RU1031274C - Hutch for vehicular cryogenic tank - Google Patents
Hutch for vehicular cryogenic tank Download PDFInfo
- Publication number
- RU1031274C RU1031274C SU3364386A RU1031274C RU 1031274 C RU1031274 C RU 1031274C SU 3364386 A SU3364386 A SU 3364386A RU 1031274 C RU1031274 C RU 1031274C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cap
- tank
- flange
- hatch
- cover
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в машиностроении и в транспортной технике для транспортных криогенных баков и цистерн, используемых во всех отраслях народного хозяйства. The invention relates to cryogenic technology and can be used in mechanical engineering and in transport equipment for transport cryogenic tanks and tanks used in all sectors of the economy.
Известен люк сосуда давления, содержащий фланец с выточкой, крышку с буртом, помещенную в выточку фланца, уплотнительный элемент, размещенные между буртом крышки и основанием выточки, и упорное кольцо, размещенное в выточке фланца над буртом крышки и снабженное подогревателем, при этом коэффициент линейного расширения материала бурта крышки и упорного кольца больше коэффициента линейного расширения материала фланца; крышка, воспринимающая в рабочем режиме внутреннее давление в сосуде, удерживается на фланце за счет сил трения. Known hatch of a pressure vessel containing a flange with a recess, a cover with a shoulder located in the undercut of the flange, a sealing element located between the shoulder of the cover and the base of the undercut, and a thrust ring located in the undercut of the flange above the shoulder of the cover and equipped with a heater, while the coefficient of linear expansion the material of the collar of the cover and thrust ring is greater than the coefficient of linear expansion of the flange material; the cover, which, in the operating mode, senses the internal pressure in the vessel, is held on the flange due to friction forces.
Однако такая конструкция не обеспечивает достаточно надежного крепления крышки к фланцу, особенно при большем диаметре горловины. However, this design does not provide sufficiently reliable fastening of the cover to the flange, especially with a larger neck diameter.
Кроме того, крышка не держит давления без нагревателя или до выхода сосуда на рабочий температурный режим. Использовать такую конструкцию для криогенного бака невозможно, так как давление в баке поднимается до его захолаживания с целью исключения возможности попадания воздуха из атмосферы в бак. Использование нагревателя в данном случае недопустимо из-за дополнительного теплопритока, кроме того, надежность конструкции значительно снижается из-за возможного выхода из строя нагревателя. In addition, the lid does not hold pressure without a heater or until the vessel reaches the operating temperature range. It is impossible to use such a design for a cryogenic tank, since the pressure in the tank rises before it cools in order to exclude the possibility of air entering the atmosphere into the tank. The use of a heater in this case is unacceptable due to additional heat gain, in addition, the reliability of the structure is significantly reduced due to a possible failure of the heater.
Известен также люк транспортного криогенного бака, являющийся ближайшим техническим решением. Also known hatch transport cryogenic tank, which is the closest technical solution.
Он содержит наружную крышку с теплоизоляцией и внутренний колпак, имеющие фланцы, соединенные с помощью крепежных элементов с фланцами соответственно на наружной и внутренней оболочках бака, при этом между фланцами размещены уплотнительные элементы, а пространство между колпаком и наружной крышкой вакуумировано. It contains an outer cover with thermal insulation and an inner cap having flanges connected by fasteners with flanges respectively on the outer and inner shells of the tank, while sealing elements are placed between the flanges, and the space between the cap and the outer cap is evacuated.
Известная конструкция используется на железнодорожных цистернах с верхним расположением горловины, при этом уплотнения фланца колпака и их конструктивные элементы непосредственно омываются криогенной жидкостью. Если же использовать известную конструкцию для криогенного бака с люком на днище при горизонтальном эксплуатационном положении бака, неметаллические уплотнения оказываются недостаточно долговечными, особенно если температура криогенной жидкости ниже температуры жидкого азота. Использование обычных уплотнительных элементов из металлов требует больших усилий обжатия, что ведет к увеличению массы конструкции горловины, кроме того, герметичность таких уплотнений часто оказывается недостаточной при использовании их для горловин большого диаметра (больше метра). Высокая стоимость специальных уплотнений из редкоземельных металлов не позволяет широко использовать их для транспортных емкостей. The known design is used on railway tanks with an upper neck, while the seals of the cap flange and their structural elements are directly washed by a cryogenic liquid. If you use the known design for a cryogenic tank with a hatch on the bottom with the horizontal operating position of the tank, non-metallic seals are not sufficiently durable, especially if the temperature of the cryogenic liquid is lower than the temperature of liquid nitrogen. The use of conventional metal sealing elements requires a large compression force, which leads to an increase in the neck construction mass, in addition, the tightness of such seals is often insufficient when used for large neck openings (more than a meter). The high cost of special seals made of rare earth metals does not allow their wide use for transport tanks.
Дополнительным недостатком известной конструкции является большая масса наружной крышки, работающей на сжатие от атмосферного давления, поскольку пространство под ней вакуумируется специально или естественным образом за счет конденсации воздуха. An additional disadvantage of the known design is the large mass of the outer cover, which is compressed by atmospheric pressure, since the space under it is evacuated specially or naturally due to air condensation.
Цель изобретения улучшение герметичности и повышение долговечности уплотнения с одновременным уменьшением массы люка. The purpose of the invention is to improve the tightness and increase the durability of the seal while reducing the mass of the hatch.
Это достигается тем, что люк транспортного криогенного бака, содержащий теплоизолированную наружную крышку и внутренний колпак с фланцами, соединенными соответственно с фланцами наружной и внутренней оболочек бака через уплотнительные элементы, и вакуумную теплоизоляцию между колпаком и крышкой, снабжен экраном с вакуумной теплоизоляцией, соединенным с крышкой и размещенным снаружи колпака, и опорной прокладкой из теплопроводного материала, расположенной между крышкой и колпаком, фланец внутренней оболочки снабжен буртом, установленным на расстоянии от внутренней поверхности колпака, при этом колпак выполнен из материала с большим, чем у материала бурта, коэффициентом линейного расширения, фланец колпака выполнен с внутренней фаской, расположенной напротив бурта, и один из уплотнительных элементов расположен между фаской и буртом, люк также снабжен двумя сильфонами, соединенными одной стороной между собой и с внутренней оболочкой бака, а другой стороной соответственно с фланцами наружной и внутренней оболочек. This is achieved by the fact that the hatch of the transport cryogenic tank, comprising a thermally insulated outer cover and an inner cap with flanges connected respectively to the flanges of the outer and inner shells of the tank through sealing elements, and a vacuum thermal insulation between the cap and the cap, is equipped with a screen with vacuum thermal insulation connected to the cap and placed outside the cap, and a support gasket of heat-conducting material located between the cap and the cap, the flange of the inner shell is provided with a shoulder, installed at a distance from the inner surface of the cap, while the cap is made of material with a coefficient of linear expansion larger than the collar material, the cap flange is made with an internal chamfer located opposite the collar, and one of the sealing elements is located between the chamfer and the collar, the hatch also equipped with two bellows, connected by one side to each other and with the inner shell of the tank, and the other side, respectively, with the flanges of the outer and inner shells.
На фиг.1 приведена схема установки люка в криогенном баке; на фиг.2 и 3 показан люк в разрезе, соответственно при отсутствии и при наличии криогенной жидкости в баке; на фиг.4 вид по стрелке А со стороны наружной крышки с разрезами. Figure 1 shows the installation diagram of the hatch in the cryogenic tank; figure 2 and 3 shows the hatch in the context, respectively, in the absence and in the presence of cryogenic liquid in the tank; figure 4 is a view along arrow A from the side of the outer cover with cuts.
Транспортный криогенный бак содержит наружную 1 и внутреннюю оболочки 2, между которыми расположена экранно-вакуумная теплоизоляция 3 и люк 4. В баке находится криогенная жидкость 5. Люк содержит наружную крышку 6 с экранно-вакуумной теплоизоляцией 7 и фланцем 8, колпак 9 с фланцем 10. Фланец 8 соединен с фланцем 11 наружной оболочки 1 бака с помощью болтов 12. Между ними установлен уплотнительный элемент 13. Крышка 6 снабжена экраном 14, расположенным между термокомпенсирующим сильфоном 15 и колпаком 9. Фланец 16 термокомпенсирующего сильфона соединен с фланцем наружной оболочки бака болтами 17. Фланец 10 колпака 9 имеет бурт 18 и фаску 19 для уплотнительного элемента 20 в углу, образованной фланцем 21 внутренней оболочки 2 бака и буртом 22. Бурт фланца 10 колпака 9 прикреплен буртом 23 прижимного кольца 24 к фланцу 21 внутренней оболочки 2 бака болтами 25 на анкерных самоконтрящихся гайках 26. Фланец 21 внутренней оболочки 2 бака соединен с термокомпенсирующим сильфоном 15 с помощью дополнительного сильфона 27. Между колпаком 9 и крышкой 6 установлена теплоизоляционная опорная прокладка 28. Зона 29 вакуумирована. The transport cryogenic tank contains an outer 1 and an
Люк работает следующим образом. Luke works as follows.
Для закрытия люка предварительно устанавливают уплотнительный элемент 20 (см. фиг. 2), после чего устанавливают колпак 9, далее прижимное кольцо 24, которое болтами 25 прижимает бурт 18 фланца 10 к фланцу 21 внутренней оболочки 2 бака. При этом происходит уплотнение уплотнительного элемента 20, а между фланцем 10 и буртом 22 существует зазор Δ величина которого выбрана так, чтобы при захолаживании бака во фланце 10 за счет разности коэффициента линейного расширения материалов фланца 10 и бурта 22 возникали растягивающие напряжения не более предела упругости. Затем устанавливают крышку 6 и закрепляют ее болтами 12 на фланце 11 наружной оболочки 1 криогенного бака, при этом уплотняют элемент 13, обеспечивающий герметичность зоны 29 (см.фиг.4). Теплоизоляционная прокладка 28 должна быть закреплена в крышке 6 предварительно до ее установки. При закрытии крышки 6 дополнительный сильфон 27 компенсирует технологические отклонения размеров элементов люка. Если при закрытии крышка 6 будет упираться в колпак 9, сильфон 27 растянется, если между колпаком 9 и опорной прокладкой 28 после затяжки болтов 12 останется зазор, при вакуумировании зоны 29 под действием давления в баке на внутреннюю поверхность колпака 9 сильфон 27 сожмется и колпак 9 прижмется к опорной прокладке 28. Открывается люк в обратной последовательности. To close the hatch, pre-install the sealing element 20 (see Fig. 2), then install the
После закрытия крышки 6 производят вакуумирование зоны 29 через специальный штуцер на крышке 6 (не показан). При захолаживании криогенного бака происходит уменьшение размеров элементов люка, соприкасающихся с криогенной жидкостью. При этом поскольку коэффициент линейного расширения материала фланца 10 (алюминиевый сплав) больше коэффициента линейного расширения материала бурта 22 (нержавеющая сталь), фланец 10 уменьшает свой диаметр в большей степени, чем бурт 22, в результате этого происходит закрытие зазора Δ с одновременной подпрессовкой уплотнительного элемента 20. После закрытия зазора образуется низкотемпературный натяг фланца 10 на бурт 22, при этом во фланце 10 возникают упругие растягивающие напряжения, а в бурте 22 сжимающие напряжения. Прижимное кольцо 24 (см.фиг.3) практически не препятствует уменьшению диаметра фланца 10, и при захолаживании бака бурт 18 скользит по бурту 23 кольца 24, выполненного из одного материала с фланцем 21. Поскольку для большинства конструкционных материалов температурные деформации при приближении к температуре жидкого азота почти завершаются, то фланец 10 надежно затворяет зазор Δ еще до поднятия уровня криогенной жидкости до уплотнения люка. По мере заполнения бака криогенной жидкостью колпак 9 заполняется криогенной жидкостью и устанавливается постоянный температурный режим работы. Основным уплотнением при этом является металлическое уплотнение, образованное низкотемпературным натягом фланца 10 на бурте 22. Долговечность и надежность такого уплотнения несравненно выше долговечности неметаллического уплотнения 20, которое обеспечивает герметичность в основном во время захолаживания бака, когда еще не произошла температурная усадка фланца 10 колпака 9. After closing the
Сильфон 15 обеспечивает компенсацию температурной усадки внутренней оболочки 2 криогенного бака и необходимый перепад температур от криогенных на сильфоне 27 и примерно до температуры окружающей атмосферы на фланце 11 наружной оболочки 1 бака. При этом уплотнения 13 работают в обычном температурном режиме, практически не подвергаются воздействию криогенных температур и могут быть изготовлены из вакуумно-плотной резины. Экран 14 крышки 6 благодаря своей вакуумной теплоизоляции надежно перекрывает промежуток между охлажденным колпаком 9 и фланцами 8, 11 и 16, благодаря чему значительно повышается долговечность уплотнительных элементов 13. Одновременно экран 14 устраняет теплопередачу лучей спусканием от фланцев 8 и 11 к криогенной жидкости, что сокращает ее потери на испарение. The
Экранно-вакуумная теплоизоляция 7 наружной крышки 6 устраняет теплопередачу к криогенной жидкости через люк. Под действием внутреннего давления паров криогенной жидкости в баке колпак 9 через опорную прокладку 28 давит на крышку 6 изнутри, в результате чего она работает как мембрана на растяжение, поскольку давление в баке больше атмосферного давления. В отличие от сжатых крышек, прочность которых лимитируется потерей устойчивости, растянутая крышка имеет значительно меньшую массу. Screen-
Сильфон 15, работая на сжатие, выдерживает внутреннее давление в баке без специального усиления конструкции. The
Опорная прокладка 28 передает давление криогенной жидкости и ее паров с внутренней поверхности колпака 9 на наружную крышку 6 люка. The support gasket 28 transfers the pressure of the cryogenic liquid and its vapor from the inner surface of the
При расхолаживании бака происходит процесс, обратный захолаживанию. Фланец 10 увеличивает свой диаметр в большей степени, чем бурт 22, образуется зазор Δ и при снятом кольце 24 колпак 9 свободно снимается, обеспечивая доступ во внутреннюю полость бака. When cooling the tank, the reverse process of cooling occurs. The
Предложенная конструкция люка для транспортного криогенного бака имеет высокую герметичность благодаря дополнительной подпрессовке неметаллического уплотнительного элемента при захолаживании криогенного бака и образованию при этом надежного металлического контакта фланца колпака с буртом за счет низкотемпературного натяга. Наличие плотного металлического низкотемпературного уплотнения позволяет довести долговечность основного уплотнения люка до долговечности самой конструкции криогенного бака, при этом люк надежно работает при криогенных температурах ниже температуры жидкого азота. The proposed hatch design for a transport cryogenic tank has high tightness due to the additional prepressing of a non-metallic sealing element during cooling of the cryogenic tank and the formation of reliable metal contact between the cap flange and the collar due to low-temperature interference. The presence of a dense metal low-temperature seal allows you to bring the durability of the main hatch seal to the durability of the cryogenic tank design itself, while the hatch reliably operates at cryogenic temperatures below the temperature of liquid nitrogen.
Благодаря разгрузке элементов люка от сжатия атмосферным давлением он имеет минимальную массу. Due to the unloading of the hatch elements from compression by atmospheric pressure, it has a minimum mass.
Конструкция обеспечивает минимальные потери криогенной жидкости на ее испарение благодаря отсутствию массивных тепловых мостов и, следовательно, незначительному теплопритоку через элементы люка. The design ensures minimal loss of cryogenic liquid due to its evaporation due to the absence of massive thermal bridges and, therefore, insignificant heat gain through the hatch elements.
Предложенный люк технологичен и прост в эксплуатации, не требует постоянного контроля за его работой. The proposed hatch is technological and easy to operate, does not require constant monitoring of its operation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU3364386 RU1031274C (en) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | Hutch for vehicular cryogenic tank |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU3364386 RU1031274C (en) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | Hutch for vehicular cryogenic tank |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1031274C true RU1031274C (en) | 1995-12-10 |
Family
ID=30439938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU3364386 RU1031274C (en) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | Hutch for vehicular cryogenic tank |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1031274C (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2742252C1 (en) * | 2020-08-31 | 2021-02-04 | Юрий Иванович Духанин | Cryogenic tank manhole hatch |
EP4339504A1 (en) * | 2022-09-16 | 2024-03-20 | Airbus Operations (S.A.S.) | Double skin cryogenic tank equipped with at least one inspection device |
-
1981
- 1981-07-31 RU SU3364386 patent/RU1031274C/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 670775, кл. F 17C 13/06, 1978. * |
2. Патент США N 2102124, кл. 220-1, 1937. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2742252C1 (en) * | 2020-08-31 | 2021-02-04 | Юрий Иванович Духанин | Cryogenic tank manhole hatch |
EP4339504A1 (en) * | 2022-09-16 | 2024-03-20 | Airbus Operations (S.A.S.) | Double skin cryogenic tank equipped with at least one inspection device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3666132A (en) | Membrane container construction for storing low-temperature liquified gas | |
US3861021A (en) | Method of constructing a low temperature liquefied gas tank of a membrane type | |
RU1031274C (en) | Hutch for vehicular cryogenic tank | |
US4098425A (en) | Low temperature liquefied gas tank | |
US4850576A (en) | Heat treatment of materials | |
US3712012A (en) | Reinforced-concrete pressure vessel with lining | |
US6335074B1 (en) | Low warpage insulated panel design | |
US3893508A (en) | Pressure vessel | |
US3801454A (en) | Pressure-proof connection for nuclear reactor pressure vessels | |
US4740702A (en) | Cryogenically cooled radiation detection apparatus | |
US4081322A (en) | Device for thermal insulation of a prestressed concrete vessel which affords resistance to the pressure of a vaporizable fluid contained in said vessel | |
US4696790A (en) | Prestressed concrete pressure vessel, in particular for a nuclear reactor installation | |
US3224277A (en) | Environmental apparatus | |
US3712500A (en) | Liner for cryogenic container | |
US3512369A (en) | Ultrahigh-vacuum enclosure | |
JPS5838233Y2 (en) | Liquefied gas cold storage tank | |
JPH0448400Y2 (en) | ||
US2823103A (en) | High pressure gas producers | |
US3432400A (en) | Coke oven door | |
US3043323A (en) | Bakable ultra-high vacuum valve | |
JPS58186974A (en) | Cooled photoelectric converter | |
US4872648A (en) | Reaction vessel for processing steel | |
CN220659813U (en) | Explosion-proof bearing heating device | |
JPS6339680Y2 (en) | ||
JPS6018698Y2 (en) | non-return valve |