[发明专利]无自由液面液舱

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体运输的容器，尤其是涉及一种无自由液面液舱，消除液舱中晃荡载荷的发生，保证运输工具的运行稳定性。

背景技术

液化天然气、石油、化工与食品等领域需要进行液体运输，在运输过程中，液体在船舶、火车与汽车等交通工具的液舱中会发生摇晃与震荡，对液舱内壁产生撞击，即晃荡载荷，这种内载荷不仅会对焊缝、角部等局部薄弱结构处产生破坏，导致泄露等安全事故发生；而且对整个运输工具也会有明显的作用力，对运输工具稳定性产生较大的影响，尤其是运输液体的船舶。为了尽可能减小这种由于自由液面的存在导致的晃荡载荷，最好的方法就是消除液舱的自由液面，使得液舱始终处于“满仓”状态，从而从源头上消除晃荡载荷。目前对这方面的研究很少，主要是研究自由液面存在的条件下晃荡载荷的大小，以减轻晃荡载荷与波浪载荷的耦合作用，但没有从机理和源头上控制晃荡载荷的产生。 

发明内容

本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种无自由液面液舱，消除自由液面的产生，从根本上消除液舱中晃荡载荷的发生，保证运输工具的运行安全性与稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种无自由液面液舱，包括液舱本体，所述液舱本体由舱底及舱底周边垂直向上延伸的舱壁构成，舱盖活动安装在所述液舱本体上部，所述舱盖与所述舱壁的内侧相配合，所述舱盖与所述舱壁的内侧之间设有密封圈，所述舱盖的内侧设有介电常数测定仪的探头，所述舱盖外侧连接液压油缸，液压油缸连接液压伺服系统，液压伺服系统连接介电常数测定仪。

进一步的： 

所述舱壁的横截面呈圆形、方形或其它多边形。 

所述密封圈为低温密封圈。

本发明的技术效果在于：

本发明公开的一种无自由液面液舱，在舱盖内侧设置介电常数测定仪的探头，用于测量液舱内液体上表面附近物质的介电常数，用介电常数判断液舱内是否形成自由液面并自动调节舱盖的位置，从而消除液舱内的自由液面，使得液舱始终处于“满仓”状态，避免了在运输过程中由于液舱中自由液面的存在而形成晃荡载荷，减小对液舱结构的损伤，避免泄露等安全事故发生，并降低船舶或其它液体运输工具局部和总体结构损伤的风险，保证运输工具的运行安全性与稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明在船舶中实施的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1、2所示，无自由液面液舱100包括液舱本体1，液舱本体1由舱底101及舱底101周边垂直向上延伸的舱壁102构成，舱壁102的横截面呈圆形、方形或其它多边形，舱盖2活动安装在液舱本体1上部，舱盖2的形状与舱壁102的形状相适应，舱盖2与舱壁102的内侧相配合并设有密封圈5，舱盖2的内侧设有介电常数测定仪的探头3，用于测量液舱内液体上表面附近物质的介电常数，用介电常数来判断液舱内是否形成自由液面。舱盖2外侧连接液压油缸4，液压油缸4可均匀设置多个，液压油缸4连接液压伺服系统，液压伺服系统连接介电常数测定仪（液压伺服系统及介电常数测定仪未在图中画出）。 

在具体实施时，多个无自由液面液舱100的舱底固定安装在运输船舶200中（如图3所示）或其它液体运输工具上，液压油缸4的一端连接舱盖2，另一端连接运输船舶200或其它液体运输工具的固定支架6上。

无自由液面液舱100可以有三种形式：第一种为常温压力式，最高设计压力为2.0Mpa；第二种为低温加压式，最高设计压力为0.8Mpa；第三种为低温常压式，最高设计压力为0.025Mpa。低温液舱与存储的液体性质有关，如低温常压式液舱中的液化天然气的温度为-163℃。上述的密封圈5与液舱的形式有关，在低温加压式和低温常压式的无自由液面液舱100中，密封圈5需要采用低温密封圈，如ERIKS超低温密封圈。

本发明通过测定液舱内液体上表面边界层物质的介电常数来判断是否形成自由液面。常规浓度的液化天然气、燃油以及水等液体有着其介电常数的一个范围，如果液舱上部液体形成自由表面，则自由表面和舱盖内侧表面之间的空隙处的物质的介电常数必然偏离上述介电常数的范围，如液化天然气的介电常数通常在1.5～1.8F/m之间，空气的介电常数在1.0F/m左右。通过监控相应液体介电常数是否偏离上述范围，即可判定自由液面是否形成。若介电常数偏离，介电常数测定仪向液压伺服系统发送一个信号，由液压伺服系统驱动液压油缸4使舱盖2向下移动，使舱盖2向液体表面移动，从而消除舱盖2与液体上表面之间的空隙，使得液舱始终处于“满仓”状态，这样，就消除了自由液面，从而控制了液舱中晃荡载荷的产生，避免了在运输过程中由于液舱中自由液面的存在而形成晃荡载荷，减小对液舱结构的损伤，从而降低船舶（如液化天然气船液舱以及常规船舶燃油舱、水舱等）或其它液体运输工具局部和总体结构损伤的风险。