專利名稱：一種用于低溫液體容器的限位充裝裝置及低溫液體容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫液體容器，尤其涉及一種用于低溫液體容器的限位充裝裝置及低
溫液體容器。
背景技術(shù)：
工業(yè)上常用低溫介質(zhì)，如液氧，液氮，液氬，LNG(Liquefied Natural Gas，液化天 然氣)等溫度較低，所以目前盛裝低溫液體的容器通常由內(nèi)外兩層容器組成，其中夾層采 用真空絕熱形式，用以降低環(huán)境對低溫液體的漏熱量，從而使得低溫液體在儲存和運輸過 程中保持較低的損耗。 由于低溫液體的溫度較低，以液氮為例，工作溫度通常在_196°〇左右，由于其在充 裝過程中不斷汽化，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力升高，如圖1所示，所以通常的真空絕熱容器10的充裝均 采用排放充裝。 一面通過充液管ll充裝，同時打開排氣閥12，排掉蒸汽，用以降低罐內(nèi)壓 力，從而保持與充裝源穩(wěn)定的壓差而持續(xù)充裝。這樣，一部分低溫液體就以蒸汽的形式浪費 了。 同時，考慮到低溫液體平衡狀態(tài)下為氣液平衡，對于低溫液體的充滿率也有一定 的控制，通常均通過設(shè)定測滿管來表明此罐已經(jīng)充滿，即測滿管中有低溫液體從排液閥13 流出，表明罐已經(jīng)達到設(shè)計充滿率，然后需要人工關(guān)閉充裝源閥門，以及低溫容器上的充液 閥門，進而停止充裝。 低溫液體如液氮是經(jīng)過復(fù)雜的工藝過程而獲得液態(tài)的氮，轉(zhuǎn)化過程中附加的能源 以及費用非常高。在如今能源緊缺，節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境下，對于如何不浪費花費巨大代價獲 得的低溫液體上，如何從根本上改進其充裝低溫液體裝置，從而達到不浪費能源的目的，引 起了研究者廣泛的關(guān)注。 綜合上述，現(xiàn)有的低溫液體容器的充裝技術(shù)存在的問題有第一，在充裝過程中有 低溫氣體排放，造成環(huán)境污染及低溫液體浪費；第二，當(dāng)充裝過程中測滿時，有低溫液體流 出，造成低溫液體的浪費和污染環(huán)境；第三，在充液過程，以及充滿后需要工作人員集中注 意力操作，及時關(guān)閉相關(guān)閥門，人性化較差；第四，有低溫蒸汽及液體排放，不安全；第五， 如果測滿閥即排液閥忘記打開，可能造成過充，在超過低溫液體容器安全液位，可能會引起 憋壓和炸罐的危險。因此，現(xiàn)有的低溫液體容器的低溫液體充裝技術(shù)，在實際使用上，顯然 存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于低溫液體容器的限位充裝裝置 及低溫液體容器，以實現(xiàn)低溫液體的無損充裝，并保證低溫液體充裝過程的安全性。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種用于低溫液體容器的限位充裝裝置，所 述限位充裝裝置設(shè)置于所述低溫液體容器中，包括一具有一內(nèi)腔的導(dǎo)向筒，設(shè)置有第一通 孔，位于底部；和多個開口，位于壁部；一蓋體，覆蓋在所述導(dǎo)向筒的頂端，設(shè)置有一用于充液的第二通孔；和若干個小孔，位于該第二通孔的壁部，以及一浮子，被保持在所述導(dǎo)向筒 的內(nèi)腔。 優(yōu)選地，所述蓋體上的若干個出液口斜向上開口設(shè)置。所述出液口分布在第二通 孔的外圍。所述導(dǎo)向筒配合所述蓋體的出液口設(shè)有若干個開口。所述浮子設(shè)置有第三通孔， 分別對準(zhǔn)所述浮子導(dǎo)向筒底部的第一通孔以及所述蓋體的第二通孔。所述浮子頂部具有一 與所述第二通孔相對應(yīng)的孔腔。所述第三通孔的孔徑均小于所述第二通孔以及所述孔腔的 孔徑。所述浮子的外徑上設(shè)置有多個密封環(huán)，所述密封環(huán)的外徑與所述導(dǎo)向筒的內(nèi)徑精密 配合。 為了實現(xiàn)上述另 一發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了 一種低溫液體容器，包含一進液管， 所述低溫液體容器內(nèi)設(shè)有限位充裝裝置，包括一具有一內(nèi)腔的導(dǎo)向筒，設(shè)置有第一通孔，位 于底部；和多個開口，位于壁部；一蓋體，覆蓋在所述導(dǎo)向筒的頂端，設(shè)置有用于納置所述 進液管的第二通孔；和若干個小孔，位于第二通孔的壁部；以及一浮子，被保持在所述導(dǎo)向 筒的內(nèi)腔。 所述的低溫液體容器，其中所述蓋體上的若干個小孔斜向上開口設(shè)置。所述小孔
分布在第二通孔的外圍。所述導(dǎo)向筒配合所述蓋體的小孔設(shè)有若干個開口。 所述的低溫液體容器，其中所述浮子設(shè)置有第三通孔，分別對準(zhǔn)所述浮子導(dǎo)向筒
底部的第一通孔以及所述蓋體的第二通孔。所述浮子頂部具有一與所述第二通孔相對應(yīng)的
孔腔。所述第三通孔的孔徑均小于所述第二通孔以及所述孔腔的孔徑。所述浮子的外徑上
設(shè)置有多個密封環(huán)；所述密封環(huán)的外徑與所述導(dǎo)向筒的內(nèi)徑精密配合。 本發(fā)明通過在低溫液體容器中設(shè)置一限位充裝裝置實現(xiàn)無損充裝，該限位充裝裝 置包括蓋體、導(dǎo)向筒和浮子；在所述低溫液體容器中的低溫液體充滿時，所述浮子堵住蓋體 的出液口 ，所述低溫液體容器中的壓力上升，低溫液體的充裝源頭感應(yīng)到壓差后自動關(guān)閉 充裝閥門以停止充裝。借此，本發(fā)明的限位充裝裝置在充裝過程中無低溫液體或低溫氣體 排放，既節(jié)約了能源又避免了環(huán)境污染，而且整個充裝過程更加安全；當(dāng)?shù)蜏匾后w容器的低 溫液體充滿時，本發(fā)明將實現(xiàn)相關(guān)閥門的自動關(guān)閉，其并不需要工作人員集中注意力去操 作，也無需擔(dān)心人工操作失誤導(dǎo)致的憋壓和炸罐的危險，因此人性化更好且安全性更佳。


下面結(jié)合附圖和詳細實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的低溫液體容器充裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明提供的低溫液體容器的充裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明提供的限位充裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明提供的導(dǎo)向筒的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是沿圖4中的A-A線的剖面圖； 圖6A是本發(fā)明提供的蓋體的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6B是沿圖4A中B-B線的剖視圖； 圖7是本發(fā)明限位充裝裝置處于低溫液體初始充裝位置的示意圖； 圖8是本發(fā)明限位充裝裝置處于低溫液體臨界充裝位置的示意圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。 圖2是本發(fā)明低溫液體容器的充裝結(jié)構(gòu)示意圖，所述低溫液體容器20包括進液管 211和設(shè)置于低溫液體容器20內(nèi)的限位充裝裝置21，該限位充裝裝置21用于實現(xiàn)低溫液 體在低溫液體容器20中的無損充裝。進液管211 —端插入低溫液體容器20中，另一端連 接一氣壓泵23，該氣壓泵23設(shè)置于低溫液體的充裝源頭22，氣壓泵23通過限位充裝裝置 21感應(yīng)低溫液體容器20內(nèi)的壓強變化，控制低溫液體的充裝源頭22的充裝閥門的打開或 關(guān)閉。 圖3是本發(fā)明提供的限位充裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，限位充裝裝置21設(shè)置于低溫液 體容器20中，包括蓋體212、導(dǎo)向筒213和浮子214，其中蓋體212覆蓋在導(dǎo)向筒213頂 端，導(dǎo)向筒213具有一內(nèi)腔且導(dǎo)向筒213的底部具有第一通孔2133，第一通孔2133可以讓 低溫液體容器20中的低溫液體流通以憑借浮力支起浮子214。 特別的是，參閱圖4和圖5，導(dǎo)向筒213上間隔設(shè)置有多個壁2131，用于限位浮子 214，在多個壁2131之間限定了多個開口 2132，用于向罐體中排放低溫液體。
結(jié)合圖6A和圖6B所示，蓋體212設(shè)置有用于充液的第二通孔2121，第二通孔的壁 上還同時設(shè)置有若干用于出液的小孔2122。該小孔的方位需要與導(dǎo)向筒213的開口相配 合。這樣，在低溫液體容器20的進液管211套接于第二通孔2121上以輸入低溫液體時，從 第二通孔2121輸入的低溫液體通過小孔2122和開口 2132被噴入到低溫容器20中，以使 導(dǎo)向筒213內(nèi)壓力和低溫液體容器20內(nèi)壓力平衡。在一具體實施例中，進液管211與蓋體 212相互焊接，蓋體212與導(dǎo)向筒213相互焊接。 浮子214被保持在導(dǎo)向筒213的內(nèi)腔，且浮子214的外徑與導(dǎo)向筒213的內(nèi)徑精 密配合。導(dǎo)向筒213的底部開設(shè)有第二通孔2133的圓板，用以擋住浮子214，從而保持浮子 214 —直在導(dǎo)向筒213內(nèi)，不會跌落到低溫液體容器20中。浮子214會隨著低溫液體容器 20中的低溫液體的液位變化，沿著導(dǎo)向筒213的內(nèi)壁上下移動，當(dāng)?shù)蜏匾后w容器20中的低 溫液體的液位等于或者高于預(yù)定的充滿液位時，浮子214堵住蓋體212的小孔2122。
優(yōu)選的，限位充裝裝置21的蓋體212、導(dǎo)向筒213和浮子214三者優(yōu)選同軸設(shè)置。 蓋體212、導(dǎo)向筒213的材質(zhì)可以是不銹鋼或者鋁材，浮子214的材質(zhì)為發(fā)泡聚氨脂或者泡 沫玻璃棉。而低溫液體則包括液氧、液氮、液氬以及液化天然氣等。導(dǎo)向筒213可與蓋體 212在蓋體212處焊接。 在本發(fā)明提供的一個實施例中，限位充裝裝置21應(yīng)用于小于2000L的低溫罐箱， 低溫儲罐和低溫氣瓶?；诎踩?、環(huán)保、節(jié)能，以及人性化角度考慮，本發(fā)明為低溫液體容器 20提供一個限位充裝裝置21，實現(xiàn)無排放快速限位充裝。本發(fā)明通過計算確定限位充裝裝 置21的安裝位置，可以準(zhǔn)確地控制充入低溫液體容器20的低溫液體量，杜絕可能出現(xiàn)的過 充現(xiàn)象，從而防止了可能的如炸罐等的過壓危險現(xiàn)象。實現(xiàn)無損充裝，不需設(shè)置或者關(guān)閉排 氣閥和測滿閥，因此無低溫液體或氣體的排放，無環(huán)境污染，同時節(jié)約了能源。
參見圖3 圖6所示，蓋體212上的若干個小孔2122優(yōu)選斜向上開口設(shè)置，且小 孔2122分布在第二通孔2121的外圍。小孔2122小孔保持一定的方位使得過冷的低溫液體向斜上方噴出，用于充分和位于低溫液體容器20內(nèi)部上方的低溫蒸汽混合，從而使得低 溫蒸汽被再次冷卻成低溫液體，從而降低低溫液體容器20內(nèi)部壓力，保持持續(xù)充裝。導(dǎo)向 筒213配合蓋體212的開口 2122設(shè)有若干個凹槽2132，用以使得低溫液體可以噴出到低溫 液體容器20中。 浮子214頂部具有一與第二通孔2121相對應(yīng)的孔腔2141，孔腔2141與第二通孔 2121的外徑精密配合，浮子214上浮時其孔腔2141與第二通孔2121之間形成一壓力腔， 低溫液體容器20充滿低溫液體時，第二通孔2121完全容置于孔腔2141中，且浮子214上 表面與蓋體212的下表面完全接觸，進而堵住蓋體212上的小孔2122快速阻止進液。優(yōu) 選的，浮子214設(shè)置有第三通孔2142，第三通孔2142分別對準(zhǔn)導(dǎo)向筒213底部的第一通孔 2133以及蓋體212的第二通孔2121。第三通孔2142的孔徑均小于第一通孔2133以及孔 腔2141的孔徑。第三通孔2142使得殘液能夠通過第三通孔2142和第一通孔2133漏入低 溫液體容器20中，從而不會集聚在孔腔2141中而對浮子214的上浮產(chǎn)生不利影響。
更佳的，浮子214的外徑上設(shè)置有多個密封環(huán)，密封環(huán)的外徑與導(dǎo)向筒213的內(nèi)徑 精密配合，用以降低浮子214運動時和導(dǎo)向筒213內(nèi)壁接觸摩擦阻力。在本發(fā)明的一個具 體實施例中，浮子214為薄不銹鋼筒內(nèi)發(fā)泡的聚氨脂，浮子214筒外加工有兩層密封環(huán)。
在本發(fā)明中通過計算選擇合適的浮子214的尺寸，以確保在低溫液體充裝到預(yù)定 充滿液位時能夠?qū)Ω∽?14產(chǎn)生足夠大的浮力從而實現(xiàn)限位充裝的目的。如圖7所示，當(dāng) 限位充裝裝置21在液位為初始液位高度位置時，低溫液體的充裝源頭22可以開始持續(xù)向 低溫液體容器20充裝低溫液體。如圖8所示，當(dāng)限位充裝裝置21在液位達到設(shè)定的臨界 (充滿)液位高度位置時，可以突然產(chǎn)生壓力增加的信號，如圖2所示的氣壓泵23感應(yīng)到壓 強增大后，從而關(guān)閉低溫液體的充裝源泵以停止充裝，低溫液體的充裝源頭22可以離低溫 液體容器20較遠，實現(xiàn)遠程充裝。 下面以低溫液體液氮為例，具體說明本發(fā)明充裝低溫液體的過程
—定壓力的過冷液體從進液管211通過蓋體212上的小孔2122向上噴射，類似噴 泉，進入低溫液體容器20內(nèi)。噴入的過冷液體對低溫液體容器20上部的低溫蒸汽進行再 次冷卻成低溫液體落入低溫液體容器20底部，從而降低了低溫液體容器20內(nèi)的蒸汽壓力， 可以保持充裝源頭22和低溫液體容器20內(nèi)的壓差，從而維持持續(xù)充裝而不需要排出低溫 蒸汽。隨著低溫液體容器20內(nèi)液位的上升，逐漸使得浮子214向上浮起，浮子214沿著導(dǎo) 向筒213內(nèi)壁向上運動，當(dāng)浮子214上升到設(shè)定充滿液位時，浮子214堵住蓋體212上的小 孔2122，來自進液管211的低溫液體受到很大的阻礙無法通過小孔2122噴入低溫液體容 器20內(nèi)，從而無法冷卻低溫液體容器20上部的低溫蒸汽，達不到降低低溫液體容器20內(nèi) 蒸汽壓力的目的，此時由于低溫液體氣化非?？欤沟玫蜏匾后w容器20內(nèi)的蒸汽壓力上升 非常迅速，從而迅速產(chǎn)生多達2 5kg的壓差，充裝源頭的氣壓泵23在感受到如此較大的 壓差的同時，自動切斷供應(yīng)，從而實現(xiàn)限位無損充裝。 —旦液體被使用，低溫液體容器20中的低溫液體的液位降低，浮子214由于沒有 足夠的浮力就會沿著導(dǎo)向筒213內(nèi)壁向下運動，若低溫液體用盡，則浮子214將落到的導(dǎo)向 筒213底板上。由此可見限位充裝裝置21可以反復(fù)進行無損限位充裝，浮子214均能保證 穩(wěn)定的切斷功能。 綜上所述，本發(fā)明限位充裝裝置可以實現(xiàn)低溫液體在低溫液體容器中的無損充裝，具體優(yōu)點如下首先，限位充裝裝置可以根據(jù)客戶不同的充裝率要求，在安全情況下量 身定做。此限位充裝裝置可以確保所充入液體的充滿率不超過設(shè)計要求的最大充裝率，從 而避免常規(guī)充裝中可能引起的過充而導(dǎo)致容器憋壓、炸罐的危險。其次，限位充裝裝置由于
充裝壓力較高，充裝速度很快，對于小于2000L左右的低溫液體容器，充裝時間通常為3 20分鐘即可。再者，限位充裝裝置可以實現(xiàn)無排放充裝，符合節(jié)能環(huán)保的綠色環(huán)境要求，尤 其對于一些可能造成環(huán)境影響的價格昂貴的低溫液體，甚至由于蒸汽排放還會造成燃燒， 爆炸，更是增加了安全可靠性。并且，采用本發(fā)明提供的限位充裝裝置的容器可以實現(xiàn)遠程 充裝，無需操作人員的監(jiān)督，更加人性化。另外，限位充裝裝置結(jié)構(gòu)可靠，可以實現(xiàn)反復(fù)多次 使用，限位充裝裝置結(jié)構(gòu)輕巧，尺寸小，部件少，加工容易，低溫下運行可靠，且不會對容器 的盛裝容積造成影響。 應(yīng)當(dāng)指出，雖然通過上述實施方式對本發(fā)明進行了描述，然而本發(fā)明還可有其它 多種實施方式。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以對 本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些改變和變形都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求及 其等效物所保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于低溫液體容器的限位充裝裝置，其特征在于，所述限位充裝裝置設(shè)置于所述低溫液體容器中，包括一具有一內(nèi)腔的導(dǎo)向筒，設(shè)置有第一通孔，位于底部；和多個開口，位于壁部；一蓋體，覆蓋在所述導(dǎo)向筒的頂端，設(shè)置有一用于充液的第二通孔；和若干個小孔，位于該第二通孔的壁部，以及一浮子，被保持在所述導(dǎo)向筒的內(nèi)腔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的限位充裝裝置，其特征在于，所述蓋體上的若干個小孔斜向設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的限位充裝裝置，其特征在于，所述小孔分布在所述第二通孔 的外圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的限位充裝裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向筒配合所述蓋體的小 孔設(shè)有若干個開口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的限位充裝裝置，其特征在于，所述浮子設(shè)置有第三通孔，分別 對準(zhǔn)所述浮子導(dǎo)向筒底部的第一通孔以及所述蓋體的第二通孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的限位傳真裝置，其特征在于，所述浮子頂部具有一與所述第 二通孔相對應(yīng)的孔腔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的限位充裝裝置，其特征在于，所述第三通孔的孔徑均小于所 述第二通孔以及所述孔腔的孔徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的限位充裝裝置，其特征在于，所述浮子的外徑上設(shè)置有多個 密封環(huán)，所述密封環(huán)的外徑與所述導(dǎo)向筒的內(nèi)徑精密配合。
9. 一種低溫液體容器，包含一進液管，其特征在于，所述低溫液體容器內(nèi)設(shè)有限位充裝 裝置，包括一具有一內(nèi)腔的導(dǎo)向筒，設(shè)置有第一通孔，位于底部；和多個開口，位于壁部；一蓋體，覆蓋在所述導(dǎo)向筒的頂端，設(shè)置有用于納置所述進液管的第二通孔；禾口若干個小孔，位于第二通孔的壁部；以及一浮子，被保持在所述導(dǎo)向筒的內(nèi)腔。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的低溫液體容器，其特征在于，所述蓋體上的若干個小孔斜向 上開口設(shè)置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的低溫液體容器，其特征在于，所述小孔分布在第二通孔的外圍。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的低溫液體容器，其特征在于，所述導(dǎo)向筒配合所述蓋體的 小孔設(shè)有若干個開口。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的低溫液體容器，其特征在于，所述浮子設(shè)置有第三通孔，分別對準(zhǔn)所述浮子導(dǎo)向筒底部的第一通孔以及所述蓋體的第二通孔。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的低溫液體容器，其特征在于，所述浮子頂部具有一與所述 第二通孔相對應(yīng)的孔腔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的低溫液體容器，其特征在于，所述第三通孔的孔徑均小于 所述第二通孔以及所述孔腔的孔徑。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的低溫液體容器，其特征在于，所述浮子的外徑上設(shè)置有多 個密封環(huán)；所述密封環(huán)的外徑與所述導(dǎo)向筒的內(nèi)徑精密配合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于低溫液體容器的限位充裝裝置，所述限位充裝裝置設(shè)置于所述低溫液體容器中，包括一具有一內(nèi)腔的導(dǎo)向筒，設(shè)置有第一通孔，位于底部；和多個開口，位于壁部；一蓋體，覆蓋在所述導(dǎo)向筒的頂端，設(shè)置有一用于充液的第二通孔；和若干個小孔，位于該第二通孔的壁部，以及一浮子，被保持在所述導(dǎo)向筒的內(nèi)腔。相應(yīng)地，本發(fā)明還公開了一種具有上述限位充裝裝置的低溫液體容器。借此，本發(fā)明能夠保證低溫液體的充裝過程中的安全性和持續(xù)充裝，避免低溫液體外泄；并且能夠節(jié)約能源，保護環(huán)境。
文檔編號F17C5/04GK101788105SQ20091007756
公開日2010年7月28日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者楊陽, 王坤, 蔣平安, 鄧明華 申請人:中國國際海運集裝箱(集團)股份有限公司;南通中集罐式儲運設(shè)備制造有限公司