专利名称：限量充装装置以及具有其的低温容器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低温容器，特别是涉及一种用于低温容器的限量充装装置和具有
其的低温容器。
背景技术：
如液氧、液氮、液氩、液化天然气(LNG)等的低温介质是工业上常用的原料。它们的工作温度较低，并通常以液态形式存储在低温容器内。例如，液氮的工作温度通常在-196t:左右。在将液化了的低温介质从充装源充入容器的过程中，介质会不断汽化，导致容器内压力升高。这会使得容器内与充装源之间的压差减小甚至消失，导致充装不能继续进行。另外，容器内压力过高还会形成安全隐患。 因此，现在一般采用排放式充装。如图1所示，现有的低温容器1上通常设有进液管2、排气管3。在充装过程中， 一面利用进液管2进行充装、一面利用排气管3排掉蒸汽以降低容器内压力，从而保持容器内与充装源之间的稳定的压差。然而，利用这种方法，一部分介质会以蒸汽的形式排放掉。 实际上，存储在低温容器内的低温介质通常是气液平衡状态。因此，在充装时需要控制容器内液体的充满率。在现有技术中，通常在容器1上设置一测满管4。在充装过程中测满管4打开，当其中有液体流出时即表明容器已经达到设计的充满率。这时，需要人工关闭充装源的阀门以及容器上各管的阀门，以停止充装。然而，利用这种方法，一部分介质会以液体的形式被排放掉。 低温介质是经过复杂的工艺过程并花费大量的附加能源和费用而获得的。在现有的容器充液方式中，从排气管3和测满管4排出的介质会不可避免地被浪费掉，这不仅容易污染环境还会造成资源浪费，另外如果处理不当还会形成安全隐患。如何避免充装过程中介质的浪费是一个急待解决的问题。 另外，现有充液方式需要工作人员集中注意力，及时打开和关闭相应管路的阀门。例如，如果在充装时忘记打开测满阀4，可能造成容器内的液体超过安全液位，从而引起憋压、炸罐等危险。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种用于低温容器的限量充装装置，以在低温介质充装到指定容积后自动停止向低温容器内的充装工作。 本实用新型要解决的另一个技术问题在于，提供一种低温容器，以避免充装过程中的介质浪费。 为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于低温容器的限量充装装置，该低温容器上设有用于充装低温介质的进液管。所述限量充装装置设置在低温容器内并与该进液管相连。该限量充装装置包括阀体，具有一封闭的内腔以及设置在阀体上的进液口和设置在阀体顶壁上的出液口，其中该进液口与该进液管相连通，该出液口与该低温容器的内部相连通；止流件，位于该阀体内腔中并具有预定重量，用于封闭该阀体的出液口 ；浮子，位 于该阀体外、并能随该低温容器内低温介质液位的高低而上下移动；以及连接件，穿过该阀 体的出液口并固定连接该止流件与该浮子，其中，该出液口的内径大于该连接件的直径一 预定尺寸。 优选地，所述限量充装装置还包括设置在该阀体的出液口与该浮子之间的扰流 板，其中该扰流板上设有供该连接件穿过的通孔，该通孔的内径与该连接件的直径相当。 优选地，该扰流板为朝向浮子方向凸出的曲面形状。 优选地，该扰流板为球冠形状。 优选地，该扰流板相对于该阀体出液口的位置固定。 优选地，该扰流板被固定到该进液管。 优选地，还包括固定连接在该阀体与该低温容器内壁之间的一个或多个固定连接 件。 优选地，该扰流板被固定到该固定连接件上。 优选地，该阀体顶壁的内表面被设置为与该止流件的外形轮廓相匹配的凹面。 优选地，该止流件为球体形状。 优选地，该进液口设置在该阀体的侧壁上。 为实现上述目的，本实用新型还提供了一种存储低温介质的低温容器，其上设有 用于充装该低温介质的进液管。在该低温容器内还设有如上所述的限量充装装置。其中， 当该低温容器内的低温介质到达指定液位时，该浮子上浮并使得该止流件封闭该阀体的出 液口。 优选地，所述限量充装装置位于靠近该低温容器上部的位置。 利用本实用新型，可以在无需排放容器内介质的情况下对容器进行充装，从而实 现了无损充装，避免了资源浪费，降低了成本，同时有利于环境保护。通过计算确定限量充 装装置的安装位置，可以准确地控制充入低温容器的液体量，从而杜绝了现有技术中可能 存在的过充现象和过压危险(如炸罐)。在对本实用新型的低温容器充装介质时，可以无需 开启排放管和测满管的阀门；甚至可以无需在容器上设置现有技术中的排放管和/或测满 管。本实用新型的限位充装装置可以实际需要具体设计，从而能够满足客户不同的充装率 要求。另外，本实用新型的限位充装装置结构小巧，因而基本上不会对容器的承载容积造成 影响。
以下结合附图和详细实施方式对本实用新型进行详细说明。
图1为现有低温容器的结构示意图； 图2为根据本实用新型的设有限量充装装置的低温容器的结构示意图； 图3为图2中限量充装装置的结构图，其中出液口处于打开状态；以及 图4为与图3类似的视图，其中出液口处于封闭状态。
具体实施方式图2示出了根据本实用新型的低温容器IO，容器上设有用于向容器10的内腔11充装低温介质的进液管12。在容器10内，还设有与进液管12相连的限量充装装置20。 如图3、图4所示，限量充装装置20包括一阀体21。阀体21具有由侧壁211、顶壁 212和底壁213包围的中空的封闭内腔214。在阀体21上，例如其侧壁211上，设有与进液 管12相连通的进液口 215 ;并且在其顶壁212上设有与容器10的内腔11相连通的出液口 216，从而使得该封闭的阀体内腔214通过进液口 215和出液口 216分别与进液管12和容 器内腔11相连通。这样，来自进液管12的低温介质只能先经由进液口 215进入阀体内腔 214，然后再经由出液口 216进入容器内腔11。图3中的箭头具体示出了介质从进液管12 到容器内腔11中的流向。当然，进液口 215也可以设置在阀体21的其它位置，如设置在顶 壁212上的与出液口 216相偏离的位置上(未示出)。在阀体的内腔214中设置有与出液 口 216相配合的止流件22。在阀体外设置有浮子23。 一连接件24穿过出液口 216、并将止 流件22和浮子23固定连接到一起。其中，出液口 216的内径被设置为大于连接件24的直 径一预定尺寸，以使得低温介质能经由出液口 216顺利地离开阀体内腔214。需要说明的 是，由于绘图的原因，在图3和图4中连接件24的尺寸被縮小。连接件24可以是刚性的连 接杆，也可以是柔性的连接索。 止流件22具有预定的重量，使其不会在低温介质中浮起。这样，即使在阀体内腔 214中充满低温介质的情况下，止流件22依然保持在阀体内腔的底部，如图3所示，而不会 影响与位于顶壁212上的出液口 216。浮子23被设置为能够在低温介质中浮起，从而会随 着容器内低温介质液位的高低而上下移动。适当设计止流件22、浮子23和连接件24的结 构和尺寸，使得当容器内的介质到达预定液位时，浮子23可带动连接件24和止流件22 — 起浮起并使得止流件22堵住出液口 216，如图4所示，从而切断了从阀体21向容器10的介 质供应。当阀体出液口 216被封闭后，进液管12以及阀体内腔214中的压力会迅速上升。 在检测到这种压力变化后，用于提供低温介质的充装源会自动停止对该容器的充装工作。 根据本实用新型的一个实施例，止流件22可以被设置成球体形状。阀体顶壁212 的内表面可以被设置为与止流件22的外形轮廓相配合的形状，例如锥形凹面217 (见图3)， 以更好地实现止流件22对出液口 216的密封。当然，止流件22也可以被设置成其它合适 和形状，如圆柱体形状、板状等。浮子23可以为空心球体、空心柱体、或者其它适合的形状。 由于浮子23位于出液口 216的正上方，因而从出液口 216中喷出的低温介质会对 浮子23造成冲击。冲击可能在容器10内的液位未到达预定液位时造成浮子23上移，并使 得止流件22上移，形成误动作。为了解决这个问题，优选地，可以在出液口 216与浮子23之 间设置一扰流板25。扰流板25上设有供连接件24穿过的通孔，该通孔的内径与连接件24 的直径相当，以尽可能地减小离开出液口216的低温介质流对浮子23的影响。这样，从出液 口 216喷出的具有较快流速和较高压力的低温液体中的绝大部分会首先喷到扰流板25的 下表面上，然后向下溅落到容器中，从而不会影响浮子23的稳定性。优选地，扰流板25可 以设置为朝向或背向浮子23方向凸出的曲面形状，如球冠形状或抛物面形状等。优选地， 可以将扰流板25固定到进液管12上(见图3)或直接固定到阀体21上，使其与出液口 216 保持预定距离。 优选地，本实用新型的限量充装装置20还包括一个或多个固定连接件27，固定连 接件27的一端固定到阀体23而另一端固定到低温容器的内壁，例如焊接到内壁的封头和/ 或筒体上，以改善进液管12与阀体21之间的受力状况。根据实际需要，固定连接件27可
5以被设置成任意合适的结构和形状。优选地，固定连接件27和进液管12可以相对于阀体 均布或对称设置。扰流板25可以进一步固定到固定连接件27上。当然，扰流板25也可以 仅固定到固定连接件27。 优选地，限量充装装置20的各个部件，如阀体21、止流件22、浮子23、连接件24、 扰流板25和/或固定连接件27等，均由不锈钢等低温材料制成。 接下来，具体说明利用本实用新型的限量充装装置20向低温容器10充装低温介 质的过程。 在充装过程的开始，止流件22由于重力的作用位于阀体内腔214的底部。充装源 (未示出)中的液态低温介质首先从进液管12和进液口 215进入阀体内腔214，再经由出 液口 216进入容器内腔11。通常，充装源中的低温介质具有比待充装的容器内更大的压力 和更低的温度。因此，刚从出液口 216喷出的介质也具有较低的温度。优选地，将限量充装 装置20设置在靠近容器上部的位置，从而能够利用这些刚喷出的介质冷却聚集在容器上 部的介质蒸汽，甚至使其重新液化。这样，容器IO内的压力即可得到有效降低，而无需再利 用排气管将蒸汽排出，避免了浪费。适当设置扰流板25的形状，可以优化从出液口 216喷 出的介质的洒落范围，以更好地对介质蒸汽进行冷却。 随着容器10内液位的上升，液体介质对浮子23产生浮力并浮力逐渐增大，从而使 得浮子23带动连接件24和止流件22 —起上移。当容器内的液体介质到达预先设定的指定 液位时，浮子23恰好上浮到使得止流件22到达阀体内腔214的顶部并封闭住出液口 216， 如图4所示。这时，从进液管12进入阀体内腔214的介质不能再进入容器10的内腔。这 样，在充装过程中，无需利用测满管检测容器内液体介质的容量，从而也不会造成介质的浪 费。 通常，低温介质的汽化速度非常快。当阀体的出液口 216被封闭后，进液管12和 阀体内腔214中的压力会迅速上升，如可在1秒内压力升高2 5bar。而介质的流量迅速 下降，甚至为零。设置在充装管路中的压力计或流量计在检测这种压力或流量的突然变化 后，会向为充装源提供动力的充装泵(未示出)发送切断信号。充装泵在接收到该切断信 号后即停止工作。这样，就实现了整个充装过程的自动停止。当然，也可以通过其他信号来 实现充装的自动停止。需要注意的是，由于本实用新型能够实现充装自动停止，因而充装源 可以设置在远离待充装容器的位置，从而提高了充装过程的安全性。 现有技术的容器中没有过充保护装置，以较高的压力充装很容易导致容器过充的 危险。另外，现有的充装方式，在充装的同时需要进行放气，而且从观测到测满管流出液体 到关闭阀门也需要经过一定的时间，因而采用过高的压力进行充装是不经济的。而本实用 新型的限位充装装置的低温容器的能够在充装到达指定液位后立即停止充装操作，从而避 免了过充现象。因而，本实用新型的容器能够以较高的压力进行充装，从而能够实现快速充 装。例如，对于小于2000L左右的低温容器，充装时间通常为3 20分钟。 利用本实用新型，可以在无需排放容器内介质的情况下对容器进行充装，即，可实 现无损充装。因而，在充装介质时可以将容器上的排气管和测满管全部关闭。甚至，无需在 容器上设置排气管和/或测满管。 应当指出，虽然通过上述实施方式对本实用新型进行了描述，然而本实用新型还 可有其它多种实施方式。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本实 用新型所附权利要求及其等效物所保护的范围内。
权利要求一种用于低温容器的限量充装装置，该低温容器上设有用于充装低温介质的进液管，其特征在于，所述限量充装装置设置在低温容器内并与该进液管相连接，该限量充装装置包括阀体，具有一封闭的内腔以及设置在阀体上的进液口和设置在阀体顶壁上的出液口，其中该进液口与该进液管相连通，该出液口与该低温容器的内部相连通；止流件，位于该阀体内腔中并具有预定重量，用于封闭该阀体的出液口；浮子，位于该阀体外、并能随该低温容器内低温介质液位的高低而上下移动；以及连接件，穿过该阀体的出液口并固定连接该止流件与该浮子，其中，该出液口的内径大于该连接件的直径一预定尺寸。
2. 根据权利要求1所述的限量充装装置，其特征在于，还包括设置在该阀体的出液口与该浮子之间的扰流板，其中该扰流板上设有供该连接件穿过的通孔，该通孔的内径与该连接件的直径相当。
3. 根据权利要求2所述的限量充装装置，其特征在于，该扰流板为朝向或背向浮子方向凸出的曲面形状。
4. 根据权利要求3所述的限量充装装置，其特征在于，该扰流板为球冠形状。
5. 根据权利要求2所述的限量充装装置，其特征在于，该扰流板相对于该阀体出液口的位置固定。
6. 根据权利要求5所述的限量充装装置，其特征在于，该扰流板被固定到该进液管。
7. 根据权利要求2所述的限量充装装置，其特征在于，还包括固定连接在该阀体与该低温容器内壁之间的 一个或多个固定连接件。
8. 根据权利要求7所述的限量充装装置，其特征在于，该扰流板被固定到该固定连接件上。
9. 根据权利要求1所述的限量充装装置，其特征在于，该阀体顶壁的内表面被设置成与该止流件的外形轮廓相匹配的凹面。
10. 根据权利要求9所述的限量充装装置，其特征在于，该止流件为球体形状。
11. 根据权利要求1所述的限量充装装置，其特征在于，该进液口设置在该阀体的侧壁上。
12. —种存储低温介质的低温容器，其上设有用于充装该低温介质的进液管，其特征在于，在该低温容器内还设有如权利要求1 11中任一项所述的限量充装装置，其中，当该低温容器内的低温介质到达指定液位时，该止流件封闭该阀体的出液口 。
13. 根据权利要求12所述的低温容器，其特征在于，所述限量充装装置位于靠近该低温容器上部的位置。
专利摘要本实用新型公开了一种限量充装装置以及一种具有该限量充装装置的低温容器。限量充装装置包括阀体，具有一封闭的内腔以及设置在阀体上的进液口和设置在阀体顶壁上的出液口，其中进液口与进液管相连通，出液口与低温容器的内部相连通；止流件，位于阀体内腔中并具有预定重量，用于封闭阀体的出液口；浮子，位于阀体外、并能随低温容器内低温介质液位的高低而上下移动；以及连接件，穿过阀体的出液口并固定连接止流件与浮子，其中，出液口的内径大于连接件的直径一预定尺寸。利用本实用新型，可以在无需排放容器内介质的情况下对容器进行充装，从而实现了无损充装，避免了资源浪费，降低了成本，同时有利于环境保护。
文档编号F17C1/00GK201521786SQ20092010801
公开日2010年7月7日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者吕国权, 王坤, 蒋平安, 邓明华 申请人:南通中集罐式储运设备制造有限公司;中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司