具有安全空间的深冷容器的制作方法

1.本实用新型涉及低温技术领域，特别是涉及一种具有安全空间的深冷容器。


背景技术：

2.储存低温介质的深冷容器在市场应用过程中，安全问题始终是首要考虑问题。深冷容器的主体结构分为外罐、内罐以及连接内外罐的夹层支撑结构。
3.不论是立式还是卧式，在设计内罐时都需要考虑在其中留存一定的安全空间，用来确保深冷容器在充装介质时能够有效限制充装量，为深冷容器安全运行创造条件。
4.深冷容器用于储存低温液化介质（小于-100摄氏度），由于储存的低温介质与外界环境温差很大，在储存过程中低温介质会不断从外界环境吸收热量，导致密度降低，体积不断膨胀。从设计安全考虑，在对深冷容器进行充液时不能充满储存空间，需要预留一定的气相空间，以备容纳深冷介质在储存过程中因吸热而增加的膨胀容积，这一气相空间成为安全空间。安全空间通常与深冷容器设定的最大允许充装量相适配，深冷容器设定的最大允许充装量是深冷容器设计中一项重要的安全技术参数。
5.深冷容器安全空间参数设定完成后，如何确保在实际充液过程中安全空间得到有效留存，成为困扰设计者的技术难题。目前行业内通常采取的设计方案基本有两种，一是溢流口法；二是差压液位计计量法，这两种方法皆存在问题：
6.1. 溢流口法：该方案即是在容器内安全空间对应的液位处引出导管。当深冷介质充装至导管引出口时液位便不再上升，深冷介质会通过导管从溢流口排出，充液人员看到外部导管口出液时便停止充液，此时深冷容器内液面至容器顶部便为安全空间；该方案弊端在于在充装深冷介质时要提前打开溢流口阀，直到溢流口出液关闭阀门为止，这段时间内气相介质及液相介质是一直排放的，造成浪费及大气污染，如果储存的是可燃介质（如lng或液氢），或是有毒介质，这一方法就会存在安全隐患了。
7.2. 差压液位表计量法：目前深冷容器通常都设置差压液位计，这一液位计便可用来确定充液时留存的安全空间，假如某深冷容器设定的安全空间为10%，那么可充深冷介质的液位为90%，当对深冷容器充装深冷介质时，差压液位表显示为90%时便停止充装，这样深冷容器留存的10%气相空间（非液相空间）便是设定的安全空间；
8.差压液位表计量法的弊端在于：该型液位表的取值所采用的介质密度是设定好的，比如液氮容器通常取0.3mpa饱和压力对应的密度值，但是在实际充液过程中深冷介质的饱和度是不可控的，充装时介质的密度和设定的“计算密度”存在差异，这就导致差压液位计只能是粗略计量深冷容器内介质的液位，有时候密度差值较大，导致显示的液位与真实液位相差比较大，这种情况下留存的安全空间便不可靠，有可能导致过充，存在安全隐患。


技术实现要素：

9.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种具有安全空间的深冷容器，内部形成
一安全空间，能够在深冷容器充装介质时实现自动限位，无需人工操作，完全自动运作，并且安全空间准确有效，不会因为外部变量因素影响充装限位性能，有效地解决了市场上所应用的溢流口法和差压液位计计量法所面临的缺陷。
10.为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种具有安全空间的深冷容器，其特征在于包括：内罐、小容器和导管，在内罐内部设置一小容器形成安全空间，小容器的上端具有一小孔用于穿出导管，导管将小容器内腔和内罐内腔相联通，导管内部设置有能够阻止介质从内罐进入小容器的单向流通元件。
11.在本实用新型一个较佳实施例中，小容器的容积大小与安全空间的大小相适配。
12.在本实用新型一个较佳实施例中，小容器为封闭设置的独立容器，或是通过不锈钢板与内罐的内壁围拢形成的封闭空间。
13.在本实用新型一个较佳实施例中，小容器为设置在内罐内部一侧的小封头。
14.在本实用新型一个较佳实施例中，单向流通元件为滚珠单向阀。
15.在本实用新型一个较佳实施例中，导管内部设置有供滚珠单向阀安装的基座，基座上开设有细槽，通过细槽实现小容器和内罐的始终有限度联通。
16.在本实用新型一个较佳实施例中，还包括一充液口，通过充液口将深冷介质充入内罐中。
17.本实用新型的有益效果是：本实用新型具有安全空间的深冷容器内形成一安全空间，能够在深冷容器充装介质时实现自动限位，无需人工操作，完全自动运作，并且安全空间准确有效，不会因为外部变量因素影响充装限位性能。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
19.图1是本实用新型的具有安全空间的深冷容器一较佳实施例的结构示意图；
20.图2是本实用新型的具有安全空间的深冷容器另一较佳实施例的结构示意图；
21.图3是图2中a的局部放大图；
22.附图中各部件的标记如下：100、内罐，200、充液口，300、小容器，310、小孔，400、导管，500、滚珠单向阀，600、基座，610、细槽。
具体实施方式
23.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.请参阅图1至图3，本实用新型实施例包括：
25.一种具有安全空间的深冷容器，包括：内罐100、小容器300和导管400，在内罐100内部设置一小容器300形成安全空间，小容器300的容积大小根据安全空间的大小来设定。
26.内罐100上还设置有充液口200，通过充液口200将深冷介质冲入内罐100中。
27.小容器300的上端具有一小孔310用于穿出导管400，导管400将小容器300内腔和内罐100内腔相联通，
28.导管400内部设置有单向流通元件，这样在充液时能够有效阻止介质在充装时从内罐100进入小容器300内。通过这样一套系统来确定内罐100的有效安全空间，能够在深冷容器充装介质时自动实现预设的限位功能。
29.本实用新型中，小容器300为封闭设置的独立容器，或是通过不锈钢板与内罐的内壁围拢形成的封闭空间。优选地，小容器300为设置在内罐100内部一侧的小封头。
30.优选地，单向流通元件为滚珠单向阀500。导管400内部设置有供滚珠单向阀500安装的基座600，基座600上开设有细槽610，通过细槽610实现小容器300和内罐100始终有限度的联通。
31.当深冷容器进行充液时，通过充液口200将深冷介质充入内罐100中，此时小封头中无液相介质，充满了气相介质；
32.随着液位不断上升，由于小封头中导管400设置滚珠单向阀500，深冷介质在充液过程中难以通过导管400进入小封头中，直到深冷介质充满内罐100时，充液系统感受到压力或流量变化，充液停止信号发出，使充液停止；
33.此时内罐100中只有极其少量的液相介质通过滚珠单向阀500的基座600上的细槽610流入小封头中，基本忽略不计，此时小封头的空间即为“安全空间”。
34.当深冷容器在使用过程中，内罐100中液相介质在使用过程中因吸收外界环境热量，其饱和温度不断升高，体积不断膨胀，这时内罐100中的液相介质可通过导管400中滚珠单向阀500的基座600上的细槽610压入小封头内，从而让小封头起到容纳内罐100中的液相介质因吸热而体积增大的液相介质，起到“安全空间”的作用。
35.当内罐100中的液体不断被使用，介质越来越少，压力会降低，当内罐100中的压力降低到比小封头中的压力低时，小封头内的液相介质将顺着导管400排出，进入到内罐100中，供用户端正常使用。
36.本实用新型具有安全空间的深冷容器的有益效果是：
37.在深冷容器内形成一安全空间，并采用滚珠单向阀来提高安全空间的有效性，能够在深冷容器充装介质时实现自动限位，无需人工操作，完全自动运作；
38.并且安全空间准确有效，不会因为外部变量因素影响充装限位性能，有效地解决了市场上所应用的溢流口法和差压液位计计量法所面临的缺陷。
39.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。