СТЕНД ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ И ИСПЫТАНИЙ УРОВНЕМЕРОВ НА ЖИДКОМ ВОДОРОДЕ Советский патент 2006 года по МПК G01F25/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и касается конструкции устройств для градуировки и испытаний уровнемеров на криогенных жидкостях, в частности на жидком водороде, используемом совместно с жидким кислородом в качестве ракетного топлива.

Известно устройство для градуировки и испытаний уровнемеров на криогенных жидкостях, включающее в себя герметичную теплоизолированную вертикальную емкость с патрубками для залива и слива криогенной жидкости, в которой размещен испытуемый уровнемер, систему наддува, арматуру и контрольно-измерительные приборы (см. авт. св. №444947 по кл. G 01 F 25/00 от 1971 г.). Емкость состоит из рабочего сосуда, а также вспомогательного и наружного сосудов с теплоизоляционной полостью между ними. Внутри рабочего сосуда размещены испытуемый уровнемер и регистрирующая аппаратура, а также вертикальная труба, верхняя часть которой через теплообменник соединена с системой подачи криогенной жидкости, а нижняя снабжена перфорированным успокоителем, причем на наружной поверхности трубы по ее высоте закреплены стабилизаторы уровня, внутри которых размещены сигнализаторы наличия жидкости. Между стенками вспомогательного и рабочего сосудов заливается криогенная жидкость для предварительного захолаживания последнего. Недостатком известного устройства является сложность конструкции и большой расход криогенной жидкости при градуировке и испытаниях уровнемеров. Кроме того, большое гидравлическое сопротивлении линии подачи криогенной жидкости в рабочий сосуд не позволяет выдерживать заданные режимы при испытаниях штатных уровнемеров на жидком водороде, длина которых составляет до 4 м.

Из материалов предприятия известен стенд для градуировки и испытаний уровнемеров на жидком водороде, разработанный на предприятии в 1973 г. Схема этого стенда приведена на фиг.1 прилагаемых чертежей.

Стенд содержит герметичную вертикальную емкость, состоящую из внутреннего 1 и наружного 2 сосудов с вакуумированной теплоизоляционной полостью 3 между ними. Нижняя часть сосуда 1 сообщена с трубопроводами 4 и 5 соответственно для заправки и слива жидкого водорода, а верхняя часть этого сосуда соединена с системой наддува и дренажа паров 6. Внутри емкости установлены испытываемый дискретный уровнемер 7 и образцовый уровнемер 8, а также датчики температуры 9. В верхней части емкости выполнен люк 10 с герметичными крышками 11 и 12, а на трубопроводе слива жидкого водорода 5 установлен дожигатель 13 с запальной свечой 14. Чувствительные элементы 15 уровнемеров через токовыводы 16 подключены к регистрирующим приборам.

При работе на стенде производят поочередно заполнение емкости жидким водородом и последующий слив его, в процессе которых производятся испытания уровнемера 7 и градуировка его по показаниям образцового уровнемера 8 при различных температурах и давлениях в емкости и различных скоростях ее заполнения и опорожнения. Заполнение емкости жидким водородом осуществляется через трубопровод 4 из стационарного хранилища, а слив из емкости производится через трубопровод 5 на дожигатель 13, поскольку в соответствии с существующими техническими требованиями слив жидкого водорода из емкости обратно в хранилище невозможен. Невозможен также и открытый выброс жидкого водорода в атмосферу, поскольку он является исключительно агрессивным компонентом, образующим при испарении с воздухом взрыво- и пожароопасные смеси в широком диапазоне концентраций.

Недостатком известного стенда является высокая стоимость градуировки и испытаний уровнемеров вследствие большого расхода жидкого водорода.

Целью предложенного технического решения является уменьшение затрат на проведение градуировки и испытаний уровнемеров за счет сокращения расхода жидкого водорода.

Поставленная цель достигается за счет того, что стенд для градуировки и испытаний уровнемеров, включающий герметичную теплоизолированную емкость с трубопроводами для заправки и слива жидкого водорода, в которой размещены испытуемый и образцовый уровнемеры, систему наддува, дожигатель, установленный на конце сливного трубопровода, арматуру и контрольно-измерительные приборы, снабжен дополнительной герметичной теплоизолированной емкостью с трубопроводом для наддува и дренажа паров, в которой размещены второй испытуемый и второй образцовый уровнемеры, причем нижняя часть дополнительной емкости через запорный клапан подключена к сливному трубопроводу, на котором перед дожигателем установлен второй запорный клапан.

Схема предложенного стенда представлена на фиг.2 прилагаемых чертежей.

Стенд содержит герметичную вертикальную емкость 1, состоящую из внутреннего и наружного сосудов с вакуумированной теплоизоляционной полостью между ними. Нижняя часть емкости 1 сообщена с трубопроводами 2 и 3 соответственно для заправки и слива жидкого водорода, а верхняя часть ее соединена с системой наддува и дренажа паров 4. В верхней части емкости выполнен люк 5 с герметичными крышками 6 и 7. Внутри емкости 1 установлены испытываемый дискретный уровнемер 8 и образцовый уровнемер 9, а также датчики температуры 10. Уровнемеры 8 и 9 содержат чувствительные элементы 11, расположенные по высоте емкости на определенных расстояниях друг от друга, определяемых калибровкой. На конце трубопровода слива жидкого водорода 3 размещен дожигатель водорода 12. Стенд содержит также дополнительную герметичную вертикальную емкость 13 с вакуумированной теплоизоляционной полостью, аналогичную емкости 1. Внутри дополнительной емкости 13 установлены второй испытуемый дискретный уровнемер 14 и второй образцовый уровнемер 15 и датчики температуры. Верхняя часть емкости 13 соединена с дополнительной системой наддува и дренажа паров 16 (или может быть автономно подключена к системе наддува и дренажа паров 4), а нижняя часть емкости через запорный клапан 17 подключена к трубопроводу 3 на участке перед дожигателем 12, перед которым установлен запорный клапан 18. Чувствительные элементы уровнемеров емкостей 1 и 13 через токовыводы 19 подключены к регистрирующим приборам.

Нижняя часть каждой емкости подключена к трубопроводу продувки 20.

Работает стенд следующим образом.

Перед испытаниями и градуировкой уровнемеров производится удаление воздуха из емкостей 1 и 13 продувкой их газообразным водородом через трубопровод 20 и последующее захолаживание этих емкостей до рабочих температур жидким водородом, подаваемым через трубопровод 2 из стационарного хранилища. Затем закрывают клапаны 17 и 18 и заполняют емкость 1 жидким водородом из хранилища, после чего закрывают клапан на трубопроводе заправки 2. Далее открывается клапан 17, включается наддув емкости 1, открывается дренаж емкости 13 и жидкий водород передавливается в последнюю. После заполнения емкости 13 и опорожнения емкости 1 жидкий водород передавливается обратно в емкость 1, и т.д. Градуировка и испытания уровнемеров 8 и 14 производятся в процессе попеременных заполнений и опорожнений емкостей 1 и 13. При этом используется практически одно и то же количество жидкого водорода, первоначально залитое в емкость 1. Трубопровод 3 на участке между емкостями имеет экрано-вакуумную теплоизоляцию.

По окончании градуировки и испытаний уровнемеров открывают клапан 18 и жидкий водород из емкостей сливают в дожигатель 12.

Предложенное техническое решение позволяет существенно уменьшить количество жидкого водорода, потребное для градуировки и испытаний уровнемеров, за счет чего повышается экономичность работ на стенде. Так, например при испытаниях двух уровнемеров для криогенной емкости объемом 10 м³ предложенное техническое решение позволяет уменьшить потребный расход жидкого водорода не менее чем на 2200 кг.

Кроме того, уменьшение количества жидкого водорода, подаваемого на дожигание, способствует уменьшению загрязнения окружающей среды и поддержанию чистоты воздушного бассейна, поскольку на одну весовую часть водорода при сжигании расходуется 8 весовых частей кислорода из атмосферы, а процесс горения сопровождается образованием окислов азота.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается конструкции устройств для градуировки и испытаний уровнемеров на криогенных жидкостях, в частности на жидком водороде. Сущность: стенд содержит герметичную теплоизоляционную емкость с трубопроводами для заправки и слива жидкого водорода, в которой размещены испытуемый и образцовый уровнемеры. Стенд содержит также систему наддува, дожигатель, установленный на конце сливного трубопровода, арматуру и контрольно-измерительные приборы. Кроме того, стенд снабжен дополнительной герметичной теплоизолированной емкостью с испытуемым и образцовым уровнемерами и с трубопроводом для наддува и дренажа паров. При этом нижняя часть дополнительной емкости через запорный клапан подключена к сливному трубопроводу, на котором перед дожигателем установлен второй запорный клапан. Технический результат: уменьшение затрат на проведение градуировки и испытаний. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Стенд для градуировки и испытаний уровнемеров на жидком водороде, содержащий герметичную теплоизоляционную емкость с трубопроводами для заправки и слива жидкого водорода, в которой размещены испытуемый и образцовый уровнемеры, систему наддува, дожигатель, установленный на конце сливного трубопровода, арматуру и контрольно-измерительные приборы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения затрат на проведение градуировки и испытаний, он снабжен дополнительной герметичной теплоизолированной емкостью с испытуемым и образцовым уровнемерами и с трубопроводом для наддува и дренажа паров, причем нижняя часть дополнительной емкости через запорный клапан подключена к сливному трубопроводу, на котором перед дожигателем установлен второй запорный клапан.