Криогенный резервуар Советский патент 1989 года по МПК F17C3/02 

сд

оо

I Изобретение относится к криогенной тех- : нике и может быть использовано при хранении, выдаче и транспортировке жидких криопродуктов.

Цель изобретения - уменьшение металлоемкости и повышение надежности.

15

На фиг. 1 представлен вертикальный резервуар, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - горизонтальный резервуар, продольный раз- Ю рез; на фиг: 4 - то же, поперечный разрез; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 6 - узел 1 на фиг. 3; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 8 - сферический резервуар, продольный разрез; на фиг. 9 - узел Л на фиг. 8; на фиг. 10 - разрез В-В на фиг. 9; на фиг. 11 - разрез Г-Г на фиг. 8.

Резервуар содержит вакуумированный кожух 1, сосуд 2, установленную внутри него оболочку 3 с открытой нижней частью, теплоизоляцию 4 на внутренней поверхности оболочки, наружные горизонтальные ребра 5, перекрываюш,ие полость 6 между сосудом и оболочкой, верхний патрубок 7 сосуда с запорно-регулирующими клапанами 8. и 9, нижний патрубок 10 сосуда с клапаном 11 и патрубок 12 оболочки с клапаном 13.

Оболочка 3 имеет верхнюю часть 14, свободную от теплоизоляции. ГоризонтальПреобладаюш,ая доля внешнего теплопри- тока поступает через стенку сосуда к кри- опродукту, находяш,емуся в полости 6, в то время как основная масса хранимого криопродукта, находящегося в оболочке 3, частично теплоизолирована слоем теплоизоляции. Вследствие этого жидкость в полости 6 кипит и в виде пара выходит в атмосферу через клапан 9, при этом пар омывает верхнюю часть сосуда, поддерживая ее в холодном состоянии. В результате прогрева основной массы жидкости в паровой полости оболочки 3 медленно растет давление, жидкость вытесняется в полость 6, поднимается до верхней неизолированной части оболочки и конденсирует пар, тем самым снижая давление в оболочке. Уменьшение давления приводит к понижению 20 уровня жидкости в полости 6.

Следовательно, в режиме хранения устанавливается динамическое равновесие по давлению в оболочке 3 и уровню жидкости в полости 6.

25

В режиме выдачи жидкости потребителю клапаны 9, 11 и 13 закрыты. Газ наддува от стороннего источника или испарителя (который может быть установлен на отводе патрубка 10) подают через патрубок

ные ребра имеют равномерно распределен- jg 12 в верхнюю (паровую) полость оболочки

ные отверстия 15.

Горизонтальный резервуар снабжен горизонтальным коллектором 16 с отверстиями 17, соединенным с патрубком 7 и примыкающим к внутренней поверхности сосуда по всей длине верхней образующей.

Вертикальный и сферический резервуары в устье патрубка 7 снабжены рассекателем 18 потока с радиальными перегородками 19.

3. Жидкость вытесняется через полость 6, патрубок 7 и клапан 8, при этом стенка сосуда омывается охлаждающей жидкостью. Теплоизоляция на поверхности оболочки 3 препятствует конденсации газа над- 35 дува и прогреву выдаваемой жидкости.

Когда жидкость в резервуаре достигнет нижней кромки оболочки 3, по сигналу датчика уровня открывается клапан И, закрывается клапан 8 и оставшаяся жидкость (5-10% общего объема) выдается через нижний патрубок 10. Это переключение предотвращает попадание в трубопровод выдачи газа наддува.

Резервуар работает следующим образом. 40 В начальной стадии заполнения крио- продуктом (в режиме захолаживания) жидкость подают одновременно через клапан 11 и патрубок 10 в нижнюю зону сосуда и

Когда жидкость в резервуаре достигнет нижней кромки оболочки 3, по сигналу датчика уровня открывается клапан И, закрывается клапан 8 и оставшаяся жидкость (5-10% общего объема) выдается через нижний патрубок 10. Это переключение предотвращает попадание в трубопровод выдачи газа наддува.

Таким образом, предложенный резервуар обеспечивает равномерное захолажичерез клапан 8 и патрубок 7 в полость 6, вание (равнотемпературность) стенки сопри этом образующийся пар сбрасывают через патрубок 12 и клапан 13. Распределение потоков жидкости регулируют соответствующей настройкой клапанов 11 и 8. Поток жидкости, подаваемый через патрубок 7, равномерно растекается по отверстиям и омывает всю внутреннюю поверхность сосуда, обеспечивая его равномерное захолаживание.

По достижении жидкостью уровня нижней кромки обечайки (сосуд практически

50

суда на криогенном уровне во всех режимах paбoт I, что позволяет использовать низкотемпературное упрочнение материала сосуда, уменьшить его металлоемкость и повысить надежность конструкции.

Формула изобретения

1. Криогенный резервуар, содержащий кожух, сосуд с нижним и верхним патрубками, установленную в нем оболочку с отзахоложен) клапан 8 открывают полностью. 55 крытой нижней частью, верхним патрубком По достижении номинального уровня жид- и наружными горизонтальными ребрами с от- кости в оболочке клапаны 8, 11 и 13 закрывают.

верстиями, отличающийся тем, что, с целью уменьщения металлоемкости и повышения

5

В режиме хранения открыт только клапан 9, отрегулированный на расчетный расход газосброса из полости 6.

Преобладаюш,ая доля внешнего теплопри- тока поступает через стенку сосуда к кри- опродукту, находяш,емуся в полости 6, в то время как основная масса хранимого криопродукта, находящегося в оболочке 3, частично теплоизолирована слоем теплоизоляции. Вследствие этого жидкость в полости 6 кипит и в виде пара выходит в атмосферу через клапан 9, при этом пар омывает верхнюю часть сосуда, поддерживая ее в холодном состоянии. В результате прогрева основной массы жидкости в паровой полости оболочки 3 медленно растет давление, жидкость вытесняется в полость 6, поднимается до верхней неизолированной части оболочки и конденсирует пар, тем самым снижая давление в оболочке. Уменьшение давления приводит к понижению 0 уровня жидкости в полости 6.

Следовательно, в режиме хранения устанавливается динамическое равновесие по дав, лению в оболочке 3 и уровню жидкости в полости 6.

В режиме выдачи жидкости потребителю клапаны 9, 11 и 13 закрыты. Газ наддува от стороннего источника или испарителя (который может быть установлен на отводе патрубка 10) подают через патрубок

12 в верхнюю (паровую) полость оболочки

12 в верхнюю (паровую) полость оболочки

3. Жидкость вытесняется через полость 6, патрубок 7 и клапан 8, при этом стенка сосуда омывается охлаждающей жидкостью. Теплоизоляция на поверхности оболочки 3 препятствует конденсации газа над- дува и прогреву выдаваемой жидкости.

Когда жидкость в резервуаре достигнет нижней кромки оболочки 3, по сигналу датчика уровня открывается клапан И, закрывается клапан 8 и оставшаяся жидкость (5-10% общего объема) выдается через нижний патрубок 10. Это переключение предотвращает попадание в трубопровод выдачи газа наддува.

Таким образом, предложенный резервуар обеспечивает равномерное захолаживание (равнотемпературность) стенки со50

суда на криогенном уровне во всех режимах paбoт I, что позволяет использовать низкотемпературное упрочнение материала сосуда, уменьшить его металлоемкость и повысить надежность конструкции.

Формула изобретения

крытой нижней частью, верхним патрубком и наружными горизонтальными ребрами с от-

верстиями, отличающийся тем, что, с целью уменьщения металлоемкости и повышения

надежности, оболочка снабжена теплоизо- ляцней, верхняя кромка которой расположена ннже ее верхней части, патрубки сосуда и оболочки соединены между собой, а отверстия в ребрах размещены равномерно.

2. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что верхний патрубок сосуда снабжен

рассекателем в виде горизонтальной тарелки с радиальными перегородками.

3. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что верхний патрубок сосуда снабжен коллектором с отверстиями, установленными на внутренней стенке сосуда в его верхней части.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при хранении, выдаче и транспортировке жидких криопродуктов. Изобретение позволяет уменьшить металлоемкость и повысить,,надежность. Резервуар содержит кожух, сосуд с нижним и верхним патрубками, установленную в нем оболочку с открытой нижней частью, верхним патрубком н наружными горизонтальными ребрами с отверсгиймн. Обо.ючка снабжена теплоизоляцией, верхняя кромка которой расположена ниже ее верхней части, патрубки сосуда и оболочки соедиь:е- ны между собой, а отверстия в ребрах разме цены равномерно. Верхний патрубок вертикального и сферического сосудов снабжен рассекателем потока в виде горизонтальной тарелки с радиалы ыми перегородками, а верхний патрубок горизо 1талы-;с)го сосуда - коллектором с отверстиями, установленным на внутренней стенке сосуда в его верхней части. Во всех режимах работы обеспечивается равномерное захолажива- ние (равнотемпературность) стенки сосуда. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Гагзосдрос

Заполнение Выдача

В испаритель

Фие.1

фиг. 2

k 17 17 16

Фиг.З

; 2

S. i ч 3

Заполненное

Bbidat a

IT Ю

А-А

viy

Фие.5

Вислар1/тем

Фие.

5-6

Фиг. 6

Фиг.7

7J4Lю : Х}:Заполнение

ВыдачаФиг.8

R

Фие.9

SucnapumejH

Фце,Ю