БАЛЛОН ДЛЯ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ Российский патент 1998 года по МПК F17C9/02 

Изобретение относится к конструкции сосудов, работающих под давлением, а именно к баллонам для сжижения газов с давлением до 1,6 МПа, предназначенным для хранения, транспортирования и использования газов, и может найти широкое применение во всех областях народного хозяйства, где используется сжиженный баллонный газ, промышленность, транспорт, коммунальное хозяйство, быт.

Известны газовые баллоны для хранения сжиженных газов, применяемые в системе питания на отечественных автомобилях, содержащие сварную конструкцию из стали с цилиндрической средней частью баллона и сферическими донышками, с наполнительной, расходной, предохранительной арматурой и испарителем жидкой фазы, установленными под капотом автомобиля [1]
Недостатком данного баллона является то, что он не рассчитан на широкое применение во всех областях промышленности и в быту, не рассчитан противостоять повышенной тампературе и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому является газовый баллон для сжиженного газа, содержащий корпус с вентильной муфтой, запорную арматуру, башмак, предохранительный колпак [2]
Недостатком данного устройства является то, что газ из него отбирается только в паровой фазе, используя стенки баллона в качестве теплообменника, вследствие чего плохая испаряемость, наличие отстоя, температурные расслоения жидкости, температурные перекосы в металле, низкая заполняемость баллона при заправках, легкая взрываемость сосуда, например, при пожаре.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании взрывобезопасного баллона для сжижения газов с увеличенной заполняемостью при заправках жидкостью и с отсутствием необходимости сливать отстой.

Поставленная задача решается тем, что баллон для сжиженных газов выполнен условно разделенным на газовую и жидкостные полости, например, при заправках заправляется по весу на 90% от объема, в донной жидкостной полости снабжен герметичным по отношению к жидкости теплообменником цилиндрической формы с не менее чем одной трубкой, сообщенной с верхней точкой газовой полости баллона, с герметичной газовой камерой, прочно, разъемно, в один агрегат, закрепленный на резьбе в вентильную муфту или на фланцах к баллону. Герметичная газовая камера выполнена шарообразной формы, с теплообменными ребрами на своей поверхности, из металла, например из стали, методом штамповки и сварки, нижняя сфера у нее выполнена воронкой, с глухим донышком и в виде поддона для испарения жидкости, при этом нижняя сфера отгорожена перегородкой, с горловиной, отбортованной внутрь, и на ней выполнены седловина и поплавковый клапан, донная часть поддона сифонной заборной трубкой сообщена с донной частью баллона и туда и обратно свободно пропускает жидкость и ее пары и на конце в баллоне снабжена фильтром. В верхней сфере герметичной газовой камеры смонтированы и заподлицо с ее стенками утоплены заправочный клапан, трубкой сообщенный с баллоном, и расходный клапан, которые работают как запорная арматура, предохранительный клапан, ориентированный вертикально вверх, и клапан регулируемого газосброса, заборной трубкой сообщенный с донной частью теплообменника в баллоне и сбросной трубкой сообщенный с поддоном в герметичной газовой камере и заглушенный заглушкой от окружающей среды.

На фиг. 1 дана общая схема устройства.

На фиг. 2 дан схематичный разрез по А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 схема крепления к баллону на фланцах герметичной газовой камеры.

На фиг. 4 схема теплообменника, вид сверху.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Баллон для сжиженных газов содержит корпус 1 /баллон/, условно разделенный на жидкостную полость 2 и газовую полость 3, в донной жидкостной полости снабжен теплообменником 4, трубками 5, сообщенный с газовой полостью, герметичная газовая камера 6, закрепленная на резьбе в вентильную муфту 7 или закрепленная на фланцах 8. Герметичная газовая камера шарообразной формы, нижняя сфера 9 /поддон/ выполнена воронкой 10, с глухим донышком 11, в виде поддона для испарения жидкости, нижняя сфера отгорожена перегородкой 12, с горловиной 13, отбортованной во внутрь, и на ней выполнена седловина 14 и поплавковый клапан 15, донная часть поддона сифонной заборной трубкой 16 сообщена с донной частью баллона, на конце в баллоне снабжена фильтром 17. В верхней сфере герметичной газовой камеры смонтированы и заподлицо с ее стенками утоплены заправочный клапан 18 с трубкой 19, опущенной в баллон, расходный клапан 20, предохранительный клапан 21, ориентированный вертикально вверх, и клапан регулируемого газосброса 22 с заглушкой 23 и заборной трубкой 24, сообщенный с донной частью теплообменника в баллоне, и трубкой газосброса 25 сообщенный с поддоном в герметичной газовой камере. Герметичная газовая камера на своей поверхности снабжена теплообменными ребрами 26, предохранительным колпаком 27 с окнами 28 для переноса баллона, имеющего опорный башмак 29.

Баллон для сжиженных газов работает следующим образом.

Для заправки баллона 1 сжиженным газом присоединяют заправочный шланг к заправочному клапану 18 и подают жидкость, которая по трубке 19 поступит в жидкостную полость 2 баллона 1 и заполнит его, например, на 90% объема, под давлением 1,6 МПа, при этом первая порция жидкости в баллоне 1 испаряется и охладит его и по сифонной заборной трубке 16 поднимется в герметичную газовую камеру 6, поднимет там давление, в результате жидкость накопится в баллоне 1 и не поднимется в поддон 9. При необходимости жидкость и ее пары из баллона 1 можно слить в газосборочную линию заправочной станции через этот же заправочный клапан 18.

Для отбора газа из устройства потребителем к расходному клапану 20 присоединяют редуктор или шланг и отбирают газ, в результате давление газа в герметичной камере 6 упадет, а в баллоне 1 останется прежним, вследствие этого под расширяющимся давлением газа в газовой полости 3 баллона 1 жидкость из донной его части через фильтр 17 и по сифонной заборной трубке 16 за счет теплопередачи через стенки трубки, перемешивая жидкость в баллоне, поднимется на дно 11 воронки 10 поддона 9, где, отнимая тепло от окружающей среды через теплопроводность металла герметичной газовой камеры 6, теплообменных ребер 26 и верхней части баллона 1, жидкость трансформируется в газ и восполнит расход газа из герметичной газовой камеры 6 потребителем и циклы повторяются. При прекращении расхода газа из герметичной газовой камеры 6 давление в ней поднимется, превысит давление в баллоне 1 и жидкость и ее пары из поддона 9 выдавит обратно на дно баллона 1, где жидкость охладится, ее пары конденсируют и давление во всем устройстве уравновесится и устройство перейдет в режим хранения, и циклы повторяются. При движении жидкости и ее паров туда и обратно происходит перемешивание жидкости в устройстве, чем ликвидируется получение отстоя, температурных расслоений в жидкости, температурных перекосов в металле, что улучшает работу устройства и его заправляемость при заправках. При чрезмерном форсировании расхода газа из поддона 9 уровень жидкости поднимается и поплавковый клапан 15, взаимодействуя с седловиной 14 горловины 13, перекроет выход жидкости за перегородку 12, а при нормализации отбора газа из устройства жидкость из поддона 9 вышеописанным образом выдавит обратно в баллон 1.

При воздействии на устройство сверхнормативной плюсовой температуры, например, при пожаре давление во всем устройстве резко повысится, в подобных случаях аналоги [1] и [2] элементарно взрываются, нанося огромный ущерб, у предлагаемого агрегата сначала сработает клапан регулируемого газосброса 22, отрегулированный, например, на 1,6 МПа и пары по трубкам 5 из газовой полости 3 поступят в теплообменник 4 и перемешают жидкость, затем по заборной трубке 24 через клапан регулируемого газосброса 22 и далее по сбросной трубке 25 будут сбрасываться в поддон 9 и далее будут циркулировать в устройстве, охлаждая его, затем, если давление в устройстве еще повысится, сработает предохранительный клапан 21, например, отрегулированный на 2,0 МПа, и будет выкидывать газ в окружающую среду вертикально вверх или в вытяжной патрубок, например, если место для установки устройства оборудовано вытяжным патрубком или трубкой "свечой", отводящей выбрасываемый газ в безопасное место. При прекращении поступления тепла через стенки устройства первым закроется предохранительный клапан 21, затем закроется клапан регулируемого газосброса 22 и устройство перейдет в режим хранения.

Устройство имеет удобную форму для эксплуатации, предохранительный колпак 27, окна 28 для переноски, опорный башмак 29 и может работать во всех отраслях народного хозяйства, а самое главное, не взрывается при пожарах, расходуя поступающее через стенки устройства тепло на испарение жидкости, а пары ее выкидывая в окружающую среду, до полного расходования жидкости из устройства.

Использование: относится к конструкции сосудов, работающих под давлением, а именно к баллонам для сжижения газов с давлением до 1,6 МПа, предназначенным для хранения, транспортирования и использования газов, и может найти широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в коммунальном хозяйстве и в быту. Сущность изобретения: баллон содержит корпус с вентильной муфтой, в которую прочно-разъемно закреплена герметичная газовая камера шарообразной формы с теплообменником на поверхности и внутри поддоном, разделенным на газовую и жидкостную части, с горловиной на поддоне, где установлен поплавковый клапан, а донная часть поддона герметичной газовой камеры сообщена с донной частью корпуса баллона сифонной-заборной трубкой, которая туда и обратно свободно пропускает жидкость и ее пары. В герметичной газовой камере установлены заправочный, расходный клапаны, предохранительный клапан и клапан регулируемого газосброса и заподлицо с ее стенками утоплены, что делает устройство удобным и безопасным при работе с ним. Такая конструкция баллона позволяет ему не взрываться даже при пожаре, не иметь отстоя, заправляться большим объемом жидкости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Баллон для сжиженных газов, содержащий корпус с вентильной муфтой, запорную арматуру, башмак и предохранительный колпак, отличающийся тем, что баллон выполнен условно разделенным на газовую и жидкостную полости, в донной жидкостной полости снабжен теплообменником цилиндрической формы с не менее, чем одной трубкой сообщенный с верхней точкой газовой полости, баллон выполнен с герметичной газовой камерой, прочно, разъемно, в один агрегат закрепленной в вентильную муфту или на фланцах, герметичная газовая камера шарообразной формы, нижняя сфера у которой выполнена воронкой, с глухим донышком и в виде поддона для испарения жидкости, и отгорожена перегородкой с горловиной, отбортованной во внутрь, и на ней выполнена седловина и поплавковый клапан, донная часть поддона сифонной заборной трубкой сообщена с донной частью баллона, туда и обратно свободно пропускает жидкость и ее пары, и на конце в баллоне снабжена фильтром, в верхней сфере герметичной газовой камеры смонтировны и заподлицо с ее стенками утоплены заправочный клапан, трубкой сообщенный с баллоном, предохранительный клапан, ориентированный вертикально вверх, расходный клапан и клапан регулируемого газосброса, заборной трубкой сообщенный с донной частью теплообменника в баллоне и сбросной трубкой сообщенный с поддоном в герметичной газовой камере. 2. Баллон по п.1, отличающийся тем, что герметичная газовая камера на своей поверхности снабжена теплообменными ребрами.