低温储罐的制作方法

本发明涉及储罐技术领域，特别涉及一种低温储罐。

背景技术：

随着中国经济的快速发展，以及低温技术的不断进步，气体工业取得了快速发展。液氧、液氮、液氩、液氦、液氢、液化天然气等冷冻液化气体的应用已从机械、石油、化工等行业扩展到了能源、环保、造船、交通、生物、航天等领域，需求量也在逐年快速递增。同时，随着世界各国对能源需求的不断增长和环境保护意识的日益增强，液氢、液化天然气等清洁能源的推广与应用已成当今社会能源领域的发展重点。

作为冷冻液化气体的储存容器，国家市场监督管理总局/国家标准化管理委员会在2019年颁布了gb/t18442-2019《固定式真空绝热深冷压力容器》，对冷冻液化气体储罐的材料、设计、制造、检验与试验、安全防护等方便进行了规定，其中gb/t18442.3-2019第18.3条对夹层支撑提出了具体要求。

立式低温储罐的较常见的夹层支撑结构为：上部拉带支撑和下部钢管支撑。拉带支撑在满足标准要求的情况下，具有制造成本低、安装方便等特点。但同时存在部分缺点，如热桥短易传热，在空气湿度较大的地区导致外罐结露；储存液体时，内罐冷状态轴向收缩，拉带与罐体连接处受较大的热应力载荷。因此，研发新的夹层支撑形式，对改善现有低温储罐性能很有必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低温储罐，以解决现有技术中夹层支撑结构的拉带在内罐冷状态时的受力过大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种低温储罐，该储罐包括用于储存低温介质的内罐、包裹该内罐的外罐，以及设于所述内罐和外罐之间的支撑结构，所述支撑结构包括：第一支撑管，其突出设于所述内罐的轴向上的一端；第二支撑管，其突出设于所述内罐的轴向上的另一端，并与所述外罐的内壁连接；滑动部，其中部贯通设有一通孔；所述滑动部经所述通孔可滑动地套设于所述第一支撑管上；多个拉带，围绕所述滑动部周向分布，所述拉带的一端与所述滑动部连接固定，另一端与外罐的内壁连接固定；所述拉带与所述滑动部相连的端部能够随着滑动部相对于所述内罐轴向移动。

根据本发明的一个实施例，所述第一支撑管位于所述内罐的一封头的中心处，所述第一支撑管与所述内罐同轴。

根据本发明的一个实施例，所述内罐的封头沿所述外罐的轴向上不超出所述外罐的筒体；所述滑动部在所述内罐未收缩时靠近该封头，且所述拉带远离所述滑动部的一端与所述所述外罐的筒体的内壁连接固定。

根据本发明的一个实施例，所述滑动部在所述内罐未收缩时抵接于所述内罐的封头。

根据本发明的一个实施例，所述拉带垂直于所述内罐的轴线。

根据本发明的一个实施例，所述滑动部呈平板状；所述拉带搭接固定于所述滑动部上。

根据本发明的一个实施例，所述拉带贴合于所述滑动部的表面上。

根据本发明的一个实施例，所述支撑结构还包括内加强板；所述内加强板设于所述内罐的内部，与所述第一支撑管内外相对；所述内加强板具有适配于所述内罐的弧形轮廓，并贴合于所述内罐的内壁上。

根据本发明的一个实施例，所述第二支撑管具有多个；多个所述第二支撑管围绕所述内罐的轴线周向间隔设置。

根据本发明的一个实施例，所述第二支撑管沿所述内罐的轴向延伸设置；所述第二支撑管的一端贴合于所述内罐的筒体的外壁上，另一端与所述外罐的封头连接固定。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种低温储罐至少具有如下优点和积极效果：

通过在内罐的轴向一端设置第一支撑管与多个拉带，在内罐轴向的另一端设置第二支撑管，使得内罐轴向两端均与外罐之间形成支撑，保证支撑的稳定性；其中，通过绕第一支撑管周向分布的多个拉带可以维持罐体在卧式运输过程中或立式安装时的稳定状态。同时，拉带的一端与外罐内壁连接固定，另一端与滑动部连接并能够随着滑动部在第一支撑管上滑动。如此，在内罐受冷收缩时，拉带与滑动部连接的端部会在第一支撑管上产生滑移，而不会随着内罐的收缩方向一起移动导致拉带过度拉伸而容易崩断，改善了拉带在内罐冷态下的受力，延长了使用寿命，保证低温罐体处于正常工作状态。

附图说明

图1为本发明实施例中低温储罐呈立式放置的结构示意图。

图2为图1的a-a向剖视图。

图3为本发明实施例中内罐处于稳态时滑动部和第一支撑管的连接示意图。

图4为本发明实施例中内罐处于收缩时滑动部和第一支撑管的连接示意图。

附图标记说明如下：

1-内罐、11-内筒体、12-内顶部封头、13-内底部封头；

2-外罐、21-外筒体、22-外顶部封头、23-外底部封头；

3-支撑结构、31-第一支撑管、32-第二支撑管、33-滑动部、34-拉带、341-支撑滑动端、342-支撑固定端、36-内加强板、37-外垫板。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本实施例提供一种低温储罐，在内罐和外罐的轴向两端之间设置夹层支撑结构，既能保证有效支撑又能避免内、外罐之间产生温差应力，从而改善低温储罐的整体性能。

请参照图1，图1示出了本实施例提供的一种低温储罐的具体结构，其包括用于储存低温介质的内罐1、包裹该内罐1的外罐2，以及设于内罐1和外罐2之间的支撑结构3。该支撑结构3包括分别设于内罐1轴向两端上的第一支撑管31和第二支撑管32、滑动套设于第一支撑管31上的滑动部33，以及连接于滑动部33和外罐2之间的多个拉带34。

在本实施例中，该低温储罐为立式储罐。以图1的视图方向为参照，内罐1具有内筒体11以及分别密封设于内筒体11轴向两端的内顶部封头12和内底部封头13，外罐2具有外筒体21以及分别密封设于外筒体21轴向两端的外顶部封头22和外底部封头23。

第一支撑管31仅为一根，其突出设于内罐1的内顶部封头12上，并沿内罐1的轴向竖立设置。

优选地，第一支撑管31位于该内顶部封头12的中心处，第一支撑管31和内罐1的中心轴线一致，两者呈同轴设置，有利于第一支撑管31受力均匀。

滑动部33的中部贯通设有一通孔。滑动部33经通孔可滑动地套设于第一支撑管31上。

请参照图2，拉带34具有多个，多个拉带34围绕滑动部33周向间隔分布。各拉带34的一端与滑动部33连接固定，另一端与外罐2的内壁连接固定。相当于拉带34支撑设于内罐1和外罐2之间，使得内罐1处于一个相对稳定的状态，防止内罐1相对于外罐2发生位移和扭转。

在本实施例中，拉带34与滑动部33相连的端部能够随着滑动部33相对于内罐1轴向移动，该端可视为拉带34的支撑滑动端341；相对的，拉带34与外罐2连接的另一端部为支撑固定端342。

请结合图3和图4，该支撑滑动端341的作用是在内罐1受到低温收缩时允许拉带34产生滑移，从而缓解拉带34在内罐1和外罐2因温差应力发生轴向上的相对位移时受到的剪切力，避免拉带34过度拉伸而变形、断裂等问题，改善拉带34的受力状态。

具体为，如图4所示，内罐1受冷收缩时，内罐1的轴向两端会相对收缩，该两端与外罐2之间的轴向间距增大。第一支撑管31随着内罐1的收缩靠下移动。拉带34的支撑固定端342不动，其支撑滑动端341和向下移动的第一支撑管31之间产生相对滑移，而不会随着第一支撑管31一起向下移动，即支撑滑动端341相对于第一支撑管31保持不动，拉带34不会被倾斜拉长，避免了拉带34在拉长状态受到较大的竖向的剪切力，改善了拉带34在内罐1冷态下的受力，延长了拉带34的使用寿命。并且，该支撑滑动端341也可以避免内罐1在收缩时不会受到来自拉带34的拉扯。

在本实施例中，滑动部33呈平板状，拉带34搭接固定于滑动部33上，以被滑动部33支撑。

具体为，滑动部33为中间带有通孔的圆形板件；拉带34贴合于滑动部33的上表面，并沿滑动部33的径向设置。拉带34和滑动部33的接触面积较大，提高了两者连接的稳固性。

拉带34与内罐1的轴线之间具有夹角，且该夹角可根据具体工况调节。

在本实施例中，内罐1的内顶部封头12沿外罐2的轴向上不超出外罐2的外筒体21的上端部，其目的在于，留出较大的空间，使得连接在内罐1的内顶部封头12上的拉带34能够延伸出足够的长度，并可通过选择不同的夹角，使得拉带34的支撑固定端342连接于外罐2的外筒体21上或者外罐2的内顶部封头12上。

进一步地，滑动部33在内罐1未收缩时靠近内罐1的内顶部封头12，拉带34远离滑动部33的支撑固定端342连接于外罐2的外筒体21的内壁。

优选地，如图3所示，滑动部33在内罐1未收缩时抵接于内罐1的内顶部封头12，拉带34呈水平设置，以垂直于内罐1的轴线连接于外罐2的外筒体21，夹角为90度。

此时，拉带34的长度可以近似为外罐2的半径长度，由于该长度大于传统拉带的长度，热桥较长，能够大幅度地减少漏热量，利于低温介质的储存。

当然，内罐1的内顶部封头12也可以沿轴向超出外罐2的外筒体21的上端，滑动部33在内罐1未收缩时在第一支撑管31上位于远离内罐1的内顶部封头12的一端上，以使得拉带34能够与外罐2的外顶部封头22的侧壁连接固定。该夹角可以为直角或者是钝角，若是钝角，拉带34呈倾斜向上设置，亦具有拉带34长度较长、减少漏热量的优点。

在本实施例中，支撑结构3还包括与第一支撑管31对应设置的内加强板36和外垫板37。

外垫板37设于内罐1的内顶部封头12上对应于第一支撑管31的外壁上。

该外垫板37具有适配于内罐1的弧形轮廓，以贴合于内罐1的外壁上。第一支撑管31通过焊接固定于外垫板37上实现与内罐1的连接固定。

内加强板36设于内罐1的内顶部封头12上对应于第一支撑管31的内壁上。

该内加强板36具有适配于内罐1的弧形轮廓，以贴合于内罐1的内壁上，以对该内顶部封头12进行加强。

请再次返回参照图1，第二支撑管32突出设于内罐1的内底部封头13上，并与外罐2的内壁连接。

第二支撑管32具有多个。多个第二支撑管32围绕内罐1的轴线周向间隔设置，以提供足够的支撑强度，保证内罐1呈立式放置的稳定。

优选地，第二支撑管32沿内罐1的轴向延伸设置。第二支撑管32的一端贴合于内罐1的内筒体11的外壁上，另一端与外罐2的外底部封头23连接固定。

上述第二支撑管32贴合于内罐1的内筒体11的布置方式，相较于传统的设于内、外罐相对的封头之间的支撑管，第二支撑管32的长度更长，不仅保证了有效的支撑长度，还增长了热桥，减少了储罐的漏热量。

上述的低温储罐在空罐运输时，由内罐1顶部的拉带34和内罐1底部的多个第二支撑管32共同承受内罐1的惯性力载荷，可尽量避免内罐1与外罐2之间产生位移。

在正常工况下，低温罐体呈立式状态使用。内罐1由于冷态收缩，拉带34与滑动部33相连的端部能够随着滑动部33相对于内罐1轴向移动，缓解拉带34在内罐1和外罐2因温差应力发生轴向上的相对位移时受到的剪切力，避免拉带34受到过大的应力，改善拉带34的受力状态。待内罐1的低温介质处于稳态时，多根周向分布的拉带34能保证内罐1在水平载荷下的稳定。并且，由于拉带34的长度大于传统拉带34的长度，能够大幅度地减少漏热量，利于低温介质的储存。

综上所述，本发明提供的一种低温储罐至少具有如下优点和积极效果：

首先，通过在内罐1的轴向两端上与外罐2之间分别设置第一支撑管31和第二支撑管32，保证支撑的稳定性。其中，第一支撑管31位于该内顶部封头12的中心处，第一支撑管31和内罐1的中心轴线一致，两者呈同轴设置，有利于第一支撑管31受力均匀。第二支撑管32具有多个。多个第二支撑管32围绕内罐1的轴线周向间隔设置，以提供足够的支撑强度，保证内罐1呈立式放置的稳定。

其次，改善拉带34在内罐1冷态下的受力。具体为，拉带34的一端与外罐2内壁连接固定，另一端与滑动部33连接并能够随着滑动部33在第一支撑管31上滑动。如此，在内罐1受冷收缩时，拉带34与滑动部33连接的端部会在第一支撑管31上产生滑移，而不会随着内罐1的收缩方向一起移动，避免了拉带34在拉长状态受到较大的竖向的剪切力，改善了拉带34在内罐1冷态下的受力，延长了拉带34的使用寿命，保证低温罐体处于正常工作状态。

然后，内罐1的内顶部封头12沿外罐2的轴向上不超出外罐2的外筒体21的上端部，其目的在于，留出空间，使得连接在内罐1的内顶部封头12上的拉带34能够延伸出足够的长度。滑动部33在内罐1未收缩时抵接于内罐1的内顶部封头12，拉带34呈水平设置连接于外罐2的外筒体21。此时，拉带34的长度可以近似为外罐2的半径长度，由于该长度大于传统拉带34的长度，热桥较长，能够大幅度地减少漏热量，利于低温介质的储存。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。