[發明專利]一種公路運輸式液氦儲槽支撐系統

在審

• 申請號: 202011596939.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112664822A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 李長俊;張財功;賈文龍;吳瑕;鄒宇;李俊逸
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F17C1/12
• 分類號: F17C1/12;F17C1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明專利公開了一種公路運輸式液氦儲槽支撐系統，包括內容器、外容器、絕熱支撐桿。所述絕熱支撐桿安裝于內容器和外容器之間封頭側的真空夾層中，采用十二點安裝形式，呈放射狀安裝于儲槽封頭附近，每側封頭6根，共計12根。支撐桿與儲槽軸線夾角為41°，每兩根支撐桿間的夾角為60°。絕熱支撐桿采用環氧玻璃鋼，通過支撐桿?外容器吊耳、支撐桿?內容器吊耳及內容器連接塊與外容器連接塊實現與內、外容器的鉸接，減小了深低溫環境下支撐系統的熱應力。內容器和外容器分別安裝加強圈，以防止內外容器的受壓失穩；這些結構的設計提高了公路運輸式液氦儲槽的結構強度，從而達到液氦安全輸送的目的。

技術領域

本發明屬于低溫壓力容器技術領域，具體涉及一種公路運輸式液氦儲槽支撐系統。

背景技術

氦氣是一種稀有的戰略性資源，主要應用于太空探索、國防軍工、醫療核磁共振及檢漏等領域。近年來，隨著世界能源格局的調整，國內外對液氦這種新能源的需求日益增加，導致相應的液氦運輸儲存設備的使用越來越頻繁。而且，國內外對液氦儲運技術的研究也成為了研究的重點。目前，廣泛用于液氦運輸的設備主要是公路槽車，其核心為深低溫絕熱液氦儲槽。深低溫絕熱液氦儲槽不僅降低了液氦在運輸過程中的蒸發率，保證了液氦在運輸過程中的相態為液相，而且具有靈活、安全、可反復充裝等特點。液氦儲槽主要由內容器、外容器、支撐系統及絕熱系統構成，其中，絕熱系統是在內容器和外容器之間采用真空多層絕熱結構進行液氦的保冷，而支撐系統主要用于固定內容器和外容器的相對位置，防止內外容器接觸造成熱短路。同時，槽車在加速、減速、轉彎過程中，慣性及離心力作用于液氦儲槽，施加額外加速度載荷，而支撐系統抵抗了慣性及離心力對儲槽的影響，保證了液氦的安全、高效運輸。

但是，與其他低溫液體相比，液氦的溫度低至4.2K，是目前已知的溫度最低的低溫液體，液氦儲槽對保冷性能的要求非常高。而且，作為儲槽結構安全強有力保障的支撐系統，其結構、安裝形式、材料往往會影響到儲槽的絕熱性能，具體表現在以下幾個方面：第一、為了保證液氦儲槽的結構安全性，一般直接將支撐系統焊接在內外容器上，導致支撐系統與內外容器的接觸形式為面接觸，即液氦儲槽支撐系統結構設計存在不合理之處，導致通過支撐系統進入儲槽內容器的漏熱較大，引起液氦劇烈蒸發，造成液氦的損失，而且液氦的蒸發導致儲槽內壓力升高，為儲槽帶來安全問題；第二，液氦儲槽支撐系統的連接形式往往采用剛性連接，支撐系統兩端的溫差很大，導致熱應力較大，由于支撐兩側受固定端約束，往往出現應力集中現象。而且，槽車在加速、減速、轉彎過程中產生的慣性及離心力與熱應力耦合作用，導致儲槽支撐系統失效，造成熱短路，液氦蒸發，儲槽內容器急劇增壓，不僅導致生產安全事故，而且帶來巨大的經濟損失。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明的目的在于：在滿足國家相關標準的條件下，提出了一種公路運輸式液氦儲槽支撐系統結構，在保證儲槽絕熱性能要求的前提下，實現公路運輸式液氦儲槽在運輸過程中安全、高效工作。

為實現上述目的，本發明提出一種公路運輸式液氦儲槽支撐系統，包括絕熱支撐桿、支撐桿-外容器吊耳、外容器連接塊、支撐桿-內容器吊耳、內容器連接塊、內容器支撐柱、外容器加強圈、內容器加強圈，其特殊之處在于：

所述絕熱支撐桿安裝于內容器和外容器之間封頭側的真空夾層中，絕熱支撐桿一端通過支撐桿-外容器吊耳與外容器連接塊進行連接，一端通過支撐桿-內容器吊耳與內容器連接塊進行連接。

進一步地，所述外容器連接塊通過吊耳與支撐桿-外容器吊耳進行鉸鏈連接，內容器連接塊通過吊耳與支撐桿-內容器吊耳進行鉸鏈連接，從而補償了內容器的冷收縮，減小了深低溫環境下支撐系統的熱應力。

所述絕熱支撐桿共計12根，采用十二點支撐形式進行安裝，每側封頭6根，呈放射狀分布，兩側封頭對稱，相鄰兩根支撐桿間的夾角為60°支撐桿與儲槽軸線夾角為41°。絕熱支撐桿及其兩端的支撐桿-外容器吊耳和支撐桿-內容器吊耳材料均為環氧玻璃鋼，保證了儲槽支撐系統的強度與穩定性。