[发明专利]限量充装装置、具有其的低温容器及充装方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温介质的充装，特别是涉及一种限量充装装置和具有其的低温容器、以及一种向低温容器内充装低温介质的方法。

背景技术

如液氧、液氮、液氩、液化天然气(LNG)等的低温介质是工业上常用的原料。它们的工作温度较低，并通常以液态形式存储在低温容器内。例如，液氮的工作温度通常在-196℃左右。在将液化了的低温介质从充装源充入容器的过程中，介质会不断汽化，导致容器内压力升高。这会使得容器内与充装源之间的压差减小甚至消失，导致充装不能继续进行。另外，容器内压力过高还会形成安全隐患。

因此，现在一般采用排放式充装。如图1所示，现有的低温容器1上通常设有充液管2、排气管3。在充装过程中，一面利用充液管2进行充装、一面利用排气管3排掉蒸汽以降低容器内压力，从而保持容器内与充装源之间的稳定的压差。然而，利用这种方法，一部分介质会以蒸汽的形式排放掉。

实际上，存储在低温容器内的低温介质通常是气液平衡状态。因此，在充装时需要控制容器内液体的充满率。在现有技术中，通常在容器1上设置一测满管4。在充装过程中测满管4打开，当其中有液体流出时即表明容器已经达到设计的充满率。这时，需要人工关闭充装源的阀门以及容器上各管的阀门，以停止充装。然而，利用这种方法，一部分介质会以液体的形式被排放掉。

低温介质是经过复杂的工艺过程并花费大量的附加能源和费用而获得的。在现有的容器充液方式中，从排气管3和测满管4排出的介质会不可避免地被浪费掉，这不仅容易污染环境还会造成资源浪费，另外如果处理不当还会形成安全隐患。如何避免充装过程中介质的浪费是一个急待解决的问题。

另外，现有充液方式需要工作人员集中注意力，及时打开和关闭相应管路的阀门。例如，如果在充装时忘记打开测满阀4，可能造成容器内的液体超过安全液位，从而引起憋压、炸罐等危险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于低温容器的限量充装装置，以减少、甚至避免在充装过程中低温介质的浪费。

本发明要解决的另一个技术问题在于，提供一种低温容器。

本发明要解决的再一个技术问题在于，提供一种向低温容器内充装低温介质的方法，以减少、甚至避免在充装过程中低温介质的浪费。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于低温容器的限量充装装置，该低温容器上设有用于充装低温介质的充液管。所述限量充装装置位于该低温容器内，并包括：承压腔，与该充液管的出口端相连通；出液管，设置在该承压腔的顶壁上，用于将该承压腔与该低温容器内部相连通；以及止流装置，可随该低温容器内液位的高低而移动，以在该液位到达指定液位时封闭该出液管，并在该液位未到达指定液位时打开该出液管。

优选地，该止流装置包括：止流块，位于该承压腔内用于封闭该出液管；浮筒，位于该承压腔外并可随该低温容器内液位的高低而上下移动；以及导杆，用于固定连接该止流块和该浮筒。

优选地，在该承压腔的底壁上设有下挡管，用于限制该止流块向下移动；该导杆穿过该下挡管进入该承压腔内以连接该止流块。

优选地，在该承压腔顶壁对应于该出液管的位置上设有与该导杆相配合的导向管。其中，该导杆穿过该出液管并从该导向管的顶部穿出；并且该导向管上设有一个或多个出液孔，该出液管通过该出液孔与该低温容器内部连通。

优选地，限量充装装置还包括固定到该承压腔的限位管，用于与该浮筒的外壁相配合以限制该浮筒的移动方向沿着该出液管的轴线。

优选地，所述限位管的顶端设有至少一个开口，使得该限位管内、外的压力一致。

优选地，该限位管上固定有与该浮筒外壁相配合的密封环，该密封环上设有凹槽以减小与该浮筒外壁的接触面积。

优选地，所述止流块的用于与该出液管配合的配合面为锥面。

优选地，该充液管焊接到该承压腔上，以达到预定的连接强度。

优选地，该充液管的出口端位于该承压腔内，并设置有朝向该承压腔侧壁且背向该止流装置的出口。

优选地，该充液管的出口被设置为足够大以减小低温介质进入承压腔时对该承压腔的冲击。

优选地，该限量充装装置的直径在80mm到100mm之间、长度在100mm到150mm之间。

为实现上述目的，本发明还提供了一种存储低温介质的低温容器，其上设有用于充装该低温介质的充液管。在该低温容器内还设有具有上述结构和特点或其组合的限量充装装置。

优选地，该限量充装装置被设置在靠近该低温容器的上部的位置。