ГАЗИФИКАТОР КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1994 года по МПК F17C9/02 

Изобретение может быть использовано для газификации жидкого азота, применяемого в шахтах при тушении подземных пожаров.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса газификации жидкого азота за счет улучшения условий теплосъема, что обусловлено конструктивным решением продукционного испарителя, и снижения энергозатрат.

На чертеже приведена схема устройства для получения инертного газа.

Устройство содержит резервуар 1 жидкого азота с испарителем 2 наддува, соединенного посредством трубопроводов 3 и 4 соответственно с приводом 5 вентиляторного устройства и блоками 6 и 7 (блок N 1 и блок N 2) продукционного испарителя жидкого азота. Вентиляторное устройство содержит подключенные на привод осевое основное вентиляторное колесо 8 и подсоединенное через муфту 5 включения дополнительное колесо, содержащее центробежные лопатки 10 и колесо 11 с осевым исполнением лопаток. Выходные патрубки газификационного азота от блоков 6 и 7 посредством трубопроводов подсоединены на общий коллектор 12. Для увеличения мощности привод 5 имеет дополнительное подключение через регулятор 13 на блок 6 продукционного испарителя. Режим подачи сжатого газа на привод обеспечивается через регулятор 14 давления и контролируется манометром 15. Зазор окружающего воздуха на обдув блоков 6 и 7 продукционного испарителя обеспечивается через обособленные направляющие аппараты 16. Сброс отработанного газа после пневмопривода 5 выведен трубопроводом 17 непосредственно на потребитель (пеногенератор) с возможностью переключения на общий коллектор 12. Устройство смонтировано на платформе 18.

Устройство работает следующим образом.

Для получения сжатого газообразного азота, используемого для энергообеспечения пневмомеханизмов при производстве горноспасательных и технических работ в шахте (отбойные лопатки, пневмолебедки, пневмосверла, пневмоломы, пневмовентиляторы и др. ) или для создания невзрывчатой среды в аварийном участке, получения инертной пены, для профилактики или тушения пожаров устройство транспортируют к месту производства работ.

Для запуска установки в работу жидкий азот подают из резервуара 1 в испаритель 2 наддува, где азот за счет тепла окружающего воздуха испаряется и под давлением поступает в верхнюю часть резервуара для создания давления выдачи жидкого продукта из резервуара в блоки 6 и 7 продукционного испарителя, а вторая (большая) часть сжатого газа поступает по трубопроводу 3 на привод 5 вентиляторного устройства. Пневмопривод вентилятора обеспечивает вращение основного и дополнительного рабочих колес, при этом обеспечивается обособленный забор воздуха на обдув блоков 6 и 7 продукционного испарителя. За счет отбора тепла воздуха жидкий азот в теплообменных спиралях газифицируется и через выходные патрубки под давлением поступает в раздаточную трубу коллектора 12 и через выходные каналы на потребитель. Отработанный сжатый газ из пневмопривода 5 через выходной патрубок и трубопровод 17 направляют также на потребитель (пеногенератор, отбойный молоток, пневмосверло и др. ).При необходимости развить большую мощность пневмопривода увеличивают расход сжатого газа путем подачи сжатого газа дополнительно из продукционного испарителя блока 6 через регулятор давления 13. При работе устройства по газификации азота с меньшей производительностью дополнительный блок 7 через муфту 9 включения отключают. Регулирование подачи жидкого азота обеспечивается и контролируется непосредственно на резервуаре 1, подача сжатого газа на пневмопривод - по установленным на трубопроводе 3 регулятору давления и манометром.

П р и м е р. Для экспериментальных исследований параметров устройства использовались резервуар жидкого азота РЦВ-0,5/1,6 (гидравлическая емкость 0,5 м³, рабочее давление выдачи жидкого азота 1,6 МПа), теплообменные спиральные блоки конструкции НПО "Криогенмаш", ротационная система "пневмопривод-вентилятор" (НПО "Криогенмаш"), основными достоинствами последней являются сочетание преимуществ двигателей турбинного и объемного типов, полное отсутствие трущихся деталей, безмасляная рабочая полость. Отличается надежностью, компактностью, простотой изготовления. Техническое решение системы "пневмопривод-вентилятор" обеспечивает возможность утилизации отработанных газов с потерей рабочего давления до 0,1 МПа при рабочем давлении от 0,05 до 4,0 МПа при частоте вращения до 2000 об/мин и расходе продукта до 30 м³/мин (в зависимости от типоразмера). В данном случае при регулируемом рабочем давлении до 1,6 МПа потери отработанного газа исключаются. При стендовых испытаниях система "пневмопривод-вентилятор" работает устойчиво при температурах продукта от -70 до +70^оС. Комплектующие узлы устройства свободно монтируются на платформе шахтной вагонетки длиной 3450 мм и высотой от головки рельса 1650 мм, что укладывается в норматив подвижных подземных транспортных средств. Габариты по длине по сравнению с прототипом уменьшаются вдвое при увеличении производительности более чем в 1,5 раза (с 300 м³/ч до 500 м³/ч), при этом устанавливаются более совершенные теплообменники.

Предложенное техническое решение делает работу газификационной установки на холодном принципе (без электропривода) более надежной и эффективной.

Сущность изобретения: газификатор криогенной жидкости, содержащий резервуар для жидкого газа и соединенный с резервуаром и трубопроводом выдачи газообразного продукта продукционный испаритель со средством обдува его поверхности воздухом, при этом испаритель разделен на два блока теплообменников, а средство обдува, выполнено в виде соединенного с приводом рабочего вала, каждый конец которого имеет вентиляторное колесо, расположенное соответственно напротив первого и второго блоков испарителя, средство обдува выполнено с пневматическим приводом и снабжено дополнительным вентиляторным колесом с центробежной ориентировкой рабочих лопаток, размещенным между основными рабочими колесами, имеющими осевую направленность рабочих лопаток, при этом размещение теплообменника первого блока испарителя выполнено радиально вокруг дополнительного колеса, а подключение пневмопривода средства обдува выполнено входом и выходом соответственно к верхней части резервуара и к трубопроводу выдачи газообразного продукта. 1 ил.

ГАЗИФИКАТОР КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ, содержащий резервуар для жидкого газа и соединенный с резервуаром и трубопроводом выдачи газообразного продукта продукционный испаритель со средством обдува его поверхности воздухом, при этом испаритель разделен на два блока теплообменников, и средство обдува выполнено в виде соединенного с приводом рабочего вала, каждый конец которого имеет вентиляторное колесо, расположенное соответственно напротив первого и второго блоков испарителя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса газификации за счет улучшения условий теплосъема и снижения энергозатрат, привод выполнен пневматическим и средство обдува снабжено дополнительным вентиляторным колесом с центробежной ориентировкой рабочих лопаток, размещенным между основными рабочими колесами, имеющими осевую направленность рабочих лопаток, при этом теплообменники первого блока испарителя размещены радиально вокруг дополнительного колеса, а привод средства обдува подключен входом и выходом соответственно к верхней части резервуара и к трубопроводу выдачи газообразного продукта.