液氮消防设备及其液氮储存装置的制作方法

1.本实用新型涉及液氮储存设备技术领域，尤其涉及一种液氮消防设备及其液氮储存装置。


背景技术：

2.目前国内外消防灭火使用的灭火剂主要有水、泡沫、卤代烷系列以及高、低压二氧化碳等。使用现有灭火剂，对文秘档案、贵重物品有严重的污染和破坏；卤代烷系列灭火剂对大气臭氧层还具有破坏作用，在全球范围已经被限制淘汰；高、低压二氧化碳对大气温室效应有一定影响。利用液氮作为灭火剂，能在气化过程中吸收大量热量，使火燃迅速降温，达到快速灭火的效果，并且氮气不会污染环境，对文秘档案、贵重物品等能够起到保护作用。虽然氮气灭火效果好，但由于液态氮气难以长期储存，储存在液氮罐内的液氮，每天都在挥发，进而很难保证液氮罐内液氮时刻处于满位状态。进而导致液氮消防设备应用很少。


技术实现要素：

3.本实用新型公开一种液氮消防设备及其液氮储存装置，以解决相关技术中液氮储罐内液氮挥发速度快，储蓄时间短的问题。
4.为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：
5.本实用新型所述的液氮储存装置，包括第一储蓄罐、冷源和冷凝管汇，
6.冷凝管汇包括输入管汇、罐内管汇和排放管汇，罐内管汇设置于第一储蓄罐内，且罐内管汇的第一端与输入管汇可拆卸相连，罐内管汇的第二端与排放管汇相连；
7.输入管汇与冷源相连，且冷源通过输入管汇向罐内管汇注入热换液体，并通过热换液体与第一储蓄罐内的液氮进行热交换，以维持第一储蓄罐内的液氮的温度。
8.基于本实用新型所述的液氮储存装置，本技术还公开了一种液氮消防设备，该液氮储存装置包括本技术所述的液氮储存装置。进一步的，该液氮消防设备还包括运载平台，第一储蓄罐设置于运载平台。
9.本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：
10.本实用新型实施例公开的液氮储存装置中，温度低于第一储蓄罐内的液氮的温度的热换液体从冷源沿冷凝管汇流经第一储蓄罐，不仅可以使第一储蓄罐内气化的氮气再次液化，还可以避免第一储蓄罐内的液氮从外部吸热，进而延长液氮在第一储蓄罐内储存时间，以保证第一储蓄罐内的液氮时刻保持满位状态。罐内管汇的第一端与输入管汇可拆卸相连，进而在需要移动第一储蓄罐的情况下，可以将冷源和输入管汇与第一储蓄罐分离，以便于第一储蓄罐内液氮运输。
附图说明
11.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的
不当限定。在附图中：
12.图1为本实用新型第一种实施例公开的液氮储存装置的示意图；
13.图2为本实用新型第二种实施例公开的液氮储存装置的示意图；
14.图3为本实用新型一种实施例中第一阀门的控制原理图；
15.图4为本实用新型一种实施例中冷凝管汇的示意；
16.图5为本实用新型一种实施例中管汇隔热件的示意图；
17.图6为本实用新型一种实施例中输入管汇和排放管汇的结构示意图。
18.图中：100-第一储蓄罐；110-内胆；120-外胆；101-真空腔；200-冷源；300-冷凝管汇；310-输入管汇；311-内层管；312-外层管；320-罐内管汇；321-第二阀门；322-第三阀门；323-过渡段；324-热交换段；325-子管汇；330-排放管汇；340-温度感测件；350-控制器；360-第一阀门；370-快速接头；301-真空隔热腔；400-管汇隔热件；401-真空安装腔。
具体实施方式
19.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
20.以下结合图1至图5，详细说明本实用新型各个实施例公开的技术方案。
21.本实用新型实施例公开的液氮储存装置，包括第一储蓄罐100、冷源200和冷凝管汇300。其中，第一储蓄罐100用于储存液氮，冷源200用于向冷凝管汇300内注入温度低于第一储蓄罐100内储存的液氮的温度的热换液体。
22.参照图1和图2，示例性地，冷凝管汇300包括输入管汇310、罐内管汇320和排放管汇330，罐内管汇320设置于第一储蓄罐100内，且罐内管汇320的第一端与输入管汇310可拆卸相连，罐内管汇320的第二端与排放管汇330相连。输入管汇310与冷源200相连，且冷源200通过输入管汇310向罐内管汇320注入热换液体，并通过热换液体与第一储蓄罐100内的液氮或气化后的氮气进行热交换，以维持第一储蓄罐100内的液氮的温度，或者将气化后的液氮再次液化。
23.上述实施例中，通过冷源200向冷凝管汇300内注入热换液体，使得热换液体可以通过罐内管汇320与第一储蓄罐100内气化的液氮发生热交换，进而使得气化后的液氮可以再次被液化。示例性地，罐内管汇320可以沿第一储蓄罐100的管壁设置，以避免第一储蓄罐100内的液氮吸热，进而还可以阻断第一储蓄罐100内液氮吸热气化。因此，上述方案可以实现第一储蓄罐100内的液氮长时间保持满位状态，进而可以用于在偶然性或突发性场景中使用的液氮的储存，例如，可以用于消防设备。
24.参照图1至图3，一种可选的实施例中，冷凝管汇300包括温度感测件340、控制器350和第一阀门360，温度感测件340用于检测罐内管汇320和/或排放管汇330内热换液体的温度。控制器350分别与温度感测件340和第一阀门360相连，且控制器350根据温度感测件340检测到的温度信息控制第一阀门360打开或关闭。示例性地，温度感测件340可以为温度传感器，以通过温度传感器感测罐内管汇320和/或排放管汇330内热换液体的温度。示例性
地，在罐内管汇320和/或排放管汇330内热换液体的温度高于预设温度的情况下，控制器350控制第一阀门360打开，进而使得罐内管汇320和/或排放管汇330内热换液体排除，以使冷源200向罐内管汇320和排放管汇330内注入温度低于预设值的热换液体。在罐内管汇320和/或排放管汇330内热换液体的温度低于或等于预设温度的情况下，第一阀门360处于关闭状态。示例性地，第一阀门360为常闭阀门。控制器350的种类有很多，例如：单片机、plc控制系统、阀门控制器等。为此，本实施例不限定控制器350的具体类型。
25.一种可选的实施例中，罐内管汇320的第二端与排放管汇330可拆卸相连，温度感测件340和第一阀门360设置于排放管汇330，且温度感测件340设置于第一阀门360靠近罐内管汇320一侧的管汇。
26.需要说明的是，在热换液体为液氮的情况下，可以直接将罐内管汇320和排放管汇330内的温度较高的液氮和/或气态的氮气直接排放，进而可以将排放管汇330设置于第一储蓄罐100上，以减少第一储蓄罐100搬运过程中的操作步骤。当然，在热换液体无法直接排放的情况下，则需要通过排放管汇330将罐内管汇320和排放管汇330内的热换液体输送至热换液体回收系统或回收罐内。一种可选的实施例中，冷源200包括制冷设备，排放管汇330远离第一储蓄罐100的一端可以与冷源200的制冷设备相连，以通过冷源200的制冷设备将排放管汇330输送的热换液体再次降温，并注入输入管汇310内，进而实现热换液体循环利用。
27.参照图1和图2，冷凝管汇300还包括快速接头370，罐内管汇320通过快速接头370分别与输入管汇310和排放管汇330相连，以便于罐内管汇320与输入管汇310或排放管汇330拆断和连接，方便第一储蓄罐100转运。示例性的，快速接头370为管道快速接头。
28.参照图1和图2，罐内管汇320的第一端设置有第二阀门321，在罐内管汇320的第一端与输入管汇310处于拆断的情况下，第二阀门321关闭。罐内管汇320的第二端设置有第三阀门322，在罐内管汇320的第二端与排放管汇330处于拆断的情况下，第三阀门322关闭。示例性地，第二阀门321和第三阀门322可以为手动阀门，进而在拆断罐内管汇320与输入管汇310，或者拆断罐内管汇320与排放管汇330的过程中，可以手动将第二阀门321和第三阀门322关闭。当然，第二阀门321和第三阀门322还可以设置为自动阀门。示例性地，第二阀门321和第三阀门322为常闭阀门，在罐内管汇320分别与输入管汇310连接和排放管汇330处于连接状态下，可以通过控制器350控制第二阀门321和第三阀门322打开。在拆断罐内管汇320与输入管汇310，或者拆断罐内管汇320与排放管汇330的过程中，可以通过控制器350控制第二阀门321和第三阀门322关闭。
29.参照图2，一种可选的实施例中，输入管汇310与罐内管汇320的连接处为第一连接处；排放管汇330与罐内管汇320的连接处为第二连接处。示例性地，第一连接处和第二连接处设置于第一储蓄罐100的同一侧，以便于拆断第一连接处和第二连接处。
30.参照图1和图2，一种可选的实施例中，第一储蓄罐100包括内胆110和外胆120，内胆110设置于外胆120内，且内胆110与外胆120之间设置有真空腔101。
31.上述实施例中，通过在内胆110和外胆120之间设置真空腔101，可以减缓内胆110与外胆120之间的热传递，进而可以提高第一储蓄罐100的保温性能，不仅可以减缓第一储蓄罐100内液氮的气化速率，还可以减少冷源200通过热换液体提供的冷量，进而减少冷源200的耗能。
32.参照图1和图2，罐内管汇320包括过渡段323和热交换段324，过渡段323沿真空腔101设置，热交换段324位于内胆110内，且热交换段324沿内胆110远离地面一侧的内壁设置。示例性地，热交换段324可以采用热传递性能较好的材料制成，例如金属材料。进而可以提高热交换段324与第一储蓄罐100内液氮热交换速率。需要说明的是，气化后的氮气的密度小于液化状态的氮气，因此，气化后的氮气主要集中于内胆110远离地面的一侧。该实施例中，通过将热交换段324设置于内胆110远离地面的一侧，使得热交换段324可以充分与气化后的氮气接触，以通过热交换段324与第一储蓄罐100内的气态氮气热交换，使得第一储蓄罐100内气化后的氮气可以再次液化。
33.参照图4，一种可选的实施例中，罐内管汇320包括多根子管汇325，多根子管汇325沿真空腔101和/或内胆110的内侧壁平铺设置，且多根子管汇325相互并联。该实施例中，可以确保每根子管汇325中的热换液体的温度一致，进而可以使得第一储蓄罐100各处温度均衡，有利于保证第一储蓄罐100内液氮时刻处于满位状态。
34.参照图5，液氮储存装置还包括管汇隔热件400，管汇隔热件400具有真空安装腔401，输入管汇310和排放管汇330均设置于真空安装腔401内。该实施例中通过设置管汇隔热件400可以减少输入管汇310和排放管汇330与外部之间的热交换量，进而提高冷量的利用率。并且，可以根据需要设置管汇隔热件400的大小，以使管汇隔热件400可以容纳多根管汇。进一步的，输入管汇310和排放管汇330上的功能器件，例如阀门、温度传感器、压力表等可以至少部分位于真空安装腔401内，以减少输入管汇310和排放管汇330上的功能器件处冷量散失量。
35.参照图6，一种可选的实施例中，输入管汇310和排放管汇330均包括内层管311和外层管312，内层管311与外层管312之间设置有真空隔热腔301。以通过真空隔热腔301减缓输入管汇310和排放管汇330内热换液体冷量的散失，降低液氮储存装置的能耗。
36.参照图1和图2，冷源200可以包括第二储蓄罐，第二储蓄罐用于储存液氮，且第二储蓄罐内的压强小于第一储蓄罐100内的压强。该实施例中，通过调节第一储蓄罐100和第二储蓄罐内压强的大小，使得第二储蓄罐内储存的液氮的温度要低于第一储蓄罐100内液氮的温度。示例性地，第二储蓄罐内的压强可以为0.1mp，第一储蓄罐100内的压强可以为0.3mp。具体的，在第二储蓄罐内的压强为0.1mp的情况下，第二储蓄罐内的液氮的饱和温度值为-189.70℃。在第一储蓄罐100内的压强为0.3mp，第一储蓄罐100内的液氮的饱和温度值为-182.10℃。进而可以利用第二储蓄罐内的液氮为第一储蓄罐100内的液氮提供冷量，以避免第一储蓄罐100内液氮气化。
37.基于本实用新型实施例所述的液氮储存装置，本技术实施例还提供了一种液氮消防设备。示例性地，该液氮消防设备包括本技术任意一项实施例中所述的液氮储存装置。进一步的，液氮消防设备还包括运载平台，第一储蓄罐100设置于运载平台，以通过运载平台将第一储蓄罐100以及第一储蓄罐100内的液氮运输至火灾现场，以用于灭火。示例性地，运载平台可以为车体。
38.本实用新型上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
39.以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域
技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。