УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЕ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК F17C3/00 

Изобретение относится к криогенной технике и касается криогенных сосудов, предназначенных для длительного хранения и транспортирования криогенных жидкостей без сброса образующихся паров.

При бездренажном хранении криогенной жидкости в частично заполненном сосуде за счет подвода тепла извне происходит сильный прогрев газовой полости и верхнего тонкого слоя жидкости. Большая часть жидкости остается непрогретой, а давление в сосуде определяется только нагревом верхнего слоя жидкости и растет намного быстрее, чем если бы жидкость прогревалась равномерно по всему объему. В ряде случаев это явление, называемое температурным расслоением или стратификацией, и связанный с ним аномальный рост давления могут оказаться нежелательными по соображениям надежности и безопасности эксплуатации криогенных сосудов.

Известно устройство для хранения криогенных жидкостей, содержащее сосуд, частично заполненный жидкостью с паровой подушкой над ней, миксер и движитель для его привода, расположенные в паровой подушке сосуда. В этом устройстве миксером служит вентилятор, а движителем электродвигатель [1]
Недостатком известного устройства является ненадежность его работы, что обусловлено трудностью смазки трущихся частей миксера и возможным их перегревом. Перегрев частей миксера или неполадки в электроприводе двигателя могут привести к аварийной ситуации, особенно при хранении таких криогенных жидкостей, как кислород и водород.

Известно устройство для бездренажного хранения криогенных жидкостей, содержащее сосуд и помещенное внутри него средство для устранения стратификации криогенной жидкости, выполненное в виде перемешивающего жидкость газонаполненного сильфона [2]
Недостаток известного устройства: необходим посторонний источник газа, а сам сильфон является ненадежным в эксплуатации при такой конструкции, так как в некоторых режимах возможно, его разрушение.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства, повышение надежности и безопасности его эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для хранения криогенных жидкостей, содержащем сосуд, частично, заполненный, жидкостью с паровой подушкой над ней, миксер и движитель для его привода, выполненный в виде газозаполненной емкости с упругими деформируемыми стенками, согласно изобретению емкость размещена в криогенной жидкости, заполнена инертным газом, упруго деформируемые стенки емкости выполнены в виде пластин, жестко связанных с торцами емкости, пластины снабжены проушинами, сквозь которые натянуты направляющие тросы, изготовленные из материала с низкой теплопроводностью и закрепленные в верхней и нижней частях криогенного сосуда.

Сущность изобретения заключается в совершении возвратно-поступательного движения движителем с амплитудой поверхность-дно за счет изменения объема упруго деформируемой емкостью во время прохождения ею температурных уровней поверхности и дна путем мартенситных превращений в металле упруго деформируемой емкости.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, это заявляемое устройство для хранения криогенных жидкостей отличается тем, что заполненная емкость размещена в криогенной жидкости, упруго деформируемые стенки емкости выполнены из металла с обратимой памятью формы, а миксер выполнен в виде пластин, жестко связанных с торцами емкости, пластины снабжены проушинами, сквозь которые натянуты направляющие тросы, изготовленные из материала с низкой теплопроводностью и закрепленные в верхней и нижней частях криогенного сосуда.

В предлагаемом устройстве за счет выполнения упруго деформируемой емкости из металла с памятью формы достигается аномально высокая выносливость конструкции к циклирующим нагрузкам (эффект аномально высокой устойчивости конструкций из металлов с памятью формы к циклирующим изгибающим нагрузкам). Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

При анализе известных технических решений в исследуемой области был сделан вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 показано устройство для хранения криогенных жидкостей; на фиг. 2 рабочий цикл устройства.

Устройство содержит криогенный сосуд 1, тросы 2, натянутые на кронштейнах 3, установленную на них упруго деформируемую газозаполненную емкость 4 с жестко закрепленными на ее торцах пластинами 5 с проушинами 6.

Устройство работает следующим образом.

При нахождении движителя у поверхности стенки емкости прогреваются до температуры, близкой к температуре поверхности T_П (Фиг. 2). При достижении температуры T_П материал упруго деформируемой емкости претерпевает мартенситные превращения, емкость резко уменьшает свой объем и за счет увеличения средней плотности тонет. При достижении сжатой емкости дна (положение 11) стенки емкости прогреваются до температуры T_Д. При достижении температуры Т_П материал упруго деформируемой емкости претерпевает обратные мартенситные превращения. Емкость скачкообразно увеличивает свой объем и за счет снижения средней плотности всплывает. Движение упруго деформируемой емкости вызывает сложное перемещение миксера 5 и перемешивание жидкости.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволяет упростить конструкцию устройства для хранения криогенных жидкостей, повысить надежность и безопасность его эксплуатации.

Сущность изобретения: устройство содержит криогенный сосуд, частично заполненный жидкостью с паровой подушкой над ней, миксер и движитель для его привода, выполненный в виде газозаполненной емкости с упругими деформируемыми стенками. Газозаполненная емкость размещена в криогенной жидкости, упругодеформируемые стенки емкости выполнены из металла с обратимой памятью формы, а миксер выполнен в виде пластин, жестко связанных с торцами емкости. Пластины снабжены проушинами, сквозь которые натянуты направляющие тросы, изготовленные из материала с низкой теплопроводностью и закрепленные в верхней и нижней частях криогенного сосуда. 2 ил.

Устройство для хранения криогенной жидкости, содержащее сосуд, частично заполненный жидкостью с паровой подушкой над ней, миксер и движитель для его привода, выполненный в виде газозаполненной емкости с упругими деформируемыми стенками, изготовленными из материала с термомеханической обратимой памятью формы, отличающееся тем, что емкость размещена в криогенной жидкости, миксер выполнен в виде пластин, жестко связанных с торцами емкости, пластины снабжены проушинами, сквозь которые натянуты направляющие тросы, изготовленные из материала с низкой теплопроводностью и закрепленные в верхней и нижней частях криогенного сосуда.