低温储罐的制作方法

1.本发明涉及低温液体容器领域，特别涉及一种低温储罐。


背景技术：

2.目前市场对于盛装如液氢等低温介质的低温容器需求开始增大，超高真空多层绝热低温容器的制造与使用，多数企业还是处于研发设计阶管段。
3.对于液氢的小型化容器结构设计尤为困难，如何降低其漏热以维持液氢的状态是亟待解决的痛点。具体为，目前，液氢容器一般由外筒体和位于外筒体中的内筒体组成，内筒体通过两端的支撑结构固定设于外筒体中，由于支撑结构一般是金属结构制成，再加上支撑结构受限于内、外筒体之间的距离而长度较短，因此外部的热量很容易经支撑结构传导至内筒体中，使得低温介质容易蒸发。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种低温储罐，以解决现有技术中低温容器中的支撑结构漏热、介质不易储存等问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种低温储罐，包括：外壳，其呈立式放置，其内部中空；输送管，用于输送第一低温介质；所述输送管沿所述外壳的轴线方向延伸，固定穿设于外壳的顶部并伸入外壳内部；下胆体，其具有中空的内腔以储存所述第一低温介质，其位于所述外壳内部，固定连接所述输送管并与所述输送管相通；上胆体，间隔地位于所述下胆体的上方，套设在所述输送管上并与所述输送管导热连接，所述上胆体形成有用于储存第二低温介质的胆腔；所述第二低温介质的沸点温度不高于所述第一低温介质的沸点温度。
7.根据本发明的一个实施例，所述上胆体包括胆壳和贯穿胆壳的颈管；所述胆壳和所述颈管之间形成所述胆腔；所述颈管可拆式的套设于所述输送管上并连接固定。
8.根据本发明的一个实施例，所述颈管的上端与所述输送管的管壁相连接固定，所述颈管的下端为自由端；所述颈管的自由端能够在所述上胆体遇冷收缩时沿所述输送管轴向移动。
9.根据本发明的一个实施例，所述颈管的上端周缘向所述颈管的内部翻折形成挂钩部，所述挂钩部的开口朝下；所述输送管的外周壁上沿周向突出设有卡突，所述卡突朝上折弯延伸以与所述输送管的外壁之间形成卡槽；所述卡槽供所述挂钩部伸入，以使得所述颈管能够通过挂钩部悬挂于所述输送管上。
10.根据本发明的一个实施例，所述颈管包括管体本体以及从管体本体的上端依次向上折弯延伸出的倾斜管段和折弯管段；所述倾斜管段在由下至上的方向上逐渐沿径向向外偏离所述管体本体的轴线；所述折弯管段从所述倾斜管段的上端进一步向上延伸，且所述折弯管段的末端向所述倾斜管段的内侧折弯以形成所述挂钩部。
11.根据本发明的一个实施例，所述倾斜管段的壁厚大于所述管体本体的壁厚。
12.根据本发明的一个实施例，所述低温储罐还包括传导件；所述传导件由导热材料制成，其夹设于所述输送管和所述颈管之间。
13.根据本发明的一个实施例，所述传导件包括导热筒和突出设于所述导热筒外周并周向间隔的多个翅片；所述导热筒套设于所述输送管的外周上，所述翅片弹性抵顶并支撑所述颈管的内壁。
14.根据本发明的一个实施例，所述翅片为沿所述传导件的轴线方向延伸的片状结构，所述翅片远离所述导热筒的一端端部呈折弯状。
15.根据本发明的一个实施例，所述胆壳呈球状；所述颈管的轴线方向与所述胆壳的径向一致。
16.根据本发明的一个实施例，还包括底部支撑件；所述底部支撑件位于所述下胆体的底部处，所述底部支撑件的两端分别与所述下胆体的底部外壁和所述外壳的内壁对应连接固定。
17.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：
18.输送管伸入外壳内部并与外壳的顶部连接固定，以此作为支撑结构，用以承受下胆体和上胆体的重量。由下胆体主要储存待保存的第一低温介质，由上胆体密封有第二低温介质。其中，第二低温介质的沸点温度不高于第一低温介质的沸点温度。并且，上胆体较于下胆体更靠近外壳的外侧。基于热传导的原理，储罐外部的热量会经输送管首先传导至上胆体，由其内的第二低温介质的低温吸收部分热量，减少了传导至下胆体的热量，从而减少了第一低温介质的蒸发，提高第一低温介质的有效储存时间。
附图说明
19.图1为本发明实施例中低温储罐的内部结构示意图。
20.图2为本发明实施例中上胆体的结构示意图。
21.图3为本发明实施例中下胆体的结构示意图。
22.图4为图1的b处放大图。
23.图5为图1的a-a向剖视图。
24.图6为本发明实施例中传导件的结构示意图。
25.附图标记说明如下：
26.1-外壳、10-筒体、11-顶部封头、12-底部封头、
27.2-输送管、21-卡突、
28.3-下胆体、
29.4-上胆体、41-胆壳、43-颈管、431-管体本体、432-倾斜管段、433-折弯管段、45-挂钩部、
30.5-传导件、51-导热筒、52-翅片、
31.6-底部支撑件。
具体实施方式
32.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。
33.本实施例提供一种低温储罐，主要用以储存液氢等低温介质。
34.该低温储罐为立式储罐，其包括伸入罐内的输送管、安置于罐内的上胆体和下胆体。其中，上胆体和下胆体均由输送管支撑，并呈上下间隔设置。下胆体与输送管相通以储存第一低温介质(液氢)，上胆体套设在输送管上并与输送管导热连接，上胆体形成有用于储存第二低温介质的胆腔。第二低温介质的沸点温度不高于第一低温介质的沸点温度。因此，储罐外部的热量会经输送管首先传导至上胆体，由其内的第二低温介质的低温吸收部分热量，降低了输送管作为支撑结构导致的漏热，减少了第一低温介质的蒸发，提高了第一低温介质的有效储存时间。
35.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，其主要包括外壳1、穿设于外壳1的输送管2以及内置于外壳1中的下胆体3和上胆体4。
36.外壳1呈立式放置，其内部中空，可抽真空，以形成超高真空低温容器。外壳1包括筒体10和设于筒体10上下两端的顶部封头11和底部封头12。
37.输送管2沿外壳1的轴线方向延伸，固定穿设于外壳1的顶部封头11并伸入外壳1内部。
38.输送管2外露于外壳1的一端用于与外界储罐进行连接，其内端与下胆体3相通，用以将待保存的第一低温介质譬如液氢等输送至下胆体3中。
39.输送管2通过与顶部封头11焊接固定，保持竖直状态，是主要的用以支撑下胆体3和上胆体4的支撑结构。
40.下胆体3为中空球形壳体。下胆体3位于外壳1的内部下端处，下胆体3的顶部与输送管2焊接固定并与输送管2相通，以接收并储存第一低温介质。
41.上胆体4间隔地位于下胆体3的上方，套设在输送管2上并与输送管2导热连接，上胆体4形成有用于储存第二低温介质譬如液氦的胆腔，主要用以吸收外部热量。
42.设置上胆体4的目的在于，外界的热量通过输送管2传导至底部的下胆体3处，会让下胆体3球形容器的第一低温介质的温度增高，影响容器中第一低温介质的储存，故让上胆体4的第二低温介质的低温来吸收外界温度传导至下胆体3的温度，从而提升第一低温介质的存储时间。
43.并且，第二低温介质的沸点温度不高于第一低温介质的沸点温度。
44.在本实施例中，待保存的第一低温介质为液氢(英文缩写为lh2)，其沸点温度为﹣253℃。优选的，第二低温介质选用液氦(英文缩写为lhe)，其沸点温度为﹣269℃，低于液氢。如此，基于热传导的原理，从罐体外部的热量会随着输送管2从温度高的物体传递至温度低的物体，即温度较低的液氦会吸收部分热量，由此降低了传递至液氢的热量，使得液氢能够长时间维持低温保存。
45.在本实施例中，储罐的外壳1采用不锈钢材料，具体为s30408材质。上胆体4和下胆体3采用同等的不锈钢材料，均为316l材质。
46.上胆体4包括胆壳41和贯穿胆壳41的颈管43。
47.胆壳41呈球状；颈管43的轴线方向与胆壳41的径向一致。即，胆壳41和颈管43同轴。胆壳41和颈管43之间形成胆腔，该胆腔的横截面包括两个沿轴向对称分布的半球形。
48.颈管43可拆式的套设于输送管2上并连接固定，以便于安装、维修。
49.具体的，颈管43的上端与输送管2的管壁相连接固定，颈管43的下端穿出输送管2为自由端。
50.颈管43的自由端能够在上胆体4遇冷收缩时沿输送管2轴向移动。
51.在使用的过程中，输送管2和下胆体3均为固定状态，而颈管43可相对于固定的输送管2上下轴向滑动，即能够允许与之连接的上胆体4在低温状态下能沿轴线方向有效收缩且能释放低温下应力。
52.请参照图2，颈管43的上端周缘向颈管43的内部翻折形成挂钩部45，以用以挂设固定于输送管2上。
53.该挂钩部45为环形结构，且挂钩部45的开口朝下，开口的截面呈矩形。
54.请参照图3，对应的，输送管2的上端的外周壁上沿周向突出设有一卡突21，卡突21亦为环形结构。卡突21朝上折弯延伸以与输送管2的外壁之间形成开口向上的卡槽。
55.卡槽供挂钩部45伸入，以使得颈管43能够通过挂钩部45悬挂于输送管2上。
56.请进一步参照图4，图4为图1的b处放大图。
57.其中，颈管43包括管体本体431以及从管体本体431的上端缘依次向上折弯延伸出的倾斜管段432和折弯管段433。
58.倾斜管段432在由下至上的方向上逐渐沿径向向外偏离管体本体431的轴线，表现为倾斜管段432所在的内径尺寸大于管体本体431的直径内径尺寸，并在向上的方向逐渐增大，呈扩张状。
59.同时，倾斜管段432的壁厚大于管体本体431的壁厚，增大了受力面积，其好处是能够保证该倾斜管道的结构强度，避免该连接处的承受应力过大导致的拉断。
60.倾斜管段432沿轴向的一侧部分的截面形状呈梭形，其中部处的壁厚值最大，从中往两端的壁厚渐缩，上述梭形结构设计能够改善结构的受力状态。
61.折弯管段433从倾斜管段432的上端进一步向上竖直延伸，且折弯管段433的末端向倾斜管段432的内侧折弯以形成挂钩部45。折弯管段433的内径尺寸保持不变。
62.优选地，折弯管段433的壁厚大于管体本体431的厚度。并且，折弯管段433的壁厚可以等于或者小于倾斜管段432的壁厚。
63.进一步地，请一并参照图5和图6，低温储罐还包括传导件5。
64.该传导件5由导热材料制成，其夹设于输送管2和颈管43之间，其目的在于将经由输送管2的热量依次从颈管43、胆壳41最终传递至胆壳41内部的第二低温介质，由第二低温介质吸收掉大部分热量。
65.传导件5包括导热筒51和突出设于导热筒51外周的多个翅片52。
66.导热筒51套设于输送管2的外周上，多个翅片52沿导热筒51的周向间隔布置，翅片52弹性抵顶并支撑颈管43的内壁。
67.在本实施例中，翅片52为沿传导件5的轴线方向延伸的片状结构。相邻两翅片52之间的横向间距大致相等。翅片52远离导热筒51的一端端部呈折弯状，该端用以抵顶颈管43的内壁。
68.在本实施例中，传导件5整体由导热材料制成。导热材料可以为铜、铝合金等金属材料，也可以是其他材料复合制成的非金属材料。
69.在本实施例中，导热筒51与翅片52钎焊一体，形成传导件5。
70.传导件5整体套入输送管2上并钎焊固定，通过弹性翅片52压入上胆体4的颈管43内部，传导件5在低温下利用铜的热传导率相对不锈钢的提高近1000倍的特性，能有效传递热量，让上胆体4中的第二低温介质吸收件从输送管2传递过来的外部热量，从而减少了输送管2和下胆体3连接处的导热量，提高下胆体3内的第一低温介质的储存时间。
71.请返回参照图1，本实施例提供的低温储罐还包括底部支撑件6。
72.底部支撑件6为多个。
73.多个底部支撑件6均位于下胆体3的底部处(靠近底部封头12)，并沿下胆体3的外周周向间隔布置。底部支撑件6呈水平状，其两端分别与下胆体3的底部外壁和外壳1的筒体10的内壁对应连接固定，从而将下胆体3的底部固定在外壳1上，保证下胆体3处于稳定状态。
74.为了使得本领域的技术人员进一步了解本实施例提供的低温储罐的各部件，以下将对各部件的安装过程进行详细说明。
75.该低温储罐主要包括外壳1、输送管2、上胆体4、下胆体3以及传导件5。首先，将传导件5套设并焊接固定在输送管2的上端处，同时，将下胆体3焊好在输送管2的下端处，下胆体3与输送管2相通，三者安装在一起形成组合体。之后将该组合体从上胆体4的颈管43中从下而上穿出，使得颈管43上的挂钩部45对应挂在输送管2上的卡突21上，实现上胆体4和输送管2之间的连接固定。最后，将输送管2伸出外壳1的顶部封头11并焊接固定。
76.本实施例提供的低温储罐为一种液氢容器结构，其结构设计简单，经济性高，实用性强。此装置对于对于液氢类超高真空低温容器来说，提供了一种绝佳的选择。
77.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：
78.输送管2伸入外壳1内部并与外壳1的顶部连接固定，以此作为支撑结构，用以承受下胆体3和上胆体4的重量。由下胆体3主要储存待保存的第一低温介质，由上胆体4密封有第二低温介质。其中，第二低温介质的沸点温度不高于第一低温介质的沸点温度。并且，上胆体4较于下胆体3更靠近外壳1的外侧。基于热传导的原理，储罐外部的热量会经输送管2首先传导至上胆体4，由其内的第二低温介质的低温吸收部分热量，减少了传导至下胆体3的热量，从而减少了第一低温介质的蒸发，提高第一低温介质的有效储存时间。
79.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。