ЕМКОСТЬ ДЛЯ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1996 года по МПК F17C9/00 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для хранения и выдачи сжиженных газов, например гелия, кислорода, азота, а также пропана, метана и других, и может быть использовано в сельском хозяйстве, медицине, сварочном производстве и других областях народного хозяйства.

Известна емкость для хранения и выдачи криогенной жидкости [1] имеющая стационарный переливной сифон, трубопровод подачи криопродукта в испаритель и далее потребителю и специальный испаритель для поднятия давления в сосуде, стационарно смонтированный на емкости.

Основным недостатком емкости является ее конструктивная сложность, обусловленная наличием нескольких испарителей и дополнительных выводных систем из внутреннего сосуда емкости через вакуумную изоляцию.

Известна также емкость для хранения и транспортирования криогенной жидкости [2] содержащая съемный переливной сифон с вакуумной изоляцией, на котором смонтирована часть испарителя-генератора газа для поднятия давления в сосуде. Другая, большая часть испарителя-генератора, смонтирована на поверхности кожуха сосуда.

Недостатком этой емкости является то, что сифон имеет сложную конструкцию, кроме того, газ для подъема давления подается в нижнюю часть сосуда, барботирует через жидкость и охлаждается, вызывая тем самым увеличение необходимого количества газа наддува. Следствием этого является нежелательное увеличение расхода криопродукта.

Наиболее близкой к изобретению является криогенная емкость [3] взятая за прототип, содержащая кожух, внутренний сосуд, переливной сифон с вакуумной полостью, испаритель для подъема давления в сосуде и регулирующую арматуру.

Данная емкость имеет более простую конструкцию, чем вышеописанная, но сохраняет тот же недостаток газ для подъема давления в емкости подают в нижнюю часть сосуда, что является неэффективным.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение эффективности устройства.

Предлагаемая емкость для криогенных жидкостей отличается от прототипа тем, что в вакуумной полости переливного сифона установлена теплоподводящая шина, один конец которой имеет тепловой контакт с внешней трубкой сифона выше горловины сосуда, а другой с внутренней трубкой сифона в нижней его части. После сифона установлен связанный с ним испаритель, выход из которого параллельно соединен с газовой зоной сосуда и потребителем.

На фиг. 1 изображена емкость для криогенной жидкости; на фиг.2 узел I (переливной сифон с теплоподводящей шиной) на фиг.1.

Емкость содержит переливной сифон 1, состоящий из концентрично расположенных внутренней 2 и наружной 3 трубок с вакуумной 4 полостью между ними, размещенный в горловине 5 сосуда 6.

Внутренняя трубка 2 сифона 1 на выходе из него имеет испаритель 7. выход которого параллельно соединен через вентиль 8 и патрубок 9 с паровой зоной сосуда 6 и через вентиль 10 с потребителем (не показан).

В вакуумной полости 4 сифона 1 (фиг.2) расположена теплоподводящая шина 11, один конец которой имеет тепловой контакт с наружной трубкой 3 сифона выше горловины 5 сосуда 6, а другой с внутренней трубкой 2 сифона 1 в нижней его части.

Емкость для криогенной жидкости работает следующим образом.

В сосуд 6 с криогенной жидкостью вставляют сифон 1 с закрытыми вентилями 8 и 10, который уплотняется по горловине (не показано). Затем открывают вентиль 8. Жидкость под действием гидростатического давления поступает в сифон 1 и входит в контакт с участком внутренней трубки 2, к которому подводится тепло из окружающей среды по теплоподводящей шине 11. Часть жидкости испаряется, и образовавшаяся парожидкостная смесь, как более легкая, устремляется по сифону 1 к испарителю 7. Попав в испаритель 7, парожидкостная смесь окончательно испаряется, образовавшийся пар нагревается до температуры окружающей среды и через вентиль 8 поступает в паровую зону сосуда 6, благодаря чему давление в сосуде поднимается и по достижении определенного значения, обеспечивающего возможность передавливания жидкого криопродукта, закрывается вентиль 8, а открывается вентиль 10 подачи криопродукта потребителю.

По окончании работы потребителя вентиль 10 закрывается, и жидкость в емкости находится или в равновесном состоянии под давлением в ожидании следующей рабочей кампании, или давление сбрасывается с помощью регулирующей арматуры (не показана), а переливной сифон 1 вынимается из сосуда 6, и емкость вновь поступает на заправку криогенной жидкостью.

Преимущество предлагаемой емкости перед прототипом заключается в том, что она позволяет значительно сократить расход криогенной жидкости, расходуемой на подъем давления в сосуде, благодаря тому, что газ из испарителя подается непосредственно в паровую зону сосуда. Это важно в связи с тем, что величина давления определяется температурой поверхностного слоя жидкости.

Как известно из литературы [4] при подаче газа непосредственно в паровую подушку поднимается температура только тонкого поверхностного слоя жидкости, что позволяет обеспечить более быстрый рост давления по сравнению с равномерным прогревом всей массы жидкости, который имеет место при барботировании газа через слой жидкости.

Сущность изобретения: в емкости для криогенной жидкости в вакуумной полости переливного сифона установлена теплоподводящая шина, один конец которой имеет тепловой контакт с внешней трубкой сифона выше горловины сосуда, а другой - с внутренней трубкой сифона в нижней его части. После сифона установлен связанный с ним испаритель, выход из которого параллельно соединен с газовой зоной сосуда и потребителем. Емкость содержит переливной сифон 1, состоящий из концентрично расположенных внутренней 2 и наружной 3 трубок с вакуумной 4 полостью между ними, размещенный в горловине 5 сосуда 6. Испаритель 7 через вентиль 8 и патрубок 9 соединен с паровой зоной сосуда 6 и параллельно через вентиль 10 с потребителем. В вакуумной полости 4 сифона 1 расположена теплоподводящая шина 11. 2 ил.

Емкость для криогенной жидкости, содержащая сосуд с криогенной жидкостью, переливной сифон с вакуумной полостью, испаритель и регулирующую арматуру, отличающаяся тем, что в вакуумной полости переливного сифона установлена теплоподводящая шина, один конец которой имеет тепловой контакт с внешней трубкой сифона выше горловины сосуда, а другой с внутренней трубкой сифона в нижней его части, при этом выход из испарителя параллельно соединен с газовой зоной сосуда и с потребителем.