ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ Российский патент 1997 года по МПК F17C3/00 

Изобретение относится к криогенной технике, а точнее к устройствам для длительного хранения сжиженных газов, например, жидкого метана.

Известны хранилища сжиженных газов, содержащие теплоизолированную емкость, частично заполненную сжиженным газом с образованием паровой подушки над ним и размещенные внутри емкости устройства для увеличения времени бездренажного хранения сжиженного газа (а.св. СССР кл. F 17 C N 1254238, 1502894).

Данные хранилища не обеспечивают достаточно длительного времени хранения газа.

Известно хранилище сжиженных газов по заявке N 502048/26 (075272), по которой принято решение НИИГПЭ о выдаче патента Российской Федерации, выбранное в качестве прототипа. Указанное хранилище содержит теплоизолированную емкость, частично заполненную сжиженным газом с паровой подушкой над ним и термоэлектрический преобразователь, выполненный в виде термопары, один спай которой размещен в паровой подушке, при этом преобразователь подключен к источнику ЭДС. Снаружи бака в цепи термопары установлен ключ.

Недостатком данного хранилище, выбранного в качестве прототипа, является то, что решение о включении преобразователя в работу принимает или оператор или отслеживающая система: включающая датчик давления в паровой подушке или датчик температуры, установленный там же.

Целью заявляемого изобретения является устранение отмеченного недостатка.

Указанная цель достигается тем, что в хранилище для сжиженных газов содержащим теплоизолированную емкость, частично заполненную сжиженным газом с паровой подушкой над ним и термоэлектрической преобразователь, выполненный в виде термопары, один спай которого размещен в сжиженном газе, а другой в паровой подушке, при этом преобразователь подключен к источнику ЭДС, согласно изобретению, один конец термопары подсоединен к пружине, выполненной из материала с памятью формы, и одним концом жестко закрепленной внутри корпуса, размещенного в объеме паровой подушки и выполненного из неэлектропроводного материала, второй конец термопары подсоединен к электроду, размещенному внутри корпуса с зазором по отношению к незакрепленному концу пружины.

Подсоединение одного конца разорванной термопары к пружине, выполненной из материала с памятью формы и одним концом жестко закрепленной внутри корпуса, размещенного в объеме паровой подушки и выполненного из неэлектропроводного материала, присоединение второго конца разорванной термопары к электроду, размещенному внутри корпуса с зазором по отношению к незакрепленному концу пружины эти признаки определяют новизну заявляемого хранилища.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемый рисунок, на котором схематично изображено заявляемое хранилище.

Хранилище для сжиженных газов (см.чертеж) содержит теплоизолированную емкость 1, частично заполненную сжиженным газом 2 с паровой подушкой 3 над ним, термопару 4, включающую два спая 5 и 6, подключенные к источнику ЭДС 7. Один из проводников термопары 4 разорван, при этом один конец подсоединен к пружине 8, размещенной внутри корпуса 9, который в свою очередь размещен в паровой подушке 3. Один конец пружины 8 (нижний конец на чертеже) жестко закреплен внутри корпуса 9. Системы крепления общеизвестны и в материалах заявки не описываются. Корпус 9 выполнен из неэлектропроводного материала (конкретнее имеется электрическая изоляция между проводниками термопары и корпусом, а также между пружиной и корпусом). Второй конец разорванной термопары подсоединен к электроду 10, который размещен в корпусе 9 с зазором по отношению к незакрепленному концу пружины 9. Электрод 10 также электрически изолирован от корпуса 9.

Хранение сжиженного газа в заявляемом хранилище осуществляется следующим образом.

Термопары 4 (см. чертеж) размещается в емкости 1 таким образом, что ее спай 6 находится в наиболее холодной (донной) части сжиженного газа 2, а спай 5 в наиболее нагретой (верхней) части паровой подушки 3. Корпус 9, выполненный из неэлектропроводного материала, размещен в наиболее теплой (верхней) части паровой подушки 3. Пружина 8 выполнена из металла с памятью формы при температуре, несколько превышающей температуру сжиженного газа 2. При небольшом перегреве пара над жидкостью (в начале хранения) температура перехода металла, из которого выполнена пружина 8, не превышает температуру перехода из одной геометрической формы в другую. По мере хранения сжиженного газа в хранилище из-за теплопритока извне верхние слои сжиженного газа подогреваются, что приводит к испарению сжиженного газа, к росту давления и температуры в паровой подушке 3. Как только температура пара в паровой подушке 3 станет больше температуры перехода металла, из которого изготовлена пружина 8, из одной геометрической формы в другую, пружина "вспомнит" форму, расширится и своим концом прижмется к электроду 9. В результате этого замкнется электрическая цепь термопары 4, спай 6 будет нагреваться, а спай 5 - охлаждаться. При этом происходит охлаждение и частичная конденсация паров в паровой подушке. В результате нагрева прилегающих к спаю 6 слоев жидкости 2 происходит в результате конвекции перемешивания сжиженного газа 2. Таким образом, температуры сжиженного газа 2 и пара в паровой подушке 3 усредняются, давление пара внутри емкости 1 снижается. Как только температура в паровой подушке 3 станет меньше температуры перехода материала пружины из одной геометрической формы в другую, вскоре после этого пружина "вспомнит" прежнюю форму, уменьшится в размере и контакт в цепи термопары будет разорван. Все описанные выше процессы циклически повторяются.

Использование металлов с памятью формы известно в технике ( устройства по а.с. N 1116215, 1558579, 1560597 и др.). При достижении некоторой вполне определенной температуры элемент из металла с памятью формы принимает определенную наперед заданную геометрическую форму. При уменьшении температуры элемента ниже определенной величины геометрическая форма элемента возвращается к первоначальной. Процесс изменения геометрической формы обладает малой инерционностью, высокой чувствительностью к изменению температуры и большим рабочим усилием. Элементы из металлов с памятью формы выдерживают несколько миллионов рабочих циклов без видимых отклонений от заданных геометрических параметров. Температура, при которой происходит восстановление формы элемента, зависит от свойств металла с памятью, а точнее от состава компонентов, входящих в сплав. Например, нержавеющая сталь обладает памятью формы при очень низких температурах ( журнал "Изобретатель и рационализатор", NN 5, 6, 1992, стр. 20).

По сравнению с прототипом упрощается конструкция хранилища.

Сущность изобретения: хранилище для сжиженных газов содержит теплоизолированную емкость, частично заполненную сжиженным газом с паровой подушкой над ним и размещенную внутри емкости теpмопару, подключенную к источнику ЭДС, при этом один из проводников термопары разорван, один конец подсоединен к пружине, выполненной из материала с памятью формы и одним концом жестко закрепленной внутри корпуса, размещенного в объеме паровой подушки и выполненного из неэлектропроводного материала, второй конец термопары подсоединен к электроду, размещенному внутри корпуса с зазором по отношению к незакрепленному концу пружины. 1 ил.

Хранилище для сжиженных газов, содержащее теплоизолированную емкость, частично заполненную сжиженным газом с паровой подушкой над ним, и термоэлектрический преобразователь, выполненный в виде термопары, подключенной к источнику ЭДС, отличающееся тем, что один спай термопары размещен в сжиженном газе, а другой в паровой подушке, при этом термоэлектрический преобразователь содержит расположенный в паровой подушке емкости корпус из неэлектропроводного материала и размещенную внутри него пружину, выполненную из материала с памятью формы, подключенную к одному из концов термопары и одним концом жестко закрепленную в корпусе, и электрод, который установлен с зазором по отношению к свободному концу пружины и подключен ко второму концу термопары.