CN102537654B - 一种气液分离转注装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低温液体分离回收，公开了一种气液分离转注装置，包括外容器内的上容器和下容器；上、下容器之间设有气动电磁阀V1；管路中设有增压器和用于统计液体转注量的自控系统；上、下容器内设有液位传感器和压力变送器。上容器进液管路上设有阀V2；排出管路上设有低温截止阀V7和安全阀V8；下容器排出管路中设有转注输出阀V6，以及气动电磁阀控制的阀V3、V4、V5和V9。本发明解决了现有技术低温液体应用时回收途径少、投资大、自动化程度低等问题。取得了降低低温液体输送及空间环境模拟试验成本，提高低温液体使用安全性等有益效果。

Description

一种气液分离转注装置

技术领域

本发明涉及低温液体的分离回收，尤其是一种气液分离转注装置。

背景技术

空间模拟器是通过模拟太空的真空、冷黑和太阳辐照等环境来对航天器进行真空热试验的地面试验设备，冷黑环境是空间模拟器模拟的重要环境之一。国内外空间冷黑环境模拟技术经过四十多年的发展，主要形成了如下几种设计方案：开式沸腾系统、带压节流循环系统、单相密闭循环系统以及近几年比较热门的重力式自循环系统等。

热真空试验周期相当长，要消耗大量人力、物力和财力。大型空间环境模拟器每天消耗液氮量约十吨，有时一次试验购买液氮的费用可达上百万元。大型带压式液氮系统通常配有氮气回收再液化系统。目前工业上常见的气体液化方法有两种类型：一种为节流液化循环，另一种为使用涡轮膨胀机的液化循环。对于小型开式沸腾液氮系统来说，由于传统的气体液化回收方式初期投资大、成本回收周期长、性价比太低，目前通常都是直接排空，不作回收的。

目前对系统排出的液氮回收利用未见相关报道，因此，现有技术存在低温液体回收途径少、投资大、自动化程度低等问题，从而增加了空间模拟试验的成本。

发明内容

为了解决现有技术低温液体应用时回收途径少、投资大、自动化程度低等问题，降低空间模拟试验的成本，本发明的目的在于提供一种气液分离转注装置。利用本发明，不但克服了上述缺陷，同时开辟了小型气体液化系统的转注贮存新思路，提供了一种全自动气液分离转注装置。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种气液分离转注装置，该装置包括：

外容器，由两个椭圆形封头和筒体焊接而成；

外容器的内部设有上容器和下容器；外容器内部为高真空，上容器与下容器表面由真空多层绝热材料包裹；上容器和下容器之间设有一个自动启闭的气动电磁阀V1，用于实现两个容器的相互连通或隔离；管路中设有增压器和用于统计液体转注量的自控系统；

上容器内设置有液位传感器L1和压力变送器P1，其进液管路上设有阀V2；其排出管路上设有低温截止阀V7，安全阀V8，用于排出气体；

下容器中设有液位传感器L2和压力变送器P2，其排出管路中设有用于转注输出的阀V6，以及气动电磁阀控制的阀V3、V4、V5和V9；

上述管路和阀具有以下工作状态：

状态1、装置运行时，气液两相的低温介质由阀V2进入上容器，气体通过阀V7排出，液体通过阀V1流入下容器贮存，此时，阀V5、V7处于开启状态，阀V3、V4、V6处于关闭状态，上、下容器处于常压状态；

状态2、当下容器液体贮量达到规定值时，液位传感器L2发出指令，阀V1、V5关闭，阀V3、V4开启，下容器开始增压，此时，进入的液体暂贮存于上容器，当下容器压力增至规定值时，压力变送器P2发出指令，阀V6开启，低温液体开始转注输出；自控系统记录阀V6的每次开启时间及累计次数，统计液体的转注量；

状态3、当下容器液体输尽时，液位传感器L2发出指令，阀V3、V4、V6关闭，阀V1、V5开启，开始新的一轮循环。

本发明一种气液分离转注装置，由于采取上述的技术方案，装置内布置上、下两个内容器，两个容器之间设有一个自动启闭的气动电磁阀，以实现两个容器的相互连通或隔离。气液两相的低温气体在装置的上容器中实现常压分离，气体直接排空。上、下容器连通，液体经上容器流入到下容器中。当下容器液体存储到一定液位后，上下容器隔离，分离出的液体暂存在上容器中。下容器自增压，将液体转注至低温液体储槽中。当下容器液体排空后，上下容器重新连通，液体再次从上容器流入下容器。因此，本发明解决了现有技术低温液体应用时回收途径少、投资大、自动化程度低等问题，可以实现常压连续回收、自动增压、带压间断转注、自动控制等功能，具有投资小、绝热性能好、重量轻等特点。只要选择合适的液位计，使用对象可以是液氮、液氧、液空等不同的低温液体。

本发明可以应用于空分领域或空间环境模拟领域液化气体的回收利用、转注贮存，大幅度降低低温液体输送成本及空间环境模拟试验成本，同时可以提高低温液体使用的安全性。

附图说明

附图为本发明一种气液分离转注装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

附图为本发明一种气液分离转注装置的结构示意图，图中：1-低温截止阀，2-气动电磁阀，3-液位传感器，4-压力变送器、5-安全阀、6-上容器、7-下容器、8-外容器、9-增压器、10-自控系统、11-真空多层绝热材料。如附图的实施例所示，本发明气液分离转注装置包括：

外容器8内设有上容器6和下容器7两个蛋形容器；外容器8内部为高真空，上容器6与下容器7表面由真空多层绝热材料11包裹；上容器6和下容器7之间设有一个自动启闭的气动电磁阀V1，用于实现两个容器的相互连通或隔离；管路中设有增压器9；自控系统10用于统计液体的转注量；

上容器6内设置有液位传感器3(L1)和压力变送器4(P1)，其进液管路上设有阀V2引入气液两相的低温介质；其排出管路上设有低温截止阀1(V7)，安全阀5(V8)，用于排出气体；

下容器7中设有液位传感器3(L2)和压力变送器4(P2)，其排出管路中设有用于转注输出的阀V6，安全阀5(V9)，以及气动电磁阀2控制的阀V3、V4和V5；

上述管路和阀具有以下工作状态：

状态1、装置运行时，气液两相的低温介质由阀V2进入上容器6，气体通过阀V7排出，液体通过阀V1流入下容器7贮存，此时阀V5、V7处于开启状态，阀V3、V4、V6处于关闭状态，保持上下容器6、7处于常压状态；

状态2、当下容器7液体贮量达到规定值时，液位传感器L2发出指令，阀V1、V5自动关闭，阀V3、V4自动开启，下容器7开始增压，此时进入的液体暂贮存于上容器6，当下容器压力增至规定值时，压力变送器P2发出指令，阀V6自动开启，低温液体开始转注输出。自控系统可以自动记录阀V6的每次开启时间及累计次数，以方便统计液体的转注量。

状态3、当下容器7液体输尽时，液位传感器L2发出指令，阀V3、V4、V6自动关闭，阀V1、V5自动开启，开始新的一轮循环。

本发明的装置为立式圆柱形双黄蛋结构、全不锈钢材质，采用高真空-多层绝热方式。

如上所述，发明的装置内上下布置各有一个内容器，两个容器之间设有一个自动启闭的气动电磁阀，以实现两个容器的相互连通或隔离。气液两相的低温气体在本发明装置的上容器中实现常压分离：气体直接排空，上下容器连通，液体经上容器流入到下容器中。当下容器液体存储到一定液位后，上下容器隔离，分离出的液体暂存在上容器中，下容器自增压，将液体转注至低温液体储槽中。当下容器液体排空后，上下容器重新连通，液体再次从上容器流入下容器，如此反复实现常压连续接收、自动增压、带压间断转注、自动控制。

Claims (3)

1.一种气液分离转注装置，其特征在于，该装置包括：

外容器，由两个椭圆形封头和筒体焊接而成；

外容器的内部设有上容器和下容器；外容器内部为高真空，上容器与下容器表面由真空多层绝热材料包裹；上容器和下容器之间设有一个自动启闭的气动电磁阀V1，用于实现两个容器的相互连通或隔离；下容器排出管路中设有增压器和用于统计液体转注量的自控系统；

上容器内设置有液位传感器L1和压力变送器P1，其进液管路上设有阀V2；其排出管路上设有低温截止阀V7，安全阀V8，用于排出气体；

下容器中设有液位传感器L2和压力变送器P2，其排出管路中设有用于转注输出的阀V6，以及气动电磁阀控制的阀V3、阀V4、阀V5和阀V9。

2.如权利要求1所述的气液分离转注装置，其特征在于：该气液分离转注装置的管路和阀具有以下工作状态：

状态1、装置运行时，气液两相的低温介质由阀V2进入上容器，气体通过阀V7排出，液体通过阀V1流入下容器贮存，此时，阀V5、阀V7处于开启状态，阀V3、阀V4、阀V6处于关闭状态，上、下容器处于常压状态；

状态2、当下容器液体贮量达到规定值时，液位传感器L2发出指令，阀V1、阀V5关闭，阀V3、阀V4开启，下容器开始增压，此时，进入的液体暂贮存于上容器，当下容器压力增至规定值时，压力变送器P2发出指令，阀V6开启，低温液体开始转注输出；自控系统记录阀V6的每次开启时间及累计次数，统计液体的转注量；

状态3、当下容器液体输尽时，液位传感器L2发出指令，阀V3、阀V4、阀V6关闭，阀V1、阀V5开启，开始新的一轮循环。

3.如权利要求1所述的气液分离转注装置，其特征在于：所述的外容器为立式圆柱形、高真空-多层绝热，外容器及其内部的上、下容器采用不锈钢材质。