СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ СОСУДА ЖИДКОСТЬЮ Российский патент 1997 года по МПК F17C5/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидравлических системах.

Известны способы подачи и заправки емкостей жидкостью путем вытеснения ее сжатым газом или другой жидкостью под давлением (патент Франции N 2333141, кл. F 15 B 1/00; B 67 D 5/00; F 15 B 3/00; B 65 D 77/06; авт. св. СССР N 342819, кл. B 64 F 1/28). Заполнение жидкостью сосуда этими способами осуществляется под давлением, что, во-первых, сопряжено с повышенной опасностью, а во-вторых, для осуществления полного заполнения сосуда жидкостью необходимо в процессе заполнения либо стравливание "газового пузыря" из сосуда специальными устройствами (например, клапанами), что усложняет технологию заполнения, либо обеспечивает возможности выхода газа из сосуда в окружающую среду через какое-либо отверстие, что в некоторых случаях недопустимо, например при работе с высокотоксичными жидкостями. Также известен способ получения отливок под перепадом давления в газонепроницаемых формах, включающий погружение формы открытой частью в емкость с расплавленным металлом, вакуумирование рабочей полости и заполнение ее расплавом, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет получения тонкостенных отливок, емкость и с расплавленным металлом и литейную форму помещают в герметичную камеру, создают в герметичной камере разрежение, а после вакуумирования рабочей полости формы соединяют герметичную камеру с атмосферой (авт. св. СССР N 1688975, кл. B 22 D 18/06).

Однако этот известный способ заполнения сосуда жидкостью требует громоздкой габаритной технологической оснастки.

Наиболее близким к предлагаемому способу по наличию однородных признаков является, выбранный в качестве прототипа, способ заполнения емкости криогенной жидкостью, включающий слив криогенной жидкости из хранилища в емкости с отводом пара в дренаж (авт.св. СССР N 1432308, кл. F 17 C 5/00 23.10.88). Для уменьшения потери криогенной жидкости при заполнении емкости, жидкость в хранилище поддерживают при давлении, близком к атмосферному, и охлаждают до температуры, ниже равновесной, послойно, начиная с нижнего слоя. Образовавшийся пар пропускают через верхние слой и затем через предварительно охлаждаемые перед заполнением емкости. Жидкость для заполнения отбирают из нижнего холодного слоя и подают по изолированному трубопроводу в заполняемые емкости, одновременно вакуумируя их.

Заполнение сосуда жидкостью известным способом усложняет технологический процесс. Это связано с тем, что требует большего количества магистралей и подстыковочных элементов, т.е. повышается вероятность утечек газа и жидкости, увеличивается трудоемкость изготовления и сборки составных частей устройства для реализации заполнения. Кроме того, усложняется контроль за процессом заполнения, так как одновременно требуется контроль за процессом вакуумирования.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение техники безопасности при заполнении сосуда путем упрощения технологического процесса.

Технический результат при реализации способа заключается в уменьшении утечки газа и жидкости, так как уменьшено количество магистралей, подстыковочных элементов. Кроме того, упрощается контроль за процессом заполнения. Это достигается тем, что, по сравнению с известным способом заполнения сосуда жидкостью, включающим подсоединение сосуда к емкости с жидкостью и к вакуумной системе, вакуумирование сосуда и подержание атмосферного давления в емкости с жидкостью, операции вакуумирования и заполнения сосуда выполняют раздельно, сначала проводят вакуумирование сосуда, затем отключение сосуда от вакуумной системы, после этого соединяют сосуд с емкостью с жидкостью, причем вакуумирование и подачу жидкости осуществляют через одну и ту же магистраль, через единственный ввод в сосуде.

При подключении сосуда к вакуумной системе в нем (сосуде) создается разрежение. После отключения сосуда от вакуумной системы и соединения сосуда с емкостью с жидкостью происходит заполнение сосуда жидкостью. Это заполнение возможно потому, что после вакумирования в сосуде образуется вакуумметрические давление, а в емкости с жидкостью поддерживается атмосферное давление: между сосудом и емкостью с жидкостью образуется разница давлений. При соединении сосуда и емкости с жидкостью друг с другом за счет образования разницы давлений происходит заполнение сосуда жидкостью.

Последовательное осуществление операций вакуумирования и последующего заполнения сосуда жидкостью, выраженное в отключении сосуда от вакуумной системе после его вакуумирования, а затем подсоединение сосуда с емкостью с жидкостью позволяют осуществить вакуумирование и подачу жидкости через одну и ту же магистраль, через единственный ввод в сосуде. Если операции вакуумирования и заполнения будут производится одновременно через единственный ввод в сосуде, т.е. вакуумная система не отключена, а емкость с жидкостью соединена с сосудом, то жидкость из емкости будет поступать не в сосуд, а в вакуумную систему.

При заполнении сосуда жидкостью, когда операции вакуумирования и заполнения выполняют раздельно, причем вакуумирование и подачу жидкости осуществляют через одну и ту же магистраль, через единственный ввод в сосуде, упрощается технологический процесс: уменьшается количество магистралей и подстыковочных элементов, т. е. уменьшается вероятность утечек газа и жидкости, уменьшается трудоемкость изготовления и сборки составных частей устройства для реализации заполнения; упрощается контроль за процессом заполнения. Вышеперечисленный результат не достигнут ни одним из известных авторам источников.

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа заполнения сосуда жидкостью,
Сосуд 1 с одним вводом 2 соединен с трехпозиционным краном 3 магистралью 4. Трехпозиционный кран 3 соединен с вакуумным насосом 5 трубопроводом 6 и с емкостью с жидкостью 7 трубопроводом 8.

Для измерения величины вакумметрического давления в сосуде 1 в схеме имеется вакууметр 9. В подтверждение промышленной применимости способа можно рассмотреть схему устройства, в которой объем внутренней полости сосуда V_c= 170см³, рабочие жидкости вода или метилметакрилат, или кремнийорганическая ПЭВ-В-2. Сосуд 1 подсоединяют к емкости с жидкостью 7 и к вакуумному насосу 5 с помощью магистрали 4 и трубопроводов 6 и 8 через трехпозиционный кран 3. Емкость с жидкостью 7 сообщена с атмосферой. Включают вакуумный насос 5 и сообщают трехпозиционным краном 3 вакуумную систему с сосудом 1. Из сосуда 1 откачивают газ вакуумным насосом 5 до вакуумметрического давления P_вак ≅ 15 мм рт. ст. Контроль величины вакуумметрического давления по вакуумметру 9. Затем отключают сосуд от 1 от вакуумной системы и после этого соединяют сосуд 1 с емкостью с жидкостью 7. Операции отключения и соединения производят с помощью трехпозиционного крана 3. После соединения сосуда 1 с емкостью с жидкостью 7 жидкость по трубопроводу 8 и магистрали 4 заполняет сосуд 1. Степень заполнения сосуда 1 водой, метилметакрилатом и ПЭС-в-2 составляет не менее 95% объема сосуда 1. Время заполнения сосуда 1 водой, метилметакрилатом и ПЭС-В-2 составляет 25 с, 20 с и 2,5 мин соответственно. Следует отметить, что вакууммирование и подачу жидкости осуществляют через одну и ту же магистраль 4, через единственный ввод 2 в сосуде 1.

Предложенный способ заполнения сосуда жидкостью позволяет упростить технологический процесс. Повышается безопасность заполнения (отсутствует избыточное давление), отпадает надобность в громоздкой технологической оснастке, уменьшается количество магистралей и подстыковочных элементов, т.е. уменьшается вероятность утечек газа и жидкости, облегчается изготовление и сборка составных частей устройства для реализации заполнения. Кроме того, упрощается контроль за процессом заполнения, так как процессы вакууммирования и заполнения осуществляют последовательно.

Использование: в машиностроении, в частности в гидравлических системах. Сущность изобретения: подсоединяют сосуд к емкости с жидкостью и к вакуумной системе, вакуумируют сосуд и отключают от насоса. Затем подключают сосуд к емкости и заполняют сосуд через ту же магистраль и через единственный ввод в сосуде. Поддерживают атмосферное давление в емкости с жидкостью. При этом вакуумирование сосуда осуществляют до остаточного давления, не превышающего 15 мм рт.ст. 1 ил.

Способ заполнения сосуда жидкостью, включающий подсоединение сосуда к емкости с жидкостью и к вакуумной системе, вакуумирование сосуда и поддержание атмосферного давления в емкости с жидкостью, отличающийся тем, что операции вакуумирования и заполнения сосуда выполняют раздельно, сначала проводят вакуумирование сосуда до остаточного давления, не превышающего 15 мм рт. ст. затем отключают сосуд от вакуумной системы и после этого соединяют сосуд с емкостью с жидкостью, причем вакуумирование и подачу жидкости осуществляют через одну и ту же магистраль, через единственный ввод в сосуде.