Криогенный трубопровод

 

Изобретение позволяет сократить энергетические затраты и время регенерации адсорбента, а также уменьшить потери криогенной жидкости в процессе эксплуатации криогенного трубопровода. Герметичная оболочка 7 охватывает патроны 5 с адсорбентом 4. В процессе регенерации адсорбента термочувствительный элемент термовакуумного клапана 9 нагревается вместе с адсорбентом. По достижении температуры , равной точке Кюри для ферромагнитного материала термочувствительного элемента, последний теряет свои магнитные свойства и клапан 9 отсекает теплоизолирующую полость 3 от полости 8, в которой размещены патроны 5 с адсорбентом. Начинается процесс откачки десорбируемых адсорбентом газов, при котором не нарушается герметичность теплоизолирующей полости 3, и она не загрязняется продуктами десорбции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 11

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 1 9/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 637588 (21) 4842221/29 (22) 26.03.90 (46) 23.06.92. Бюль 23 (72) А.Л.Гусев и И.И,Кудрявцев (53) 621.643(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 637588, кл. F 16 1 9/19, 1977, (54) КРИОГЕННЫЙ ТРУБОПРОВОД (57) Изобретение позволяет сократить энергетические затраты и время регенерации адсорбента, а также уменьшить потери криогенной жидкости в процессе эксплуатации криогенного трубопровода. Герметичная оболочка 7 охватывает патроны 5 с

„„5U „„1742568 А2 адсорбентом 4. В процессе регенерации адсорбента термочувствительный элемент термовакуумного клапана 9 нагревается вместе с адсорбентом. По достижении температуры, равной точке Кюри для ферромагнитного материала термочувствительного элемента, последний теряет свои магнитные свойства и клапан 9 отсекает теплоизолирующую полость 3 от полости 8, в которой размещены патроны 5 с адсорбентом. Начинается процесс откачки десорбируемых адсорбентом газов, при котором не нарушается герметичность теплоизолирующей полости 3, и она не загрязняется продуктами десорбции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

77

1742568 ся

50 позволяет:

Изобретение относится к созданию трубопроводов и является усовершенствованием изобретения по авт. св. hh 637588.

Известен криогенный трубопровод, образованный собственно трубопроводом и охватывающим его кожухом, пространство между которыми вакуумировано с помощью адсорбента, размещенного в трубчатых патронах, охватывающих трубопровод, а внутри трубчатых патронов установлен змеевик для подачи греющего газа. Размещение змеевика для подачи греющего газа внутри внутри трубчатых патронов с адсорбентом позволяет производить периодическое восстановление поглотительных свойств адсорбента без нарушения целостности трубопровода.

Недостатками этого устройства являютдесорбция поглощенных адсорбентом газов и паров в теплоизоляционную вакуумную полость при естественном отогреве конструкции. Это приводит к снижению степени вакуума в теплоизоляционной полости, к загрязнению поверхностей кожуха трубопровода и слое экранно-вакуумной теплоизоляции. Снижение степени вакуума в теплоизоляционной полости ведет к повышению потерь криогенной жидкости при ее подаче через трубопровод, а загрязнение поверхностей элементов конструкции теплоизоляционной полости ведет к существенному увеличению времени последующей откачки теплоизоляционной

ПОЛОСТИ; нет возможности избежать загрязнений поверхностей слоев экранно-вакуумной теплоизоляции трубопровода парами веществ, десорбирующихся из адсорбента; велико время процесса регенерации.

Низкое качество процесса регенерации вследствие больших гидравлических сопротивлений экранно-вакуумной теплоизоляции и большого объема откачиваемой полости; повышена потребная. мощность средств откачки,. высоки энергетические затраты средств откачки и подготовки греющего газа; насыщение адсорбента влагой из атмосферной среды при ремонтно-восстановительных работах (известно, что ремонтно-восстановительные работы проводятся довольно часто), проводимых с нарушением целостности теплоизоля цион ной полости криогенного трубопровода; велико влияние встроенных отогретых адсорбционных насосов на оценку негерметичности. Большую часть времени эксплуатации встроенные насосы на криогенных

30 трубопроводах находятся в отогретом состояниии; отсутствие возможности сохранить вакуум в теплоизоляционной полости во время процесса регенерации адсорбента.

Целью изобретения является уменьшение эксплуатационных и энергетических затрат, а также сокращение времени и улучшение качества процесса регенерации.

Поставленная цель достигается тем, что в криогенном трубопроводе, содержащем собственно трубопровод, охваченный кожухом, пространство между которыми вакууми рова но с помощью адсорбента, размещенного в трубчатых патронах, охватывающих трубопровод, внутри трубчатых патронов установлен змеевик для подачи греющего газа, криогенный трубопровод снабжен герметичной оболочкой с термовакуумным клапаном, размещенной в теплоизоляционной полости и охватывающей трубчатой патрон с адсорбентом, термовакуумный клапан выполнен в виде корпуса из диамагнитного материала, установленного в нем подпружиненного запирающего органа, постоянного магнита, закрепленного на запирающем органе, и установленного неподвижно в корпусе со стороны постоянного магнита термочувствительного элемента из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре десорбции адсорбента, при этом термовакуумный клапан размещен в герметичной оболочке с обеспечением теплового контакта термочувствительного элемента с пористой стенкой трубчатого патрона. Причем, полость, образованная герметичной оболочкой, сообщена с системой предварительной откачки через вакуумный трубопровод и вакуумный клапан.

Кроме того, криогенный трубопровод снабжен предохранительным клапаном, установленным на вакуумном трубопроводе до вакуумного клапана и сообщающим полость, образованную герметичной Оболочкой, с атмосферой. При этом, сила напряженности поля постоянного магнита равна силе сжатия пружины запирающего органа в положении ее рабочей осадки.

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т.е. в криовакуумной технике и смежных областях, позволяет сделать вывод, что предлагаемый трубопровод в отличие от известных сохранить вакуум в теплоизоляционной . полости во время регенерации (регенерация адсорбента в прототипе проводится один раз в полгода и длится свыше суток для адсорбента марки: цеолит СаЕН-4В ТУ 381742568

101231-76), а также в периоды естественного отогрева конструкции; избежать загрязнений поверхностей слоев экранно-вакуумной теплоизоляции трубопровода парами веществ, десорбиру- 5 ющихся из адсорбента; существенно снизить время и повысить. качество процесса регенерации, так как в конструкции значительно уменьшен откачиваемый объем и существенно снижены гид- 10 равлические сопротивления; существенно снизить потребную мощность средств откачки и снизить энергетические затраты средств откачки, так как уменьшен откачиваемый объем, снижены 15 гидравлические сопротивления, уменьшено время регенерации при повышении ее качества; исключить насыщение адсорбента влагой из атмосферной среды при ремонтно- 20 восстановител ьн ых работах с нарушением целостности теплоизоляционной полости криогенного трубопровода; исключить влияние встроенных адсорбционных насосов на оценку герметичности. 25 . В предлагаемом техническом решении эти преимущества достигаются за счет автоматической отсечки пористых трубчатых патронов с адсорбентом, размещенных на собственно трубопроводе, от теплоизоля- 30 ционной полости криогнен ного трубопровода при нагреве адсорбента до температуры десорбции, а также за счет автоматического сообщения трубчатых патронов с адсорбентом с теплоизоляционной полостью криог- 35 не н ного трубоп ро вода и ри охлаждении адсорбента ниже температуры десорбции;

На фиг. 1 показан криогенный трубопровод, общий вид; на фиг. 2 — конструкция термовакуумного клапана. 40

Трубопровод 1 охвачен кожухом 2, теплоизоляционная полость 3 между которыми вакуумирована с помощью адсорбента 4, размещенного в трубчатых патронах 5, охватывающих трубопровод 1, внутри трубча- 45 тых патронов 5 установлен змеевик 6 для подачи греющего газа, трубчатые патроны 5 с адсорбентом 4 охвачены герметичной оболочкой 7 с образованием полости 8, при этом герметичная оболочка 7 снабжена тер- 50 мовакуумным клапаном 9. Полость 8 сообщена с атмосферой посредством вакуумного трубопровода 10 и, размещенного на нем вне криогенного трубопровода предохранительного клапана 11. Полость 8 55 сообщена с системой предварительной откачки через вакуумный трубопровод 10 и вакуумный клапан 12. Термовакуумный клапан выполнен в виде корпуса 13 из диамагнитного материала, в корпусе 13 установлены запирающий орган 14, пружины 15 запирающего органа. Натяжение пружины 15 запирающего органа регулируется гайкой 16, которая одновременно является направляющей для перемещения постоянного магнита 17. Последний закреплен на запирающем органе 14, термочувствительный элемент 18 из ферромагнитного материала размещен с тепловым контактом на пористой стенке трубчатого патрона 5. Полость 8 через термовэкуумный клапан 9 сообщена с теплоизоляционной полостью 2 криогенного трубопровода.

Трубопровод работает следующим образом.

В процессе регенерации адсорбента 4 при отсутствии криогенной жидкости в трубопроводе 1 в змеевик 6 подается греющий газ. При этом повышается температура адсорбента 4 и стенок трубчатого патрона 5.

Термочувствительному элементу 18 сообщается тепловой поток,Термочувствительный элемент 18 нагревается до температуры, равной точке Кюри Тк, при этом ферромагнетик, из которого выполнен термочувствительный элемент 18 теряет свои магнитные свойства. Под действием пружины запирающего органа 15 запирающий орган 14 перемещается в сторону седла клапана, термовакуумный клапан 9 закрывается. При этом автоматически отсекается полость 8, в которой находятся трубчатые патроны 5 с адсорбентом 4, от теплоизоляционной полости 3. После этого открывается вакуумный клапан 12 и полость 8 сообщается с системой предварительной откачки. Начинается процесс откачки десорбирующихся газов.

После восстановления поглотительных свойств адсорбента 4 прекращается подача греющего газа в змеевик 6, вакуумный клапан 12 закрывается. Система готова к работе. В ходе функционирования криогенного трубопровода, при наличии криогенной жидкости в трубопроводе 1; трубчатые патроны 5 с адсорбентом 4: охлаждаются. Вместе с ними. охлаждается термочувствительный элемент 18. При достижении температуры Тк, равной точке Кюри, ферромагнетик приобретает свои магнитные свойства и термочувствительный элемент 18 притягивает постоянный магнит

17. В связи с тем, что сила напряженности магнитного поля постоянного магнита 17 равна силе сжатия пружины. запирающего органа 15 в положении ее рабочей осадки, запирающий орган 14 передвигается по направлению к термочувствительному элементу до положения, соответствующего рабочей осадки пружины 15 запирающего

1742568 органа. При этом полость 8 автоматически сообщается с теплоизоляционной полостью

3. Начинается процесс откачки теплоизоляцион ной полости 3 охлаждающимся адсорбентом 4, После прекращения подачи криогенной жидкости по трубопроводу 1 конструкция отогревается и начинается десорбция газов и паров, поглощенных адсорбентом 4, снижающих степень вакуума в теплоизоляционной полости 3 и загрязняющих элементы конструкции, находящихся в теплоизоляционной полости 3. В этот момент термочувствительный элемент 18, имея температуру Тк (Тк = 203 К) теряет свои магнитные свойства.

Запирающий орган 14 под действием пружины 15 запирающего органа движется по направлению к седлу клапана. Термовакуумный клапан 9 закрывается, запирающий орган 14 уплотняется возрастающим давлением десорбирующихся газов. Избыточное давление газов дренажируется в атмосферу через вакуумный трубопровод 10 и предохранительный клапан 11.

При ремонтно-восстановительных работах на отогретом криогенном трубопроводе с нарушением целостности теплоизоляционной полости Зтермовакуумный клапан 9 закрыт, полость 8 отсечена от теплоизоляционной полости 3. Через вакуумный трубопровод 10 и вакуумный клапан

11 подается технологический газ с точкой росы менее 218 К до давления срабатывания предохранительного клапана. Запирающий орган 14 уплотняется давлением технологического газа. После этого производятся ремонтно-восстановительные работы на криогенном трубопроводе. В связи с тем, что в этом случае удается избежать попадания влаги в адсорбент, время регенерации последнего существенно снижается.

В предлагаемой конструкции при длительной эксплуатации криогенного трубопровода, в периоды естественного отогрева трубчатого патрона 5с адсорбентом, наблюдается снижение степени вакуума в теплоизоляционной полости трубопровода 3 и загрязнение экранно-вакуумной теплоизоляции парами различных веществ, десорбирующихся из адсорбента 4. Загрязнение поверхностей слоев экран но-вакуумной теплоизоляции парами десорбирующихся веществ очень негативно сказывается на качестве процесса получения и поддержания требуемой степени вакуума. Это приводит к повышению температуры криогенных жидкостей и к их потерям, увеличению эксплуатационных затрат, связанных с проведением регенерации, потерь вакуума в теплоизолгщионной полости криогенного трубопровода во время регенерации и загрязнению поверхностей слоев экранно-вакуумной теплоизоляции.

5 Предлагаемое устройство позволяет сохранить вакуум в теплоизоляционной полости во время регенерации, а также в периоды естественного отогрева конструкции, избежать загрязнений поверхностей

10 слоев экранно-вакуумной теплоизоляции трубопровода парами веществ, десорбирующихся из адсорбента, существенно снизить время и повысить качество процесса регенерации, так как существенно уменьша15 ется откачиваемый объем и уменьшаются гидравлические сопротивления, существенно снизить мощность и энергетические затраты средств откачки, изолировать трубчатые патроны с адсорбентом от кон20 такта с атмосферой при ремонтно-восстановительных работах на криогенном трубопроводе с нарушением целостности теплоизляции и тем самым существенно снизить время процесса регенерации после

25 ремонтно-,восстановительных работ, получить более высокую степень вакуума в теплоизоляционной полости криогенного трубопровода.

Принцип действия предлагаемого тру30 бопровода обеспечивает достижение технических преимуществ без применения электропитания и не снижает уровень пожарной безопасности, кроме того, исключается влияние встроенных отогретых

35 адсорбционных насосов на оценку герметичности.

Таким образом, предлагаемый трубопровод способствуетуменьшению эксплуатационных затрат на 80, энергетических

40 затрат(нагрев технологического газа, откачка) на 60, сократить время процесса регенерации адсорбента на 50, повысить степень вакуума в теплоизоляционной полости на один порядок, полностью исклю45 чить влияние встроенных адсорбционных насосов на оценку герметичности в теплом состоянии трубопровода.

Формула изобретения

1. Криогенный трубопровод по авт. св.

50 hh 637588. отличающийся тем, что, с целью сокращения времени, энергетических затрат и улучшения качества процесса регенерации, он снабжен герметичной оболочкой с термовакуумным клапаном, разме55 щенной в теплоизолирующей полости и обхватывающей трубчатый патрон с адсорбентом, термовакуумный клапан выполнен в виде корпуса из диамагнитного материала, установленного в нем подпружиненного запирающего органа, постоянного магнита, 1742568

Составитель А, Гусев

Техред М.Моргентал

Корректор А.Осауленко

Редактор М.Бланар

Заказ 2273 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 закрепленного на запирающем органе, и установленного неподвижно в корпусе со стороны постоянного магнита термочувствительного элемента из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре десорбции адсорбента, при этом термовакуумный клапан размещен в герметичной оболочке с обеспечением теплового контакта термочувствительного элемента с пористой стенкой трубчатого патрона.

2. Трубопровод по и. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что полость, образованная герметичной оболочкой, сообщена с системой предварительной откачки через вакуумный

5 трубопровод и вакуумный клапан.

3. Трубопровод по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен предохранительным клапаном, установленным на вакуумном трубопроводе до вакуумного клапана

10 и сообщающим полость, образованную герметичной оболочкой, с атмосферой.