CN105114803A - 具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，包括罐体和支腿，支腿设置在罐体下部，所述罐体包括外容器、内容器、加强圈、支撑管和滑动套环支撑机构，内容器设置在外容器内部，在外容器与内容器之间形成封闭的夹层空间，加强圈和滑动套环支撑机构均设置在夹层空间内；支撑管设置在夹层空间下部，滑动套环支撑机构设置在夹层空间上部，滑动套环支撑机构的外部与加强圈相连接。本发明结构安全可靠，制造安装难度小，简洁方便；受力均匀，减少了横拉带的使用个数，降低了漏热量，提高了低温储罐的绝热性能，当内容器温度降低发生收缩时，不会受到滑动套环的制约，消除了温度变化产生的热应力，提高了储罐安全性，延长了储罐的使用寿命。

Description

具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐

技术领域

本发明涉及一种立式低温储罐，特别是涉及一种采用滑动套环支撑结构的立式低温储罐，属于低温工程技术领域。

背景技术

液态氧氮氩和LNG等液体处于极低的温度，与环境温度存在着超过200℃的大温差，储存这些低温液体时，需要尽可能减少外界热量侵入从而导致低温液体蒸发损失，这对储存低温液体的设备提出了极高的要求。工程上通常采用双层罐来储存低温液体，双层罐由内外双层容器组成，内外容器之间的夹层空间填充绝热材料。夹层间的支撑结构是低温储罐的核心部件，连接内外容器的支撑结构不仅要承受内容器本身以及所盛装液体介质的重量，还要抵抗来自外载荷的冲击；同时，通过支撑结构的传热不能过大，以保证低温储罐整体漏热满足绝热要求。

对于立式低温储罐的夹层支撑结构，除了在储罐下部设置支撑管或吊带以承受内容器重量以外，还需要在储罐上部设置支撑件来满足运输的需要以及抵抗风载或地震载荷对内容器的影响。目前，立式储罐上部的支撑结构主要有两种型式：横拉带式和径向支撑管式。横拉带式支撑结构是指在储罐夹层空间的上半部分的合适位置安放横拉带，横拉带的两端焊接在外筒体加强圈上，横拉带的中间部位直接焊接在内容器上，横拉带的个数一般为三至四个。这种结构可以保证储罐运输时的安全性，也有一定的抗风载和地震载荷的能力，但由于横拉带与内外容器之间采用了直接焊接的方式，导致柔性不足，内容器在盛装低温液体时遇冷收缩，内容器收缩变形时拉动横拉带产生很大的热应力，连接处极易发生破坏。储罐越高，内容器收缩量就越大，横拉带被拉断的可能性就越大。在工程中已有多例横拉带被拉断的事故。对于横拉带式支撑结构，由于横拉带的个数较多，因此漏热也较大。径向支撑管式支撑结构是在夹层空间的上部设置由低热导率材料（玻璃钢等）制作的径向支撑管，径向支撑管一端处于外容器的卡槽内，另外一端直接与内容器接触。这种支撑结构不会限制内容器的轴向位移和径向收缩，因此不会产生热应力，而且漏热也较小。该支撑结构也有着显著的缺点：一方面，安装径向支撑管时需要在外容器上开孔，还需要特殊的工装设备来配合完成安装，增加了制造的时间和难度；另一方面，径向支撑管价格昂贵，产品质量不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐。该低温储罐采用具有支撑管和滑动套环的支撑机构，不仅能够满足储罐运输时的强度要求，而且储罐内容器在低温状态下可以不受限制的自由收缩，不会产生额外的热应力。

本发明具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐所采用的技术方案如下：

本发明具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，包括罐体和支腿，支腿设置在罐体下部，其特征在于：所述罐体包括外容器、内容器、加强圈、支撑管和滑动套环支撑机构，内容器设置在外容器内部，在外容器与内容器之间形成封闭的夹层空间，加强圈和滑动套环支撑机构均设置在夹层空间内；支撑管设置在夹层空间下部，滑动套环支撑机构设置在夹层空间上部，滑动套环支撑机构的外部与加强圈相连接，滑动套环支撑机构的内部与内容器外表面相贴合，加强圈与外容器相连。支腿用于对罐体进行支撑固定，通过将罐体设置成包括外容器、内容器、加强圈和支撑机构的结构形式，内容器用于对溶液进行储存，外容器用于对内容器进行绝热保护，滑动套环支撑机构与加强圈相配合将内容器固定在外容器内。支撑管用于承受内容器及储存在内容器内液体介质的重量，滑动套环支撑机构可以在储罐卧式运输时承担内容器的重量。

作为本发明的优选方案，所述支撑管的数量为三个，三个支撑管呈环状设置在夹层空间内，且支撑管的上部与内容器外壁固定连接，支撑管下端与外容器底部固定连接。三个支撑管形成三角形布局的形式设置在内容器外侧，保证了对内容器的支撑稳定性。

作为本发明的优选方案，所述加强圈上下间隔设置在夹层空间内，每个加强圈的外侧均与外容器内壁固定连接；在位于最上部的加强圈内侧设置有一组滑动套环支撑机构。通过设置一组滑动套环支撑机构，一方面可以起到很好的支撑作用，另一方面可以尽量避免热量从内容器经滑动套环支撑机构和加强圈向外容器传递，从而保证了罐体的绝热效果。

作为本发明的优选方案，所述滑动套环支撑机构包括滑动套环和至少两条横拉带，滑动套环套置在内容器外壁上，横拉带中部与滑动套环固定连接，横拉带两端与加强圈固定连接。横拉带将加强圈和滑动套环连接成一个整体，使内容器与外筒体之间连接稳定。

作为本发明的优选方案，所述滑动套环包括半圆形卡环和紧固螺栓，半圆形卡环的数量为两个，两个半圆形卡环相对设置且形状相互吻合，在两个半圆形卡环的端口处通过紧固螺栓进行连接固定。两个半圆形卡环分别相对以抱箍形式卡在内容器外壁上，并通过紧固螺栓进行连接，从而形成一个圆形的滑动套环套设在内容器外壁上，由于滑动套环是套设在内容器外壁上，从而不会影响内容器在受温度影响时发生的形状变化。

作为本发明的优选方案，所述半圆形卡环由环片和设置在环片两端的连接耳片组成，在连接耳片上设置有紧固螺栓安装孔，紧固螺栓穿入紧固螺栓安装孔内将相对设置的连接耳片进行锁紧固定。环片由于其具有一定的宽度，一方面与内容器外壁的接触性好，另一方面对内容器具有很好支撑保护效果。连接耳片与环片一体式成形，连接耳片设置在环片的相对外侧，通过设置连接耳片可以将两环片进行稳定的锁紧连接，防止环片松脱。

作为本发明的优选方案，所述横拉带包括第一连接段、第二连接段和第三连接段，第一连接段与第二连接段和第三连接段扭转式连接，第一连接段与第二连接段、第二连接段与第三连接段之间的扭转夹角为90度；第一连接段和第三连接段与加强圈上表面固定连接，第二连接段与环片外侧固定连接。横拉带用于将加强圈和滑动套环进行连接，通过将横拉带设置成由第一连接段、第二连接段和第三连接段采用扭转式连接方式，可以增加使横拉带与加强圈和滑动套环的焊接面积，使连接更加稳固。

作为本发明的优选方案，所述外容器由第一直筒段、第一上封头和第一下封头组成，第一上封头和第一下封头分别设置在第一直筒段的上下两端并与第一直筒段密封连接；所述内容器由第二直筒段、第二上封头和第二下封头组成，第二上封头和第二下封头分别设置在第二直筒段的上下两端并与第二直筒段密封连接；环片紧贴在第二直筒段外壁上，加强圈与第一直筒段内壁焊接连接；支撑管上部内侧与第二直筒段外壁焊接连接，支撑管下端与第一下封头内壁焊接连接；横拉带的第一连接段和第三连接段与加强圈上表面焊接连接，第二连接段与环片外壁焊接连接。

作为本发明的优选方案，所述环片、连接耳片、横拉带为不锈钢材质环片、不锈钢材质连接耳片和不锈钢材质横拉带。不锈钢材质具有很好的耐蚀性、韧性和可焊性。

作为本发明的优选方案，在外容器与内容器之间设置有绝热层，所述绝热层为珍珠岩材料绝热层。通过在外容器与内容器之间设置绝热层，可以进一步减少外界热量侵入内容器，从而避免了低温液体蒸发所产生的损失。

综上所述，本发明具有支撑机构的立式低温储罐的优点是：结构安全可靠，制造安装难度小，简洁方便；

由于采用了具有支撑管和滑动套环组件的支撑机构，受力均匀，减少了横拉带的使用个数，降低了漏热量，提高了低温储罐的绝热性能。滑动套环结构制作简单快捷，稳定可靠，降低了储罐的生产周期，提高了生产效率；

内容器温度降低发生收缩时，不会受到滑动套环的制约，消除了温度变化产生的热应力，提高了储罐安全性，延长了储罐的使用寿命。

附图说明

图1是本发明具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐的总体示意图。

图2是本发明具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐的立体示意图。

图3是本发明具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐的滑动套环支撑机构示意图。

图4是本发明具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐的横拉带的结构示意图。

具体实施方式

如图1至4所示，本发明具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，包括罐体和支腿1，支腿1设置在罐体下部。所述罐体包括外容器2、内容器3、加强圈4、支撑管5和滑动套环支撑机构，内容器3设置在外容器2内部，在外容器2与内容器3之间形成封闭的夹层空间，加强圈4和滑动套环支撑机构均设置在夹层空间内。

支腿1用于对罐体进行支撑固定，通过将罐体设置成包括外容器2、内容器3、加强圈4和支撑机构的结构形式，内容器3用于对溶液进行储存，外容器2用于对内容器3进行绝热保护，滑动套环支撑机构与加强圈4相配合将内容器3固定在外容器2内，加强圈4具有提高外容器2的抗外压性能的作用。

外容器2由第一直筒段2-1、第一上封头2-2和第一下封头2-3组成，第一上封头2-2和第一下封头2-3分别设置在第一直筒段2-1的上下两端并与第一直筒段2-1密封连接。第一直筒段2-1、第一上封头2-2和第一下封头2-3的材质均为碳钢。碳钢具有很好的强度和硬度，且耐磨性好，碳钢材质的外容器可以起到对内容器3的保护作用。

内容器3由第二直筒段3-1、第二上封头3-2和第二下封头3-3组成，第二上封头3-2和第二下封头3-3分别设置在第二直筒段3-1的上下两端并与第二直筒段3-1密封连接，第二直筒段3-1、第二上封头3-2和第二下封头3-3的材质均为耐低温不锈钢，耐低温不锈钢在低温下具有良好的韧性，使内容器3具有良好的耐低温性能。

在外容器2与内容器3之间设置有绝热层，所述绝热层为珍珠岩材料绝热层。通过在外容器2与内容器3之间设置绝热层，可以进一步减少外界热量侵入内容器，从而避免了低温液体蒸发所产生的损失。珍珠岩是一种轻质、多功能新型材料，具有表观密度轻、导热系数低、化学稳定性好、使用温度范围广、吸湿能力小，且无毒、无味、防火、吸音等特点，从而提高绝热层的隔热效果。

支撑管5设置在夹层空间下部，滑动套环支撑机构设置在夹层空间上部，滑动套环支撑机构的外部与加强圈相连接，滑动套环支撑机构的内部与内容器3相连接，加强圈4与外容器2相连。在低温储罐竖直放置时，内容器3及低温液体介质的重量全部由支撑管5承担。在运输状态下，储罐内容器的重量由支撑管5和滑动套环支撑机构共同承担，其中滑动套环支撑机构承担大约一半的重量。

支撑管5的数量为三个，三个支撑管5呈环状设置在夹层空间内，且支撑管5的上部与内容器3外壁固定连接，支撑管5下端与外容器2底部固定连接。三个支撑管5形成三角形布局的形式设置在内容器3外侧，保证了对内容器3的支撑稳定性。优选的，支撑管5上部内侧与第二直筒段3-1外壁焊接连接，支撑管5下端与第一下封头2-3内壁焊接连接。

加强圈上下间隔设置在夹层空间内，每个加强圈4的外侧均与外容器2内壁固定连接，所述固定连接方式为焊接。在位于最上部的加强圈4内侧设置有一组滑动套环支撑机构，滑动套环支撑机构与内容器3相连接。由于加强圈4具有提高外容器2的抗外压性能，通过设置加强圈4进一步提高了抗外压性。通过设置一组滑动套环支撑机构，一方面可以起到很好的支撑作用，另一方面可以尽量避免热量从内容器经滑动套环支撑机构和加强圈向外容器传递，从而保证了罐体的绝热效果。

滑动套环支撑机构包括滑动套环6和至少两条横拉带7，滑动套环6套置在内容器3外壁上，横拉带7中部与滑动套环6固定连接，横拉带7两端与加强圈4固定连接。横拉带7将加强圈4和滑动套环6连接成一个整体，使内容器3与外筒体2之间连接稳定。由于滑动套环6整圈包覆在内容器3上，受力十分均匀，不会产生应力集中的现象。当内容器3遇冷收缩时，滑动套环6与内容器3脱开产生空隙，不会限制内容器的位移，消除了温度变化产生的热应力。具体为，在工作状态下，内容器3温度降低产生径向和轴向收缩，由于内容器3与滑动套环6并不焊接，其变形不会受到限制和约束，因此不会产生额外的应力。当储罐内的低温液体排净复温时，内容器3的形状又恢复到初始状态，内容器3的第二直筒段3-1与滑动套环6重新接触在一起。

所述滑动套环6包括半圆形卡环6-1和紧固螺栓6-2，半圆形卡环6-1的数量为两个，两个半圆形卡环6-1相对设置且形状相互吻合，在两个半圆形卡环6-1的端口处通过紧固螺栓6-2进行连接固定。两个半圆形卡环6-1分别相对以抱箍形式卡在内容器3外壁上，并通过紧固螺栓6-2进行连接，从而形成一个圆形的滑动套环6套设在内容器3外壁上，由于滑动套环6是套设在内容器外壁上，从而不会影响内容器3在受温度影响时发生的形状变化。这种两半式结构的滑动套环，结构解决了整圈环的套装难题，并且安装和拆卸十分方便。

所述半圆形卡环6-1由环片和设置在环片两端的连接耳片组成，环片紧贴在第二直筒段外壁上，在连接耳片上设置有紧固螺栓安装孔，紧固螺栓6-2穿入紧固螺栓安装孔内将相对设置的连接耳片进行锁紧固定。环片由于其具有一定的宽度，一方面与内容器3外壁的接触性好，另一方面对内容器3具有很好支撑保护效果。连接耳片与环片一体式成形，连接耳片设置在环片的相对外侧，通过设置连接耳片可以将两环片进行稳定的锁紧连接，防止环片松脱。

横拉带7用于将加强圈4和滑动套环6连接在一起，所述横拉带7包括第一连接段7-1、第二连接段7-2和第三连接段7-3，第一连接段7-1与第二连接段7-2和第三连接段7-3扭转式连接，第一连接段7-1与第二连接段7-2、第二连接段7-2与第三连接段7-3之间的扭转夹角为90度。

第一连接段7-1和第三连接段7-3与加强圈4上表面固定连接，所述连接方式为焊接，第二连接段7-2与环片外侧固定连接，所述连接方式为焊接。通过将横拉带设置成由第一连接段、第二连接段和第三连接段采用扭转式连接方式，可以增加使横拉带7与加强圈4和滑动套环6的焊接面积，使连接更加稳固。

所述环片、连接耳片、横拉带7优选为不锈钢材质环片、不锈钢材质连接耳片和不锈钢材质横拉带。不锈钢材质具有很好的耐蚀性、韧性和可焊性。

以上结合附图对本发明的优选实施方式做了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，包括罐体和支腿（1），支腿（1）设置在罐体下部，其特征在于：所述罐体包括外容器（2）、内容器（3）、加强圈（4）、支撑管（5）和滑动套环支撑机构，内容器（3）设置在外容器（2）内部，在外容器（2）与内容器（3）之间形成封闭的夹层空间，加强圈（4）和滑动套环支撑机构均设置在夹层空间内；支撑管（5）设置在夹层空间下部，滑动套环支撑机构设置在夹层空间上部，滑动套环支撑机构的外部与加强圈（4）相连接，滑动套环支撑机构的内部与内容器（3）外表面相贴合，加强圈（4）与外容器（2）相连。

2.根据权利要求1所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：所述支撑管（5）的数量为三个，三个支撑管（5）呈环状设置在夹层空间内，且支撑管（5）的上部与内容器（3）外壁固定连接，支撑管（5）下端与外容器（2）底部固定连接。

3.根据权利要求1所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：所述加强圈（4）上下间隔设置在夹层空间内，每个加强圈（4）的外侧均与外容器（2）内壁固定连接；在位于最上部的加强圈（4）内侧设置有一组滑动套环支撑机构，滑动套环支撑机构与内容器（3）相连接。

4.根据权利要求3所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：所述滑动套环支撑机构包括滑动套环（6）和至少两条横拉带（7），滑动套环（6）套置在内容器（3）外壁上，横拉带（7）中部与滑动套环（6）固定连接，横拉带（7）两端与加强圈（4）固定连接。

5.根据权利要求4所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：所述滑动套环（6）包括半圆形卡环（6-1）和紧固螺栓（6-2），半圆形卡环（6-1）的数量为两个，两个半圆形卡环（6-1）相对设置且形状相互吻合，在两个半圆形卡环（6-1）的端口处通过紧固螺栓（6-2）进行连接固定。

6.根据权利要求5所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：所述半圆形卡环（6-1）由环片和设置在环片两端的连接耳片组成，在连接耳片上设置有紧固螺栓安装孔，紧固螺栓（6-2）穿入紧固螺栓安装孔内将相对设置的连接耳片进行锁紧固定。

7.根据权利要求6所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：所述横拉带（7）包括第一连接段（7-1）、第二连接段（7-2）和第三连接段（7-3），第一连接段（7-1）与第二连接段（7-2）和第三连接段（7-3）扭转式连接，第一连接段（7-1）与第二连接段（7-2）、第二连接段（7-2）与第三连接段（7-3）之间的扭转夹角为90度；第一连接段（7-1）和第三连接段（7-3）与加强圈（4）上表面固定连接，第二连接段（7-2）与环片外侧固定连接。

8.根据权利要求7所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：所述外容器（2）由第一直筒段（2-1）、第一上封头（2-2）和第一下封头（2-3）组成，第一上封头（2-2）和第一下封头（2-3）分别设置在第一直筒段（2-1）的上下两端并与第一直筒段（2-1）焊接连接；所述内容器（3）由第二直筒段（3-1）、第二上封头（3-2）和第二下封头（3-3）组成，第二上封头（3-2）和第二下封头（3-3）分别设置在第二直筒段（3-1）的上下两端并与第二直筒段（3-1）焊接连接；环片紧贴在第二直筒段（3-1）外壁上，加强圈（4）与第一直筒段（2-1）内壁焊接连接；支撑管（5）上部内侧与第二直筒段（3-1）外壁焊接连接，支撑管（5）下端与第一下封头（2-3）内壁焊接连接；横拉带的第一连接段（7-1）和第三连接段（7-3）与加强圈（4）上表面焊接连接，第二连接段（7-2）与环片外壁焊接连接。

9.根据权利要求7所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：所述环片、连接耳片、横拉带（7）为不锈钢材质环片、不锈钢材质连接耳片和不锈钢材质横拉带。

10.根据权利要求1所述的具有滑动套环支撑机构的立式低温储罐，其特征在于：在外容器（2）与内容器（3）之间设置有绝热层，所述绝热层为珍珠岩材料绝热层。