Устройство для выдачи криогенной жидкости Советский патент 1992 года по МПК F17C7/00 

Изобретение предназначено для приема, хранения и подачи хриоагента потре-- бителю и может быть использовано в криогенной технике, системах жизнеобеспечения летательных аппаратов, а также в криогенных устройствах медицинской техники.

Известны устройства, включающие теплоизолированный сосуд, магистраль заправки с обратным клапаном, дренажную магистраль с краном (вентилем), контур подъема рабочего давления в сосуде с теплообменником (испарителем) и ограничителем давления, а также запорным электромагнитным клапаном, предохранительный клапан и расходную магистраль с запорным вентилем (краном).

Работа устройства начинается с заправки теплоизолированного сосуда жидким криоагентом путем подстыковки к устройству заправочного шланга, соединяющего его с источником криозгента. Открывается кран (вентиль) на дренажной магистрали и жидкий криоагент под напором, обеспечивающим открытие обратного клапана, направляется в сосуд. При этом вентиль (кран) на расходной магистрали должен быть закрыт. При заправке сосуда образующийся пар криоагента при контакте с материалом, имеющим температуру выше температуры жидкого криоагента, отводится через кран (вентиль) в атмосферу. Заправка заканчивается по сигналу запасомерй либо по появлению устойчивой струи жидкого криоагента на выходе дренажной магистрали. По окончании запрааки кран (вентиль) на дренажной магистрали закрывается. Далее криоагент самотеком стекает в расходную магистраль, попадает в теплообменник, испаряется и в виде пара возвращается в верхнюю часть сосуда. Этот процесс длится до тех пор, пока давление паров не достигнет рабочего значения, которое определяется ограничителем давления. Далее открывается на расходной магистрали вентиль (кран) и потребителю поступает газообразный криоагент. Если исключить теплообменник или уменьшить испаритель, то потребитель получит жидкий криоагент. Предохранительный клапан обеспечивает

(Л

ел

00 СО СА

шввЈ

безопасное давление в теплоизолированном сосуде.

Недостатками известных устройств являются наличие большого количества агрегатов в системе, (9 шт.), много типов агрегатов в системе (8 шт.) Большое количество агрегатов приводит к завышенной массе криогенной системы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, включающее теплоизо- лированный сосуд, комбинированный (заправочный) клапан, ограничитель давле- ния, перепускной клапан, предохранительный и обратный клапаны и магистрали, заправочную, дренажную и расходную. От- личием этой системы является применение кдмбинированного (заправочного) клапана, который включает обратный, отсечной и предохранительный клапаны. При заправке системы с помощью заправочного приспо- соблеиия в один прием отжимается обратный и отсечной клапаны, обеспечивая соединение внутренней полости сосуда с источником и с атмосферой. По окончании заправки при отстыковке заправочного приспособления оба клапана автоматически отсекут заправочную и дренажную магистрали, исключив связь внутренней полости сосуда с атмосферой, что значительно упрощает эксплуатацию системы и повышает ее надежность.

Однако известное устройство имеет большое количество агрегатов, а значит, и массу системы Применение комбинированных агрегатов, выполняющих несколько функций, позволяет снизить вес системы в целом. Так, в криогенных системах, например, испол ьзуемых в системах жизнеобеспечения на летательных аппаратах, уменьшение веса системы даже на 0,2-0,3 кг позволяет снизить относительный вес системы на 3-4%.

Целью изобретения является повышение экономичности и эксплуатационной надежности.

Это достигается тем, что предохранительный клапан установлен за обратным и имеет с ним общую ось. В период заправки криогенной системы жидким криоагеитом этот клапан выполняет функции обратного, а в период хранения и подачи криоагента он выполняет функции предохранительного клапана, обеспечивая безопасное давление газа в сосуде. Участок подключения к атмосфере расположен после предохранительно- го клапана.

Объединение трех агрегатов в одном корпусе и совмещение функций обратного клапана на линии дренажа с функциями предохранительного клапана позволяет, вопервых, уменьшить количество а регатов в устройстве на один, во-вторых, уменьшить габариты и массу заправочного клапана (клапанной системы) не менее чем на 3-4%.

Расположение этих агрегатов на одной общей оси и размещение атмосферного участка за дренажной магистралью позволяет конструкцию заправочного клапана (клапанной системы) выполнять более технологичной, Технологичность будет определяться еще и тем, что полости, имеющие одинаковое давление газа, расположены рядом. Этот факт позволяет значительно упростить узлы уплотнения полостей и снизить к ним требования по герметичности.

На чертеже представлена схема устройства, обеспечивающего прием жидкого криоагента, хранение и подачу его потребителю.

Устройство включает теплоизолированный сосуд 1, клапан заправки 2, расходный клапан 3, сигнализатор давления 4 магистрали заправки, дренажа и расхода 5 - 7 и электронагреватель с теплоизолированной вставкой 8.

Работает устройство следующим образом.

К заправочному клапану подстыковывается заправочное устройство, позволяющее одновременно открыть обратный клапан А на заправочной магистрали и предохранительный клапан Г на дренажной магистрали. Жидкий криоагентиз источника поступаете заправочную магистраль и далее во внутреннюю полость сосуда. В первый момент жидкий криоагент испаряется, а пары его выводятся через дренажную магистраль 6 и атмосферный участок 9 в атмосферу. По мере охлаждения магистрали и сосуда жидкость будет накапливаться и при достижении заданного уровня в сосуде заправка автоматически будет закончена. Запровоч- ное приспособление отстыковывается от заправочного клапана и внутренняя полость сосуда будет автоматически отсечена от источника и атмосферы. Далее подается электропитание на электронагреватель, который находится в теплоизолированной вставке. Эта вставка позволяет испарить в малом объеме малое количество жидкого криоагента, исключив возможность передачи тепла к остальной большей части жидкого криоагента в сосуде. Образовавшиеся пары заполняют пространство над зеркалом жидкости и создают максимальное рабочее давление, при котором сигнализатор давления разорвет цепь электропитания, выключив электронагреватель, и испарение жидкого криоагента

прекратится. При снижении давления газа до минимального рабочего давления сигнализатор давления замкнет цепь электропитания электронагревателя и давление газа в сосуде достигнет максимального рабочего значения. Безопасные условия работы устройства на случай повышения давления выше допустимого (например, не выключился электронагреватель) обеспечиваются предохранительным клапаном Г, который в режиме заправки выполняет функции обратного клапана. При выдаче криоагента потребителю подается команда на открытие расходного клапана 3. Для перевода жидкого криоагента в газообразное состояние необходимо за расходным клапаном установить испаритель, размеры которого зависят от расхода криоагента.

0

Количество агрегатов в предлагаемом устройстве снижено до 5, а значит, уменьшено количество возможных отказов системы.

Формула изобретения Устройство для выдачи криогенной жидкости, содержащее теплоизолированный сосуд с трубопроводами заправки, расхода и дренажа, последний из которых имеет узел предохранительного и обратного клапанов, размещенный в корпусе и подключенный к атмосфере, отличающееся те, чю, с целью повышения экономичности и эксплуатационной надежности, предохранительный клапан установлен за обратным и имеет с ним общую ось, при этом участок подключения к атмосфере расположен после предохранительного клапана.

к потребителю

Использование: в криогенной технике, самолетных системах жизнеобеспечения и в криогенных системах, медицинских приборах и установках для повышения экономичности и эксплуатационной надежности криогенной системы. Сущность изобретения: предохранительный клапан размещен на той же общей оси непосредственно за обратным и служит одновременно отсечным клапаном, а атмосферный участок магистрали дренажа расположен за предохранительным клапаном 1 ил.