[发明专利]用于确定双壁真空绝热容器的绝热质量的装置和方法

说明书

一种双壁真空绝热容器(30，40)，具有外壁(1)、内壁(3)和位于它们之间的真空室(5)，真空室中设置有绝热装置(2，20)。至少三个相互间隔开的温度传感器(13，13a，13b，14，15)反复检测容器(30，40)的瞬时温度(T1，T2，T2A，T2B，T3)。使用基于容器的结构和材料特性以及由此产生的热辐射的传热模型至少以逐点的方式计算温度曲线，该温度曲线包含检测到的温度(T1，T2，T2A，T2B，T3)中的至少两个。温度曲线用于计算至少另外一个温度传感器的位置的温度设定点值，并与由该温度传感器检测到的温度实际值进行比较。温度设定点值与温度实际值之间的差值用于检测容器的绝热质量的变化。

本发明涉及用于确定双壁真空绝热容器的绝热质量的装置和方法。

一方面，双壁真空绝热容器的绝热等级大大取决于真空质量。随着时间的推移—在数月或数年的过程中，由于所涉及的材料和表面的漏气和/或由于通过密封壁的扩散，真空压力将逐渐增加。由于机械缺陷，例如发裂或严重损坏，真空压力也可能迅速增加。如果真空压力超过某个阈值，那么这将导致通过真空绝热体引入的热量增加，因此，绝热等级受到影响。可以通过重新对真空空间抽空来恢复绝热等级。然而，抽空是相当麻烦且耗时的。

另一方面，绝热等级取决于不受干扰的超绝热的新的发展。一个例子是独立的绝热隔板，其主要任务是防止热辐射，这也是使用术语“热辐射隔板”的原因。在下面的描述中，有时使用缩写术语“隔板”来替代术语“绝热隔板”或“热辐射隔板”；如本文所使用的，所有三个术语具有相同的含义。热辐射隔板安装在内壁(内罐)和外壁(外部容器)之间，使得除了隔板安装之外，在热辐射隔板和外部容器之间或者热辐射隔板和内罐之间分别不存在任何直接接触。这样的直接接触可能影响绝热等级—根据接触表面—由于热辐射隔板和相应的壁之间的附加的直接热传导。这同样适用于介于其间的多层绝热体(multi-layer-insulation，MLI)，该多层绝热体由许多铝膜和纤维垫(或具有低导热性的类似材料)组成。其中，有效的绝热等级基本上取决于层密度，即，各层相互挤压的力。该力将影响层之间的热传导，并因此影响在到内壁的方向上的总热流，内壁与外壁相比相对较冷。如果该力—甚至局部地—例如因外部容器的变形而增大，则热量的引入也将增加。

下面通过低温容器的例子说明本发明所基于的问题。低温容器用于储存和运输处于-120℃和更低温度的深冷液化气体。低温容器由外部容器和内罐组成。内罐通过内罐悬架安装在外部容器内。用于填充和取出液化气体的管道从内罐经过真空绝热空间通到外部容器。外部容器和内罐彼此不接触。外部容器和内罐之间的间隔(真空室)被抽空。在真空室中，另外安装了绝热体，其包括一个或多个热辐射隔板，热辐射隔板减少了由热辐射引起的热量的引入。如果真空压力小于10^-4毫巴，则将实现热辐射隔板的最佳绝热效果，因为从该压力开始，剩下的自由分子(残余气体)的热传递低到可忽略。如果压力超过该值，则残余气体的热传递将增加，直至出现自由对流和与之相关的热量的大量引入，这可能增大低温容器的储存损失直至该容器无用。

为了测量约10^-4毫巴数量级范围的真空压力，需要灵敏且昂贵的传感器和评估单元，例如，即使最低压力为10^-4也可以使用的皮拉尼真空计或用于高和超高真空区域(该压力为从约10^-3到10^-12)的压力测定的电离真空计。电离真空计的原理基于借助于电气量值的间接压力测量，电气量值与具有粒子数密度的残余气体粒子成比例。出于此目的，残余气体必须被电离，对此存在各种实现方式：冷阴极电离真空计和热阴极电离真空计。

然而，这些测量方法更昂贵并且特别不适合用于移动应用，例如液化气罐，特别是液化天然气燃料罐([LNG]燃料罐)。

本发明利用双壁容器的选定测量点处和/或双壁容器内(例如，多层绝热体的绝热层处、热辐射隔板处、内壁和/或外壁处的测量点)的温度曲线(若干温度)来作为检测通过双壁真空绝热容器的真空绝热体的热流变化的量度。热流的变化(一般来说是增加)可能是由于：