[发明专利]一种迷宫支撑管式车载低温绝热气瓶

说明书

一种迷宫支撑管式车载低温绝热气瓶，属于移动式低温绝热压力容器领域。这种车载低温绝热气瓶主要结构特点在于其前支撑结构和后支撑结构。在不改变气瓶结构的前提下，前后支撑的内管和外管均设计成内外交错的迷宫式圆管结构，该结构可以在保证支撑结构强度的同时有效加长导热路径，相对于传统的圆管可大幅度降低漏热量。为了消除热胀冷缩引起的热应力，前后支撑结构采用前端固定、后端滑动的形式。其中，前端支撑固定可以方便气瓶与外侧进出口接管有效连接；后端采用支撑管滑移结构，克服了常规气瓶的后支撑圆柱体直径小、径向晃动大等问题。本发明还具有焊点少、结构简单和强度易保证等优点，该结构可用于存装其他类似的低温液化气。

技术领域

本发明涉及一种迷宫支撑管式车载低温绝热气瓶，属于移动式低温压力容器领域，特别是目前快速发展的低温绝热气瓶。

背景技术

气瓶等移动式压力容器主要用于工业原料、民用燃料的储运，是国民经济发展重要的基础装备和人们生活重要的基础设施。据统计，我国气瓶等移动式压力容器年产量3000万台（只），在用量近1.4亿台（只），均居世界第一，具有量大面广、可移动性、介质易燃易爆等特性。因此，近年来国家特别重视气瓶等移动式压力容器相关技术研究。

随着传统能源石油、煤日渐枯竭，加上石油、煤燃烧产物产生的温室效应和酸雨，使人类面临能源、资源和环境危机的严峻挑战，人类越来越需要洁净的新能源。而氢能以其可再生的优势和丰富的资源引起了人们广泛的兴趣，而且氢不会造成环境污染，是一种非常理想、清洁的能源。为了减少车辆排放的二氧化碳，以氢作为燃料的燃氢汽车开发盛行，对低温液氢气瓶的研究也随之不断发展。和传统的车载低温绝热气瓶相比，液氢由于其介质温度极低（设计温度为-253℃），在同等条件下的漏热量远高于传统气瓶，因此对液氢介质的低温绝热气瓶结构设计的研究，需要注意降低气瓶整体的导热量提升绝热性能。

低温绝热气瓶的支撑管是气瓶漏热结构设计的关键，它不仅要有足够的强度来承受车载时的各种载荷，还要尽可能地减少漏热。传统的支撑管结构，在保障强度的前提下，壁厚太大引起传热损失过高，研究表明支撑结构的热流比例高达30-50%，无法满足车载液氢气瓶的需求。相反，若通过减小壁厚降低热损失，则无法满足支撑强度和机械加工等方面的要求。因此，研制一种结构可靠、传热量小、加工便捷的车载低温绝热气瓶是很有必要的。

发明内容

本发明提供一种迷宫支撑管式车载低温绝热气瓶，在不改变气瓶结构复杂程度的前提下，前后支撑的内管和外管均设计成内外交错的迷宫式圆管结构，该结构可以在保证支撑结构强度的同时有效加长导热路径，相对于传统的圆管可大幅度降低漏热量，保证气瓶长周期稳定运行。

本发明采用的技术方案是：一种迷宫支撑管式车载低温绝热气瓶，它包括内胆、外壳、端部管路和支撑结构，所述外壳内设有包裹内胆的绝热层，所述端部管路包括穿过外壳进入内胆的进液管、增压管、出液管和回气管，所述支撑结构采用卧式支撑或立式支撑；所述卧式支撑包括前支撑结构和后支撑结构，采用前支撑结构固定、后支撑结构滑移的形式，所述前支撑结构包含外壳前封头、内胆前封头、前焊接法兰、迷宫式前支撑内管、迷宫式前支撑外管和前支撑连接盖，前焊接法兰一端与外壳前封头固定相连，另一端与迷宫式前支撑内管焊接在一起，迷宫式前支撑内管通过端部的前支撑连接盖与迷宫式前支撑外管的一端连接在一起，迷宫式前支撑外管的另一端和内胆前封头焊接在一起，前支撑结构通过前隔套和外界环境隔开；所述后支撑结构包含外壳后封头、内胆后封头、后滑套法兰、迷宫式后支撑内管、迷宫式后支撑外管和后支撑连接盖，后滑套法兰一端与外壳后封头固定相连，另一端的滑套内壁与迷宫式后支撑内管的外壁成滑动配合，迷宫式后支撑内管通过后支撑连接盖与迷宫式后支撑外管的一端连接在一起，迷宫式后支撑外管的另一端与内胆后封头焊接在一起，后支撑结构通过后隔套和外界环境隔开。

所述迷宫式前支撑内管、迷宫式前支撑外管、迷宫式后支撑内管和迷宫式后支撑外管根据漏热率设计成不同的内外交错的迷宫式结构，对于方形锯齿型迷宫结构的内管和外管，其管壁厚度为3-30 mm，每个方形锯齿的轴向长度为1-10 mm，形成内外交错的结构。