一种罐体夹层低温吸附装置和工作方法与流程

[0001]
本发明属于绝热容器真空夹层处理领域，涉及一种罐体夹层低温吸附装置和工作方法。


背景技术：

[0002]
保证持久良好的真空性能是高真空多层绝热低温容器正常工作的基本保证。高真空多层绝热低温容器在使用过程中由于容器夹层材料放气和外界环境向夹层漏气，容器真空度不可避免的会降低；为此，低温容器常在夹层设置吸附装置，利用在装置内放置的吸附剂(如分子筛、活性炭等)吸附夹层内存在的气体，从而起到维持容器真空性能的目的。正常情况下，希望夹层内本身存在的水分、杂质气体等清除干净后吸附剂再工作，以免吸附剂过早吸附杂质而丧失应有的作用；另外，希望活化好的吸附剂能密闭存储，尽量减少与大气环境的接触，以免吸附环境中水分和气体后丧失吸附作用。
[0003]
而现有的吸附剂装置本身不具有活化吸附剂的功能，吸附剂需要在专用工装设备进行活化处理，活化处理后需要置于中间存储容器，填充时再从外壳防爆口充填入吸附装置；吸附剂在整个倒装、存储、填充过程中暴露于大气环境的时间过长，吸附剂会吸附大量水分和小分子气体，降低其吸附性能，故既有附剂装置及其配套的使用方法造成吸附剂实际吸附效果大大降低，从而影响低温容器的真空维持。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种罐体夹层低温吸附装置和工作方法，以克服现有吸附剂装置本身不具有活化吸附剂的功能并且其配套的使用方法造成吸附剂吸附性能差等缺陷。
[0005]
为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
[0006]
一种罐体夹层低温吸附装置，包括吸附剂装填单元、吸附剂活化组件和吸附剂封存组件；所述吸附剂活化组件能与吸附剂装填单元配合安装成吸附剂活化单元，吸附剂封存组件能与吸附剂装填单元配合安装成吸附剂封存单元；
[0007]
所述吸附剂装填单元包括人孔筒节、设在人孔筒节底部的工艺封头、设在人孔筒节上端的金属封板、设在金属封板上并贯通金属封板的吸附剂充填管以及设在吸附剂充填管上端的下连接法兰；所述人孔筒节、工艺封头和金属封板围成密闭腔体以放置吸附剂；
[0008]
所述吸附剂活化组件包括保温加热箱、上连接法兰、第一管路、第二管路、充气截止阀、真空蝶阀、真空泵和氮气瓶；所述吸附剂装填单元能置入保温加热箱内且吸附剂充填管上部和下连接法兰能伸出保温加热箱顶部；所述真空泵和氮气瓶之间连接所述第一管路；第二管路一端接通第一管路，另一端设置所述上连接法兰，通过上连接法兰和下连接法兰及二者之间的密封垫对应使第二管路与吸附剂充填管密封连通；在第二管路和氮气瓶之间的第一管路上设置所述充气截止阀，在第二管路和真空泵之间的第一管路上设置所述真空蝶阀；
[0009]
所述吸附剂封存组件包括能设在吸附剂充填管上部管口的爆破片、能设在下连接法兰上的法兰盘、能盖合在法兰盘上表面的带孔金属板、设在法兰盘和带孔金属板之间的密封垫以及能将带孔金属板、法兰盘、密封垫和下连接法兰进行连接的紧固件；法兰盘、密封垫、爆破片、下连接法兰、吸附剂充填管、人孔筒节、工艺封头和金属封板构成的密闭腔体对活化处理好的吸附剂进行密封存储。
[0010]
本发明还包括如下技术特征：
[0011]
具体的，在罐体内层上设有安装口，安装口上设有人孔凸缘，该人孔凸缘与人孔筒节上端边缘焊接成一体。
[0012]
具体的，所述人孔筒节、工艺封头、金属封板、下连接法兰、吸附剂充填管通过焊接形成密闭的整体。
[0013]
具体的，在所述上连接法兰和下连接法兰之间设有密封垫以确保吸附剂活化组件的密封性；
[0014]
在所述法兰盘和下连接法兰之间设有密封垫以确保吸附剂封存组件的密封性；所述紧固件为螺栓和螺母。
[0015]
一种罐体夹层低温吸附装置工作方法，该工作方法采用所述的吸附装置进行吸附剂装填、吸附剂活化处理、吸附剂密封存储、吸附剂装置真空吸附工作；包括以下步骤：
[0016]
步骤一，装填吸附剂，将未活化处理的吸附剂从吸附剂充填管装入吸附剂装填单元的密闭腔体内；
[0017]
步骤二，活化吸附剂，将吸附剂活化组件与吸附剂装填单元配合安装形成吸附剂活化单元，利用吸附剂活化单元对吸附剂进行活化处理，包括以下步骤：
[0018]
步骤2.1，将吸附剂装填单元放入保温加热箱内，通过上连接法兰和下连接法兰对应安装使第二管路与吸附剂充填管密封连通，连接安装吸附剂活化组件，真空蝶阀和充气截止阀处于关闭状态；
[0019]
步骤2.2，调整保温加热箱温度至350℃，在350℃下保温20小时后启动真空泵，并打开真空蝶阀对密闭腔体内部进行抽真空；
[0020]
步骤2.3，真空度达15pa以下时，关闭真空蝶阀停止抽真空，打开充气截止阀，利用氮气瓶往密闭腔体内充入0.2mpa高纯氮气后，启动保温加热箱继续加热，加热保温温度350℃；
[0021]
步骤2.4，加热30分钟后，启动真空泵，并打开真空蝶阀对密闭腔体内部进行抽真空；
[0022]
步骤2.5，重复步骤2.3和2.4，4至5次；
[0023]
步骤2.6，停止加热，待温度降到室温后关闭真空蝶阀停止抽真空，打开充气截止阀，利用氮气瓶往密闭腔体内充气至大气压；
[0024]
步骤三，封存保护吸附剂，吸附剂活化结束后将下连接法兰与上连接法兰分离，并将吸附剂装填单元从保温加热箱中取出；将吸附剂装填单元与吸附剂封存组件的爆破片、密封垫、法兰盘、带孔金属板通过螺栓和螺母连接成整体形成吸附剂封存单元，用于将活化好的吸附剂密封存储；
[0025]
步骤四，将吸附剂封存单元与焊接在罐体内层上的人孔凸缘通过焊接方式连接成一体；在罐体夹层未加热、抽真空前，吸附剂封存单元内的吸附剂一直以活化后的状态密闭
保存；
[0026]
步骤五，按照加热、抽真空、氮气冲洗的工艺对罐体夹层进行去除水分和杂质气体处理；在此过程中控制夹层真空度不高于0.05mpa，以防止爆破片因超压而过早爆破；罐体夹层中存在的水分和杂质气体基本去除后开始精抽真空，当罐体夹层的真空度高于0.02mpa后，爆破片的内外压差达到了其爆破压力，爆破片开裂破坏；此时，密闭腔体内的吸附剂与罐体夹层连通，用于吸附罐体正常工作后进入罐体夹层的气体，维持罐体的真空寿命。
[0027]
具体的，所述步骤一中，未经活化处理的吸附剂由吸附剂充填管装入由人孔筒节、工艺封头、金属封板、吸附剂充填管、下连接法兰焊接形成的吸附剂装填单元内。
[0028]
具体的，所述步骤二中，利用由吸附剂装填单元与真空泵、氮气瓶、加热保温箱、真空蝶阀、连接管道构成的吸附剂活化单元，对吸附剂进行活化处理。
[0029]
具体的，所述步骤三中，将吸附剂装填单元与爆破片、密封垫、法兰盘、带孔金属板通过螺栓和螺母连接成整体对活化好的吸附剂进行密封存储。
[0030]
具体的，所述步骤四中，将吸附剂封存单元与焊接在罐体内层上的人孔凸缘通过焊接方式连接成一体，包括将人孔凸缘与人孔筒节上端边缘焊接成一体，保持吸附剂充填管开口朝向罐体夹层。
[0031]
具体的，所述步骤五中，利用吸附剂封存单元的特殊结构设计，并通过制定和实施合理的罐体夹层抽真空工艺，能有效控制吸附剂封存单元的爆破片在设定要求下破裂，从而使吸附剂在最佳的时机和状态下开始工作。
[0032]
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
[0033]
本发明提供了一种集吸附剂活化功能和低温吸附功能为一体的低温吸附装置，能确保吸附剂发挥高效作用。采用本发明后可保证容器夹层真空寿命达到5年。
附图说明
[0034]
图1为本发明吸附剂装填单元结构示意图；
[0035]
图2为本发明吸附剂活化单元结构示意图；
[0036]
图3(a)为本发明吸附剂封存单元结构示意图；(b)局部放大图；
[0037]
图4为本发明吸附剂封存单元安装在罐体内层上的示意图；
[0038]
附图标号含义：
[0039]
100.吸附剂，101.人孔筒节，102.工艺封头，103.金属封板，104.吸附剂充填管，105.下连接法兰；
[0040]
201.保温加热箱，202.上连接法兰，203.第一管路，204.第二管路，205.充气截止阀，206.真空蝶阀，207.真空泵，208.氮气瓶，209.密封垫；
[0041]
301.爆破片，302.法兰盘，303.带孔金属板；
[0042]
401.罐体内层，402.人孔凸缘，403.罐体夹层，404.罐体外层。
[0043]
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
[0044]
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局
限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0045]
实施例1：
[0046]
本实施例提供一种罐体夹层低温吸附装置，包括吸附剂装填单元、吸附剂活化组件和吸附剂封存组件；吸附剂活化组件能与吸附剂装填单元配合安装成吸附剂活化单元，吸附剂封存组件能与吸附剂装填单元配合安装成吸附剂封存单元。
[0047]
如图1所示，吸附剂装填单元包括人孔筒节101、设在人孔筒节101底部的工艺封头102、设在人孔筒节101上端的金属封板103、设在金属封板103上并贯通金属封板103的吸附剂充填管104以及设在吸附剂充填管104上端的下连接法兰105；人孔筒节101、工艺封头102和金属封板103围成密闭腔体以放置吸附剂100。
[0048]
吸附剂活化组件包括保温加热箱201、上连接法兰202、第一管路203、第二管路204、充气截止阀205、真空蝶阀206、真空泵207和氮气瓶208；吸附剂装填单元能置入保温加热箱201内且吸附剂充填管104上部和下连接法兰105能伸出保温加热箱201顶部；真空泵207和氮气瓶208之间连接第一管路203；第二管路204一端接通第一管路203，另一端设置上连接法兰202，通过上连接法兰202和下连接法兰105及二者之间的密封垫209对应使第二管路204与吸附剂充填管104密封连通；在第二管路204和氮气瓶208之间的第一管路203上设置充气截止阀205，在第二管路204和真空泵207之间的第一管路203上设置真空蝶阀206。吸附剂活化组件能与吸附剂装填单元配合安装成吸附剂活化单元，如图2所示。
[0049]
吸附剂封存组件包括能设在吸附剂充填管104上部管口的爆破片301、能设在下连接法兰105上的法兰盘302、能盖合在法兰盘302上表面的带孔金属板303、设在法兰盘302和带孔金属板303之间的密封件以及能将带孔金属板303、法兰盘302、密封垫和下连接法兰105进行连接的紧固件；法兰盘302、密封垫209、爆破片301、下连接法兰105、吸附剂充填管104、人孔筒节101、工艺封头102和金属封板103构成的密闭腔体对活化处理好的吸附剂进行密封存储，吸附剂封存组件能与吸附剂装填单元配合安装成吸附剂封存单元，如图3所示。
[0050]
在爆破片301刺破后，带孔金属板303能防止密闭腔体内吸附剂颗粒从密闭腔体漏入罐体夹层403内，正常工作时也不去除。
[0051]
在罐体内层401上设有安装口，安装口上设有人孔凸缘402，该人孔凸缘402与人孔筒节101上端边缘焊接成一体。
[0052]
人孔筒节101、工艺封头102、金属封板103、下连接法兰105、吸附剂充填管104通过焊接形成密闭的整体。
[0053]
在上连接法兰202和下连接法兰105之间的密封垫209能确保吸附剂活化组件的密封性；在法兰盘302和下连接法兰105之间的密封垫209能确保吸附剂封存组件的密封性；紧固件为螺栓和螺母。
[0054]
实施例2：
[0055]
本实施例给出一种罐体，包括罐体内层401、罐体夹层403和罐体外层404，还包括实施例1中的罐体夹层低温吸附装置；
[0056]
在罐体内层401上设有安装口，安装口上设有人孔凸缘402，该人孔凸缘402与人孔筒节101上端边缘焊接成一体，且吸附剂充填管104开口朝向罐体夹层403。
[0057]
实施例3:
[0058]
本实施例给出一种罐体夹层低温吸附装置工作方法，该工作方法采用实施例1的吸附装置进行吸附剂装填、吸附剂活化处理、吸附剂密封存储工作，并在实施例2中吸附剂装置进行真空吸附工作；包括以下步骤：
[0059]
步骤一，装填吸附剂，将未活化处理的吸附剂从吸附剂充填管装入吸附剂装填单元的密闭腔体内；
[0060]
步骤二，活化吸附剂，将吸附剂活化组件与吸附剂装填单元配合安装形成吸附剂活化单元，利用吸附剂活化单元对吸附剂进行活化处理，包括以下步骤：
[0061]
步骤2.1，将吸附剂装填单元放入保温加热箱内，通过上连接法兰和下连接法兰对应安装使第二管路与吸附剂充填管密封连通，连接安装吸附剂活化组件，真空蝶阀和充气截止阀处于关闭状态；
[0062]
步骤2.2，调整保温加热箱温度至350℃，在350℃下保温20小时后启动真空泵，并打开真空蝶阀对密闭腔体内部进行抽真空；
[0063]
步骤2.3，真空度达15pa以下时，关闭真空蝶阀停止抽真空，打开充气截止阀，利用氮气瓶往密闭腔体内充入0.2mpa高纯氮气后，启动保温加热箱继续加热，加热保温温度350℃；
[0064]
步骤2.4，加热30分钟后，启动真空泵，并打开真空蝶阀对密闭腔体内部进行抽真空；
[0065]
步骤2.5，重复步骤2.3和2.4，4至5次；
[0066]
步骤2.6，停止加热，待温度降到室温后关闭真空蝶阀停止抽真空，打开充气截止阀，利用氮气瓶往密闭腔体内充气至大气压；
[0067]
步骤三，封存保护吸附剂，吸附剂活化结束后将下连接法兰与上连接法兰分离，并将吸附剂装填单元从保温加热箱中取出；将吸附剂装填单元与吸附剂封存组件的爆破片、密封垫、法兰盘、带孔金属板通过螺栓和螺母连接成整体形成吸附剂封存单元，用于将活化好的吸附剂密封存储；
[0068]
步骤四，将吸附剂封存单元与焊接在罐体内层上的人孔凸缘通过焊接方式连接成一体；在罐体夹层未加热、抽真空前，吸附剂封存单元内的吸附剂一直以活化后的状态密闭保存；
[0069]
步骤五，按照加热、抽真空、氮气冲洗的工艺对罐体夹层进行去除水分和杂质气体处理；在此过程中控制夹层真空度不高于0.05mpa，以防止爆破片因超压而过早爆破；罐体夹层中存在的水分和杂质气体基本去除后开始精抽真空，当罐体夹层的真空度高于0.02mpa后，爆破片的内外压差达到了其爆破压力，爆破片开裂破坏；此时，密闭腔体内的吸附剂与罐体夹层连通，用于吸附罐体正常工作后进入罐体夹层的气体，维持罐体的真空寿命。
[0070]
步骤一中，未经活化处理的吸附剂由吸附剂充填管装入由人孔筒节、工艺封头、金属封板、吸附剂充填管、下连接法兰焊接形成的吸附剂装填单元内。
[0071]
步骤二中，利用由吸附剂装填单元与真空泵、氮气瓶、加热保温箱、真空蝶阀、连接管道构成的吸附剂活化单元，对吸附剂进行活化处理。
[0072]
步骤三中，将吸附剂装填单元与爆破片、密封垫、法兰盘、带孔金属板通过螺栓和
螺母连接成整体对活化好的吸附剂进行密封存储。
[0073]
步骤四中，将吸附剂封存单元与焊接在罐体内层上的人孔凸缘通过焊接方式连接成一体，包括将人孔凸缘与人孔筒节上端边缘焊接成一体，保持吸附剂充填管开口朝向罐体夹层。
[0074]
步骤五中，利用吸附剂封存单元的特殊结构设计，并通过制定和实施合理的罐体夹层抽真空工艺，能有效控制吸附剂封存单元的爆破片在设定要求下破裂，从而使吸附剂在最佳的时机和状态下开始工作。