拥有分层绝热结构的低温容器及其夹层空间真空获得方法技术

本发明专利技术公开一种有分层绝热结构的低温容器及其夹层空间真空获得方法，属于深冷容器绝热技术领域，该结构在内容器与内容器绝热被之间设有吸附舱和若干支承层，吸附舱及若干支承层均间隔设置，进而在内容器绝热被和内容器外表面之间形成气体通道；所述的吸附舱的内部填充有低温吸附剂，吸附舱上设有透气孔；夹层空间获得真空时，氮气穿过吸附舱上的透气孔进入气体通道，排气设备抽出夹层空间内的气体，使得内容器绝热被的低温端的气压大于高温端的气压，氮气贯穿内容器绝热被后被排气设备抽出，实现氮气置换，氮气置换后再填充低温吸附剂，最后对夹层空间进行抽真空。本发明专利技术涉及的结构及方法氮气置换效果理想，置换效率高，成本低，夹层真空度高。夹层真空度高。夹层真空度高。

【技术实现步骤摘要】
拥有分层绝热结构的低温容器及其夹层空间真空获得方法


[0001]本专利技术涉及真空绝热深冷压力容器的绝热
，尤其涉及一种拥有分层绝热结构的低温容器及其夹层空间真空获得方法，尤其适用于几何容积≤5m3的拥有超多反射屏、超厚绝热结构的低温介质储运装备。

技术介绍

[0002]作为冷冻液化气体“储、运、用”终端的小型低温容器，用来盛装液氧、液氮、LNG、液氩以及液氢等介质，有效容积从几十升到5m3(快易冷)，因其存储能效高，液体气化后体积可膨胀500～800倍，广泛应用于日常生活、工业、科研、交通运输、医疗等行业，在用及在建数量巨大。在即将到来的氢能时代，液氢逐渐会应用于上述各场景中，市场需求量巨大。液氢储运在常见的氢能储运方式中具备最高效率，其单车载氢量是高压气氢和固态运氢方式的20倍以上。未来应用场景中，小型的、可移动式液氢容器作为燃料电池配套装备，具备极大的市场规模和前景，每辆氢能源乘用车辆都需配置1台，类似目前的LNG车载瓶及工业瓶。
[0003]目前小型冷冻液体储运装备均采用夹套式高真空多层绝热方式，其结构原理是将高反射率的金属薄膜和低导热率的间隔材料交替组合的多层绝热材料包覆在真空夹套内的低温壳体外，当夹套内被抽空至≤10
‑2Pa的高真空，真空夹套和其中的多层绝热材料形成一个完整的高真空多层绝热结构，实现有效绝热。
[0004]因为液氢沸点为
‑
252.7℃，环境存储温差大，且具有极低的容积汽化潜热，极易汽化，对储运容器绝热性能要求极高。常规绝热结构包覆在低温内容器上，依靠增加反射屏的数量(≥90个反射屏)来满足液氢储存超高的绝热要求。绝热结构包覆完成后，要对整个夹层进行氮气置换和抽真空。氮气置换目的是将夹层中难以脱附的空气、水分子等置换成为易脱附的氮气分子，然后将氮气分子脱附抽空排出夹层外，有效减少夹层气体分子数量，消除对流传热。目前常用的氮气置换系统及方法如本申请人在先申请的申请公布号为CN111810832 A的中国专利申请公布的一种真空多层绝热低温容器夹层氮气冲洗置换系统及方法，该系统包括充氮装置、自动出气控制阀门、抽真空装置和控制系统；所述的充氮装置、自动出气控制阀门和抽真空装置均与真空多层绝热低温容器的夹层连通；所述的充氮装置包括氮气源、氮气加热器和进气控制阀门，氮气源配有供气阀门，氮气源的出气端与氮气加热器的进气端连接，氮气加热器的出气端与进气控制阀门的进气端连接，进气控制阀门的出气端与夹层连通；所述的供气阀门、氮气加热器、进气控制阀门、抽真空装置和自动出气控制阀门均与控制系统通信连接。
[0005]然而，反射屏和间隔层均为薄膜材料，具有很大的表面积，其表面吸附大量的气体，超多层数超厚结构致使绝热结构中间及贴近内容器侧的绝热结构层间气体逸出阻力加大，很难被氮气分子置换并被抽空排出，致使最终低温层间压强＞10
‑2Pa，这部分由于残余气体造成的层间气体分子对流传热会急剧增加，从而导致设备整体绝热性能下降，抵消真空多层绝热自身的“超级绝热”效能。
[0006]现有氮气置换过程存在以下弊端：其一，绝热层过多，导致置换氮气分子无法抵达
绝热被内层部分，该部分形成置换盲区，且置换结束后无法对该部分有效抽空，进一步形成抽空盲区，留存大量空气和水蒸气；导致真空抽除的不够彻底，层间残余气体对流导热过大，部分抵消真空多层绝热“超级绝热”的效果。其二，绝热层过多，深层绝热材料吸附气体分子穿行阻力增大，导致氮气置换和排出效率低下，置换周期大幅度增加，过程能耗大增，生产成本大幅增加；其三，层间残余气体逸出阻力增大，抽空效果差，在使用过程中，绝热材料不断释放的气体分子，会使夹层真空度下降，导致吸附剂过早吸附饱和，严重影响液氢容器真空寿命；其四，现有技术在小型液氢容器中，低温吸附剂在包扎绝热被之前装入，容易吸附包扎环境及置换过程夹层材料释放的水蒸汽而部分失效，在夹层置换及抽空过程中无法有效活化，影响容器夹层真空寿命。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种拥有分层绝热结构的低温容器及其夹层空间真空获得方法，以解决现有绝热结构的包覆方法导致小型低温容器尤其是液氢容器置换效率低、置换周期长、能耗大、置换效果差、真空寿命短，绝热被结构的绝热性差，低温吸附剂在包扎环境及氮气置换过程中受到水蒸气影响而部分失效等问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术涉及一种拥有分层绝热结构的低温容器，其包括内容器、外容器以及包裹在内容器外表面的内容器绝热被，内容器和外容器之间通过支承连接并形成夹层空间；所述的内容器上设有贯穿外容器的输液管；所述的外容器上设有抽空口和进气口，抽空口通过抽空塞封堵，进气口通过封板密封，所述的内容器与内容器绝热被之间设有吸附舱和若干支承层，吸附舱及若干支承层均间隔设置，进而在内容器绝热被和内容器外表面之间形成气体通道；所述的吸附舱的内部填充有低温吸附剂，吸附舱上设有透气孔。
[0010]优选地，所述的吸附舱包括内立板、外立板和盖板，内立板和外立板均为环形结构，外立板的直径大于内立板的直径，内立板和外立板的低温端均焊接于内容器的封头处，且内立板位于外立板的环形结构内，所述的盖板焊接于内立板和外立板的高温端，进而用内立板、外立板、盖板和内容器围合形成用于填充低温吸附剂的空腔；所述的吸附舱上设有吸附剂填充管，吸附剂填充管在吸附舱填充低温吸附剂后用填充口螺纹盖封堵；所述的透气孔设置于内立板、外立板及填充口螺纹盖上。
[0011]优选地，所述的透气孔的孔径为2mm～20mm，内立板和外立板的相对的一侧均设有不锈钢丝网，不锈钢丝网与对应的内立板或外立板焊接。
[0012]优选地，所述的外容器的内表面设有外容器绝热被，外容器绝热被包括设在外容器筒体内表面的外筒体绝热层及设在外容器封头内表面的外封头绝热层；
[0013]所述的支承的外侧包裹有支承绝热被；所述的输液管的位于夹层空间内的部分的外表面包裹有输液管绝热被。
[0014]优选地，所述的外容器绝热被通过固定钉及玻璃纤维带固定于外容器的内表面；所述的固定钉焊接于外容器的内表面，外容器绝热被铺贴在外容器的内表面，所述的固定钉贯穿外容器绝热被，固定钉的端部弯折进而夹紧所述的外容器绝热被，所述的玻璃纤维带缠绕在外容器绝热被的内侧并与固定钉绑扎连接；所述的外容器绝热被的内表面对应固定钉贯穿的位置铺贴有若干反射层。
[0015]优选地，所述的内容器绝热被包括设置于内容器筒体外表面的内容器筒体绝热被和设置于内容器封头外表面的内容器封头绝热被，内容器筒体绝热被和内容器封头绝热被的拼接位置的高温端铺贴焊缝补偿绝热被；所述的内容器绝热被的低温端还设有一层独立反射屏。
[0016]优选地，所述的焊缝补偿绝热被包括若干反射层和若干间隔层，反射层和间隔层交替设置，焊缝补偿绝热被与内容器绝热被缝合。
[0017]本专利技术还涉及一种拥有分层绝热结构的低温容器的夹层空间真空获得方法，其包括如下步骤：
[0018]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拥有分层绝热结构的低温容器，其包括内容器、外容器以及包裹在内容器外表面的内容器绝热被，内容器和外容器之间通过支承连接并形成夹层空间；所述的内容器上设有贯穿外容器的输液管；所述的外容器上设有抽空口和进气口，抽空口通过抽空塞封堵，进气口通过封板密封，其特征在于：所述的内容器与内容器绝热被之间设有吸附舱和若干支承层，吸附舱及若干支承层均间隔设置，进而在内容器绝热被和内容器外表面之间形成气体通道；所述的吸附舱的内部填充有低温吸附剂，吸附舱上设有透气孔。2.根据权利要求1所述的拥有分层绝热结构的低温容器，其特征在于：所述的吸附舱包括内立板、外立板和盖板，内立板和外立板均为环形结构，外立板的直径大于内立板的直径，内立板和外立板的低温端均焊接于内容器的封头处，且内立板位于外立板的环形结构内，所述的盖板焊接于内立板和外立板的高温端，进而用内立板、外立板、盖板和内容器围合形成用于填充低温吸附剂的空腔；所述的吸附舱上设有吸附剂填充管，吸附剂填充管在吸附舱填充低温吸附剂后用填充口螺纹盖封堵；所述的透气孔设置于内立板、外立板及填充口螺纹盖上。3.根据权利要求2所述的拥有分层绝热结构的低温容器，其特征在于：所述的透气孔的孔径为2mm～20mm，内立板和外立板的相对的一侧均设有不锈钢丝网，不锈钢丝网与对应的内立板或外立板焊接。4.根据权利要求1所述的拥有分层绝热结构的低温容器，其特征在于：所述的外容器的内表面设有外容器绝热被，外容器绝热被包括设在外容器筒体内表面的外筒体绝热层及设置在外容器封头内表面的外封头绝热层；所述的支承的外侧包裹有支承绝热被；所述的输液管的位于夹层空间内的部分的外表面包裹有输液管绝热被。5.根据权利要求4所述的拥有分层绝热结构的低温容器，其特征在于：所述的外容器绝热被通过固定钉及玻璃纤维带固定于外容器的内表面；所述的固定钉焊接于外容器的内表面，外容器绝热被铺贴在外容器的内表面，所述的固定钉贯穿外容器绝热被，固定钉的端部弯折进而夹紧所述的外容器绝热被，所述的玻璃纤维带缠绕在外容器绝热被的内侧并与固定钉绑扎连接；所述的外容器绝热被的内表面对应固定钉贯穿的位置铺贴有若干反射层。6.根据权利要求1所述的拥有分层绝热结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：Ť，
申请(专利权)人：杭州富士达特种材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：