Резервуар для криогенной жидкости

 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в резервуарах для хранения и транспортирования криогенных жидкостей. Цель -расширение функциональных возможностей путем ис6 /4 21 пользования в сосудах в виде тела вращения , упрощение конструкции и повышение экономичности. Для этого в сосуде 1 установлен вытеснитель 10, выполненный из двух частей: часть 14 жестко прикреплена к стенке сосуда 1 и перекрывает половину его осевого сечения, а часть 15 установлена с возможностью поворота вокруг оси вращения 9, расположенной в центре сосуда 1, и выполнена по форме, аналогичной неподвижной части 14. Патрубки подвода и отвода рабочей среды расположены по обе стороны от неподвижной части 14. Вытеснитель 10 уравновешен противовесом 11, закрепленным на оси вра ).««& 4 о

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 17 С 3/00

ГОСУДАР СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь (21) 4690671/26 (22) 12 05 89 (46) 23.12.91 Бюл, Гч 47 (72) А.В.Евсеев и Ю.А,Христенко (53) 621.59 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1624240, кл. F 17 С 3/OG, 1988, (54) РЕЗЕРВУАР ДЛЯ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в резервуарах для хранения и транспортирования криогенных жидкостей. Цель — расширение функциональных воэможностей путем исЯ2„„1700331 А1 пользования в сосудах в виде тела вращения, упрощение конструкции и повышение экономичности. Для этого в сосуде 1 установлен вытеснитель t0, выполненный из двух частей; часть 14 жестко прикреплена к стенке сосуда 1 и перекрывает половину его осевого сечения, а часть 15 установлена с воэможностью псворота вокруг оси враще. ния Q, расположенной в центре сосуда 1, и выполнена по форме, аналогичной неподвижной части 14. Патрубки подвода и отвода рабочей среды расположены по обе стороны от неподвижной части t4.

Вытеснитель 10 уравновешен противовесом 11, закрепленным на. оси вра1700331

45 щения 9, для прохода которого в неподвижной части 14 выполнена прорезь 21. Вытесиитель 10 снабжен приводом 19. При

Замене газа в сосуде 1 через патрубок подвода рабочей среды подают эамещающий газ, который перемещает подвижную часть!

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к резервуарам для хране-.

Ния и транспортировки криогенных жидкостей, а также может быть использовано при Гранспортировке и хранении летучих и ядоВитых жидкостей и различных газов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем использования в сосудах в виде тела вращения, упрощение конструкции и повышение экономичности, кроме того, обеспечение статической балансировки в сосудах с горизонтальным или наклонным расположени ем оси вращения. а также интенсификация теплообмена.

На фиг, 1 показан резервуар, разрез; на фиг. 2 — разрез по оси резервуара.

Резервуар содержит сосуд 1, покрытый слоем теплоизоляции 2, с патрубками 3 и 4 подвода и отвода рабочей среды с установенными на них управляющими клапанами и 6. Внизу к сосуду прикреплен патрубок слива и подачи криогенной жидкости с клапаном 8. Внутри сосуда на оси 9 враще ния закреплены подвижный вытеснитель 10 и противовесы 11. Патрубки 3 и 4 имеют выход в коллекторы 12 и 13.

Вытеснитель 10 выполнен из двух час.тей, одна иэ которых 14 жестко прикреплена к стенке сосуда 1 и выполнена перекрывающей половину его осевого сечения, а другая . 15 установлена с возможностью поворота вокруг оси 9 вращения, расположенной в центре сосуда 1, и выполнена по форме, аналогичной неподвижной части 14. Коллекторы 12 и 13 расположены по обе стороны от неподвижной части 14 вытеснителя 10 и образованы, например, перфорированными листами 16 и 17, прикрепленными по периметру к стенке сосуда 1 и неподвижной части 14 вытеснителя 10. Ось 9 установлена на подшипниках 18, на одном из концов оси установлен ротор 19 шагового двигателя, приводимый в движение обмотками 20, В неподвижной части 14 вытеснителя 10 для перемещения противовесов 11 имеются прорези 21, Резервуар оснащен датчиками давления 22 и 23 и температуры 24 и 25 (фиг.

15 и, обтекая ее, разбавляет вытесняемый газ. Смесь газов отводится через патрубок отвода рабочей среды. В конце движения подвижной части 15 вытеснителя 10 процесс замещения газа завершается, 2 з.п.флы, 2 ил.

2). У кромки подвижной части 15 вытеснителя 10 закреплен постоянный магнит 26.

На магистралях огвода газа из полости двигателя и полости подшипника установлены клапаны 27 и 28.

Для регистрации крайних положений подвижной части 15 вытеснителя 10 на перфорированных листах 16 и 17 установлены герметизирован ные магнитоупра вляемые контакты 29 и 30, включающие индикатор положения при приближении постояннойз магнита 26. Г!ри превышении рабочего давления срабатывает дренажно-предохранительный клапан 31.

Рассмотрим работу резервуара над двух примерах: замещение газа в резервуаре и охлаждение резервуара перед заправкой криопродуктом.

В исходном положении сосуд 1 заполнен. воздухом при давлении окружающей среды, Подвижная часть 15 вытеснителя 10 находится в положении 1(фиг, 1), в котором она удерживается постоянным магнитом 26, взаимодействующим с материалом перфорированного листа 17 (если он выполнен из магнитомягкого материала) или с закрепленным на листе магнитомягким материалом. Герметиэированный контакт 30 замкнут, и в систему управления выдается сигнал р том., что подвижная часть 15 находится в положении I. Датчики 22 и 23 сигнализируют о нулевом перепаде давления между ними.

Для замещения воздуха в резервуаре на кислород (для последующей заправки жидким кислородом) открывают клапаны 5, 27, 28, магистрали которых соединены с линией дренажа, затем открывают клапан 6 для подачи чистого газообразного кислорода, при этом устанавливают расход кислорода такой, чтобы подвижная часть 15, зафиксированная в положении! постоянным магнитом 26, не сдвигалась с места, Если отрыв произошел, ее принудительно возвращают в исходное положение, повернув ротор 19 шагового двигателя включением соответствующих обмоток 20 статора шагового двигателя.

1700331

20

40

50

Подвижную часть 15 вытеснителя 10 удерживают определенное время в положении I, при этом воздух, находящийся в полости, образованной между частями 14 и 15 вытеснителя 10, разбавляется кислородом, и смесь газов через зазоры между частью 15 и стенкой сосуда 1, между частями 14 и 15 и через прорези 21 отводится в полость сосуда 1, Время, необходимое для достижения требуемой чистоты кислорода в полости между частями 14 и 15 вытеснителя 10, определяется экспериментально, Газ под избыточным давлением через клапаны 5, 27, 28 отводится в линию дренажа.

Затем увеличивают расход кислорода через клапан 6 и повышают давление на подвижную часть 15 до отрыва магнита 26 от перфорированного листа 17. Необходимое для отрыва давление устанавливается опытным путем и отслеживается датчиками

23 давления. Под действием перепада давления подвижная часть 15 перемещается в направлении нижней стрелки, При этом поток чистого кислорода продолжает обтекать подвижную часть 15 и разбавлять воздух в полости между частью 15 и коллектором 12.

По достижении частью 15 положения Ii замыкается контакт 29, и в систему управления выдается сигнал о завершении кругового движения подвижной части 15 вытеснителя 10. За время этого движения, кроме замещения газа, в сосуде 1 происходит продувка полости, где размещается ротор

19, и полости подшипника 18 через магистрали с клапанами 27 и 28, Окончательно процесс замещения газа в сосуде 1 завершается по результатам анализа его состава в магистрали за клапаном 5 или по истечении установленного опытным путем времени. Для замены газа в патрубке 7 во время движения части 15 открывают клапан 8.

Следует отметить, что при замещении газа в предложенном резервуаре достаточно иметь малые значения давления газа HB входе (в коллекторе 13) порядка 1,050 кг/см, г при этом на выходе (в коллекторе 12) можно поддерживать давление 1,049 кг/см и мег нее, т.е. масса газа на замещение резко снижается по сравнению, например, с раэбавлением газа в сосуде напуском чистого газа и сбросом смеси газа, Следующий пример эксплуатации резервуара рассмотрим на операциях его охлаждения перед заправкой жидким кислородом.

Открывают клапан 8 и через патрубок 7 заправляют небольшую дозу жидкого кислорода, затем клапан 8 закрывают. Жидкий кислород кипит и холодные пары, имеющие границу раздела между теплым газом, постепенно поднимаются кверху. при этом давление в сосуде 1 растет, Датчик температуры 25 фиксирует температуру жидкого кислорода или холодных паров, а датчик 24— теплого кислорода. Включают обмотки 20 линейного двигателя, и ротор 19 приводит в движение подвижную часть 15 вытеснителя

10, которая, перемещаясь из одного крайнего положения, например II, в другое, сжимает массу газа между неподвижной 14 и подвижной 15 частями, и через прорези 21.

Поток перетекающего газа омывает стенки сосуда 1 и интенсивно их охлаждает, После дросселирования через зазоры газ турбулизуется и смешивается с остальным газом.

После того, как часть 15 займет положение

l, линейный двигатель включается на реверс и часть 15 перемещается до положения Н, Циклы движений повторяются до тех пор, пока разность регистрируемых датчиками

24 и 25 температур не снизится до заранее установленного значения или не станет равной нулю. Если в процессе испарения жидкого кислорода давление в сосуде 1 достигает значения выше допустимого, откроется дренажно-предохранительный клапан 31. После того, как разность температур достигнет заданного значения (что ссидетельствует о полном использовании теплоты парообразования и запас холода), испаренный кисло, род сбрасывают через патрубок 4, открыв клапан 6. Если после этого температура конструкции не достигла требуемого для заправки криожидкостью значения, производят повторную заправку дозы криожидкости через клапан 8, и цикл охлаждения повторяют.

Таким образом, применение изобретения позволяет расширить область применения по конфигурации сосудов, упростить конструкцию резервуара за счет уп рощения привода вытеснителя, повысить экономичность, так как в режиме замещения газов резко снижается расход газа и вытеснитель может работать без использования привода только за счет перепада давления в полостях сосуда между подвижной и неподвижной частями вытеснения. Кроме того, предложенная конструкция вытеснителя работоспособна при любом положении оси сосуда за счет снабжения его противовесами, а также позволяет в режиме охлаждения интенсифицировать теплообмен за счет установки привода, Формула изобретения

1. Резервуар для криогенной жидкости, содержащий сосуд с соединительными трубопроводами подвода и отвода рабочей среды и размещенный внутри него с зазором от стенки подвижный вытеснитель, о т л и ч а1700331

Составитель Ф.Кожаринова

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор С.Патрушева

Заказ 4457 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем использования в сосудах в виде тела вращения, упрощения конструкции и повышения

Экономичности, вытеснитель выполнен из 5 двух частей, одна из которых жестко прикреплена к стенке сосуда и выполнена перерывающей половину его осевого сечения, другая установлена с возможностью повоота вокруг оси вращения, расположенной 10 центре сосуда, и выполнена аналогичной ! по форме неподвижной части, при этом соединительные трубопроводы подвода и отвода рабочей среды расположены по обе (стороны от неподвижной части вытеснителя, 2. Резервуар по и. 1, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения статической балансировки в сосудах с горизонтальным или наклонным расположением оси вращения, резервуар снабжен противовесом, закрепленным на оси вращения, а на неподвижной части вытеснителя выполнена прорезь для прохода противовеса.

3. Резервуар по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, вытеснитель снабжен приводом, например шаговым двигателем.