一种多内层大容量液态氢安全无泄露储存装置的制作方法

1.本发明涉及一种储存装置，具体地说，涉及一种多内层大容量液态氢安全无泄露储存装置。


背景技术：

2.液氢储存则是将氢气经过一定的制冷方式，降到其沸点温度达20k，达到氢气液化后存入罐体。氢气液化后体积比气态减少800多倍，便于储存和运输。
3.但是，储存液体氢存在蒸发放气等问题。现有的液态氢储罐的日蒸发率大约在0.68％-1.7％左右，液氢的蒸发不但造成氢能的浪费，还会造成罐内的气体压力升高。为此，目前都会在罐体内部设置制冷设备，且制冷设备安装在单独的空腔内(为了防止液态氢对制冷设备造成伤害)，不能与液态氢接触。
4.在运输过程中，存储罐避免不了磕磕碰碰，这就容易使存储罐的外层破损，导致存储罐的隔热功能失效，由于制冷设备无法与液态氢直接接触，温度传递较慢，隔热功能失效后，温度变化过快，制冷设备无法维持液态氢的低温，外界气温持续进入到内层的罐体处，温度的变化迫使液态氢气化，使罐体内部压力过大，导致气体被排出，而目前罐体不能对排出的气体进行利用，导致气体被浪费。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种多内层大容量液态氢安全无泄露储存装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，提供了一种多内层大容量液态氢安全无泄露储存装置，包括存储罐和设置在存储罐内的降温机构，所述存储罐包括外罐、中罐和储液罐，所述中罐设置在外罐内部，所述外罐内壁与中罐外壁之间形成保温腔，所述储液罐设置在中罐内部，所述中罐内壁与储液罐外壁之间形成降温腔，所述中罐顶部内壁设置有多个制冷板，所述储液罐顶部连通有多个连接管，所述连接管用于对液态氢进行输送，所述连接管贯穿中罐和外罐，所述储液罐的顶部开设有排气口，所述排气口顶部设置有挡板，所述挡板外圈固定设置有多个导热杆，所述导热杆在上移时与制冷板接触，所述降温机构至少包括：
7.内部降温件，所述内部降温件包括连接杆，所述连接杆纵向设置在储液罐内，所述连接杆的固定设置有多个扰流板，多个所述扰流板之间通过连接柱固定连接，所述导热杆、挡板、连接杆以及扰流板均能对热量进行传导；
8.外部导流件，所述外部导流件包括挡环，所述挡环设置在降温腔内，所述挡环的内圈固定设置在储液罐外壁的上方，所述挡环的外圈与中罐的内圈贴合，所述挡环顶部贯穿开设有排液口，所述排液口靠近挡环的内圈；
9.排气阀，所述储液罐内气压大于排气阀内的弹力时，所述排气阀带动挡板上移。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述排气阀包括套筒，所述套筒固定设置在挡板的顶部，所述套筒内滑动设置有直杆，所述直杆的顶端与中罐顶端的内壁固定连接，所述中
罐的顶部内壁与挡板的顶端之间固定设置有复位弹簧。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述挡环的顶部开设有导流槽，所述导流槽朝排液口处向下倾斜。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述挡环的底部固定设置有限位管，所述限位管位于排液口的外周，所述限位管与储液罐之间形成限位腔。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述中罐内部开设有分流腔，所述中罐内壁开设有进气口，所述进气口与分流腔连通，所述中罐的外壁开设有多个排气孔，所述排气孔与分流腔连通，所述保温腔内设置有密封罩，所述密封罩固定设置在中罐外壁，所述分流腔内设置有调节阀，所述调节阀在外罐破损后将降温腔内的气体导入至分流腔内。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述调节阀包括阀门，所述阀门设置在分流腔内，所述分流腔位于进气口的侧壁，所述阀门远离进气口的侧壁固定设置有伸缩杆，所述伸缩杆贯穿中罐外壁，所述伸缩杆的一端固定设置在外罐的内壁，伸缩杆的外圈套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与阀门侧壁连接，所述伸缩杆的另一端与外罐的内壁连接，所述阀门位于伸缩杆处的侧壁固定设置有凸杆，所述外罐的内壁固定设置有变形板，所述变形板呈“l”形结构，所述变形板的一端与凸杆的端部贴合，所述变形板通过温度变化取消对凸杆的推动。
15.作为本技术方案的进一步改进，所述降温腔外壁纵向滑动设置有插板，所述插板的底端与凸杆的端部贴合，所述插板的顶端向变形板处弯折，所述变形板的弯折端贴合在插板弯折端的底部。
16.作为本技术方案的进一步改进，所述保温腔为真空结构，所述外罐内壁固定设置有保温板。
17.作为本技术方案的进一步改进，所述变形板为记忆金属，其包括铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金和镍钛合金。
18.作为本技术方案的进一步改进，所述储液罐的底部开设有通孔，所述储液罐底部内壁固定设置有活塞筒，所述活塞筒与通孔连通，所述活塞筒内滑动设置有活塞杆，所述活塞杆的顶端与扰流板的底部固定连接。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果：
20.1、该多内层大容量液态氢安全无泄露储存装置中，气体排出到降温腔内，配合制冷板的制冷效果使气体重新液化并覆盖在储液罐外壁，同时导热杆与制冷板接触，通过挡板、连接杆以及扰流板将低温传导至储液罐内的液态氢处，解决了存储罐的外层破损导致存储罐的隔热功能失效，温度的变化迫使液态氢气化，导致气体被排出，目前罐体不能对排出的气体进行利用，导致气体被浪费的问题。
21.2、该多内层大容量液态氢安全无泄露储存装置中，降温腔内的低温高压气体通过进气口进入到分流腔内，然后再通过排气孔排出到密封罩与中罐外壁之间，高压气体迫使密封罩向外膨胀，密封罩膨胀至外罐内壁，并在外罐内壁形成保护层，以便于对破损位置进行密封，。
22.3、该多内层大容量液态氢安全无泄露储存装置中，气体进入到降温腔内，降温腔内气压变大克服活塞杆与活塞筒之间的摩擦力，活塞杆被推动上移，带动扰流板、连接杆、挡板和导热杆上移，以便于保证导热杆与制冷板接触。
附图说明
23.图1为本发明的整体结构示意图；
24.图2为本发明的整体剖面结构截面示意图；
25.图3为本发明的存储罐剖面结构截面示意图；
26.图4为本发明的排气阀结构示意图；
27.图5为本发明的内部降温件结构示意图；
28.图6为本发明的外部导流件结构示意图；
29.图7为本发明的限位管剖面结构截面示意图；
30.图8为本发明的中罐剖面结构截面示意图；
31.图9为本发明图8的中罐a处剖面结构截面放大示意图；
32.图10为本发明的调节阀结构示意图；
33.图11为本发明的外罐剖面结构示意图；
34.图12为本发明的储液罐剖面结构截面示意图。
35.图中各个标号意义为：
36.100、存储罐；
37.110、外罐；111、保温腔；
38.120、中罐；121、降温腔；122、制冷板；
39.130、储液罐；131、连接管；132、排气口；
40.140、分流腔；141、进气口；142、排气孔；143、密封罩；
41.150、调节阀；151、阀门；152、伸缩杆；153、压缩弹簧；154、凸杆；155、变形板；156、插板；
42.160、保温板；
43.170、通孔；171、活塞筒；172、活塞杆；
44.200、降温机构；
45.210、内部降温件；211、连接杆；212、扰流板；213、连接柱；
46.220、外部导流件；221、挡环；222、排液口；223、限位管；224、限位腔；225、导流槽；
47.230、排气阀；231、挡板；232、套筒；233、直杆；234、复位弹簧；235、导热杆。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
51.第一实施例，请参阅图1-图7所示，提供了一种多内层大容量液态氢安全无泄露储存装置，包括存储罐100和设置在存储罐100内的降温机构200，存储罐100包括外罐110、中罐120和储液罐130，中罐120设置在外罐110内部，外罐110内壁与中罐120外壁之间形成保温腔111，储液罐130设置在中罐120内部，中罐120内壁与储液罐130外壁之间形成降温腔121，中罐120顶部内壁设置有多个制冷板122，储液罐130顶部连通有多个连接管131，连接管131用于对液态氢进行输送，具体的，连接管131设置有两个，两个连接管131均与储液罐130连通，其中一个连接管131用于将外界液态氢输送至储液罐130内，另一个连接管131用于将储液罐130内部的液态氢输送至外界，连接管131贯穿中罐120和外罐110，连接管131与储液罐130固定连接，同时连接管131穿过中罐120和外罐110，使外罐110、中罐120和储液罐130之间通过连接管131进行固定连接，储液罐130的顶部开设有排气口132，排气口132顶部设置有挡板231，挡板231外圈固定设置有多个导热杆235，导热杆235在上移时与制冷板122接触，降温机构200至少包括：
52.内部降温件210，内部降温件210包括连接杆211，连接杆211纵向设置在储液罐130内，连接杆211的固定设置有多个扰流板212，多个扰流板212之间通过连接柱213固定连接，导热杆235、挡板231、连接杆211以及扰流板212均能对热量进行传导；
53.外部导流件220，外部导流件220包括挡环221，挡环221设置在降温腔121内，挡环221的内圈固定设置在储液罐130外壁的上方，挡环221的外圈与中罐120的内圈贴合，挡环221顶部贯穿开设有排液口222，排液口222靠近挡环221的内圈；
54.排气阀230，储液罐130内气压大于排气阀230内的弹力时，排气阀230带动挡板231上移，气体排出到降温腔121内，配合制冷板122的制冷效果使气体重新液化并覆盖在储液罐130外壁，同时导热杆235与制冷板122接触，通过挡板231、连接杆211以及扰流板212将低温传导至储液罐130内的液态氢处。
55.此外，在此基础上，具体公开排气阀230，排气阀230包括套筒232，套筒232固定设置在挡板231的顶部，套筒232内滑动设置有直杆233，直杆233的顶端与中罐120顶端的内壁固定连接，中罐120的顶部内壁与挡板231的顶端之间固定设置有复位弹簧234。
56.本实施例的存储罐100和降温机构200在具体使用时，当外罐110破损后，外界气体进入到保温腔111内，此时保温腔111的隔温功能失效，外界气体与制冷板122外壁接触，使降温腔121和储液罐130内气体温度逐渐升高，储液罐130内的液态氢气化，储液罐130内压力过大，对挡板231进行推动，储液罐130内的气压克服复位弹簧234，套筒232向上滑动，复位弹簧234压缩带动挡板231上移，使储液罐130内气体通过排气口132排出到降温腔121内，气体与制冷板122工作，由于气体与制冷板122直接接触，气体被再次液化变成液态氢，并掉落在挡环221顶部，通过排液口222流下，由于排液口222靠近储液罐130外壁，流下的液体便通过储液罐130外壁向下流动，液体能够对储液罐130达到降温效果，使储液罐130内的液态氢气化变慢，同时挡板231上移带动导热杆235与制冷板122接触，制冷板122的低温通过导热杆235、挡板231、连接杆211和扰流板212将低温传导至储液罐130内的液态氢处，进一步降低了液态氢的气化效率。
57.进一步的，考虑到挡环221顶部为平面，液态氢在平面上流动缓慢，较长时间的流动容易导致液态氢再次气化，为此，挡环221的顶部开设有导流槽225，导流槽225朝排液口222处向下倾斜，使液态氢通过斜面流向排液口222处，从而提高液态氢进入到排液口222内的效率。
58.再进一步的，为了提高液态氢滴落在储液罐130外壁的几率，挡环221的底部固定设置有限位管223，限位管223位于排液口222的外周，限位管223与储液罐130之间形成限位腔224，通过限位腔224对液态氢进行限位，使进入到排液口222内的液体都流在限位腔224内，限位腔224较小，能够将液体限制在储液罐130外壁，从而提高了液态氢滴落在储液罐130外壁的几率。
59.第二实施例，本实施例在第一实施例的基础上进行实施，考虑到外罐110破损后保温腔111便失去了保温效果，而外界气体一直通过破损后进入到保温腔111内，导致储液罐130温度升高变快，为此，请参阅图8-图11所示，其中，中罐120内部开设有分流腔140，中罐120内壁开设有进气口141，进气口141与分流腔140连通，中罐120的外壁开设有多个排气孔142，排气孔142与分流腔140连通，保温腔111内设置有密封罩143，密封罩143固定设置在中罐120外壁，分流腔140内设置有调节阀150，调节阀150在外罐110破损后将降温腔121内的气体导入至分流腔140内，外罐110破损后，调节阀150受低温影响将进气口141打开，降温腔121内的低温高压气体通过进气口141进入到分流腔140内，然后再通过排气孔142排出到密封罩143与中罐120外壁之间，高压气体迫使密封罩143向外膨胀，密封罩143膨胀至外罐110内壁，并在外罐110内壁形成保护层，对破损位置进行密封，防止气体通过外罐110破损位置进入到保温腔111内，同时密封罩143内的低温气体也对保温腔111进行了降温，进一步降低了储液罐130内部升温的效率，增加了抢修的时间。
60.在此基础上，具体公开调节阀150，调节阀150包括阀门151，阀门151设置在分流腔140内，分流腔140位于进气口141的侧壁，阀门151远离进气口141的侧壁固定设置有伸缩杆152，伸缩杆152由多个滑动连接的圆杆组成，伸缩杆152贯穿中罐120外壁，伸缩杆152的一端固定设置在外罐110的内壁，伸缩杆152的外圈套设有压缩弹簧153，压缩弹簧153的一端与阀门151侧壁连接，伸缩杆152的另一端与外罐110的内壁连接，阀门151位于伸缩杆152处的侧壁固定设置有凸杆154，外罐110的内壁固定设置有变形板155，变形板155呈“l”形结构，变形板155的一端与凸杆154的端部贴合，变形板155通过温度变化取消对凸杆154的推动，变形板155为记忆金属，变形板155的高温相形状为“l”形结构，变形板155的低温相形状为“v”形结构，当外罐110破损后，外部气体进入到外罐110内，储液罐130内的低温便可通过外界气体传播，使变形板155温度变低，此时变形板155受低温影响变成低温相形状，即变形板155靠近凸杆154的端部向上弯折，此时变形板155取消对凸杆154的推动，降温腔121内的高压气体克服压缩弹簧153，伸缩杆152收缩带动阀门151，阀门151移动使进气口141打开，外界气体便进入到分流腔140内，同时阀门151靠近伸缩杆152的侧壁与分流腔140侧壁贴合，防止气体通过伸缩杆152的贯穿处泄露。
61.进一步的，为了减少对变形板155的依赖，降温腔121外壁纵向滑动设置有插板156，插板156的底端与凸杆154的端部贴合，插板156的顶端向变形板155处弯折，变形板155的弯折端贴合在插板156弯折端的底部，考虑到变形板155需要较强的硬度才能对凸杆154进行推动，为此，通过插板156对凸杆154进行阻挡，使凸杆154无法向插板156处移动，而变
形板155只需要在低温时形变将插板156抬起即可，此时插板156上移脱离凸杆154，凸杆154取消限位，阀门151便可将进气口141打开。
62.再进一步的，为了提高对保温腔111内的隔热效果，保温腔111为真空结构，外罐110内壁固定设置有保温板160，当外罐110破损后，气体进入到保温腔111内，密封罩143膨胀后将保温腔111内的气体通过破损口挤出，密封罩143与保温板160内壁接触，保温板160对外界的气温进行隔热，从而提高了对保温腔111内的隔热效果。
63.此外，变形板155为记忆金属，其包括铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金和镍钛合金。
64.第三实施例，本实施例在第一实施例的基础上进行实施，考虑到储液罐130破损时，气体不会通过连接管131排出，而是通过破损口排出，此时排气阀230不会工作，导热杆235也无法与制冷板122接触，为此，请参阅图12所示，其中，储液罐130的底部开设有通孔170，储液罐130底部内壁固定设置有活塞筒171，活塞筒171与通孔170连通，活塞筒171内滑动设置有活塞杆172，活塞杆172的顶端与扰流板212的底部固定连接，考虑到储液罐130破损时，气体进入到降温腔121内，降温腔121内气压变大克服活塞杆172与活塞筒171之间的摩擦力，活塞杆172被推动上移，带动扰流板212、连接杆211、挡板231和导热杆235上移，从而能够保证导热杆235与制冷板122接触。
65.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。