Способ вытеснения газа из сосуда и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к криогенной технике, а конкретно к средствам подготовки резервуаров к запоааке криожидкостью или отогреву. Цель изобретения - повышение эффективности за счет экономичности и ускорение процесса замещения газов, процесс вытеснения одного гпзл другим в замкнутом сосуде заключается в подаче газа наддува на .срышку, размещенную внутри сосуда с принудительным перемещением ее о сторону патрубка сброса вытесняемого газй. ha пновмогидросопротивлении поддерживают перепад давления, достаточный для перетекания ггзч наддучч всторону вытесняемого, т.е. постоянно поддерживают избыточное давление наддуоа Крышка, размещенная на некотором расстоянии от стенок сосуда, имеет привод в виде ходового винта, взаимодействующего с установленной в крышке нарезной втулкой . 2 с.п.ф-лы, 1 ил

1624240

";0

55 счетчика оборотов ротора 6. В верхней и нижней части резервуара установлены датчики 22 и 23 давления.

Способ осуществляют следующим образом.

При вытеснении иэ резервуара одного газа другим (например, азотом воздуха при подготовке к заправке жидким азотом) проводят следующие операции.

Через патрубок 3 подают газообразный чистый азот при этом через патрубок 4 отводят воздух из резервуара.

Через промежуток времени, достаточный для вытеснения газа иэ полости между верхним днищем сосуда 1 и крышки 11 (определяется для каждого сосуда индивидуально по результатам анализов проб газа), начинают принудительно перемещать крышку 11 в направлении патрубка 4.

При перемещении крышки 11 следят эа избыточным давлением газа наддува, чтобы давление в полости между крышкой и верхним днищем сосуда превышало давление между крышкой и нижним днищем сосуда.

В крайней нижней точке крышку останавливают, а по результатам анализа или по истечении установленного опытным путем промежутка времени после остановки крышки прекращают подачу вытесняющего газа (азота). Процесс вытеснения газа завершен.

Устройство для осуществления предлагаемого способа — сосуд для хранения криогенных жидкостей работает следующим образом.

В исходном положении сосуд 1 заполнен воздухом при давлении окружающей среды. Крышка 11 находится в крайнел верхнем положении, при этом датчик 20 дает сигнал об этом в систему управления и счет чик оборотов устанавливает нулевые показания. Клапаны 19, 15, 16, 18 и 17 закрыты, Датчики 22 и 23 давления выдают в систему управления сведения о нулевом перепаде давления между ними.

Процесс вытеснения воздуха из сосуда

1 начинается с открытия клапана 17 и сообщения внутренней полости сосуда с атмосферой или линией выдачи криогенной жидкости. Затем открывают клапан 19 для продувки тупиковой эоны между ротором 6 и кожухом 5 и одновременно открывают клапан 15 для подачи азота на вытеснение воздуха. Поступающий азот разбавляет воздух между верхним днищем сосуда 1 и крышкой 11 и вытесняет смесь газов в атмосферу через дренажную линию с клапаном 19, через зазоры между краями крышки

11 и стенкой сосуда 1 в пространство сосуда между крышкой 11 и нижним ";HHLIJQM сосуда, при том воздух, вытесняемый аэогом, поступает в патрубок 4 и через о1крытый клапан 17 в атмосферу anv линию выда м жидкого азота. По достижен: ги в дренажной линии с клапаном 19 и в полости между крышкой 11 и верхним днищем сосуда 1 заданной остаточной концентрации кислорода и других примесей клапан 19 закрывают, а крышке 11 сообщают поступательное движение, Для этого подают электропитание на обмотку 7 статора реверсивного электродвигателя и приводят во вращатегьное движение ротор 6, установленный на винте 9. Ходовая резьба на винте 9 вэаимодеиствует с резьбой втулки 1Г и крышка

11 совершает поступательное движение.

Крышка 11 фиксируется от поворота направляю1цей 12, взаимодействующей с пазом 12 крышки. В реальных условиях эксплуатации необязательно определять концентрацию примесей при проведении каждого вытеснения газа, Достаточно энать, сколько времени требуется на полное вытеснение газа иэ полости над крышкой 11 в ее верхнем положении. Это время устанавливают опытным путем для каждого резервуара индивидуально нри заданном давлении, регистрируеMOM датчиком 22, или заданном входном давлении, При движении крышки 11 вниз система управления следит, чтобы давление регистрируемое датчиком 22 превышало давление регистрируемое датчиком 23, хотя бы на

0,0005-0,001 кг/см (выбор перепада давления зависит в основном or зазора меж,: у кромкой крышки и боковой стенкой сосуда l).

В случае снижения перепада давления ниже установленного предела система управления останавливает двигатель ил сни жает скорость вращения ротора б. О месте положение крышки 11 в сосуде судят по счетчку оборотов, фиксирующему сигналы датчика 21, Азот, про екающий между кромкой крышки 11 и стенкой сосуда 1, омывает стенку и все конструктивные элементы сосуда, например уровнемер (не показан), направляющую 13 и разбавляет воздух под крышкой. Воздух, а затем и разбавленный воздух постоянно отводятся ереэ клапан

17 часть воздуха отбирается на анализ по линии с клапаном 18.

При достижении крышкой 11 заданного нижнего положения (определяют по счетчиxy) или в момент достижения в анализной линии с клапаном 18 заданной остаточной концентрации примесей, система управления отключает электродвигатель и крышка 11 останавливается. Если концентрация

1624240

15

5б примесей не достигла заданного уровня, то подачу азога подолжают до тех пор. пока в полости flop, крыв1кой 11 концентрация примесей не достигнет заданного уровня, после этого закрывают клапаны 17 и 15 и клапаны 16 и 18 в анализнь х линиях. Затем крышку 11, включив реверсивную подачу, перемещают в крайнее верхнее положение.

Сосуд готов к заправке жидким азотом.

Выполнение крышки 11 ".åò÷àòîé или перфорированной позволяе- вести процесс вытеснения газа с одновременным равномерным разбавлением его под крыш кой 11 и в момент достижения его крайнего нижнего положения обеспечивает необходимую чистоту газа вплоть до выходного патрубка

4 с клапаном 17. Кроме того, такое выполнение крышки позволяет использовать ее вместо коллектора для равномерного рапределения газа наддува и искл1очения проникновения газовой с;руи под ..; Oé:êèä кости.

Использование предлагаемого способа и устройСтва для его осуществления позволяет (no сравнению с известным) существенно сократить цикл подггтоьки резервуара к заправке криогенной жидкоcTbIo, снизить затраты вытесняющего газа, необходимого для полно о вытеснения другого газа до двух обьемов сосуда и мен-е, Все это дает экономический эффект. Ос0бенно при вытеснении такими дорог.лми газами как гелий, водород и др. Использование перфорированной или сетчатой крышки позволяет искл очить из конструкции резервуара газовый коллектор. В режиме заправки резервуара криогенной жидкостью и наддува его при выдаче криопродукта крышка 11 существенно снижает прямой контакт зеркала жидко ти с теплым газом. В условиях вынужденных колебаний при транспортировке криожидкости крышка снижает динамические нагрузки на конструктивные элементы, при этом,еобходимо просто поддерживать крышку на уровне зеркала криожидкости. Еще одно преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что оно не препятствует размещению датчиков температуры на стенках сосуда, уровнемеров зондов пробоотборников и т.n., так как в крышке могут быть выполнены соответствующие отверстия с достаточным зазором между кромками отверстий и измерительными приборами.

Что касается перемешивания газов над крышкой, то тот процесс при li;. г.р-рь.в гом отводе с;неси I а.,ов под крышку г ривод1п к достижению требуемой чи" тоти и, гем раз бавления г.-за ад кры1.. кой, после получения которой можно начать перемещение крышки, имея полную уверенность в том, что над крышкой чистота газа буд не хуже заданной, а этп при обпащении с ч,1стыми и

0 с 0 б 0 ч: 1с т,1 rv и Г а э с . л I1 и к р и ож 4,0 I О ст я м l!

ИМЕЕТ НЭ> ;-Ioe эиа ЕН1;Е.

Испольaîâaíие предлагаемых способа

И УСтРОйСтВа СОКРаЩаЕт РаСХОД «AC rOro Гаэа наддува на вытеснение замещаемого газа или смеси газов, ак как при этом требуется незначительное повышение давления в сосуде, что позволяет надежно удерживать над крь шкой чистый газ. При малых перепадах давления на крышке расход чистого газа через зазоры будет незнач1тельным, что также приводит к снижению потерь чистого газа.

Ускорение процесса замещения происходит з-за гого, что не требуется проводить многократное нагнетание чистого газа г сосуд и последующий сброс смеси газов (более 20 раз), а процесс заме1цения по предлагаемому способу идет непрерывно за один цикл движения крь1шки.

Формула изобретения

1. С часо ? Бы1есне,1ия газа из сосуда путем подачи rasa наддува IIa подвижную крышку, отделяющую хранимый газ и газ наддува. отличаю цийсятем,что,с целью повн пения эффект1 вност 33 счет эконол1ии газа н ддува и ускорения процесСа, ОДНОВРЕМЕННО С ПОДачсй Гаэа НаДДУВа осуществлягот при учительное перемещение крышки, при этом псстоянно поддерживают избыточ. ое давление газа наддува.

2, Устроиство для вытеснения газа из сосуда, содержаи;ее размещенную внутри сосуда крышку со средством перемещения ее в вертикальной плоскости на направляющей, при этом полость сосуда над крышкой подключена к источнику газа наддува, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет экономии газа наддува и ускорения процесса, средство переме1ценич Lü полIIe. Io в виде ходового винта. взаимодействующего с установленной в крышке нарезной втулкой.

1624240

Редактор А.Ревин

Заказ 180 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

72

Составитель Г.Ольшанская

Техред M. Моргентал Корректор Т.Палий