一种球型液氢储罐用内部支撑结构制造技术

本发明专利技术公开了氢能及深冷储存技术领域的一种球型液氢储罐用内部支撑结构，所述球型液氢储罐由双壳球型储罐、夹层绝热材料、内部支撑系统、外部支撑结构组成,所述外部支撑结构为设在外罐壳体赤道带沿圆周均匀分布的支柱组成；所述内部支撑系统包括竖向支撑结构和水平支撑结构，都设置在外罐壳体和内罐壳体间的环形空间内。本发明专利技术适用于大型双壳液氢球罐，例如储存1000～5000立方米的液氢球罐，采用本发明专利技术确保了液氢储罐整体绝热效果，能有效限制内罐整体水平横向位移以及环向扭转。内罐整体水平横向位移以及环向扭转。内罐整体水平横向位移以及环向扭转。

【技术实现步骤摘要】
一种球型液氢储罐用内部支撑结构


[0001]本专利技术属于氢能及深冷储存
，具体涉及一种球型液氢储罐用内部支撑结构。

技术介绍

[0002]球型液氢储罐为双层球壳储罐，具有建造成本相对较低、绝热效率高等优势。上述液氢储罐需具备以下功能：
[0003]1)为充装绝热材料，并保持内罐绝热均匀，内外罐夹层之间需确保一定均匀空隙的环形空间；
[0004]2)内罐的所有金属及内部介质重量需要外罐支撑；
[0005]3)液氢储罐运行中，在外部载荷如风、地震以及物料装卸过程，内罐相对外罐不宜发生整体竖向或水平横向位移以及环向扭转位移；
[0006]4)内罐因储存低温介质，正常运行过程中存在冷缩，故內罐水平与竖向不宜固支约束；
[0007]5)夹层中支撑结构的冷量损失对液氢储罐整体绝热效果影响较大。
[0008]工程中通常在内外罐环形夹层中设有支撑结构，竖向支撑结构通常采用吊杆或支柱，而水平支撑结构通常采用径向支撑杆，支撑杆件一端与内罐外壁相连，另一端与外罐内壁相连，端部连接一般采用吊钩。此方案存在以下问题：
[0009](1)支撑杆件为金属制品，导热系数较高，如果支撑杆件长度较短，支撑杆件两端温度差较小，容易造成外罐局部存在冷点，如外罐采用普通碳钢材料，则会存在冷脆风险。同时支撑杆件造成的储罐冷量损失严重，导致储罐整体绝热效果不佳，蒸发率较高。
[0010](2)因内外罐夹层空间直线距离非常小，如内外罐罐壁径向直接相连而限制内罐整体横向位移，水平支撑杆将非常短，冷量损失非常大，且温度沿支撑杆长度得不到有效衰减。
[0011](3)支撑连杆与罐壁支座连接采用吊钩，承载能力较弱，且吊钩连接为万向结构，连杆端部与支座不仅能产生相对转角，还会发生相对位移。不能完全有效的限制内罐在外载荷作用的整体的竖向位移。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种球型液氢储罐用内部支撑结构，以解决现有液氢储罐内部支撑结构支撑强度弱、冷量损失大问题。
[0013]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0014]一种球型液氢储罐用内部支撑结构，所述球型液氢储罐由双壳球型储罐、夹层绝热材料、内部支撑系统、外部支撑结构组成,所述双壳球型储罐由外罐壳体和内罐壳体组成，所述夹层绝热材料充填在外罐壳体和内罐壳体间的环形空间内，所述外部支撑结构为设在外罐壳体赤道带沿圆周均匀分布的支柱组成；所述内部支撑系统包括竖向支撑结构和
水平支撑结构，都设置在外罐壳体和内罐壳体间的环形空间内，所述竖向支撑结构为竖向吊杆结构，沿球罐圆周方向均匀布置；所述水平支撑结构为水平支撑杆结构，沿球罐圆周方向切线均匀布置。
[0015]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：所述球型液氢储罐内外罐夹层内沿设有多组竖向支撑结构，竖向支撑结构沿球罐圆周方向均匀布置。
[0016]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：所述竖向支撑结构包括竖向吊杆，底部支座、顶部支座和连杆球绞结构，所述竖向吊杆底端通过底部支座连接在内罐壳体上，竖向吊杆顶端通过顶部支座连接在外罐壳体上。竖向吊杆与底部支座以及顶部支座之间均设有连杆球绞结构。底部支座垂直焊接在内罐壳体赤道带切线上。
[0017]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：所述竖向支撑结构的底部支座与内罐壳体连接处的内壁设有内部加强圈，用于加强底部支座处的内罐壳体局部强度与刚度。
[0018]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：外罐球壳对应于所述竖向支撑结构的竖向吊杆设置有外伸吊杆套管，吊杆套管端部设置有套管封头，竖向吊杆伸出外罐壁通过顶部支座固定在吊杆套管上。吊杆套管与外罐球壳相连处外壁设有多个加强板。
[0019]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：所述吊杆套管与竖向吊杆之间环形空间以及吊杆封头空隙间均采用软质绝热材料填充如玻璃棉等。
[0020]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：所述竖向支撑结构的竖向吊杆安装时，吊杆底部沿储罐径向向外侧偏移一定角度，确保内罐壳体充满液氢冷缩后竖向吊杆保持竖向自由状态。
[0021]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：所述水平支撑结构设置3～6组；水平支撑结构的布置应避开竖向支撑结构。
[0022]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：所述水平支撑结构包括水平支撑杆、内侧端部支座、外侧端部支座和连杆球绞结构。所述水平支撑杆通过内侧端部支座连接在内罐球壳上，水平支撑杆通过外侧端部支座连接在外罐球壳上。所述水平支撑杆与内侧端部支座以及外侧端部支座之间均设有连杆球绞结构。内侧端部支座垂直焊接在内罐球壳赤道带切线上。外侧端部支座垂直焊接在外罐球壳赤道带切线上。所述水平支撑杆为两段曲杆结构，曲杆弧线与内罐壳体同心。水平支撑杆的规格与长度根据传热与强度计算确定。
[0023]本专利技术一种球型液氢储罐用内部支撑结构，其进一步特征在于：所述连杆球绞结构，采用法兰加持的球型连接结构，能限制连杆横向摆动一定角度。所述连杆球绞结构的支座侧法兰与连杆侧法兰设有绝热垫片，垫片材料可为硬质聚氨酯。
[0024]采用本专利技术，具有如下的有益效果：
[0025]1)采用竖向吊杆结构，吊杆端部设置在内罐赤道带切线处。当内罐冷缩时，因上下半球对称，吊杆不产生竖向的冷缩变形。因为竖向吊杆两端均为球型铰接连接能水平左右摆动，内罐的径向冷缩没有限制。并且竖向吊杆安装时，向外侧偏移一定角度，确保内罐壳体充满液氢冷缩后竖向吊杆保持竖向自由状态。因此竖向吊杆仅承受内罐金属重和介质重，不承受因内罐冷缩变形产生的附件弯矩作用，同时限制了内罐整体的竖向位移。
[0026]2)通过在外罐上设置外伸套管结构，套管内部填充软质绝热材料。该结构能使竖向吊杆长度得到加长，吊杆靠近外罐端部温度将衰减到常温。加长吊杆能有效减少冷量沿吊杆的损失，确保了液氢储罐整体绝热效果，同时确保吊杆与外罐接触点处不发生冷脆风险。
[0027]3)竖向吊杆与内罐相连的底部支座处内罐壳体内壁设有内部加强圈，能有效的加强顶部支座处的内罐壳体局部强度与刚度，减小局部失效风险。
[0028]4)竖向吊杆外伸套管与外罐相连处外壁设有多个加强板，用于加强外伸套管处外罐壳体局部强度与刚度，减小局部失效风险。
[0029]5)内外罐夹层内沿设有多组水平支撑结构水平，支撑结构沿球罐圆周方向切线多组均匀布置，能有效限制内罐整体水平横向位移以及环向扭转。
[0030]6)水平支撑杆采用曲杆结构，曲杆弧线与内罐壳体同心。此结构能有效延长支撑杆的长度，吊杆靠近外罐端部温度将衰减到常温。确保了液氢储罐整体绝热效果，同时确保支撑杆与外罐接触点处不发生冷脆风险。
[0031]7)水平支撑杆采用曲杆式的柔性结构并且端部均采用球型铰接连接，不仅能有效吸收因内罐冷缩产生的附加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球型液氢储罐用内部支撑结构，所述球型液氢储罐由双壳球型储罐、夹层绝热材料、内部支撑系统、外部支撑结构组成,所述双壳球型储罐由外罐壳体和内罐壳体组成，所述夹层绝热材料充填在外罐壳体和内罐壳体间的环形空间内，所述外部支撑结构为设在外罐壳体赤道带沿圆周均匀分布的支柱组成；所述内部支撑系统包括竖向支撑结构和水平支撑结构，都设置在外罐壳体和内罐壳体间的环形空间内，所述竖向支撑结构为竖向吊杆结构，沿球罐圆周方向均匀布置；所述水平支撑结构为水平支撑杆结构，沿球罐圆周方向切线均匀布置。2.根据权利要求1所述的球型液氢储罐用内部支撑结构，其特征在于：所述球型液氢储罐内外罐夹层内沿设有多组竖向支撑结构，竖向支撑结构沿球罐圆周方向均匀布置。3.根据权利要求1所述的球型液氢储罐用内部支撑结构，其特征在于：所述竖向支撑结构包括竖向吊杆，底部支座、顶部支座和连杆球绞结构，所述竖向吊杆底端通过底部支座连接在内罐壳体上，竖向吊杆顶端通过顶部支座连接在外罐壳体上；竖向吊杆与底部支座以及顶部支座之间均设有连杆球绞结构；底部支座垂直焊接在内罐壳体赤道带切线上。4.根据权利要求1所述的球型液氢储罐用内部支撑结构，其特征在于：所述竖向支撑结构的底部支座与内罐壳体连接处的内壁设有内部加强圈，用于加强底部支座处的内罐壳体局部强度与刚度。5.根据权利要求3所述的球型液氢储罐用内部支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：许超洋，陈崇刚，陈奎显，缪平，罗聪，崔月辉，
申请(专利权)人：中石化广州工程有限公司中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：