìn)液口與進(jìn)液管相連通，出液口與低溫容器的內(nèi)部相連通；止流件，位于閥體內(nèi)腔中并具有預(yù)定重量，用于封閉閥體的出液口；浮子，位于閥體外、并能隨低溫容器內(nèi)低溫介質(zhì)液位的高低而上下移動(dòng)；以及連接件，穿過(guò)閥體的出液口并固定連接止流件與浮子，其中，出液口的內(nèi)徑大于連接件的直徑一預(yù)定尺寸。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)F17C1/00GK201521786SQ20092010801
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者呂國(guó)權(quán), 王坤, 蔣平安, 鄧明華 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