Устройство для выдачи криожидкости Советский патент 1984 года по МПК G05D7/01 G05D16/10 

00 СО СО 00 Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено в областях народного хозяйства, где используется выдача жидких продуктов из резервуаров под действием давления столба жидкости. Известно устройство для выдачи криопродукта, содержащее резервуар с криожидкостью, предохранительный кла пан, входная полость которого соединена с газовой подушкой резервуара, импульсный клапан, полость чувствительного элемента которого соединена с входной и через запорный орган с управляющей полостями предохранительного клапана CI. Известное устройство обеспечивает выдачу продукта потребителю с пос тоянным давлением, так как его конструкция позволяет по мере уменьшения столба жидкости увеличивать давление наддува резервуара. Однако при этом значительно Увеличиваются потери криогенной жидкости при выдаче из-за использования больших давлений и интенсивного пере мешивания верхнего слоя жидкости. Шиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для выдачи криопродукта, состоящее из резервуара с криожидкостью, сосуда для подпитки переливного вентиля испарительного змеевика в котором жидкость образуется в пар и далее подается в пространство над жидкостью в резервуаре, вызывая повышение давления С21. Недостатком известного устройства являются большие потери криопродукта . при выдаче вследст,вие использования больших давлений и интенсивного перемешивания верхних слоев жидкости Это объясняется тем, что в случае равновесного состояния жидкости и па ра увеличение давления приводит к повьш1ению температуры кипения жидкости. Например, увеличение давления от О до 0,07 МПа приводит к повьш1ени температуры поверхности жидкости, соприкасающейся с паром, от (-183) до (-178)С в результате конденсации некоторого количества пара. Когд из сосуда с повьшенным давлением начинается выпуск жидкости, в основной жидкости возникают потоки и верхний слой ее перемешивается, в результате чего происходит дополнительная конденсация пара, а давление в сосуде уменьшается. Поэтому при выпуске . продукта необходимо поддерживать дав ление в сосуде, увеличивая подачу жидкости в испарительный змеевик. При выдаче криожидкости в сосуд, сообщающийся с атмосферой, газ, который сконденсировался при пoвьшJeнии давления, испаряется и уходит в атмосферу (при понижении давления выдаваемого криопродукта до атмосферного он охлаждается до новой равновесной температуры за счет частичного испарения). Потери на испарение при снижении давления над зеркалом жидкого кислорода в состоянии насьш;ения составляют соответственно, вес.%: при 0,02 МПа 1,5; при 0,06 МПа 3,5, при 1 МПа 5. Кроме того, известное устройство не обеспечивает выдачи криопродукта потребителю с постоянным давлением, так как его конструкция не позволяет увеличивать давление поддува пропорционально снижению столба жидкости (поддерживать постоянной сумму давлений газовой подушки и столба жидкости). Целью изобретения является снижение потерь криожидкости при выдаче из резервуара путем использования небольших давлений, уменьшения интенсивности перемешивания верхних слоев криожидкости и обеспечение выдачи криожидкости потребителю с постоянным давлением. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для выдачи криожидкости, содержащем резервуар, частично заполненный криожидкостью,в нижней части которого выполнен канал для выдачи криожидкости,верхняя часть,образующая газовый объем резервуара,связана через предохранительный клапан с окружающей средой и с выходной полостью регулятора давления выдачи криожидкости, входная полость которого соединена с источником криожидкости, регулятор давления выдачи криожидкос ти содержит установленный в его корпусе между входной и выходной полостями подпружиненный цилиндрический затвор, снабженный кольцевым выступом образующим с корпусом две управляющие полости, первая из которых связана с нижней частью резервуара, вторая - с верхней его частью, а источник криожидкости размещен в камере, образованной верхней частью резервуара и перегородкой,отделяющей камеру от газового объема резервуара.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для выдачи криожидкости содержит резервуар 1, частично заполненньй криожидкостью, канал 2 для вы-дачи криожидкости, предохранительнш клапан 3, регулятор давления 4 выдачи криожидкости с входной полостью 5 выходной полостью 6, первой 7 и второй 8 управляющими полостями ,корпус 9, цилиндрический затвор 10, кольцевой выступ 11, камеру 12, перегородку 13, вентиль 14, пружину 15, седло 16, канал 17, обратный клапан 18. Седло 16 укреплено на ребрах жесткости 19.

Устройство работает следующим образом.

При подаче команды на выдачу криожидкости открывается вентиль 14, и жидкость изкамеры 12 через открытый цилиндрический затвор 10 регулятора давления 4 выдачи криожидкости поступает в верхнюю часть резервуара 1 по каналу 17. Обратный клапан 18 настроен на давление выдачи криожидкости потребителю и предотвращает в первоначальный момент работы устройства выдачу криожидкости с меньшим давлением.

Увеличение давления выдачи криожидкости выше заданного приводит к увеличению давления в первой управляющей полости 7. Усилие пружины 15, настроенной на давление выдачи криожидкости потребителю, и сила давлени газовой подушки, действующая на кольцевой выступ 11 со стороны полости 8 (изменяется при испарении или кон- денсации криопродукта), становятся

меньше силы давления криопродукта, действующей на кольцеобразный выступ 11 со стороны второй управляющей полости 8. При зтом затвор 10 поднимается до тех пор, пока эти силы не уравняются.

При давлении, равном давлению выдачи криожидкости потребителю, регулятор давления 4 выдачи криожидкости закрыт. При зтом на кромку седла 16 действует сила, близкая к минимально необходимому усилию герметизации. С понижением давления выдачи криожидкости ниже заданного уменьшается давление в управляющей полости 7, контактное усилие уменьшается, появляется утечка криожидкости, а при равенстве нулю усилия герметизации уменьшение давления начинает сопровождаться образованием щели между седлом 16 и затвором 10, через которую криожидкость по каналу 17 подается в верхнюю часть резервуара 1.

Необходимый расход жидкости обеспечивается опусканием затвора 10 на определенную величину. Чем больше требуется величина хода затвора, тем сильнее должно уменьшиться давление в управляющей полости 7.

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым снижает потери криопродукта при вьщаче в результате использования небольших давлений, уменьшения интенсивности перемешивания верхних слоев криожидкости и обеспечивает выдачу продукта потребителю с постоянным давлением, при . этом конструкция устройства практически не усложняется.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДАЧИ КРИОЖИДКОСТИ, содержащее резервуар, частично заполненный криожидкостью, в нижней части которого выполнен канал для выдачи криожидкости, верхняя часть, образующая газовый объем резервуара, связана через предохранительный клапан с окружающей средой и с выходной полостью регулятора давления вьщачи криожидкости, входная полость которого соединена с источником криожидкости, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь криожидкости при выдаче из резервуара и обеспечения выдачи криожидкости с постоянным давлением, регулятор давления выдачи криожидкости содержит установленный в его корпусе между входной и выходной полостями подпружиненный цилиндрический затвор, снабженный кольцевым выступом, образующим с корпусом две управляю1дие полости, первая из которых связана с нижней частью резервуара, вторая - с верхней его частью, а - g источник криожидкости размещен в каСП мере, образованной верхней частью резервуара и перегородкой, отделяющей камеру от газового объема резервуара.