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技术文章
杜瓦瓶的历史?杜瓦瓶的工作原理?#技术说明
点击次数:15089 发布时间:2021/9/23 16:37:11
杜瓦瓶是采用超真空绝热的不锈钢压力容器,是为储存、运输和使用液氧、液氮、液氩或二氧化碳而设计,用于ke靠而经济的运输和储存低温液态气体,以及在广阔的应用范围内就地储存和供应液态气体
正文:我们家里一般都会备有储存热水的保温瓶,它的作用就是将水的温度在一定的时间内保持不变。那么对于温度保持要求更高,更加严格的场景该使用什么设备呢?
杜瓦瓶(Dewars)也叫保温瓶,是储藏液态气体、低温研究和晶体元件保护的一种较理想容器和工具。现代的杜瓦瓶是苏格兰物理学家和化学家詹姆斯-杜瓦爵士发明的。
其实早在古罗马时期人们就已经知道,双层容器能保暖。在庞贝城的废墟中,人们曾挖出过一个双层容器。
现代的杜瓦瓶是苏格兰物理学家和化学家詹姆斯-杜瓦爵士发明的。1892年,杜瓦吩咐伯格将玻璃吹制一个特殊的玻璃瓶。这是一个双层玻璃容器,两层玻璃胆壁都涂满银,然后把两层壁间的空气抽掉,形成真空。两层胆壁上的银可以防止辐射散热,真空能防止对流和传导散热,因此盛在瓶里的液体,温度不易发生变化。后来,伯格用镍制造外壳,保护易碎的玻璃瓶胆。起初,这种杜瓦瓶仅在实验室、医院和探险队中使用,以后在野餐或乘火车时也使用起来。
1893 年1 月20 日杜瓦宣布发明了一种特殊的低温恒温器(cryostat)——后来称为杜瓦瓶。1898 年他用杜瓦瓶实现了氢的液化,达到了20.4K。翌年又实现了氢的固化,靠抽出固体氢表面的蒸气,达到了12K。 杜瓦发明的盛低温液化气体的容器,就是双层中间镀银,并抽成真空的玻璃容器,这种容器后来被改造成人人皆知的日用品——热水瓶。1925年,开始有大众化的廉价塑料热水瓶出售。
同时,实验室中装运、储藏液态气体也需要类似的真空保温容器。杜瓦于1906年发明了储藏液态氧的金属杜瓦瓶。为铁路运输而设计的容量为110000升的金属容器,液态氧每天蒸发率大约是0.1%,液态氢每天蒸发率大约是0.8%。
杜瓦瓶(Dewars)其要结构和各部件功能如下 :
①外筒体 :除保护内桶体外,它还与内桶体形成真空夹层以阻止瓶外热量的侵入,减少瓶内低温液体的自然汽化量 ;
②内筒体 :储备低温液体 ;
③汽化器 :通过与外桶内壁的热交换,实现将瓶内的液态气体转化为气态 ;
④ 液阀 :控制杜瓦瓶进行液体充灌或从瓶中排出液体 ;
⑤安全阀 :当容器的压力大于zui大工作压力时自动卸压,其起跳压力略大于zui大工作压力 ;
⑥排放阀 :在杜瓦瓶灌充液体时,用此阀排放瓶内气相空间的气体,降低瓶内压力,以便快速顺利地灌充液体。其另一作用是杜瓦瓶在储存或其他情况下发生瓶内压力超过zui高工作压力时,可用此阀人工排放瓶内的气体,以降低瓶内的压力 ;
⑦ 压力表 :指示瓶内筒的压力 ;
⑧ 增压阀 :此阀开启后,瓶内的液体便会通过增压盘管与外筒壁进行热交换,汽化为气体,进入内筒壁上部的气相空间,使气瓶建立一定的驱动压力(内压),以便驱动瓶内的低温液体,使其流动 ;
⑨ 使用阀 :用于杜瓦瓶液体汽化回路与用户用气进口端管道通路的开启,也可以用此阀控制气体的流速 ;
⑩ 液位计 :比较直观地指示容器内液面的高低,安装位置应便于操作人员观察和检修 。
杜瓦瓶的工作原理是怎么样的呢?
杜瓦瓶的结构简析:上部呢有保护圈、管路阀门系统,中间瓶体呢有不锈钢外壳、绝热层,里面有不锈钢内胆、真空夹层,里边就是装的液体介质,底部有增压/蒸发管路、底圈。
管路阀门系统的使用:
增压器:增压器采用翅片式换热器,安装在瓶的底部,用以提高瓶内压力,但当瓶内液体液位较低时,增压速度很慢,因此,建议用户在使用,先将瓶内压力提高,以便使用液体时,瓶内压力能够满足要求。
排放阀:此阀与气瓶气相空间相连,开启此阀释放瓶内气体使压力降低。
进液截止阀:此阀用于控制低温液体的充灌。
出液截止阀:此阀用于控制低温液体的输出。
增压截止阀:此阀用于控制增压器回路,开启此阀即可向瓶内增压。
增压调节阀:低温液体通过此阀进入增压器转化为气体,回到内胆,从而使瓶内压力达到增压调节阀的设定值。
液位计:液位计采用电容式液位计,电容传感器根据瓶内的液体高度产生一个成比例的电信号,液位显示表在接受电信号后进行信号转换,以百分比数字表示不同的液体量。
外壳在超压条件下的保护是通过一个真空塞来实现的。如果内胆发生泄漏(导致夹层压力超高),真空塞将开启泄压。万一真空塞发生泄漏将导致夹层真空破坏,这时可以发现外壳出现“发汗”和结霜现象。当然,在与瓶体连接的管道末端出现的结霜或凝水现象是正常的。
杜瓦瓶的供液使用流程:先确定备用瓶组的管道总阀门已经关闭, 打开准备使用的钢瓶上的气体阀和出液阀, 再打开与钢瓶连接的瓶组汇管橇上对应的阀门, 接着打开与之对应的管道总阀门。zui后再打开气化器进口处的阀门, 液体通过气化器气化后经调压器调压后供给用户。供液时, 若钢瓶的压力不够, 可以打开钢瓶的增压阀, 通过钢瓶自带的增压系统对钢瓶增压, 从而获得足够的供液压力。
杜瓦瓶的供液使用流程:先确定备用瓶组的管道总阀门已经关闭, 打开准备使用的钢瓶上的气体阀和出液阀, 再打开与钢瓶连接的瓶组汇管橇上对应的阀门, 接着打开与之对应的管道总阀门。zui后再打开气化器进口处的阀门, 液体通过气化器气化后经调压器调压后供给用户。供液时, 若钢瓶的压力不够, 可以打开钢瓶的增压阀, 通过钢瓶自带的增压系统对钢瓶增压, 从而获得足够的供液压力。
杜瓦瓶有两个主要的优点:di一个是,同压缩气体钢瓶相比它能够在相对低的压力下容纳大量的气体。第二个是他提供了容易操作的低温液体源。由于杜瓦瓶坚固ke靠,保持时间长,以及自身含有气体供应系统,利用其内置汽化器及可连续输出流量高达10m3/h的常温气体(氧、氮、氩),气体高恒定输出压力达1.2Mpa(中压型)2.2Mpa(高压型),wan全满足通常情况下的用气要求。
那么杜瓦瓶是如何制造出来的呢?
根据结构特点将绝热瓶内外层筒生产分开两条物流线生产,组装时汇总到公共物流线。基本模式如下:
内筒
封头(外定制)检验---封头接管组焊(手工氩弧焊工位)---送到与筒身组对的位置(物料小车)---定尺板(外加工或自加工)检验----卷圆(3轴卷板机,带小卷边直线段)---输送到纵缝焊接工位(物料小车)---纵缝自动焊(TIG,MIG或等离子焊工艺,根据筒身规格和壁厚定)---输送到与封头组焊的工位(物料小车)---环缝自动焊接(锁定卷边插接,MIG焊)----从操作者对面输送组焊结束筒体(辊道平台)-----清洗打压检验---放置在翻身小车上---包绝热层(用绝热层缠绕工装)----与外筒身组对装配(缠绕机吊装工位上垂直与外筒身组对)
外筒
定尺板(外加工或自加工)检验----卷圆(3轴卷板机,带小卷边直线段)---输送到纵缝焊接工位(物料小车)---纵缝自动焊(TIG,MIG或等离子焊工艺,根据筒身规格和壁厚定)---输送到与封头组焊的工位(物料小车)---环缝自动焊接(锁定卷边插接,MIG焊)----从操作者对面输送组焊结束筒体(辊道平台)---内壁焊接筒冷却盘管(气焊)----放置到翻身小车上----与内筒身组对(缠绕机吊装工位上垂直与外筒身组对)
内外筒成品
组对好的工件安装外封头----环缝自动焊接(采用MIG焊)---放置在翻身小车上----平移工件到水平输送带上-----筒体封头外紧固件和提手焊接(手工氩弧焊)----检漏仪检查
包装入库
对于大的低温容器,物流线和纵环缝焊接基本共线生产,及物流输送小车,纵环缝焊接,外筒内壁自动焊接铜冷却盘管,筒体抛光,检验等,结合生产实际情况确定。一般按如下流程进行:
定制板料检验----移到卷圆工位---真空吸盘吊装到卷圆送料段---送料卷圆---移出卷圆筒体----纵缝焊接(采用等离子或MIG焊)---移出纵缝工位(内筒包绝热缠绕膜,外筒自动焊铜冷却盘管)----封头组对----环缝焊接----内外筒组焊结束-----封闭式抛光房进行外壁抛光---检漏仪检验—包装入库。
那么在使用中需要注意哪些安全事项呢?
杜瓦瓶一般情况下有 4 个阀门,即液体使用阀、气体使用阀、放空阀、增压阀。此外还有气相压力表和液位计。杜瓦瓶不但设置了安全阀,而且还设置了爆破片 [6]。一旦瓶内气体的压力超过安全阀的起跳压力,安全阀立即会起跳自动排气泄压。如果安全阀失灵或气瓶发生意外导致真空层破坏,瓶内压力急剧升高到一定的程度,其所设的防爆片即会自动破裂,从而及时地将瓶内的压力很快降到大气压力。杜瓦瓶储存的是医用液态氧,大大增加了储氧能力。1 只容积为 175 L 的杜瓦瓶,它的储氧量就相当于 28只 40 L 容积的高压气瓶的储氧量,这样就大大减轻了运输压力,也减少了资金的投入。杜瓦瓶使用有 2 种方法 :
(1)杜瓦瓶气体使用阀,将高压金属软管一头连接在杜瓦瓶气体使用阀上,一头连接在汇流排上,先开增阀,然后缓慢打开气体使用阀,即可使用,大多数医院只用气相阀就能满足用气要求。
(2)杜瓦瓶液体使用阀,用高压金属软管将杜瓦瓶液体阀所在管道与汽化器相连,气化器的大小按用气量大小配置,采用无缝钢管管道输送气体,管道上安装减压阀、安全阀、压力表来控制供气系统的安全,这样既能方便、稳定地用气,又能确保安全使用。使用杜瓦瓶时,先确认连接好后,再打开液体使用阀,若气体压力达不到使用要求,可开增压阀,稍等几分钟压力会升高并达到使用要求。
以上的注意点都记住了吗?
原创作者:上海非利加实业有限公司