通过注氮实现防爆的矿用自增压防爆装置的制作方法

本实用新型涉及液体气化增压领域，尤其涉及通过注氮实现防爆的矿用自增压防爆装置。

背景技术：

现有技术中，对低温液体(如液氧、液氮、液氩、液氨、液化天然气、液化石油气、液态二氧化碳)的气化增压多采用水浴加热的方式，其无法有效对于低温液体进行快速加热气化并实现自增压，，并且在对低温液体进行增压气化的过程中容易产生静电，这给井下作业或天然气供应等易燃易爆场地带来极大的安全隐患。

因而，现有技术还有待于改进和提高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于低温液体气化的自增压防爆装置，旨在解决现有技术中低温液体无法实现快速加热气化实现自增压且容易产生静电的问题。

本实用新型的技术方案包括：

提供一种用于低温液体气化的自增压防爆装置，其包括防爆箱、设置在防爆箱内供低温液体通过的换热管组件，以及用于将低温液体加热气化的超导加热器；所述超导加热器包括一具导热性能的金属管，以及设置在金属管内部的超导陶瓷片；所述防爆箱为密封结构，在所述防爆箱的箱体上设置有 一注氮气管以及减压器。所述注氮气管上设置一流量调节阀，并且所述注氮气管连接一氮气储存罐。

进一步地，所述防爆箱的外部设置有与换热管组件连接的液相入口和气相出口；所述换热管组件为若干个U形换热管所组成；所述U形换热管的一端均连接于所述液相入口，另一端均连接于所述气相出口。

进一步地，所述金属管的形状为矩形。

进一步地，所述减压器的上方连接一压力表。

进一步地，所述超导加热器贴合设置在所述换热管组件的管壁

上。进一步地，在所述防爆箱的箱体上还设置有一安全阀。

有益效果：本实用新型通过在自增压防爆装置中设置可以瞬间加热升温和自动断电的超导陶瓷片进行低温液体加热气化；并且通过注氮气管向其箱体内部注入氮气，从而达到隔绝空气的效果，有效杜绝因静电而产生火灾的情况发生。本实用新型自增压防爆装置具有低于设定温度下自动升温的安全特性，有效隔绝空气防止静电产生，并且其装置体积小、重量轻、升温快，具有极高的实用性。

附图说明

图1为本实用新型所述自增压防爆装置的结构示意图。

图2为本实用新型所述自增压防爆装置的俯视图(不包括防爆箱箱体的俯视图部分)。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型所述用于低温液体气化的自增压防爆装置的实现过程进行说明。

如图1-2所示，本实用新型提供一种用于低温液体气化的自增压防爆装 置200，其主要包括一防爆箱210、设置在防爆箱210内供低温液体通过的换热管组件220，以及用于将低温液体加热气化的超导加热器250；所述超导加热器250包括一具导热性能的金属管，以及设置在金属管内部的超导陶瓷片。如图1-2所示，在本实施例中，所述防爆箱210为密封结构，在所述防爆箱210的箱体上设置有一注氮气管201以及减压器202。所述注氮气管201上设置一流量调节阀(图示未标出)，并且所述注氮气管连接一氮气储存罐(图示未标出)，所述减压器202的上方连接一压力表2021。

具体而言，本实用新型所述自增压防爆装置改变了现有技术中对低温液体气化多采用空温或水浴加热的技术手段，本实用新型实施例中通过引入超导陶瓷片对低温液体进行加热气化，并且在达到预先设定的温度值时超导陶瓷片的电阻可以无限大，实现加热的自动启停以保护装置。另外通过注氮气管对防爆箱的箱体内部充满氮气，使防爆箱箱体内部的空气完全排出，从而达到有效防止静电的效果，以保障作业安全。需要说明的是，本实用新型中所出现的“装置”即指本实用新型所述自增压防爆装置。另外本实用新型所述低温液体包括液氧、液氮、液氩、液氨、液化天然气、液化石油气、液态二氧化碳中的一种或多种；所述低温指的是0℃以下的温度，以使上述低温液体保持液态为目的。

进一步地，本实用新型所述防爆箱210的外部设置有与换热管组件220连接的液相入口230和气相出口240；所述换热管组件220为若干个U形换热管所组成；所述U形换热管的一端均连接于所述液相入口230，另一端均连接于所述气相出口240。如图所示，较佳实施例中所述液相入口230和气相出口240均设置在防爆箱的同一个面上，并且分别外接储存低温液体的储罐，在同一个面上操作可以节省空间可提高操作效率。

更进一步地，所述液相入口230垂直连接于第一直管；所述气相出口240垂直连接于第二直管；所述换热管组件包括4个U形换热管，并且每一个U形换热管的一端(左端)均等距连接在第一直管上，另一端(右端)均等距连接在第二直管上。当然所述换热管的形状并不限定为U形，其还可以是圆管、蛇形管、螺旋管、异型管、六角形管、方形管等等，只要能供低温液体通过并可进行换热即可。另外所述U形换热管中的换热芯是通过特殊工艺一次性拉模成型的，其可以为发射状结构或螺旋状结构，以实现与低温液体最大接触面积为目的。

再者，本实施例中是在防爆箱的箱体外设置一注氮气管201。所述换热管组件220位于所述防爆箱210内部，在换热管组件220的外壁与防爆箱210的箱体内壁之间会形成一空腔，当空腔中含有氧气时，其容易产生静电从而引发火灾，因此通过注氮气管201对空腔进行注氮，使空气排出，从而达到有效隔绝空气和防止静电的目的。而在所述防爆箱210的箱体上还设置有减压器202，可以通过减压器202控制注氮气管的进气压力。进一步地，在所述防爆箱的箱体上还设置有一安全阀，通过安全阀保证作业安全。

优选实施例中，在所述注氮气管201上设置一流量调节阀，通过流量调节阀可以有效调节氮气注入的速度。另外所述注氮气管还连接一氮气储存罐，通过注氮气管将氮气储存罐中的氮气输送至防爆箱的箱体中。

本实用新型所述超导加热器250是由内部设置有超导陶瓷片的金属管所构成的，优选地，所述金属管的形状为矩形，其制作工艺简单并且能增加与换热管组件的接触面积；另外，所述超导加热器贴合设置在所述换热管组件的管壁上。所述超导陶瓷片具有快速加热和达到预设温度时自动断电停止加热的作用，将其设置在具导热性能的金属管中可以更好地将热量传递给换热管组件中的低温液体；当然还可以直接将超导陶瓷片紧密贴合在换热管组 件上进行导热，上述实施例中超导陶瓷片的设置位置和设置方式仅为举例，不视为对本实用新型技术方案的限定。

具体地，本实施例中所述超导陶瓷片内部镶嵌有金属丝，其具有良好的导电和导热性能，可以实现瞬间自动升温和自动启停。

另外，本实用新型实施例中所述金属管为金属管，优选地，所述金属管为铜管、铝管或不锈钢管中的任一种，材质的选择主要考虑热传导系数以及经济价值两方面，在热传导系数较高的银、铜、金和铝中，优选铜和铝来制作金属管。采用金属管的作用在于将超导陶瓷片所产生的热量有效传递给换热管组件，使位于换热管组件中的低温液体加热后进行气化，并进入到储罐中，避免压力下降，通过自增压保持储罐内部压力。本实用新型所述金属管的管径均不得小于25mm，管径太小在嵌入超导陶瓷片时制作工艺难度大，管径太大其热量无法集中，导热效果变差。另外所述防爆箱的箱体材料可以采用铝材或不锈钢等制成，当采用铝材制作防爆箱的箱体时，其其厚度应≥5mm，当采用不锈钢制作防爆箱时，厚度应≥3mm,以满足防爆要求。

综上所述，本实用新型通所述用于低温液体气化的自增压防爆装置，其在设定温度和压力的情况下，依靠超导材料(超导陶瓷片)的特性，实现快速加热使液体气化后排出，在装置内部达到设定最高温度值时超导陶瓷片电阻无限大，装置自动断电以保障使用安全；并且所述自增压防爆装置通过注氮气管对防爆箱的箱体内部注入氮气，隔绝空气从而达到有效防止静电的方法。即本实用新型所述自增压防爆装置具有低于设定温度下自动升温的安全特性，能有效防止静电，并且其装置体积小、重量轻、升温快，具有极高的实用性。

应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本实用新型的专利保护范围应以所附权利要求为准。