Резервуар для криогенной жидкости Советский патент 1991 года по МПК F17C3/00 

щения 9, для прохода которого в неподвижной части 14 выполнена прорезь 21. Вытеснитель 10 снабжен приводом 19. При замене газа в сосуде 1 через патрубок подвода рабочей среды подают замещающий газ, который перемещает подвижную часть

15 и, обтекая ее, разбавляет вытесняемый газ, Смесь газов отводится через патрубок отвода рабочей среды. В конце движения подвижной части 15 вытеснителя 10 процесс замещения газа завершается. 2 з.п.ф- лы, 2 ил.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в резервуарах для хранения и транспортирования криогенных жидкостей. Цель -расширение функциональных возможностей путем ис6 /4 21 пользования в сосудах в виде тела вращения, упрощение конструкции и повышение экономичности. Для этого в сосуде 1 установлен вытеснитель 10, выполненный из двух частей: часть 14 жестко прикреплена к стенке сосуда 1 и перекрывает половину его осевого сечения, а часть 15 установлена с возможностью поворота вокруг оси вращения 9, расположенной в центре сосуда 1, и выполнена по форме, аналогичной неподвижной части 14. Патрубки подвода и отвода рабочей среды расположены по обе стороны от неподвижной части 14. Вытеснитель 10 уравновешен противовесом 11, закрепленным на оси вра).««& 4 о

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к резервуарам для хранения и транспортировки криогенных жидкостей, а также может быть использовано при транспортировке и хранении летучих и ядовитых жидкостей и различных газов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем использования в сосудах в виде тела вращения, упрощение конструкции и повышение экономичности, кроме того, обеспечение статической балансировки в со судах с горизонтальным, или наклонным расположением оси вращения, а также интенсификация теплообмена.

На фиг. 1 показан резервуар, разрез; на фиг. 2 - разрез по оси резервуара.

Резервуар содержит сосуд 1, покрытый слоем теплоизоляции 2, с патрубками 3 и 4 подвода и отвода рабочей среды с установленными на них управляющими клапанами 5 и 6. Внизу к сосуду прикреплен патрубок 7 слива и подачи криогенной жидкости с клапаном 8. Внутри сосуда на оси 9 вращения закреплены подвижный вытеснитель 10 и противовесы 11. Патрубки 3 и 4 имеют выход в коллекторы 12 и 13.

Вытеснитель 10 выполнен из двух частей, одна из которых 14 жестко прикреплена к стенке сосуда 1 и выполнена перекрывающей половину его осевого сечения, а другая 15 установлена с возможностью поворота вокруг оси 9 вращения, расположенной в центре сосуда 1, и выполнена по форме, аналогичной неподвижной части 14. Коллекторы 12 и 13 расположены по обе стороны от неподвижной части 14 вытеснителя 10 и образованы, например, перфорированными листами 16 и 17, прикрепленными по периметру к стенке сосуда 1 и неподвижной части 14 вытеснителя 10. Ось 9 установлена на подшипниках 18, на одном из концов оси установлен ротор 19 шагового двигателя, приводимый в движение обмотками 20. В неподвижной части 14 вытеснителя 10 для перемещения противовесов 11 имеются прорези 21. Резервуар оснащен датчиками давления 22 и 23 и температуры 24 и 25 (фиг

2). У кромки подвижной части 15 вытеснителя 10 закреплен постоянный магнит 26.

На магистралях отвода газа из полости двигателя и полости подшипника установлены клапаны 27 и 28.

Для регистрации крайних положений подвижной части 15 вытеснителя 10 на перфорированных листах 16 и 17 установлены герметизированные магнитоупрэвляемые

контакты 29 и 30, включающие индикатор положения при приближении постоянной магнита 26. При превышении рабочего давления срабатывает дренажно-предохрани- тельный клапан 31.

Рассмотрим работу резервуара над двух примерах, замещение газа в резервуаре и охлаждение резервуара перед заправкой криопродуктом.

В исходном положении сосуд 1 заполнен. воздухом при давлении окружающей среды. Подвижная часть 15 вытеснителя 10 находится в положении I (фиг. 1), в котором она удерживается постоянным магнитом 26, взаимодействующим с материалом перфорированного листа 17 (если он выполнен из магнитомягкого материала) или с закрепленным на листе магнитомягким материалом. Герметизированный контакт 30 замкнут, и в систему управления выдается

сигнал о том, что подвижная часть 15 находится в положении I. Датчики 22 и 23 сигнализируют о нулевом перепаде давления между ними.

Для замещения воздуха в резервуаре на кислород (для последующей заправки жидким кислородом) открывают клапаны 5, 27, 28, магистрали которых соединены с линией дренажа, затем открывают клапан 6 для

подачи чистого газообразного кислорода, при этом устанавливают расход кислорода такой, чтобы подвижная часть 15, зафиксированная в положении I постоянным магнитом 26, не сдвигалась с места. Если отрыв

произошел, ее принудительно возвращают в исходное положение, повернув ротор 19 шагового двигателя включением соответствующих обмоток 20 статора шагового двигателя.

Подвижную часть 15 вытеснителя 10 удерживают определенное время в положении I, при этом воздух, находящийся в полости, образованной между частями 14 и 15 вытеснителя 10, разбавляется кислородом, и смесь газов через зазоры между частью 15 и стенкой сосуда 1, между частями 14 и 15 и через прорези 21 отводится в полость сосуда 1. Время, необходимое для достижения требуемой чистоты кислорода в полости между частями 14 и 15 вытеснителя 10, определяется экспериментально. Газ под избыточным давлением через клапаны 5, 27, 28 отводится в линию дренажа.

Затем увеличивают расход кислорода через клапан 6 и повышают давление на подвижную часть 15 до отрыва магнита 26 от перфорированного листа 17. Необходимое для отрыва давление устанавливается опытным путем и отслеживается датчиками 23 давления. Под действием перепада давления подвижная часть 15 перемещается в направлении нижней стрелки. При этом поток чистого кислорода продолжает обтекать подвижную часть 15 и разбавлять воздух в полости между частью 15 и коллектором 12. По достижении частью 15 положения II замыкается контакт 29, и в систему управления выдается сигнал о завершении кругового движения подвижной части 15 вытеснителя 10. За время этого движения, кроме замещения газа, в сосуде 1 происходит продувка полости, где размещается ротор 19, и полости подшипника 18 через магистрали с клапанами 27 и 28. Окончательно процесс замещения газа в сосуде 1 завершается по результатам анализа его состава в магистрали за клапаном 5 или по истечении установленного опытным путем времени. Для замены газа в патрубке 7 во время движения части 15 открывают клапан 8. Следует отметить, что при замещении газа в предложенном резервуаре достаточно иметь малые значения давления газа на входе (в коллекторе 13) порядка 1,050 кг/см , при этом на выходе (в коллекторе 12) можно поддерживать давление 1,049 кг/см2 и менее, т.е. масса газа на замещение резко снижается по сравнению, например, с разбавлением газа в сосуде напуском чистого газа и сбросом смеси газа.

Следующий пример эксплуатации резервуара рассмотрим на операциях его охлаждения перед заправкой жидким кислородом.

Открывают клапан 8 и через патрубок 7 заправляют небольшую дозу жидкого кислорода, затем клапан 8 закрывают. Жидкий кислород кипит и холодные пары, имеющие границу раздела между теплым газом, постепенно поднимаются кверху при этом давление в сосуде 1 растет. Датчик температуры 25 фиксирует температуру жидкого кислорода или холодных паров, а датчик 24 - 5 теплого кислорода. Включают обмотки 20 линейного двигателя, и ротор 19 приводит в движение подвижную часть 15 вытеснителя 10, которая, перемещаясь из одного крайнего положения, например II, в другое, сжима0 ет массу газа между неподвижной 14 и подвижной 15 частями, и через прорези 21. Поток перетекающего газа омывает стенки сосуда 1 и интенсивно их охлаждает. После дросселирования через зазоры газ турбули5 зуется и смешивается с остальным газом. После того, как часть 15 займет положение I, линейный двигатель включается на реверс и часть 15 перемещается до положения II. Циклы движений повторяются до тех пор.

0 пока разность регистрируемых датчиками 24 и 25 температур не снизится до заранее установленного значения или не станет равной нулю. Если в процессе испарения жидкого кислорода давление в сосуде 1 достигает

5 значения выше допустимого, откроется дре- нажно-предохранительный клапан 31. После того, как разность температур достигнет заданного значения (что ссидетельствует о полном использовании теплоты парообра0 зования и запас холода), испаренный кислород сбрасывают через патрубок 4, открыв клапан 6. Если после этого температура конструкции не достигла требуемого для заправки криожидкостью значения, произ5 водят повторную заправку дозы криожидко- сти через клапан 8, и цикл охлаждения повторяют.

Таким образом, применение изобретения позволяет расширить область примене0 ния по конфигурации сосудов, упростить конструкцию резервуара за счет упрощения привода вытеснителя, повысить экономичность, так как в режиме замещения газов резко снижается расход газа и вытеснитель

5 может работать без использования привода только за счет перепада давления в полостях сосуда между подвижной и неподвижной частями вытеснения. Кроме того, предложенная конструкция вытеснителя

0 работоспособна при любом положении оси сосуда за счет снабжения его противовесами, а также позволяет в режиме охлаждения интенсифицировать теплообмен за счет установки привода.

5 Формула изобретения

11

г

0

стороны от неподвижной части вытеснителя.

13