УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ И ВЫДАЧИ ЖИДКОСТИ ИЗ НАКОПИТЕЛЬНЫХ ЕМКОСТЕЙ Российский патент 2005 года по МПК F17C9/00 F17C5/02 

Изобретение относится к установкам для подачи и перекачки жидкости под давлением, включая и криогенные, и может быть использовано в газовой, химической, криогенной и других отраслях промышленности, использующих жидкости и газы под давлением.

Известно устройство для непрерывной вытеснительной подачи жидкости из накопительных емкостей, содержащее две накопительные емкости, коромысло, на концах которого закреплены емкости-накопители, снабженное узлом фиксации крайних положений емкостей, при этом конечные участки трубопроводов заправки емкостей жидкостью и выдачи ее потребителю, подачи и сброса газа из емкостей выполнены гибкими. Коромысло взаимодействует через систему трубопроводов, арматуру принудительного переключения для подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей, обеспечивает заправку и выдачу жидкости из емкостей под заданным давлением потребителю через регулятор расхода (см. патент РФ №2184913).

Основной недостаток известного устройства заключается в его громоздкости, практической сложности исполнения конструкции переключающего устройства, наличии узла фиксации коромысла (п.п.2, 3, 4 патента), наличии регулятора расхода с отрицательной обратной связью по давлению на линии заправки жидкости в емкости-накопители (п.п.5, 7).

Переключение коромысла происходит при создании крутящего момента, создаваемого полным опорожнением жидкостью одной и полным заполнением другой емкости-накопителя, что предусматривает (это проблематично) синхронную работу двух регуляторов расхода жидкого продукта на линии подачи и выдачи жидкости по заполнению и опорожнению емкостей.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы устройства.

Это достигается тем, что в устройстве для непрерывной вытеснительной подачи жидкости из накопительных емкостей, содержащем две накопительные емкости, коромысло, с которым взаимодействуют средства принудительного переключения подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей, систему трубопроводов с арматурой для автоматического переключения на заправку емкостей и выдачу из них рабочей жидкости потребителю, при этом на выходе трубопровода выдачи жидкости потребителю установлен регулятор расхода, согласно изобретению, емкости, трубопроводы, арматура смонтированы в корпусе установки, изменяющем свое положение на шарнирной опоре под действием перемещения центра тяжести, вызываемого полным опорожнением одной и полным заполнением жидкостью другой емкости, а средства принудительного переключения подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей выполнены в виде пружинно-шарнирных приводов, прикрепленных с одной стороны к фундаментной опоре, а с другой стороны со штоками клапанов принудительного действия.

Устройство в случае работы с испарителем сжиженного газа снабжено редуктором, поддерживающим постоянство заданного давления газа в сети потребления в зависимости от расхода газа потребителем, при этом перед входом жидкости в испаритель трубопровод выполнен в виде гидрозатвора, что позволяет ограничивать или полностью прекращать подачу жидкости в испаритель при малых потреблениях ее вплоть до полной остановки.

Если устройство работает в режиме перекачки жидкости (без испарителя), то оно снабжено регулятором расхода жидкости с обратной связью по давлению газа в системе вытеснения жидкого продукта из емкостей установки.

Для предотвращения перелива при заполнении емкостей жидкостью в них предусмотрена установка всплывающего обратного клапана, перекрывающего отверстие выхода газа из емкости.

На фиг.1 изображено "Устройство переключения для подачи и выдачи жидкости из накопительных емкостей"; на фиг.2 - "Запорный клапан максимального уровня в емкости-накопителе"; на фиг.3 - "Схема работы редуктора "после себя" в качестве регулятора расхода сжиженного газа через испаритель".

Устройство (фиг.1) содержит корпус установки 1, качающийся на шарнирной фундаментной опоре 7 от изменения центра тяжести, упирающийся в крайних положениях через упоры 9 на регулируемые по высоте опоры 10. Внутри корпуса 1 под слоем порошковой теплоизоляции 2 смонтированы емкости-накопители 3, 4, в верхней части которых установлены запорные клапаны максимального уровня жидкости 5, соединенные через трубопровод подачи-наддува и сброса газа 6, 33 в емкости 3, 4 с клапанами принудительного действия наддува 17, 31, а также с клапанами принудительного действия сброса газа 16, 32. В зависимости от усилия, создаваемого весом жидкости наполненной емкости 4 (3) и пустой емкости 3 (4), происходит переключение в одно из крайних положений корпуса установки совместно с корпусом 15 блока арматуры и переключающего устройства, состоящего из шарнирно прикрепленных к основанию 8 пружинно-шарнирных приводов 11, принудительно переключаемой арматуры 16, 17, 31, 32, автоматических клапанов (обратные клапана) подачи жидкости в установку 18, 26 и выдачи жидкости из установки 19, 25. Работает установка через трубопроводы 14, 30 и 20 с испарителем сжиженного газа 22 и редуктором 23, поддерживающем постоянно заданное давления газа в сети потребления 24. Устройство переключения принудительных клапанов 16, 17, 31, 32, работающее от изменения положения корпуса установки, состоящее из закрепленных с одной стороны пружинно-шарнирных приводов 11 к фундаментному основанию 8, а с другой стороны через шарнирное соединение со штоками принудительных клапанов, обеспечивает последовательное переключение их таким образом, чтобы положение принудительных клапанов изменилось на противоположное, т.е. если клапаны 16, 17 были открыты - закрываются, а 31, 32 были закрыты - открываются. В этом случае наполненная жидкостью емкость 4 начинает опорожняться, а емкость 3, пустая, заполняться жидкостью. При полном опорожнении емкости 4 и полном заполнении емкости 3 под действием крутящего момента, создаваемого вновь заполненной 3 и пустой 4 емкостью, центр тяжести установки перемещается в сторону заполненной емкости 3 и происходит поворот установки на шарнирной опоре, срабатывание переключающего устройства принудительных клапанов на исходное положение, обеспечивающее заполнение емкости 4 и опорожнение другой емкости 3. Время переключения устройства зависит от скорости опорожнения (заполнения) емкостей 3 (4) и 4 (3) при заданном давлении (максимальная производительность), а также количества потребляемой жидкости (газа), вплоть до полной остановки работы установки, т.е. конструктивное исполнение, принцип работы принудительных клапанов и последовательность срабатывания их происходят в режиме прототипа.

Трубопроводы внешних подсоединений к установке: наддува газа в емкости, входа жидкости в установку 29, сброса газа из установки 13, выход жидкого продукта из установки 20, имеют компенсаторы 28, 27, 12, 21 из гибких труб, обеспечивающих работоспособность установки при ее переключении.

Запорный клапан максимального уровня (фиг.2) монтируется в верхней части емкости-накопителя и предназначен для предохранения от переполнения жидкостью емкости при ее заполнении. Запорный клапан состоит из: 1 - верхней части емкости-накопителя; 2 - корпуса-штуцера запорного клапана; 3 - уплотнительной прокладки; 4 - ситчатого цилиндра; 5 - клапана-поплавка.

Работает запорный клапан следующим образом. При подъеме уровня жидкости выше запирающего клапана 5 он всплывает и закрывает отверстие сброса газовой подушки, чем предохраняет баллон от перелива жидкости при его заполнении. После закрытия клапана заполненная емкость может быть в режиме ожидания практически всегда. При переключении поступающего газ-наддува через отверстие штуцера клапан-поплавок отодвигается и под действием веса опускается в нижнее положение. Это устройство позволяет (см. прототип) отказаться от регулятора заполнения жидкостью емкости-накопителя, работающего синхронно с регулятором выдачи жидкости из опорожняемой емкости-накопителя.

Схема редуктора "после себя" в качестве регулятора расхода сжиженного газа через испаритель (фиг.3), монтируемая на линии выдачи жидкости из установки, предназначена для поддержания постоянно заданного давления газа в линии потребителя. Схема редуктора состоит из: 1 - нижняя часть емкости-накопителя; 2 - обратный автоматический клапан; 3 - трубопровод жидкого продукта, выполненный в виде гидрозатвора; 4 - водоэлектронагревательный испаритель сжиженного газа; 5 - редуктор "после себя"; 6 - трубопровод газа под давлением потребителю.

Работает схема редуктора в качестве регулятора следующим образом. Сжиженный газ (жидкость), вытесняемый из емкости-накопителя 1, поступает через обратный клапан 2 в трубопровод подачи жидкости в испаритель, выполненный в виде гидрозатвора 3. В испарителе 4 сжиженный газ нагревается и газифицируется, после чего по трубопроводу поступает на редуктор 5 "после себя", поддерживающий заданное давление газа в трубопроводе 6 - "газ под давлением потребителю".

Работает схема следующим образом. Вытесняемая жидкость из емкости-накопителя 1 поступает в испаритель 4 через гидрозатвор 3, где она нагревается и в виде газа поступает в редуктор 5, который поддерживает давление газа в сети постоянным независимо от его расхода. При максимальной производительности потребляемого газа жидкость поступает через гидрозатвор 3 в испаритель 4 сплошным потоком. По мере уменьшения потребления газа редуктор 5 старается сохранить давление в системе потребления 6, а поэтому, прикрываясь, начинает ограничивать количество жидкости, поступающей на испаритель 4, при очень малом потреблении газа редуктор 4 прикрывается настолько, что жидкость в гидрозатворе 3 начинает просто переливаться через верхнее "колено" по неполному сечению трубы, т.е. жидкость подается в испаритель ровно столько, сколько необходимо ее для поддержания давления в системе потребления 6. Если потребитель перестал брать газ из системы 6, то редуктор 5, не чувствуя падения давления в системе потребления, полностью закрывается, поступление жидкости в испаритель прекращается, жидкость "дежурит", но не переливается через верхнее "колено", установка останавливается (допустим вечером). Как только потребитель начнет брать газ (допустим утром), начнется понижение давления в системе потребления 6, это понижение обязательно почувствует редуктор и начнет приоткрываться, давая жидкость в испаритель. Чем больше будет потребление газа в системе потребителя, тем сильнее будет открываться редуктор, стараясь сохранить заданное давление в системе потребителя, тем больше будет поступать жидкости в испаритель. Таким образом, схема работы редуктора "после себя" в качестве регулятора расхода сжиженного газа через испаритель обеспечивает работу установки в автоматическом режиме от максимально-расчетной до полной остановки установки.

Таким образом, крепление корпуса установки на качающейся опоре, внедрение гидрозатвора перед испарителем, установка только одного редуктора давления "после себя" после испарителя, установка запорного клапана максимального уровня жидкости, уменьшение числа гибких участков трубопроводов, соединяющих качающуюся установку в районе опоры с внешними трубопроводами, позволяют повысить надежность работы устройства и упростить его конструкцию по сравнению с прототипом. Кроме того, обеспечивается автоматический режим работы установки для непрерывной вытеснительной подачи жидкости под заданным давлением в режиме саморегуляции по производительности от максимально возможной (регламентируемой скоростью заполнения-опорожнения емкостей) до полной остановки (при прекращении потребления газа после испарителя) и заданному давлению.

Изобретение относится к установкам для перекачки сжиженных продуктов газовых смесей, включая криогенные, и может быть использовано в газовой, химической, криогенной и других отраслях промышленности, использующих продукты разделения газовых смесей под давлением. Устройство для непрерывной вытеснительной подачи жидкости из накопительных емкостей содержит две накопительные емкости, коромысло, с которым взаимодействуют средства принудительного переключения подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей, и систему трубопроводов с арматурой для автоматического переключения на заправку емкостей и выдачу из них рабочей жидкости потребителю. На выходе трубопровода выдачи жидкости потребителю установлен регулятор расхода. Емкости, трубопроводы, арматура смонтированы в корпусе установки, изменяющем свое положение на шарнирной опоре под действием перемещения центра тяжести, вызываемого полным опорожнением одной и полным заполнением жидкостью другой емкости. Средства принудительного переключения выполнены в виде пружинно-шарнирных приводов, прикрепленных с одной стороны к фундаментной опоре, а с другой стороны к штокам клапанов принудительного действия. Использование изобретения позволит упростить конструкцию, повысить надежность и обеспечить работу установки в режиме саморегуляции по производительности и заданному давлению выдаваемого продукта. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для непрерывной вытеснительной подачи жидкости из накопительных емкостей, содержащее две накопительные емкости, коромысло, с которым взаимодействуют средства принудительного переключения подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей, систему трубопроводов с арматурой для автоматического переключения на заправку емкостей и выдачу из них рабочей жидкости потребителю, при этом на выходе трубопровода выдачи жидкости потребителю установлен регулятор расхода, отличающееся тем, что емкости, трубопроводы, арматура смонтированы в корпусе установки, изменяющем свое положение на шарнирной опоре под действием перемещения центра тяжести, вызываемого полным опорожнением одной и полным заполнением жидкостью другой емкости, а средства принудительного переключения подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей выполнены в виде пружинно-шарнирных приводов, прикрепленных с одной стороны к фундаментной опоре, а с другой стороны - к штокам клапанов принудительного действия.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено запорным клапаном максимального уровня в емкости-накопителе, предохраняющим емкость от переполнения жидкостью, выполненным в виде всплывающего поплавка в сетчатом цилиндре.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено испарителем сжиженного газа, редуктором, поддерживающим постоянство заданного давления газа в сети потребления в зависимости от расхода газа потребителем, при этом перед входом жидкости в испаритель трубопровод выполнен в виде гидрозатвора.