全封闭式膨沙流态充填系统及其充填方法与流程

1.本发明涉及一种全封闭式膨沙流态充填系统及其充填方法，属于深冷压力容器技术领域。


背景技术：

2.现代工业气体及新能源行业大量使用真空绝热深冷压力容器。深冷压力容器的绝热通常会采用真空粉末绝热，也就是真空膨沙绝热。“粉末”是一种经过高温发生膨胀的珍珠岩颗粒，或称膨胀珠光沙(以下简称：膨沙)，呈颗粒度为1～2mm的中空球形颗粒，可用作深冷容器绝热材料。利用其低导热率特性，大幅度降低深冷容器内、外容器之间的热辐射和热传递，使内容器里的低温液体(液氮、液氧、液氩)可以长时间储存。这种绝热方式的深冷容器很受市场和广大用户的青睐，其原因之一是比较经济，对于中小型容器绝热性能还可以接受，而且在真空出现异常时，仍能维持一定的绝热能力，对防止出现二次危害很有利。
3.深冷容器市场对大型和500m3以上超大型容器的需求不断上升，现有的小作坊式膨沙充填模式，膨沙充填质量难以控制，膨沙颗粒损伤明显，膨沙充填过程中受空气污染严重，膨沙在容器绝热夹层中的堆积密度不可控，膨沙充填功效低下，劳动强度大，膨沙充填现场sio2尘埃飞扬，有害人员健康，面对大型及超大型深冷容器膨沙充填操作难度很大，已完全不能适应其膨沙充填操作工艺的需求，必须从根本上对膨沙充填方式、工艺流程及控制方法进行改革。
4.现有膨沙充填技术和方法是从小型容器，如5～50m3容器采用的膨沙充填工艺方法继承和沿用过来的。设施简陋，方法原始。用袋装的或箱装的膨沙灌入进沙口，使用杆状工具搅动，以推动膨沙灌满容器夹层。有一些改进的方法是把膨沙箱放到高处，或在膨沙时同时开启抽真空泵。这种方法在几立方或几十立方的容器上使用，对降低劳动强度有了点作用，但是对有效提高膨沙充填质量，改善膨沙堆积密度，保持膨沙颗粒完整性，彻底改变膨沙充填的劳动环境，有效提高膨沙充填功效，特别是在大型和超大型容器上采用膨沙绝热的现实可能性方面，现有膨沙充填技术是不能适应的。
5.具体地，现有技术存在的缺陷和不足主要有以下几个方面：1、膨沙没有进行恰当的预处理，或者在膨沙灌进容器夹层前没有检测膨沙材质是否合格，充填过程中膨沙直接裸露在空气中。膨沙充填流程中膨沙裸露在空气中，和空气密切接触。膨沙颗粒表面粗糙，膨沙颗粒本身就像爆米花，存在能够大量吸附水份及空气的粗糙表面。湿度及温度不符合要求的膨沙，将大幅增加深冷容器制造中抽真空的时间，或者会明显降低膨沙长期的绝热效果，也就是降低深冷容器的绝热性能。2、充填进入绝热夹层的膨沙堆积密度不可控。一袋袋或一箱箱的膨沙采用自流方式灌入膨沙口，操作人员采用长棍棒搅动，把膨沙推到夹层的各个方向和部位，且膨沙口数量及抽真空口很少，通常的配置是1～2个膨沙口，1个抽真空口，这些“工艺口“的数量和位置未经专门设计和规划，致使膨沙堆积状态和位置差异很大，抽真空口对膨沙堆积状态的诱导及吸引作用小。膨沙在夹层中堆积状态不可控，膨沙堆积密度也不可控，出现堆积密度不均，或出现空洞都无法避免。膨沙在夹层中发挥绝热效果
是有条件的，膨沙堆积密度达到120～130kg/m3是最恰当的,堆积密度过高，即堆积得太紧，或堆积得太蓬松会加大膨沙的导热率及堆积状态的不稳定性，影响容器绝热层阻隔热传递的能力。3、现有膨沙充填方法中，膨沙从膨沙口充填进夹层过程中，无法有效控制膨沙流向，手工机械搅沙、捅沙方法损伤膨沙颗粒的完整性。采用棍棒类工具的机械搅动力为膨沙导向，依靠反复多次强力搅动，推动膨沙充填到夹层各个部位，在对膨沙的机械搅动中，对膨沙颗粒度完好状况的损伤很大。而且，膨沙区域的规划，膨沙口及抽真空口位置的设定，都没有遵照“固体颗粒流安息角原理“来设计和规划，而且不管深冷容器容积多大，设置的膨沙口和抽真空口通常都很少，也就是依靠棍棒送沙的距离会很大，即使启动了抽真空泵来辅助，由于膨沙口与抽真空口相距远，配置不匹配，抽真空的诱导作用很小，结果是膨沙堆积密度及颗粒完整度无法有效控制，难以得到满意的绝热性能。4、现有膨沙充填方式劳动强度大，功效低，而且操作环境条件有害健康。现有膨沙充填方式，缺乏有效的充填工具，缺少恰当的充填工艺，全靠人工体力，劳动强度很大。现有工艺条件不适合用于50m3以上，更不适合用于大型或超大型深冷容器。同时，膨沙充填操作现场的膨沙尘埃飞扬，膨沙尘埃的化学成分是sio2，操作人员吸入肺部，会患上难以治愈的夕肺病。需要尽早彻底改善这种劳动环境。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种全封闭式膨沙流态充填系统及其充填方法，能够避免充填过程中膨沙直接裸露在空气中，以及避免膨沙充填操作现场的膨沙尘埃飞扬；进一步地，提供一种全封闭式膨沙流态充填系统及其充填方法，对膨沙进入容器前进行干燥和加热，取样合格后才实施充填，能够提高膨沙的品质，提高膨沙绝热效果；更进一步地，提供一种全封闭式膨沙流态充填系统及其充填方法，通过膨沙填充方向调整装置与外壳上灌装口和抽真空接口配合，对大型容器进行分段充填，依据流态固体颗粒自然安息角原理，预先规划，科学分段实施全封闭膨沙充填，能够大辐降低劳动强度；更进一步地，提供一种全封闭式膨沙流态充填系统及其充填方法，采用按照预定要求压力调节的氮气对充填到一定厚度的膨沙施加压紧力，压紧力柔和均匀，能够有效避免膨沙在充填过程中发生机械性破碎，也不会形成堆积空洞。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
8.一种全封闭式膨沙流态充填系统，包括膨沙存储装置、深冷容器和抽真空装置，所述深冷容器包括外壳，所述外壳内设有内胆，所述内胆通过平衡管路与设置在所述深冷容器外面的压力平衡装置连接，所述外壳与所述内胆之间形成用于填充膨沙的夹层，所述外壳一侧设置有灌装口，所述灌装口通过膨沙输出管路与所述膨沙存储装置出料口连接，所述外壳另一侧设置有抽真空接口，所述抽真空接口通过抽真空管路与所述抽真空装置的进气口连接。
9.所述膨沙存储装置包括膨沙罐，所述膨沙罐上设置有远传压力表和远转温度计，所述膨沙罐的进料管路上设置有进料开关阀，所述膨沙罐的进气管路上设置有干燥氮气进气阀和氮气加热器，所述膨沙罐的出料口连接有出沙管，所述出沙管与所述膨沙输出管路连接，所述膨沙输出管路上沿着膨沙流向依次设置有送风机、远传流量计、干燥器、加热器、温度计和膨沙总阀，所述膨沙输出管路上且位于所述温度计和膨沙总阀之间通过回收管道
与回收罐连接，以及通过采样管道与膨沙样检装置连接，所述回收管道上设置有回收阀，所述采样管道上设置有取样阀，所述回收罐的抽气管路并联在所述抽真空管路上，所述抽气管路上设置有真空阀。
10.所述外壳上所述灌装口和抽真空接口的个数均为n个，其中n为大于等于3的整数，若干个所述灌装口分别通过膨沙输出支路并联连接在所述膨沙输出管路上，所述膨沙分支管路上设置有膨沙阀，所述抽真空接口分别通过气体输出支路并联连接在所述抽真空管路上，所述气体分支管路上设置有抽真空阀，所述灌装口和抽真空接口沿着所述外壳径向分布，各个所述抽真空接口与各个所述各灌装口一一对应。
11.所述灌装口外侧设置有膨沙填充方向调整装置，所述膨沙填充方向调整装置包括膨沙枪，所述膨沙枪上连接有波纹调节器，所述波纹调节器上连接有可调式喷口，所述可调式喷口侧面设置有调节手环，所述可调式喷口上部设置有用于与所述膨沙分支管路连接的环形突起，所述可调式喷口的下端伸入到所述外壳内且连接有内窥视镜，所述内窥视镜通过信号线与设置在所述深冷容器外面的内窥视频显示器电连接，内窥视镜和调节手环配合操作，可适当调控充填方向。
12.还包括高压气体存储装置，所述高压气体存储装置的输出端连接有高压气体管路，所述高压气体管路上设置有压力表和压力调节阀，所述高压气体管路上并联有若干个高压气体输出支路的进气口，所述高压气体输出支路的出气口连接在所述膨沙分支管路上，所述高压气体输出支路上设置有压力氮气阀。
13.所述抽真空装置包括抽真空泵，所述抽真空泵的进气口与所述抽真空管路的出气口连接，所述抽真空管路上沿着气体流动方向依次设置有过滤器、真空压力表和抽真空总阀。
14.一种全封闭式膨沙流态充填系统的充填方法，其特征在于：包括以下步骤：
15.对膨沙存储装置内膨沙进行干燥和加热处理，然后将膨沙传输到膨沙样检装置进行检测，然后开启回收罐对膨沙进行回收，检测合格后通过抽真空装置对夹层进行抽真空处理；
16.对夹层划分区段序号，按照区段序号顺序依次打开各个区段对应的膨沙阀和抽真空阀，在送风机和抽真空泵的配合下依次将膨沙存储装置内膨沙充填到夹层区段中；
17.在充填各个区段膨沙过程中，每隔一段时间，保持抽真空阀的开启状态，关闭区段对应的膨沙阀，开启与膨沙阀并联的压力氮气阀，高压气体存储装置经压力调节阀调至适当压力的氮气对夹层区段内膨沙堆积层实施适当的压紧力。
18.区段膨沙充填过程中，利用内窥镜监控膨沙填充状态，当内窥视频显示器监视显示区段膨沙已充满，即对plc发出切换到下一区段充填的干预指令，plc按照设定程序控制相关开关阀切换到下一区段的充填。
19.本发明的有益效果：
20.1、本发明采用全封闭式膨沙流态充填，有效避免膨沙被大气污染，膨沙进入容器前进行干燥和加热,确保充填膨沙的含湿度，取样合格后才实施充填，充填进容器夹层的膨沙的各项性能指标能够得到充分保障。膨沙充填全过程在全封闭条件下完成，不接触大气，完全不会受到大气中水分的污染，确保膨沙具有最佳绝热材料性能；全封闭膨沙可控流态充填模式，使膨沙在充填全过程中处在可控的稳态流速下进行，不会受到机械外力的损伤，
膨沙的完整颗粒度能得到充分保护；全封闭式膨沙流态充填模式，使操作人员完全避开了处在sio2有害粉尘环境中工作的环保问题，避免操作人员受到膨沙粉尘的危害。
21.2、在可控气动压紧力作用下，膨沙在夹层中达到预期的均匀堆积密度，且能避免膨沙堆积空洞的发生，膨沙绝热性能有保障。采用适当流速的流态膨沙充填，膨沙堆积密度在预设气压条件下形成，堆积密度可控。并采用压力恰当的氮气对充填到一定厚度的膨沙施加压紧力，压紧力柔和均匀，膨沙在充填过程中有效避免破碎，也不会形成堆积空洞。堆积密度能达到预定要求，膨沙绝热性能达到预期效果。
22.3、在送风机和抽真空泵的协调配合作用下，全封闭管路中的流态膨沙在内窥镜可视信息的引导下，适当调节喷砂口方向，充填过程中，在堆积膨沙达到一定厚度时，分次采用柔和的气动压力有序压紧膨沙堆积层，对不同容积大小的大型或超大型容器，依据流态固体颗粒自然安息角原理，预先规划，科学分段实施全封闭膨沙充填，大辐降低劳动强度，有效提升绝热材料充填质量。
附图说明
23.图1为本发明一种全封闭式膨沙流态充填系统的结构示意图；
24.图2为本发明全封闭式膨沙流态充填分区程序示意图；
25.图3为本发明中膨沙填充方向调整装置的结构示意图。
26.图中附图标记如下：101-远传压力表；102-远转温度计；103-送风机；104-远传流量计；105-干燥器；106-加热器；107-温度计；108-膨沙总阀；109-取样阀；100-膨沙罐；110-回收阀；111-回收罐；112-进料开关阀；113-干燥氮气进气阀；114-氮气加热器；115-出沙管；116-膨沙输出管路；200-外壳；201-内胆；202-夹层；204-灌装口；205-膨沙阀；206-压力氮气阀；207-压力表；208-压力调节阀；210-高压气体管路；211-充气阀；212-真空计；213-抽真空接口；214-抽真空阀；215-抽真空管路；216-过滤器；217-真空压力表；218-抽真空总阀；219-抽真空泵；220-抽气开关阀；221-真空阀；300-膨沙样检装置；301-波纹调节器；302-可调式喷口；303-调节手环；304-环形突起；305-内窥视镜；306-内窥视频显示器；307-膨沙枪；400-压力平衡装置；500-高压气体存储装置。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
28.如图1所示，本发明提供一种全封闭式膨沙流态充填系统，包括膨沙存储装置、深冷容器和抽真空装置111，深冷容器包括外壳200，外壳200内设有内胆201，外壳200与内胆201之间形成用于填充膨沙的夹层202。内胆201通过平衡管路与设置在深冷容器外面的压力平衡装置400连接。深冷容器内胆必须设置维持其内部压力用氮气管，当夹层202里膨沙时，需要打开充气阀211，能够使内胆201保持有与膨沙工艺相适应的氮气压力，以保护内胆201安全。深冷容器的外壳200上部按照容器大小，设置一定数量的灌装口204，相邻两个灌装口204之间的距离为3.5～4.5米，容器两端灌装口204设置在离端部环缝2.0～2.5米。灌装口204通过膨沙输出管路116与膨沙存储装置出料口连接，外壳200另一侧设置有抽真空接口213，抽真空接口213通过抽真空管路215与抽真空装置的进气口连接。
29.膨沙存储装置包括膨沙罐100，深冷容器使用的膨沙储存在膨沙罐100中，其容积至少为被灌装深冷容器夹层总容积2倍。膨沙罐100上设置有远传压力表101和远转温度计102，膨沙存储装置的进料管路上设置有进料开关阀112，膨沙存储装置的氮气进气管路上设置有干燥氮气进气阀113和氮气加热器114，氮气进气管路用于使膨沙罐100保持设定压力。膨沙存储装置的出料口连接有出沙管115，出沙管115与膨沙输出管路116连接，膨沙输出管路116上沿着膨沙流向依次设置有送风机103、远传流量计104、干燥器105、加热器106、温度计107和膨沙总阀108，膨沙输出管路116上且位于温度计107和膨沙总阀108之间通过回收管道与回收罐111连接，以及通过采样管道与膨沙样检装置300连接，回收管道上设置有回收阀110，采样管道上设置有取样阀109，回收罐111的抽气管路并联在抽真空管路215上，抽气管路上设置有抽气开关阀220。膨沙到达膨沙管116之前，需完成膨沙的预处理和膨沙性能参数的取样检测，膨沙的含水量应≤0.3％及温度计107应达到110℃。在膨沙管116前端设置膨沙总阀108，当取样阀109处取样结果未符合设计要求时，膨沙通过回收阀110进入回收罐111。当取样指标符合预定要求后，回收阀110关闭，膨沙充填阀108处在准备开启状态，膨沙前膨沙预处理程序完成。此时，深冷容器上部设置的各膨沙口204的上方进沙分管路上配置的各膨沙阀205都处在关闭状态。
30.外壳200上灌装口204和抽真空接口213的个数均为n个，其中n为大于等于3的整数，若干个灌装口204分别通过膨沙输出支路并联连接在膨沙输出管路116上，膨沙分支管路上设置有膨沙阀205，抽真空接口213分别通过气体输出支路并联连接在抽真空管路215上，气体分支管路上设置有抽真空阀214，灌装口204和抽真空接口213沿着外壳200径向分布，各个抽真空接口213与各个各灌装口204一一对应。当膨沙取样合格，容器夹层真空达到预定指标时，进入膨沙操作程序。如图2所示，按照容器夹层膨沙充填按照相关工艺程序文件要求，本案例划分区段，从序号1至序号7，有序分段进行。区段划分是遵照“固态流态颗粒自然安息角规律“，以及深冷容器大小，即夹层空间的大小，科学合理地规划和设计区段划分，设定区段长度尺寸，以及每个区段中膨沙口及抽真空口的位置。充填时，送风机103的送风流速与抽真空泵219的抽气速率是依据实际试验结果设定，必须协调配合，使膨沙以稳态流体状态，进入夹层空间，并在真空泵的抽吸诱导作用下堆积在相应的区域。
31.如图3所示，灌装口204外侧设置有膨沙填充方向调整装置，膨沙填充方向调整装置包括膨沙枪307，膨沙枪307上连接有波纹调节器301，波纹调节器301上连接有可调式喷口302，可调式喷口302侧面设置有调节手环303，可调式喷口302上部设置有用于与膨沙分支管路连接的环形突起304，可调式喷口302的下端伸入到外壳200内且连接有内窥视镜305，内窥视镜305带聚光灯且视距可调。内窥视镜305通过信号线与设置在深冷容器外面的内窥视频显示器306电连接。在膨沙过程中，利用内窥视镜305传出图像信息，在有线连接的内窥视频306上观察膨沙堆积状况，利用调节手环303，人工干预调节喷口喷出膨沙流的方向，有效提高膨沙质量和功效。在人工干预下，一个区段膨沙充填填满时，对plc发出切换到下一区段充填的指令。
32.本发明还包括高压气体存储装置500，高压气体存储装置500的输出端连接有高压气体管路210，高压气体管路210上设置有压力表207和压力调节阀208，压力调节阀208将氮气压力调至0.1mpa，高压气体管路210上并联有若干个高压气体输出支路的进气口，高压气体输出支路的出气口连接在膨沙分支管路上，高压气体输出支路上设置有压力氮气阀206。
按照膨沙工艺程序，在分区段充填膨沙过程中，当膨沙充填堆积一段时间，用调节到适当压力的n2气对膨沙堆积层施加压紧力，使膨沙达到理想的堆积密度。也能消除膨沙堆积层中出现的空洞。按照操作工艺程序，当轮到膨沙口204进行膨沙充填，用n2气施加压紧力时，只有相对应的n2气分管路上压力氮气阀206开启，其他压力氮气阀206为关闭状态。
33.本发明中抽真空装置包括抽真空泵219，抽真空泵219的进气口与抽真空管路215的出气口连接，抽真空管路215上沿着气体流动方向依次设置有过滤器216、真空压力表217和抽真空总阀218，回收罐111的抽气管路连接在抽真空管路215上位于真空压力表217和抽真空总阀218之间的位置，抽气管路上设置有真空阀221。夹层抽真空进入膨沙前抽真空预处程序。深冷容器下部，与灌装口上下相对应的位置设置对应的相同数量并带有虑沙器的抽真空接口213，以及抽真空分支管路。每一抽真空接口分别通过抽真空阀214，及分支管路与抽真空总管215相连。在抽真空总管上设有过滤器216，真空压力表217，真空总阀218及抽真空泵219。夹层进入抽真空预处理程序时，真空泵219开启，各个抽真空阀214全部开启，当夹层真空表212达到预设真空度25kpa时，各个抽真空阀214全部关闭，抽真空系统完成膨沙前准备程序。
34.下面为本发明一种全封闭式膨沙流态充填系统的充填方法的实际运行程序流程。
35.1、膨沙充填前准备程序：
36.膨沙预处理程序。开启干燥氮气进气阀113，膨沙罐压力表101维持在0.15mpa，开启膨沙罐氮气加热器114，当温度计102的温度达到80℃时，开启送风机，流量计104流量为1.2m3/min；开启吸附式干燥器105，及加热器106；对预处理膨沙进行人工取样；膨沙取样检验，含水率≤0.3％，温度计107达到110℃，膨沙预处理程序完成；在进入膨沙充填程序前，回收罐入口处的回收阀110处开启状态，膨沙罐111回收膨沙。
37.夹层抽真空预处理程序。关闭各个膨沙阀205；开启各个抽真空阀214，及抽真空总阀218；启动抽真空泵219；夹层真空计212的真空度达到25kpa,除了第一膨沙区域的抽真空阀214保持开启之外，其他抽真空阀都关闭；真空泵219保持运行状态。
38.2、对plc输入控制参数，压力表101表压0.15mpa，温度计102显示为80℃，流量计104流量达1.2m3/min，温度计107显示为110℃，膨沙取样，含水率≤0.3％；夹层真空度及压力表参数，真空计212显示真空度为25kpa；压力表207显示表压0.1mpa.
39.3、膨沙充填控制程序。关闭回收阀110；开启膨沙总阀116；关闭各个压力氮气阀206；关闭各抽真空口对应的抽真空阀214；按照膨沙充填工艺文件的要求，对夹层划分区段序号，从序号(1)到序号(7)，按照区段序号顺序实施膨沙充填；当进行(1)序号区段充填时，开启对应的抽真空阀214，以及开启对应膨沙口阀205。
40.4、膨沙堆积层气动压紧程序。充填区段(1)充填膨沙过程中，每隔5分钟，保持抽真空阀214的开启状态，关闭膨沙口阀205，开启膨沙口阀205下方相应的压力氮气阀206-1，氮气阀206开启时长1分钟，随即关闭；开启全部抽真空阀214，待真空计212的真空度达到25kpa,除区段(1)对应的抽真空阀214保持开启外，其余的抽真空阀214关闭；对序号(1)区，剩下段继续按照充填程序充填；
41.5、程序控制中的人工干预。当人工利用内窥镜305，当内窥视频显示器306显示(1)区段膨沙已充满，即对plc发出切换到下一区段(2)充填的干预指令，plc按照设定程序切换到下一区段的充填，直至整个夹层202被填充完整。
42.本发明公开的全封闭膨沙流态充填流程及控制方法，在实施前，应编制“全封闭膨沙流态充填操作工艺程序及规程“，全流程配置的阀门和仪表都是远传遥控式，相关信息传送至中央控制台，并对全系统进行监督和操控。对于100m3以下的深冷容器，可以按照操作工艺程序及规程，依据工艺文件进行人工手动操作，或将控制程序和控制参数输入plc控制器，实施程序控制自动操作。对于100m3以上，特别是200m3至1000m3及以上的大型和超大型深冷容器，采用plc程序控制器，进行程序控制自动操作，可大幅提高工作效率，有效降低劳动强度，提升大型容器的膨沙充填质量，有效提升绝热效果。全封闭式膨沙流态充填系统由中央控制台监控和实施人工操作，中央控制台配置plc可编程序控制器，中央控制台对plc发出膨沙充填启动指令后，plc将按照预设程序和相关参数要求完成人工监控下的自动操作。
43.本发明提供的一种全封闭式膨沙流态充填系统及其填充方法，膨沙流态充填系统是全封闭的，在系统中膨沙以流体状态缓慢有序流动，利用风机输送及真空泵抽吸的共同作用，加上膨沙充填的区域划分，膨沙口和抽真空口的科学合理的规划设置，有效形成压力和流速可控的膨沙流，达到预期的膨沙堆积密度。膨沙充填的质量和效果得到保证，确保充填进容器夹层的膨沙符合设定的温度和干燥度，具有完整的颗粒度，获得理想的堆积密度，操作者不再处在膨沙粉尘环境中工作。整套工艺操作按照工艺操作规程进行，监控管道系统中膨沙的压力、温度和流速，以及在不同工序正确操作各阀门系统，有序而高效地完成膨沙充填。充填系统采用适当口径的膨沙输送管道，采用全通径的控制球阀，使膨沙的颗粒完整度达到95％以上。
44.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种全封闭式膨沙流态充填系统，其特征在于：包括膨沙存储装置、深冷容器和抽真空装置，所述深冷容器包括外壳(200)，所述外壳(200)内设有内胆(201)，所述内胆(201)通过平衡管路与设置在所述深冷容器外面的压力平衡装置(400)连接，所述外壳(200)与所述内胆(201)之间形成用于填充膨沙的夹层(202)，所述外壳(200)一侧设置有灌装口(204)，所述灌装口(204)通过膨沙输出管路(116)与所述膨沙存储装置出料口连接，所述外壳(200)另一侧设置有抽真空接口(213)，所述抽真空接口(213)通过抽真空管路(215)与所述抽真空装置的进气口连接。2.根据权利要求1所述全封闭式膨沙流态充填系统，其特征在于：所述膨沙存储装置包括膨沙罐(100)，所述膨沙罐(100)上设置有远传压力表(101)和远转温度计(102)，所述膨沙罐(100)的进料管路上设置有进料开关阀(112)，所述膨沙罐(100)的进气管路上设置有干燥氮气进气阀(113)和氮气加热器(114)，所述膨沙罐(100)的出料口连接有出沙管(115)，所述出沙管(115)与所述膨沙输出管路(116)连接，所述膨沙输出管路(116)上沿着膨沙流向依次设置有送风机(103)、远传流量计(104)、干燥器(105)、加热器(106)、温度计(107)和膨沙总阀(108)，所述膨沙输出管路(116)上且位于所述温度计(107)和膨沙总阀(108)之间通过回收管道与回收罐(111)连接，以及通过采样管道与膨沙样检装置(300)连接，所述回收管道上设置有回收阀(110)，所述采样管道上设置有取样阀(109)，所述回收罐(111)的抽气管路并联在所述抽真空管路(215)上，所述抽气管路上设置有真空阀(221)。3.根据权利要求2所述全封闭式膨沙流态充填系统，其特征在于：所述外壳(200)上所述灌装口(204)和抽真空接口(213)的个数均为n个，其中n为大于等于3的整数，若干个所述灌装口(204)分别通过膨沙输出支路并联连接在所述膨沙输出管路(116)上，所述膨沙分支管路上设置有膨沙阀(205)，所述抽真空接口(213)分别通过气体输出支路并联连接在所述抽真空管路(215)上，所述气体分支管路上设置有抽真空阀(214)，所述灌装口(204)和抽真空接口(213)沿着所述外壳(200)径向分布，各个所述抽真空接口(213)与各个所述各灌装口(204)一一对应。4.根据权利要求3所述全封闭式膨沙流态充填系统，其特征在于：所述灌装口(204)外侧设置有膨沙填充方向调整装置，所述膨沙填充方向调整装置包括膨沙枪(307)，所述膨沙枪(307)上连接有波纹调节器(301)，所述波纹调节器(301)上连接有可调式喷口(302)，所述可调式喷口(302)侧面设置有调节手环(303)，所述可调式喷口(302)上部设置有用于与所述膨沙分支管路连接的环形突起(304)，所述可调式喷口(302)的下端伸入到所述外壳(200)内且连接有内窥视镜(305)，所述内窥视镜(305)通过信号线与设置在所述深冷容器外面的内窥视频显示器(306)电连接。5.根据权利要求4所述全封闭式膨沙流态充填系统，其特征在于：还包括高压气体存储装置(500)，所述高压气体存储装置(500)的输出端连接有高压气体管路(210)，所述高压气体管路(210)上设置有压力表(207)和压力调节阀(208)，所述高压气体管路(210)上并联有若干个高压气体输出支路的进气口，所述高压气体输出支路的出气口连接在所述膨沙分支管路上，所述高压气体输出支路上设置有压力氮气阀(206)。6.根据权利要求5所述全封闭式膨沙流态充填系统，其特征在于：所述抽真空装置包括抽真空泵(219)，所述抽真空泵(219)的进气口与所述抽真空管路(215)的出气口连接，所述抽真空管路(215)上沿着气体流动方向依次设置有过滤器(216)、真空压力表(217)和抽真
空总阀(218)。7.一种权利要求6所述全封闭式膨沙流态充填系统的充填方法，其特征在于：包括以下步骤：对膨沙存储装置内膨沙进行干燥和加热处理，然后将膨沙传输到膨沙样检装置(300)进行检测，然后开启回收罐(111)对膨沙进行回收，检测合格后通过抽真空装置对夹层(202)进行抽真空处理；对夹层(202)划分区段序号，按照区段序号顺序依次打开各个区段对应的膨沙阀(205)和抽真空阀(214)，在送风机(103)和抽真空泵(219)的配合下依次将膨沙存储装置内膨沙充填到夹层(202)区段中；在充填各个区段膨沙过程中，每隔一段时间，保持抽真空阀(214)的开启状态，关闭区段对应的膨沙阀(205)，开启与膨沙阀(205)并联的压力氮气阀(206)，高压气体存储装置(500)经压力调节阀(208)调至适当压力的气体对夹层(202)区段内膨沙堆积层实施可控气压压紧。8.根据权利要求7所述全封闭式膨沙流态充填系统的充填方法，其特征在于：区段膨沙充填过程中，利用内窥镜(305)监控膨沙填充状态，当内窥视频显示器(306)监视显示区段膨沙已充满，即对plc发出切换到下一区段充填的干预指令，plc按照设定程序控制相关开关阀切换到下一区段的充填。

技术总结
本发明公开了一种全封闭式膨沙流态充填系统，包括膨沙存储装置、深冷容器和抽真空装置。本发明还公开一种全封闭式膨沙流态充填系统的充填方法。本发明提供的一种全封闭式膨沙流态充填系统及其充填方法，采用全封闭式结构，能够避免充填过程中膨沙直接裸露在空气中，以及避免膨沙充填操作现场的膨沙尘埃飞扬，同时对膨沙进入容器前进行干燥和加热，取样合格后才实施充填，能够提高膨沙的品质，提高膨沙绝热效果；依据流态固体颗粒自然安息角原理，预先规划，科学分段实施全封闭膨沙充填，能够大辐降低劳动强度；采用按照预定要求压力调节的氮气对充填到一定厚度的膨沙施加压紧力，压紧力柔和均匀，能够有效避免膨沙在充填过程中发生机械性破碎，也不会形成堆积空洞。也不会形成堆积空洞。也不会形成堆积空洞。


技术研发人员：徐惠新 柳亚军 张炫
受保护的技术使用者：查特深冷工程系统（常州）有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/7/20