КРИОГЕННЫЙ ТРУБОПРОВОД Российский патент 2004 года по МПК F16L9/18 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к конструкциям теплоизолированных трубопроводов для транспортировки криогенных жидкостей.

Известен криогенный трубопровод, содержащий собственно трубопровод, охватывающий его с образованием теплоизоляционной полости кожух и закрепленную на поверхности собственно трубопровода адсорбционную кассету, предназначенную для поглощения газов из теплоизоляционной полости и выполненную в виде цилиндрической обечайки с газопроницаемыми стенками, заполненной адсорбентом [1].

Недостатком этой конструкции является ее сложность, требующая особой технологии производства, в частности изготовления по специальной технологии газопроницаемых стенок цилиндрической обечайки.

Известен криогенный трубопровод, содержащий собственно трубопровод, охватывающий его с образованием теплоизоляционной полости кожух и закрепленную на поверхности собственно трубопровода адсорбционную кассету, предназначенную для поглощения газов из теплоизоляционной полости и выполненную в виде цилиндрической обечайки с газопроницаемыми стенками, заполненной адсорбентом. В слое адсорбента размещен электронагреватель для прогрева адсорбента при его регенерации [2].

Известен также криогенный трубопровод, содержащий собственно трубопровод, охватывающий его с образованием теплоизоляционной полости кожух и закрепленную на поверхности собственно трубопровода адсорбционную кассету, предназначенную для поглощения газов из теплоизоляционной полости и выполненную в виде цилиндрической обечайки с газопроницаемыми стенками, заполненной адсорбентом. В слое адсорбента размещен трубчатый нагреватель, в который при регенерации адсорбента подается греющий газ [3].

Две последние конструкции являются техническим развитием решения [1], имеют дополнительные элементы, которые, улучшая условия регенерации, вносят дополнительные усложнения конструкции.

Все описанные конструкции имеют большую толщину слоя адсорбента, что ведет к инерционности в работе и невозможности быстрого достижения в теплоизоляционной полости трубопровода рабочего остаточного давления.

Известен криогенный трубопровод, содержащий собственно трубопровод, охватывающий его с образованием теплоизоляционной полости кожух и размещенные на внешней поверхности собственно трубопровода эластичный адсорбент и теплоизоляционный материал [4]. В сравнении с предыдущими конструкциями в этом трубопроводе достигнуто некоторое ускорение понижения остаточного давления в теплоизоляционной полости, но сохраняется инерционность, поскольку тепловой контакт адсорбента с поверхностью собственно трубопровода недостаточно надежен из-за эластичности адсорбента.

Решаемая задача - обеспечение надежного контакта эластичного адсорбента с охлаждаемой поверхностью собственно трубопровода и, как следствие этого, улучшение охлаждения адсорбента и уменьшение времени достижения рабочего остаточного давления в теплоизоляционной полости.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в криогенном трубопроводе собственно трубопровод дополнительно снабжен эластичным газопроницаемым материалом, плотно охватывающим адсорбент, и теплоизоляционный материал размещен над газопроницаемым материалом, при этом газопроницаемый материал выполнен либо в виде сетки, нанесенной на поверхность эластичного адсорбента, либо в виде стеклоленты, спирально без зазоров нанесенной на поверхность эластичного адсорбента, а в теплоизоляционном материале выполнены сквозные просечки под острым углом к оси собственно трубопровода. Собственно трубопровод дополнительно снабжен дистанирующей проставкой, размещенной между газопроницаемым и теплоизоляционным материалами. Кроме того, проставка выполнена либо в виде проволочной спирали, концы которой выведены из-под теплоизоляционного материала, либо в виде набора стержней, параллельных оси собственно трубопровода, причем концы стержней выведены из-под теплоизоляционного материала.

На чертеже представлен продольный разрез криогенного трубопровода.

Криогенный трубопровод содержит собственно трубопровод 1, охватывающий его с образованием теплоизоляционной полости 2 кожух 3 и размещенные на внешней поверхности собственно трубопровода 1 эластичный адсорбент 4 и теплоизоляционный материал 5. Собственно трубопровод 1 дополнительно снабжен эластичным газопроницаемым материалом 6, плотно охватывающим адсорбент 4, а теплоизоляционный материал 5 размещен над газопроницаемым материалом 6, который может быть выполнен, например, либо в виде сетки, нанесенной на поверхность эластичного адсорбента 4, либо в виде стеклоленты, спирально без зазоров нанесенной на поверхность эластичного адсорбента 4. Собственно трубопровод дополнительно снабжен дистанирующей проставкой 7, размещенной между газопроницаемым и теплоизоляционным материалами 6 и 5, при этом проставка выполнена либо в виде проволочной спирали, концы которой выведены из-под теплоизоляционного материала 5, либо в виде набора стержней, параллельных оси собственно трубопровода 1, причем концы стержней выведены из-под теплоизоляционного материала 5.

Криогенный трубопровод работает следующим образом.

Предварительно теплоизоляционная полость 2 вакуумируется и остаточное давление в ней составляет величину порядка 1·10^-1 мм рт.ст. Затем по собственно трубопроводу 1 подается жидкий криопродукт. При охлаждении собственно трубопровода 1 происходит охлаждение эластичного адсорбента 4, который интенсивно поглощает газ, содержащийся в теплоизоляционной полости 2. В результате остаточное давление в теплоизоляционной полости 2 понижается до уровня менее 1·10^-4 мм рт.ст., что обеспечивает минимальные теплопритоки к собственно трубопроводу со стороны кожуха 3. Процесс понижения остаточного давления в теплоизоляционной полости идет тем быстрее, чем быстрее происходит охлаждение адсорбента. Эластичный газопроницаемый материал, плотно охватывающий эластичный адсорбент, обеспечивает надежный тепловой контакт последнего с поверхностью собственно трубопровода, а следовательно, интенсивность охлаждения. Дистанирующая проставка обеспечивает гарантированный зазор между газопроницаемым и теплоизоляционным материалами, причем этот зазор имеет выходы в теплоизоляционную полость, чем достигается надежный доступ газа из полости к адсорбенту.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, следовательно, предложенное техническое решение соответствует критерию “новизна”. Сравнение существенных признаков предложенного устройства с признаками известных решений дает основание считать, что предложенное техническое решение отвечает критериям “изобретательский уровень” и “промышленная применимость”.

Изобретение относится к криогенной технике, преимущественно - к конструкциям криогенных трубопроводов для транспортировки жидких криопродуктов. Криогенный трубопровод содержит собственно трубопровод, охватывающий его с образованием теплоизоляционной полости кожух и размещенные на внешней поверхности эластичный адсорбент и теплоизоляционный материал и дополнительно снабжен эластичным газопроницаемым материалом, плотно охватывающим адсорбент, а теплоизоляционный материал размещен над газонепроницаемым материалом. Техническим результатом изобретения является обеспечение надежного контакта эластичного адсорбента с охлаждаемой поверхностью трубопровода и соответственно улучшение охлаждения адсорбента. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Криогенный трубопровод, содержащий собственно трубопровод, охватывающий его с образованием теплоизоляционной полости кожух и размещенные на внешней поверхности собственно трубопровода эластичный адсорбент и теплоизоляционный материал, отличающийся тем, что собственно трубопровод дополнительно снабжен эластичным газопроницаемым материалом, плотно охватывающим адсорбент, а теплоизоляционный материал размещен над газопроницаемым материалом.2. Криогенный трубопровод по п.1, отличающийся тем, что газопроницаемый материал выполнен в виде сетки, нанесенной на поверхность эластичного адсорбента.3. Криогенный трубопровод по п.1, отличающийся тем, что газопроницаемый материал выполнен в виде стеклоленты, спирально без зазоров нанесенной на поверхность эластичного адсорбента.4. Криогенный трубопровод по п.2 или 3, отличающийся тем, что в теплоизоляционном материале выполнены сквозные просечки под острым углом к оси собственно трубопровода.5. Криогенный трубопровод по п.2 или 3, отличающийся тем, что собственно трубопровод дополнительно снабжен дистанирующей проставкой, размещенной между газопроницаемым и теплоизоляционным материалами.6. Криогенный трубопровод по п.5, отличающийся тем, что проставка выполнена в виде проволочной спирали, концы которой выведены из-под теплоизоляционного материала.7. Криогенный трубопровод по п.5, отличающийся тем, что проставка выполнена в виде набора стержней, параллельных оси собственно трубопровода, причем концы стержней выведены из-под теплоизоляционного материала.