СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБЛЕДЕНЕНИЯ ПАТРУБКА СБРОСА КОМПОНЕНТА В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2001 года по МПК F17C13/10 

Изобретение относится к энергетическим установкам, в которых происходит обледенение патрубка сброса в окружающую среду, что особенно актуально для криогенных компонентов. Данное изобретение может быть использовано также в криогенной технике, например, при сбросе криогенных компонентов в процессе их хранения, аварийном сливе или подаче потребителю.

Известен способ противообледенения при воздухоподготовке газотурбинной установки (см. патент РФ N 2095601, кл. F 02 C 7/047, 1997) [1], который обеспечивает сброс образующегося льда ускоренным потоком воздуха.

Недостатком такого способа является наличие процесса льдообразования с последующими мерами по удалению образующего льда.

Известен способ по предупреждению образования льда, в котором образующаяся в процессе работы корка льда сбрасывается деформируемой эластичной оболочкой, приводимой в движение пульсирующим потоком воздуха (см. а.с. СССР N 1476997, кл. F 02 C 7/04, 1994) [2].

Недостатками изложенного способа являются:
- наличие, как такового, процесса льдообразования, что значительно снижает надежность конструкции;
- для сброса такого компонента, как водород, возможно его соединение с воздухом в одном объеме устройства, что увеличивает пожаровзрывоопасность конструкции.

Ближайшим аналогом заявляемого способа является способ предотвращения обледенения патрубка сброса компонента в окружающую среду (см. а.с. СССР N 1300245, кл. F 17 C 13/00, 1987) [3].

Известно устройство противообледенения при воздухоподготовке в газотурбинной установке (1).

Устройство содержит подводящий трубопровод, соединяющий полость ресивера компрессора с противообледенительным устройством, вентилирующим полость статора газотурбинной установки, при этом вентилируемая полость соединена с подводящим трубопроводом, образуя с ним в месте соединения эжектор.

Недостатком устройства является наличие процесса льдообразования на конструкции.

Известно устройство надувного воздухозаборника газотурбинного двигателя (2).

Оно состоит из цилиндрического каркаса с закрепленными на нем эластичным чехлом и прорезиненной оболочкой. Установленный на каркасе патрубок подвода сжатого воздуха, с целью предупреждения образования льда, снабжен магистралью с электромагнитным клапаном. Каркас размещен между чехлом и оболочкой с образованием рабочей полости между ним и оболочкой.

Недостатками устройства являются:
- наличие движущихся частей конструкции, что вызывает механический износ элементов конструкции;
- наличие эластичных материалов, которые при контакте с криогенными компонентами и при переменных нагрузках меняют свои свойства и в результате могут выйти из строя;
- отсутствуют движущиеся части конструкции устройства сброса, что увеличивает ресурс конструкции.

Ближайшим аналогом заявляемого устройства является устройство для предотвращения обледенения патрубка сброса компонента в окружающую среду, включающее патрубок сброса компонента (3).

Техническим результатом изобретения является создание такого способа защиты от обледенения при сбросе в основном криогенных или химически активных компонентов и устройства для его реализации, при котором:
1) исключен процесс льдообразования патрубка сброса компонента в окружающую среду;
2) криогенный компонент после сброса удаляется на безопасное расстояние от конструкции устройства сброса, при этом предотвращается нарастание и закупорка патрубка сброса компонента продуктами реакции и образование вещества, химически воздействующего на материал конструкции.

Технический результат достигается тем, что в способе предотвращения обледенения патрубка сброса компонента в окружающую среду сбрасываемый компонент на длине патрубка и на его срезе изолируют от контакта с окружающей средой потоком вспомогательного компонента с давлением, большим, чем давление в потоке компонента.

Устройство для предотвращения обледенения патрубка сброса компонента снабжено патрубком подачи теплого или инертного вспомогательного компонента, установленным коаксиально патрубку сброса компонента с образованием между патрубками коллектора подачи теплого или инертного вспомогательного компонента в виде кольцевого зазора.

На чертеже изображено устройство сброса, где:
1 - патрубок сброса компонента;
2 - патрубок подачи теплого или инертного вспомогательного компонента;
3 - коллектор подачи теплого или инертного вспомогательного компонента;
4 - разделительная стенка;
5 - штуцер подачи теплого или инертного вспомогательного компонента.

Устройство проиллюстрировано для использования в качестве компонента криогенного компонента.

Устройство содержит коаксиально расположенные патрубок сброса компонента 1 и патрубок подачи теплого или инертного вспомогательного компонента 2, которые в сборе образуют коллектор подачи теплого и инертного вспомогательного компонента 3 в виде кольцевого зазора.

Устройство крепится на разделительную стенку 4, разделяющую объем, в котором располагается устройство с окружающей средой, таким образом, что выходной срез устройства находится в окружающей среде.

Устройство работает следующим образом.

В патрубок сброса криогенного компонента 1 подается криогенный компонент, одновременно в коллектор подачи вспомогательного компонента 3, образованного при сборе, через штуцер подачи теплого или инертного вспомогательного компонента 5 подается вспомогательный компонент с параметрами, обеспечивающими давление на срезе выше давления криогенного компонента таким образом, что вспомогательный компонент:
- теплоизолирует криогенный компонент от окружающей среды на длине патрубка;
- изолирует криогенный компонент от окружающей среды на срезе патрубка;
- отбрасывает (эжектирует) криогенный компонент на безопасное расстояние.

В результате процесс возможного льдообразования вынесен за пределы устройства сброса в окружающую среду, т.к. компонент истекает в окружающую среду в оболочке из вспомогательного компонента на расстояние, предотвращающее льдообразование на устройстве сброса.

В качестве вспомогательного компонента может быть выбран теплый компонент, аналогичный криогенному, теплый инертный или инертный компонент.

Материалы, применяемые в конструкции, являются стойкими к контакту с криогенными компонентами.

Комплектующие, применяемые в конструкции, изготавливаются известными технологическими способами.

Способ предотвращения обледенения патрубка сброса компонента в окружающую среду состоит в том, что сбрасываемый компонент на длине патрубка и на его срезе изолируют от контакта с окружающей средой потоком вспомогательного компонента с давлением, большим, чем давление в потоке компонента. Устройство для осуществления способа состоит из патрубка сброса компонента и патрубка подачи теплого или инертного вспомогательного компонента, установленного коаксиально патрубку сброса. Между патрубками образован коллектор подачи теплого или инертного вспомогательного компонента в виде кольцевого зазора. Использование изобретения позволит вынести процесс возможного льдообразования за пределы устройства сброса в окружающую среду. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ предотвращения обледенения патрубка сброса компонента в окружающую среду, отличающийся тем, что сбрасываемый компонент на длине патрубка и на его срезе изолируют от контакта с окружающей средой потоком вспомогательного компонента с давлением большим, чем давление в потоке компонента. 2. Устройство для предотвращения обледенения патрубка сброса компонента в окружающую среду, включающее патрубок сброса компонента, отличающееся тем, что устройство снабжено патрубком подачи теплого или инертного вспомогательного компонента в виде кольцевого зазора.