УСТАНОВКА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ВЫДАЧИ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ Российский патент 2000 года по МПК F17C5/00 F17C7/00 F17C9/00 

Изобретение относится к устройствам для хранения, очистки, перекачивания, а также зарядки баллонов сжиженным газом, например, углекислотой, аммиаком, хладоном и т.п.

Известно устройство для выдачи жидкого, осушенного диоксида углерода, содержащее компрессор, теплообменник, влагомаслоотделитель, емкость для хранения и выдачи готового продукта (SU N 1479802).

Недостатком этого устройства является невысокая надежность, эффективность и функциональные возможности работы.

Известна установка для охлаждения, содержащая компрессор, теплообменник и рабочие емкости для хранения и выдачи готового продукта (SU N709926).

Недостатком этой установки является возможность выброса дорогостоящего рабочего тела.

Наиболее близким из известных по технической сущности и достигнутому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для заполнения баллонов сжиженным газом, содержащее резервуар, наполнительное устройство с измерительным устройством для заполнения баллонов (RU 2037736).

К недостаткам этого устройства относятся: невозможность бескомпрессорным способом наполнить баллоны высокотемпературным продуктом, невозможность длительного хранения продукта, отсутствие возможности автоматизации процессов и очистки продуктов, низкая надежность работы системы.

Сжиженные газы выпускаются, транспортируются, хранятся и выдаются потребителям в виде жидкого низкотемпературного, жидкого высокого давления (или высокотемпературного) и газообразного.

Такое разделение по видам состояния сжиженных газов обусловлено современным развитием техники. Жидкий низкотемпературный продукт хранится, транспортируется и т.д. в изотермических емкостях среднего давления до 25 кг/см² с температурой такой, чтобы продукт был жидкий.

Жидкий высокотемпературный продукт хранится, транспортируется и т.д. в баллонах высокого давления до 300 кг/см² с температурой окружающей среды.

Газообразный продукт используется потребителями для проведения сварочных работ, газирования напитков, охлаждения и т.п.

Целью изобретения является повышение безопасности работы и расширение технологических возможностей установки: постоянный контроль и регулирование количества и параметров сжиженных газов в емкости, точность заправки, исключение зависимости наполнения баллонов и сосудов от давления и температуры, очистку продукта, длительное хранение продукта, газификацию жидкого продукта.

Поставленная задача достигается тем, что установка хранения и выдачи сжиженных газов содержит изотермическую емкость, установленную на тензовесах, блок очистки, наполнительное и перекачивающее устройства, выполненные раздельно для высокотемпературной и низкотемпературной жидкостей и газообразного продукта, электронный блок контроля, обеспечивающий контроль температуры, массы продукта и поддерживающий заданное давление в изотермической емкости.

Данная установка позволяет одновременно наполнять различными видами продукта как баллоны, так и сосуды независимо от давления и температуры среды.

Предложенное устройство является промышленно-применимым и обеспечено существующими техническими средствами. На фиг. 1 представлена схема установки, на фиг. 2 - электронный блок контроля, на фиг. 3 - устройство поддержания давления.

Изотермическая емкость 1, покрытая пенополиуретановой теплоизоляцией 2, снаружи покрыта светоотражающим листом 3, который значительно уменьшает теплопритоки, и, соответственно, нагревание продукта, установлена на тензовесы 4, снабжена электронным блоком контроля 5 (ЭБК), устройством поддержания давления 10 (УПД), устройством наполнения баллонов 18 с тензометрическим дозирующим устройством 19, перекачивающим устройством 20, снабженным теплоизоляцией, например, пенополиуретаном, исключающей появление в нем газообразной фазы, снижающей эффективность работы насоса, а значит, и повышение давления, которое может как наполнить сосуд, так и опорожнить его. Установка снабжена блоком очистки перекачиваемой среды от воды, масла, механических примесей и солей 21, при помощи которого продукт очищается от различных примесей в зависимости от его агрегатного состояния, например, от влаги - в низкотемпературном состоянии, от механических примесей - в газообразном состоянии и т.п., и газификатором жидкого продукта 22. Тензометрические устройства 4 и 19 с блоками контроля и датчиками позволяют автоматизировать процессы работы установки, повысить надежность и точность.

Наполнительные и перекачивающие устройства выполнены раздельно, поскольку позволяют автоматизировать процесс наполнения резервуаров и выдачу продукта потребителям, одновременно жидкого низкотемпературного продукта - в изотерические резервуары, жидкого высокотемпературного продукта - в баллоны, газообразного продукта - в линии потребителя.

Разделение трактов продукта на жидкий, высокого и низкого давлений и газообразный позволяет проводить гораздо более эффективную очистку. Например, механические примеси гораздо легче удаляются из газообразного продукта, а вода и масло - из жидкого низкотемпературного продукта.

Раздельное выполнение трактов перекачивания продуктов позволяет исключить кавитационные эффекты в насосах, снизить термогазодинамические и гидравлические потери от разных температур и давлений перекачиваемого продукта, и, в конечном итоге, повысить эффективность и надежность работы системы.

В ЭБК (фиг. 2) входят устройства для замера давления 6, температуры 7 и контроллер 8, позволяющие контролировать процессы наполнения, хранения, опорожнения емкости и выдачи продукта в жидком и газообразном виде, а также управлять этими процессами.

УПД (фиг. 3) представляет собой теплообменник труба-в-трубе 15, компрессор 16, воздушно-спиральный теплообменник 14, клапан давления 17, управляющую арматуру.., коммуникации соединения.. с сосудом. УПД использует в качестве рабочего тела для холодильника саму охлаждаемую среду, что позволяет исключить дополнительный хладагент и упростить холодильник в целом.

Кроме этого, УПД устроен так, что в контуре высокого давления в качестве охладителя используется воздух окружающей среды. УПД при снижении давления в резервуаре до критического, т.е. до давления образования твердой фазы, автоматически включает компрессор 16, который через теплообменник 14 подает горячий продукт в емкость 1, что предотвращает снижение давления.

Установка работает следующим образом.

ЭБК подает сигнал о понижении или повышении давления в УПД. В случае повышения давления ЭБК подает сигнал о включении компрессора (вся ручная арматура в рабочем режиме открыта), забирающего "теплый" газ из сосуда. Перед входом в компрессор газ проходит по наружному контуру теплообменника "труба-в-трубе" 15, а после компрессора, охлаждаясь в воздушном теплообменнике 14, внутреннем контуре теплообменника "труба-в-трубе", дросселируется на КД17, дополнительно охлаждаясь после него в жидкой ("холодной") фазе, и поступает в изотермическую емкость 1. В этом процессе электромагнитный клапан 12 закрыт, трехходовой клапан 11 открыт на проход газа из воздушного теплообменника в сосуд и закрыт на проход в теплообменник "труба-в-трубе". При поступлении сигнала из ЭБК о недостаточном повышении давления, ЭМК 11, 12 открываются и жидкость поступает на вход в компрессор через воздушный теплообменник и трехходовой клапан 11, затем подается в изотермическую емкость.

Установка в режиме выдачи продукта работает следующим образом.

При выдаче потребления жидкой низкотемпературной продукции (в стороний сосуд) открывается арматура и включается перекачивающее устройство 20.

При выдаче жидкого высокотемпературного продукта (в баллон) происходит автоматизированный контроль тары и веса наполняемого продукта на тензометрическом дозирующем устройстве 19. После этого выдается сигнал на включение устройства наполнения 18; и после полного наполнения автоматически подается сигнал о прекращении наполнения.

Выдача газообразного продукта в линию происходит через устройство наполнения баллонов 18, газификатор жидкого продукта 22 в линию потребителя в автоматическом режиме поддержания требуемого давления, по сигналу от которого включается или включается устройство наполнения 18.

Во всех вариантах видов продуктов происходит замер массы передаваемого продукта и контроль давлений в устройстве 5.

Изобретение относится к холодильной и химико-технологической технике, а именно к машинам, работающим с низкотемпературными сжиженными газами и может быть использовано для хранения, очистки и выдачи потребителям низкотемпературных и высокотемпературных жидкостей либо газообразных продуктов химических производств (углекислота, аммиак, хладон и т.д.). Предложенное устройство отличается от известных тем, что имеет универсальный блок очистки продуктов, термоизолированное перекачивающее устройство, изотермическую емкость, имеющую высокоэффективную двойную теплоизоляцию, устройство автоматического поддержания давления и температуры, использующее в качестве хладагента продукт хранения, а в качестве охладителя - воздух окружающей атмосферы. В установке используют тензометрические устройства дозирования при наполнении и выдаче продукта. Система хранения и выдачи продукта снабжена защитой по минимальному давлению при резком опорожнении сосуда. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для хранения и выдачи сжиженных газов, например двуокиси углерода, содержащая изотермическую емкость, устройство поддержания давления, наполнительные и перекачивающие устройства, соединенные с емкостью и образующие совместно с измерительными устройствами единую регулируемую замкнутую систему, отличающаяся тем, что наполнительные и перекачивающие устройства выполнены раздельно для высокотемпературной и низкотемпературной жидкости, а также для газообразного продукта, соединены изотермической емкостью через блок очистки от механических примесей, масла, влаги и солей и управляются через единый электронный блок контроля. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок очистки от механических примесей, масла, влаги и солей выполнен для низкотемпературной, высокотемпературной жидкости и газообразного продукта единым и с возможностью переключения по видам очистки. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что перекачивающее устройство для жидкостей снабжено теплоизоляцией, например пенополиуретановой, исключающей появление в ней газообразной фазы, снижающей эффективность работы насоса. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что изотермическая емкость установлена на весах устройства для взвешивания, позволяющих осуществлять контроль, в том числе и дистанционный, веса продукта в процессе наполнения, опорожнения хранения. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что изотермическая емкость покрыта пенополиуретановой изоляцией и светоотражающим металлическим листом, например полированным алюминием, что повышает надежность сохранности продукта. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство поддержания давления использует в качестве хладагента саму жидкость или газ, хранящийся в изотермической емкости, а в качестве охладителя - воздух окружающей атмосферы. 7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электронный блок контроля обеспечивает контроль и поддержание температуры и давления в изотермической емкости и наполнительном устройстве для наполнения сосудов и баллонов. 8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в устройстве для взвешивания емкости и наполнительном устройстве для наполнения баллонов использованы тензометрические устройства, позволяющие автоматизировать процессы контроля и управления работой установки. 9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что снабжена устройством поддержания минимального давления при резком опорожнении емкости.