本發(fā)明涉及裝備制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于壓力容器保溫的蓄熱式撬裝保護(hù)罩及其制作方法。

背景技術(shù)：

在新疆等晝夜溫差較大的地方對(duì)于壓力容器的使用具有較大的影響，白天溫度高，晚上溫度低，長(zhǎng)期在冷熱交替的下會(huì)使壓力容器始終存在溫差應(yīng)力，導(dǎo)致壓力容器極易受損，致使其壽命降低。對(duì)壓力容器進(jìn)行保溫處理能大大提高它的壽命，而現(xiàn)有針對(duì)低溫容器的保溫方式主要有：真空粉末、真空夾層、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料等保溫材料作保溫隔熱層?，F(xiàn)有的保溫方式基本上都是在壓力容器的外側(cè)加上一層保溫隔熱層以達(dá)到保溫的目的，但是在使用時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)被腐蝕等現(xiàn)象導(dǎo)致保溫層的脫落；另外，由于保溫層是直接附著在壓力容器外表面，如果沒(méi)有全部覆蓋住，極有可能會(huì)引起內(nèi)部各部位溫差不均勻，致使溫差應(yīng)力損傷更嚴(yán)重，達(dá)不到預(yù)期效果；此外，太陽(yáng)能沒(méi)有得到有效利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)象提供一種用于壓力容器保溫的蓄熱式撬裝保護(hù)罩及其制作方法，該保護(hù)罩整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅能夠起到保溫蓄熱的作用，而且還能夠便于移動(dòng)運(yùn)輸和組裝，這種用于壓力容器保溫的蓄熱式撬裝保護(hù)罩在晝夜溫差較大的地方能夠起到很好地保護(hù)效果，延長(zhǎng)壓力容器的使用壽命。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種用于壓力容器保溫的蓄熱式撬裝保護(hù)罩，包括帶有滾輪的撬板，撬板上設(shè)置有相連的第一半圓筒罩和第二半圓筒罩，第一半圓筒罩和第二半圓筒罩結(jié)構(gòu)相同；第一半圓筒罩的橫截面為半圓形，第一半圓筒罩包括由外向內(nèi)間隔設(shè)置的第I層框架、第Ⅱ?qū)涌蚣芤约暗冖髮涌蚣?，第I層框架與第Ⅱ?qū)涌蚣苤g形成真空層，第Ⅱ?qū)涌蚣芘c第Ⅲ層框架之間形成蓄熱層，蓄熱層內(nèi)放有蓄熱材料。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，第一半圓筒罩和第二半圓筒罩的端部均設(shè)置有端蓋，第一半圓筒罩的端蓋上設(shè)置有壓力表，第二半圓筒罩的端蓋上設(shè)置有溫度儀表。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，第二半圓筒罩的頂部設(shè)置有安全閥以及氣體檢測(cè)感應(yīng)器。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，第一半圓筒罩和第二半圓筒罩之間通過(guò)法蘭盤連接。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，第Ⅱ?qū)涌蚣艿牟馁|(zhì)為鐵皮，在第Ⅱ?qū)涌蚣苌线€設(shè)置有若干層鋁箔。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，蓄熱層內(nèi)設(shè)置有聚乙烯蓄熱塊，在聚乙烯蓄熱塊內(nèi)放置有相變蓄熱材料。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，相變蓄熱材料為CaCl₂·6H₂O和硼砂的混合物，且硼砂的質(zhì)量為CaCl₂·6H₂O質(zhì)量的1％；或相變蓄熱材料為CaCl₂·6H₂O與H₂O的混合物，且H₂O的質(zhì)量為CaCl₂·6H₂O的質(zhì)量的10％。

一種用于壓力容器保溫的蓄熱式撬裝保護(hù)罩的制作方法，包括以下步驟：

1)將鋼條交叉設(shè)置形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)整體呈半圓形，在該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上設(shè)置一層鐵皮，形成第I層框架，在第I層框架內(nèi)由外向內(nèi)制作結(jié)構(gòu)相同的第Ⅱ?qū)涌蚣芤约暗冖髮涌蚣?，第I層框架與第Ⅱ?qū)涌蚣苤g以及第Ⅱ?qū)涌蚣芘c第Ⅲ層框架之間均通過(guò)鋼條連接；第I層框架與第Ⅱ?qū)涌蚣苤g形成真空層，第Ⅱ?qū)涌蚣芘c第Ⅲ層框架之間形成蓄熱層，將蓄熱材料放入到蓄熱層中，形成半圓形筒A；

2)制作與半圓形筒A結(jié)構(gòu)相同的半圓形筒B；

3)將半圓形筒A和半圓形筒B一端相連，在第一半圓筒罩和第二半圓筒罩的另一端部均設(shè)置端蓋，然后設(shè)置在帶有滾輪的撬板上；在第一半圓筒罩的端蓋上設(shè)置壓力表，在第二半圓筒罩的端蓋上設(shè)置溫度儀表；且在第二半圓筒罩的頂部設(shè)置安全閥以及氣體檢測(cè)感應(yīng)器。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，第一半圓筒罩和第二半圓筒罩之間通過(guò)法蘭盤連接。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，第Ⅱ?qū)涌蚣艿牟馁|(zhì)為鐵皮，在第Ⅱ?qū)涌蚣苌显O(shè)置有若干層鋁箔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：陽(yáng)光照射到蓄熱式撬裝保護(hù)罩上，保護(hù)罩會(huì)吸收陽(yáng)光中的能量，向內(nèi)部傳熱，但由于真空層的存在，導(dǎo)致缺乏介質(zhì)無(wú)法進(jìn)行傳導(dǎo)，此時(shí)真空層將會(huì)隔絕部分的熱量。在真空層中只能通過(guò)熱輻射的形式將熱量進(jìn)一步向內(nèi)擴(kuò)散，對(duì)蓄熱層放熱過(guò)程起到良好的保溫效果，利于維持保護(hù)罩內(nèi)溫度的室溫化，克服了現(xiàn)有技術(shù)中保溫層脫落的問(wèn)題。

進(jìn)一步的，由于在第Ⅱ?qū)涌蚣苌线€設(shè)置有若干層鋁箔，當(dāng)真空層中熱量通過(guò)熱輻射的形式進(jìn)一步向內(nèi)擴(kuò)散時(shí)，鋁箔則起到了反射輻射的作用，隨著鋁箔純度的增加與熱射線波長(zhǎng)的增大，鋁箱對(duì)光的反射率增大，隨著平整度的降低與表面粗糙度的增大鋁箔對(duì)光的反射率降低，從而會(huì)將一部分熱量再次反射回去，減少對(duì)蓄熱層的影響。

進(jìn)一步的，在蓄熱層中，CaCl₂·6H₂O晶體即受到剩余熱量影響，也受到保護(hù)罩內(nèi)溫度影響，剩余熱量和保護(hù)罩內(nèi)溫度通過(guò)傳導(dǎo)的形式將信息透過(guò)聚乙烯塑料傳遞給CaCl₂·6H₂O晶體，使之發(fā)生相變，去吸收剩余的熱量和放熱維持內(nèi)部溫度的室溫化。

進(jìn)一步的，該蓄熱式撬裝保護(hù)罩頂蓋上安裝有測(cè)壓儀表和測(cè)溫儀表。測(cè)壓儀表能夠及時(shí)反映保護(hù)罩內(nèi)壓力變化情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)罩內(nèi)壓力；最頂端設(shè)有安全閥，當(dāng)壓力容器正常工作壓力情況下，保持嚴(yán)密不漏，當(dāng)容器內(nèi)壓力一旦超過(guò)規(guī)定，它就能自動(dòng)迅速排泄保護(hù)罩內(nèi)介質(zhì)，使容器內(nèi)的壓力始終保持在最高允許范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保溫的蓄熱式撬裝保護(hù)罩，不僅能降低外界環(huán)境溫度對(duì)壓力容器的影響而且還能起到蓄熱保溫的作用。除此之外，由于保護(hù)罩的存在也能降低雨水等對(duì)壓力容器的腐蝕，同時(shí)還具有防爆，易檢測(cè)泄露等優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步的，測(cè)溫儀表選用熱電偶溫度計(jì)，將測(cè)溫儀表安裝在套管中，帶套管的溫度計(jì)接口安全可靠，應(yīng)用比較廣泛，在中、高壓反應(yīng)容器中常被采用，套管與保護(hù)罩的連接用螺紋連接。

進(jìn)一步的，在安全閥接近出口處還安裝有一個(gè)氣體檢測(cè)感應(yīng)器，在壓力容器發(fā)生泄漏時(shí)，感應(yīng)器會(huì)接收信息并反饋出警報(bào)信號(hào)，讓工作人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

本發(fā)明保護(hù)罩的制作方法簡(jiǎn)單，保護(hù)罩以撬塊的形式存在，便于移動(dòng)運(yùn)輸和安裝，該蓄熱式撬裝保護(hù)罩加入了相變蓄熱材料，能有效的保護(hù)和維持保護(hù)罩內(nèi)的溫度，使其不會(huì)出現(xiàn)太大的溫度變化，基本維持在室溫環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的保護(hù)罩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為保護(hù)罩側(cè)視圖(法蘭盤面)。

圖3為半圓筒罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為I、Ⅱ?qū)涌蚣艽罱ㄊ疽鈭D。

圖5為I、Ⅱ、Ⅲ層連接方式。

圖6為Ⅱ、Ⅲ層之間的凹槽示意圖。

圖7為聚乙烯塑料蓄熱塊模型。

其中，1為鋁箔，2為端蓋，3為法蘭盤，4為壓力表，5為溫度儀表，6為安全閥，7為撬板，8為滾輪，9為氣體檢測(cè)感應(yīng)器，10為真空層，11為蓄熱層12為第一半圓筒罩，13為第二半圓筒罩，14為蓄熱塊。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的用于壓力容器保溫的蓄熱式撬裝保護(hù)罩的橫截面呈半圓，包括撬板7，撬板7底部設(shè)置有滾輪8，撬板7上設(shè)置有沿軸向相連的第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13，第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13之間通過(guò)法蘭盤3連接；第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13的端部均設(shè)置有端蓋2，第一半圓筒罩12的端蓋2上設(shè)置有壓力表4，第二半圓筒罩13的端蓋2上設(shè)置有溫度儀表5，壓力表4用于監(jiān)測(cè)保護(hù)罩內(nèi)壓力變化，溫度儀表5選用熱電偶溫度儀，用套管連接安全可靠。第二半圓筒罩13的頂部設(shè)置有安全閥6以及氣體檢測(cè)感應(yīng)器9，安全閥6能保證操作時(shí)的安全，而氣體檢測(cè)感應(yīng)器9能對(duì)壓力容器的泄漏起到監(jiān)測(cè)和示警的作用。

參見(jiàn)圖3，第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13結(jié)構(gòu)相同，第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13的橫截面均為半圓形，第一半圓筒罩12包括由外向內(nèi)間隔設(shè)置的第I層框架、第Ⅱ?qū)涌蚣芤约暗冖髮涌蚣埽贗層框架與第Ⅱ?qū)涌蚣苤g形成真空層10，第Ⅱ?qū)涌蚣芘c第Ⅲ層框架之間形成蓄熱層11。

第Ⅱ?qū)涌蚣艿牟馁|(zhì)為鐵皮，在第Ⅱ?qū)涌蚣苌线€設(shè)置有若干層鋁箔1。

蓄熱層11內(nèi)設(shè)置有聚乙烯蓄熱塊，在聚乙烯蓄熱塊內(nèi)放置有相變蓄熱材料，相變蓄熱材料為CaCl₂·6H₂O和硼砂的混合物，且CaCl₂·6H₂O和硼砂的混合物中硼砂的質(zhì)量為CaCl₂·6H₂O質(zhì)量的1％。除此之外，相變蓄熱材料還可以為CaCl₂·6H₂O與H₂O的混合物，其中，H₂O的質(zhì)量為CaCl₂·6H₂O的質(zhì)量的10％，相變蓄熱材料還可以為CaCl₂·6H₂O-MgCl₂·6H₂O復(fù)合鹽相變材料，以SrCl₂·6H₂O作為成核劑，能使溫度達(dá)到21℃等。

上述用于壓力容器保溫的蓄熱式撬裝保護(hù)罩的制作方法如下：

該蓄熱式撬裝保護(hù)罩制造安裝時(shí)，分為三部分：起主體作用的第一半圓筒罩12、第二半圓筒罩13、兩端部的端蓋2和連接第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13的法蘭盤3。端蓋2、第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13都是安裝在撬板7上。

第一步，搭建半圓形第Ⅰ層框架以及第Ⅱ?qū)涌蚣?。第Ⅰ層框架和第Ⅱ?qū)涌蚣芙Y(jié)構(gòu)均如圖4所示。按中徑確定每一層的圓筒半徑，I層框架和II層框架均是先采用鋼條，按照軸向和周向交替編織(或焊接)，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖4所示，網(wǎng)編制的越密，承壓能力越強(qiáng)，然后將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)用鐵皮包裹，形成第I層框架和第II層框架，其中，第II層框架上再覆蓋幾層鋁箔1，鋁箔1起反射輻射的作用；

第二步，搭建徑向鋼條連接Ⅲ層框架。如圖5所示，先將第II層框架在周向和軸向鋼條的相交處向各自所在圓平面的圓心搭建徑向鋼條，徑向鋼條向外延伸可以將第Ⅰ框架和第Ⅱ?qū)涌蚣苓B接在一起，在各自圓平面的徑向鋼條上搭建第III層周向鋼條，將第II層框架和第III層框架固定成一個(gè)整體，第II層框架和第III層框架形成半圓環(huán)形凹槽，如圖6所示；

第三步，在半圓環(huán)形凹槽內(nèi)放置聚乙烯蓄熱塊，完成第III層框架。聚乙烯蓄熱塊即用聚乙烯塑料做成的蓄熱塊14，蓄熱塊14的結(jié)構(gòu)如圖7所示，蓄熱塊14兩端各有一個(gè)小孔，將蓄熱材料通過(guò)小孔放入聚乙烯蓄熱塊中，最后用塞子將孔封上，再將其放置在第II層和第III層之間的半環(huán)形凹槽內(nèi)，在第III層框架的周向和徑向相交處搭建軸向鋼條，最后第III層框架搭建完成，同樣第III層框架結(jié)構(gòu)如圖4所示，第III層框架起到將聚乙烯蓄熱塊封裝在凹槽內(nèi)，再用鐵皮將第III層內(nèi)側(cè)包裹起來(lái)，完成起主體作用的第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13。三層框架所覆蓋的鐵皮厚度為5mm～8mm。

對(duì)于最端部的端蓋2，其制作方法與第一半圓筒罩12和第二半圓筒罩13制作方法類似，相對(duì)而言較簡(jiǎn)單些，由鋼條搭建平面半圓形構(gòu)架，同樣構(gòu)建三層框架構(gòu)成真空層和蓄熱層，將半圓形的蓄熱塊放置蓄熱層內(nèi)中，最后用軸向鋼條封裝，裹上鐵皮，鐵皮厚度大約為5mm～8mm。

這三部分與撬板7之間的連接方式都是焊接，頂蓋2與第一半圓筒罩12、頂蓋2與第二半圓筒罩13、法蘭盤3與第一半圓筒罩12、第二半圓筒罩13也是焊接連接，而兩個(gè)撬板7則是由法蘭盤連接在一起形成一個(gè)完整的蓄熱式撬裝保護(hù)罩。

具體的，本發(fā)明中通過(guò)交叉設(shè)置的細(xì)長(zhǎng)型鋼條形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖4所示，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)整體呈半圓形，在該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上設(shè)置一層鐵皮，形成由外向內(nèi)且結(jié)構(gòu)相同的第I層框架、第Ⅱ?qū)涌蚣芤约暗冖髮涌蚣?，第I層框架與第Ⅱ?qū)涌蚣苤g以及第Ⅱ?qū)涌蚣芘c第Ⅲ層框架之間均通過(guò)徑向的鋼條連接，徑向的鋼條同時(shí)起到支撐的作用。第I層框架與第Ⅱ?qū)涌蚣苤g形成真空層10，第Ⅱ?qū)涌蚣芘c第Ⅲ層框架之間形成蓄熱層11，將蓄熱材料放入到蓄熱層11中。

外界環(huán)境溫度的變化引起保護(hù)罩外壁溫度的改變，吸收熱量通過(guò)傳導(dǎo)進(jìn)入第I層框架，使其壁溫發(fā)生變化。此時(shí)途經(jīng)真空層10，而真空層10具有很高的絕熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)熱系數(shù)視為0.023W/(m·K)，由于小于0.05W/(m·K)，則可視為該層有高效保溫效果，真空層10對(duì)于熱量起到了隔絕作用，讓熱量不能通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鞯男问綄?duì)內(nèi)部產(chǎn)生影響，同時(shí)減少了內(nèi)部熱量的流失，致使在真空層10中只能以輻射的形式向內(nèi)傳遞熱量。即真空層10既能有效降低外部環(huán)境溫度大幅度改變帶來(lái)的影響，也能對(duì)蓄熱層放熱過(guò)程起到良好的保溫效果。由于鋁箔1的存在，起到了反射輻射的作用，將一部分由輻射產(chǎn)生熱量反射回去，降低了外界溫度對(duì)真空層10內(nèi)部溫度的影響。

在蓄熱層11中，放置著聚乙烯蓄熱塊，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.42W/(m·K)，鋼條(碳素鋼)的導(dǎo)熱系數(shù)較高在48W/(m·K)左右，都能很好的傳遞熱量。

聚乙烯蓄熱塊內(nèi)放置著CaCl₂·6H₂O和硼砂的混合物，其中，硼砂的質(zhì)量為CaCl₂·6H₂O質(zhì)量的1％。該CaCl₂·6H₂O晶體為無(wú)機(jī)水合鹽相變蓄熱材料，無(wú)機(jī)水合鹽相變材料具有比較大的熔解熱和固定的熔點(diǎn)，脫出的結(jié)晶水使鹽熔解而吸熱，降溫時(shí)發(fā)生逆過(guò)程，吸收液態(tài)水而放熱再次生成無(wú)機(jī)水合鹽結(jié)構(gòu)。其中CaCl₂·6H₂O晶體的熔解溫度為29℃，在加入其質(zhì)量1％的硼砂后，其熔解溫度變?yōu)?6℃。當(dāng)溫度超過(guò)該值時(shí)，CaCl₂·6H₂O晶體開(kāi)始熔解，脫出結(jié)晶水并吸收267kJ/kg的熱量。當(dāng)溫度低于該值時(shí)，CaCl₂將會(huì)與水以硼砂為核心重新結(jié)晶為CaCl₂·6H₂O晶體，并放出大量的熱，對(duì)保護(hù)罩內(nèi)儲(chǔ)蓄物進(jìn)行加熱，溫度也不會(huì)超過(guò)26℃，當(dāng)溫度超過(guò)26℃時(shí)，CaCl₂·6H₂O晶體就會(huì)發(fā)生相變，重新吸熱，所以保護(hù)罩內(nèi)溫度最后會(huì)維持在26℃左右來(lái)回改變直至穩(wěn)定。其中硼砂在熔解和結(jié)晶過(guò)程中起了很大的作用，硼砂作為成核劑，以充當(dāng)成核中心，硼砂的加入可以抑制過(guò)冷現(xiàn)象，而且由于硼砂的成核作用，可以加快材料的冷卻凝固過(guò)程?？筛鶕?jù)具體實(shí)際情況，確定所需蓄熱材料的質(zhì)量。CaCl₂·6H₂O晶體即受到剩余外界的溫度影響，也受到保護(hù)罩溫度影響，剩余熱量和保護(hù)罩溫度通過(guò)傳導(dǎo)的形式將信息透過(guò)聚乙烯塑料傳遞給CaCl₂·6H₂O晶體，使之發(fā)生相變，去中和剩余的熱量和維持內(nèi)部溫度的室溫化。

該蓄熱式撬裝保護(hù)罩以撬塊的形式存在，便于移動(dòng)運(yùn)輸和安裝，該蓄熱式撬裝保護(hù)罩加入了相變蓄熱材料，能有效的保護(hù)和維持保護(hù)罩內(nèi)的溫度，使其不會(huì)出現(xiàn)太大的溫度變化，基本維持在室溫環(huán)境。

本發(fā)明的保溫技術(shù)主要是依靠蓄熱材料的特性。溫度的高低決定了所選蓄熱材料對(duì)熱量的吸收與釋放，使得蓄熱材料不斷進(jìn)行相變反應(yīng)，但保護(hù)罩內(nèi)溫度不會(huì)超過(guò)26℃，最終達(dá)到控溫的效果。

本發(fā)明中保護(hù)罩的核心部分為相變蓄熱材料所在的蓄熱層11和起到絕熱作用的真空層10，整體結(jié)構(gòu)采用搭建框架填鋪鐵皮的方式制造。該蓄熱式撬裝保護(hù)罩加工采用的是雙層壓力容器的制作方法，分為兩層：外部的真空層和內(nèi)部的蓄熱層，一層套一層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；該蓄熱式撬裝保護(hù)罩是由兩個(gè)一樣的撬塊拼接而成，先將臥式壓力容器放置其中后，再將兩部分由法蘭連接緊固密封。

應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。