RU2073814C1 - Method and device for evacuation of cryogenic insulation - Google Patents
Method and device for evacuation of cryogenic insulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2073814C1 RU2073814C1 RU93055907A RU93055907A RU2073814C1 RU 2073814 C1 RU2073814 C1 RU 2073814C1 RU 93055907 A RU93055907 A RU 93055907A RU 93055907 A RU93055907 A RU 93055907A RU 2073814 C1 RU2073814 C1 RU 2073814C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- evacuation
- insulation
- gas
- cryothermal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области криовакуумной техники, в частности к получению вакуума в теплоизоляционных криополостях. The invention relates to the field of cryovacuum technology, in particular to the production of vacuum in heat-insulating cryogenic cavities.
Известен способ вакуумирования теплоизоляционной криополости, где перед основной откачкой проводят предварительную откачку с обеспечением отношения скорости откачки к объему откачиваемой криополости не менее 0,05 с-1 с последующим заполнением откачанной полости сухим газом до атмосферного давления [1]
Наиболее близким техническим решением является способ вакуумирования криотеплоизоляции, заключающийся в понижении в ней давления до рабочей глубины вакуума при постоянной быстроте откачки и ее продувке сухим неконденсирующимся газом [2]
Известное устройство, выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства, содержит вакуумметр, азотную ловушку, запорный вентиль и источник сухого неконденсирующегося газа.A known method of evacuating a heat-insulating cryogenic cavity, where preliminary pumping is carried out before the main pumping-out, ensuring a ratio of pumping speed to the volume of pumped-out cryopole not less than 0.05 s -1 , followed by filling the pumped-out cavity with dry gas to atmospheric pressure [1]
The closest technical solution is the method of evacuation of cryothermal insulation, which consists in lowering the pressure in it to the working depth of the vacuum at a constant speed of pumping and purging it with dry non-condensing gas [2]
The known device, selected as a prototype of the claimed device, contains a vacuum gauge, a nitrogen trap, a shut-off valve and a source of dry non-condensable gas.
Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что они на обеспечивают малого времени вакуумирования при первоначальной увлажненности криотеплоизоляции. Это объясняется тем, что продувка полости газом при нахождении в ней затвердевшего вещества (льда) не дает ощутимого результата. Кристаллизация влаги происходит при понижении давления ниже давления тройной точки и чем ниже давление в полости, тем сильнее охлажден лед, тем ниже давление его паров. Из-за малого парциального давления удаляемого льда продувка полости газом не дает ощутимого результата. The disadvantage of this method and device is that they do not provide a short evacuation time with initial moisture content of cryothermal insulation. This is due to the fact that purging the cavity with gas when hardened substance (ice) is in it does not give a tangible result. Moisture crystallizes when the pressure drops below the pressure of the triple point and the lower the pressure in the cavity, the more ice is cooled, the lower its vapor pressure. Due to the small partial pressure of the removed ice, the purge of the cavity with gas does not give a tangible result.
Если же продувку газом осуществлять не при низком (рабочем) давлении, а при повышенном (близком к атмосферному) давлении, то влага будет неинтенсивно испаряться, т.к. находится не под вакуумом. Из-за малой интенсивности испарения удаляемой влаги продувка полости газом не дает ощутимого результата. If gas purging is carried out not at low (working) pressure, but at increased (close to atmospheric) pressure, then the moisture will evaporate non-intensely, because not in a vacuum. Due to the low evaporation rate of the removed moisture, purging the cavity with gas does not give a tangible result.
Задача изобретения состоит в уменьшении времени вакуумирования криотеплоизоляции, преимущественно увлажненной, за счет интенсификации удаления влаги продувкой полости газом при стабильном давлении, организации процесса вакуумирования, при котором удаляется только жидкофазное вещество, а также за счет одновременной продувки газом и непрерывного вакуумирования, причем новый процесс вакуумирования проводят при строго определенных параметрах. The objective of the invention is to reduce the evacuation time of cryothermal insulation, mainly moistened, by intensifying the removal of moisture by purging the cavity with gas at a stable pressure, organizing the evacuation process in which only the liquid-phase substance is removed, and also by simultaneously purging the gas and continuously evacuating, and the new evacuation process carried out under strictly defined parameters.
Поставленная задача достигается тем, что в способе вакуумирования криотеплоизоляции, преимущественно увлажненной, заключающемся в понижении в ней давления до рабочей глубины вакуума при постоянной быстроте откачки и ее продувке сухим неконденсирующим газом, согласно изобретению, стабилизируют давление Р1 продувкой криотеплоизоляции сухим неконденсирующимся газом с одновременным вакуумированием до выполнения соотношения
P1 < 2P2,
где Р1 давление тройной точки влаги, Па;
Р2 давление в криотеплоизоляции без учета паров влаги, Па.The problem is achieved in that in the method of evacuation of cryothermal insulation, predominantly moistened, consisting in lowering the pressure in it to a working depth of vacuum at a constant speed of pumping and blowing it with a dry non-condensing gas, according to the invention, the pressure P 1 is stabilized by blowing cryothermal insulation with a dry non-condensing gas with simultaneous evacuation until the relation
P 1 <2P 2 ,
where P 1 the pressure of the triple point of moisture, Pa;
P 2 pressure in cryothermal insulation excluding moisture vapor, Pa.
Поставленная задача достигается также тем, что в устройстве для вакуумирования криотеплоизоляции, содержащем вакуумметр, азотную ловушку, запорный вентиль и источник сухого неконденсирующегося газа, согласно изобретению, на вакуумной магистрали между запорным вентилем и источником газа размещена диафрагма пропускной способности, равной быстроте откачки при давлении Р1.The task is also achieved by the fact that in the device for evacuation of cryothermal insulation containing a vacuum gauge, nitrogen trap, shut-off valve and a source of dry non-condensable gas, according to the invention, a diaphragm of capacity equal to the pumping speed at a pressure P is placed on the vacuum line between the shut-off valve and the gas source 1 .
Именно заявленная пропускная способность диафрагмы, ее размещение между запорным вентилем и источником газа, а также стабилизация давления при заданной величине обеспечивают, согласно способу, удаление жидкофазной влаги под вакуумом с одновременным вакуумированием криотеплоизоляции и тем самым достижение задачи изобретений. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. It is the declared throughput of the diaphragm, its placement between the shut-off valve and the gas source, as well as the stabilization of pressure at a given value that ensures, according to the method, the removal of liquid-phase moisture under vacuum with the simultaneous evacuation of cryothermal insulation and thereby achieving the objective of the invention. This allows us to conclude that the claimed invention is interconnected by a single inventive concept.
Достижение поставленной задачи по сравнению с прототипом заключается в следующем. Непрерывное вакуумирование криотеплоизоляции без повышения давления позволяет сократить время достижения рабочей глубины вакуума, т.к. отпадает необходимость дважды достигать одного и того же промежуточного давления. Стабилизация давления при значении тройной точки удаляемой влаги позволяет создать максимальную интенсивность ее испарения, не переводя в твердофазное состояние, что максимально сокращает длительность удаления влаги. Продувка криотеплоизоляции сухим неконденсирующимся газом интенсифицирует удаление влаги из полости. Выполнение соотношения
P1<2P2
означает, что давление паров влаги меньше давления остаточных газов. Это показывает на исчезновение доминирующего влияния влаги на процесс вакуумирования, т. к. давление ее паров и других газов стали соизмеримы. После выполнения данного соотношения процесс вакуумирования определяют остаточные газы, роль паров влаги незначительна и постоянно уменьшается. Поэтому, согласно изобретению, стабилизация давления за счет продувки прекращается и понижают давление до рабочей глубины вакуума при постоянной быстроте откачки.The achievement of the task in comparison with the prototype is as follows. Continuous evacuation of cryothermal insulation without increasing pressure reduces the time to reach the working depth of the vacuum, because there is no need to achieve the same intermediate pressure twice. The stabilization of pressure at the triple point of the moisture removed allows you to create the maximum intensity of its evaporation, without translating into a solid state, which minimizes the duration of moisture removal. Blowing off cryo thermal insulation with a dry non-condensing gas intensifies the removal of moisture from the cavity. Ratio
P 1 <2P 2
means that the vapor pressure of the moisture is less than the pressure of the residual gases. This indicates the disappearance of the dominant influence of moisture on the evacuation process, since the pressure of its vapors and other gases has become comparable. After this ratio is fulfilled, the evacuation process determines the residual gases, the role of moisture vapor is negligible and is constantly decreasing. Therefore, according to the invention, pressure stabilization due to purging is stopped and the pressure is reduced to the working depth of the vacuum at a constant pumping speed.
Использование предложенного способа вакуумирования позволяет вести задуманный процесс независимо от степени первоначальной увлажненности криотеплоизоляции, создавая для всего многообразия случаев наилучшие условия вакуумирования. Using the proposed method of evacuation allows you to conduct a planned process regardless of the degree of initial moisture content of cryothermal insulation, creating the best vacuum conditions for the whole variety of cases.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Технические характеристики изделия ЦТК-1,0/0,25-1:
объем межстенного пространства 1100 л.Technical characteristics of the product TsTK-1,0 / 0,25-1:
the volume of the interwall space is 1100 liters.
вид изоляции порошковая вакуумная;
материал изоляции аэрогель, фильтротерлит;
масса засыпаемого порошка 150 кг;
начальная влажность изоляционного порошка 2,0 мас.type of insulation powder vacuum;
insulation material airgel, filterrotherlite;
the mass of the poured powder is 150 kg;
the initial moisture content of the insulating powder 2.0 wt.
Процесс вакуумирования производился по двум технологиям: 1) по прототипу; 2) по заявляемому тех. решению. The evacuation process was carried out according to two technologies: 1) according to the prototype; 2) according to the claimed tech. decision.
Основные этапы технологии прототипа:
1. Откачка изоляционной полости производится с максимально возможной эффективной быстротой вакуумирования.The main stages of the technology of the prototype:
1. Pumping of the insulating cavity is performed with the highest possible effective speed of evacuation.
2. Производится достижение контрольной глубины вакуума в межстенном пространстве (20 Па 0,15 мм рт.ст.). 2. The control depth of vacuum is achieved in the inter-wall space (20 Pa 0.15 mm Hg).
3. Производится откачка межстенного пространства не менее контрольной величины времени (24 ч). 3. The pumping-out of the inter-wall space is performed not less than the control value of the time (24 hours).
4. Производится отключение средств откачки от изоляционной полости на заданное время (12 ч) с целью стабилизации (выравнивания) давления по объему полости. 4. The pumping means are disconnected from the insulating cavity for a predetermined time (12 hours) in order to stabilize (equalize) the pressure in the volume of the cavity.
5. Производится определение величины натекания в изоляционной полости. 5. The leakage in the insulating cavity is determined.
6. В случае превышения найденной величины контрольного назначения (50 мкм рт. ст./сутки) производится повторение операций, указанных в предыдущих пунктах. 6. In case of exceeding the found value of the control destination (50 μm Hg. Art. / Day), the operations specified in the previous paragraphs are repeated.
Основные этапы разработки и технологии;
1. Откачка изоляционной полости производится с максимально возможной эффективной быстротой вакуумирования.The main stages of development and technology;
1. Pumping of the insulating cavity is performed with the highest possible effective speed of evacuation.
2. Производится достижение контрольной глубины вакуума в межстенном пространстве (665 Па 5 мм рт.ст.). 2. The control depth of vacuum is achieved in the inter-wall space (665 Pa 5 mm Hg).
3. Производится периодический впуск сухого неконденсирующегося газа в изоляционную полость (см. фиг. 2). 3. A periodic inlet of dry non-condensable gas into the insulating cavity is performed (see Fig. 2).
4. Продолжительность "промывки" изоляционной полости газом производится заданное время (1,0 ч). 4. The duration of the "flushing" of the insulating cavity with gas is a predetermined time (1.0 h).
5. Производится достижение контрольной глубины вакуума в межстенном пространстве (20 Па 0,15 мм. рт.ст.). 5. The control depth of vacuum is achieved in the inter-wall space (20 Pa 0.15 mm Hg).
6. Производится отключение средств откачки от изоляционной полости на заданное время (6,0 ч) с целью стабилизации (выравнивания) давления по объему полости. 6. The pumping means are disconnected from the insulating cavity for a predetermined time (6.0 h) in order to stabilize (equalize) the pressure in the volume of the cavity.
7. Производится определение величины натекания в полости. 7. The leakage in the cavity is determined.
8. В случае превышения найденной величины контрольного значения (50,0 мкм рт. ст. /сутки) производится напуск неконденсирующегося сухого газа в изоляционную полость до давления 665 Па 5,0 мм рт.ст. Производится повторение операций, указанных в пунктах 3, 4, 5, 6, 7, причем в пункте 4 продолжительность "промывки" увеличивается до 2-х ч. 8. If the found value of the control value is exceeded (50.0 μm Hg / day), non-condensable dry gas is poured into the insulation cavity to a pressure of 665 Pa 5.0 mm Hg. The operations specified in paragraphs 3, 4, 5, 6, 7 are repeated, and in paragraph 4, the duration of the “flushing” is increased to 2 hours.
Из данных следует, что для достижения одного и того же уровня вакуума (0,059 мм рт.ст.) при откачке по известной технологии потребовалось 2 ч 34 мин, а по новой технологии 2 ч 51, т.е. на 17 мин больше. Однако натекание в полости, определенное за одно и то же время, оказалось выше тогда, когда откачка производилась по известной технологии. Это объясняется тем, что за период выдержки при постоянном давлении в изоляционной полости и дутья неконденсирующимся сухим газом (аргоном), используемых в заявляемой технологии, произошло удаление из изоляционной полости большого количества газящих примесей, чем их было удалено в сравниваемой технологии. From the data it follows that in order to achieve the same vacuum level (0.059 mmHg) during pumping according to the known technology, it took 2 hours 34 minutes, and according to the new technology 2 hours 51 minutes, i.e. 17 min more. However, leakage into the cavity, determined at the same time, turned out to be higher when pumping was carried out according to known technology. This is due to the fact that during the exposure period at constant pressure in the insulating cavity and blasting of non-condensing dry gas (argon) used in the inventive technology, a large amount of gas impurities was removed from the insulating cavity, which was removed in the compared technology.
При конкретном осуществлении способа не использовалась калиброванная диафрагма. Однако постоянное давление при продувке выдерживалось с достаточной степенью точности (7 мм рт.ст.±1). Поэтому данный пример можно рассматривать как заявляемый способ, описанный в описании изобретения. In a specific implementation of the method, a calibrated diaphragm was not used. However, constant pressure during purging was maintained with a sufficient degree of accuracy (7 mmHg ± 1). Therefore, this example can be considered as the claimed method described in the description of the invention.
На фиг. 1 изображено схематически заявляемое устройство для осуществления способа вакуумирования; на фиг. 2 способ вакуумирования в координатах время давление. In FIG. 1 shows a schematically claimed device for implementing a method of evacuation; in FIG. 2 method of evacuation in coordinates time pressure.
Устройство состоит (фиг. 1) из вакуумметров 1 и 2, азотной ловушки 3, запорного вентиля 4, источника сухого неконденсирующегося газа 5, диафрагма 6, вакуумной магистрали 7. Криотеплоизоляция 8 вакуумируется вакуумным насосом 9. The device consists (Fig. 1) of
Устройство работает следующим образом. Включают вакуумный насос 9 и вакуумируют криотеплоизоляцию 8. Запорный вентиль 4 закрыт. Давление Р2 считывают с показаний вакуумметра 1. Достигают в криотеплоизоляции давления Р1, считывая показания с вакуумметра 2. Открывают вентиль 4, продолжая вакуумирование. После выполнения соотношения Р1<2P2 вентиль 4 закрывают. Вакуумируют криотеплоизоляцию 8 до рабочей глубины вакуума, считывая показания с вакуумметра 1 или вакуумметра 2.The device operates as follows. Turn on the vacuum pump 9 and vacuum cryothermal insulation 8. The shutoff valve 4 is closed. The pressure P 2 is read from the readings of the
Способ вакуумирования происходит следующим образом (фиг. 2). Вакуумируют криотеплоизоляцию от атмосферного давления Ратм до давления тройной точки Р1 (участок I). Достигнув давления Р1, осуществляют продувку полости газом, за счет него давления стабилизируется (участок II). После выполнения соотношения Р1<2P2 прекращают продувку полости газом к вакуумируют до рабочего давления Рраб. (участок III).The evacuation method is as follows (Fig. 2). Cryothermal insulation is evacuated from atmospheric pressure P atm to triple point pressure P 1 (section I). Having reached the pressure P 1 , the cavity is purged with gas, due to it the pressure is stabilized (section II). After the ratio P 1 <2P 2 is fulfilled, the cavity is purged with gas to be evacuated to a working pressure P slave. (plot III).
Использование предлагаемого способа вакуумирования криотеплоизоляции и конструкции устройства позволяет по сравнению с существующим резко уменьшить, длительность вакуумирования увлажненной криотеплоизоляции, (в 1,5 2 раза), что особенно важно при массовом выпуске указанных криотеплоизоляций, например, у криогенных транспортных цистерн во влажном цехе. Using the proposed method of evacuation of cryothermal insulation and the design of the device makes it possible to drastically reduce the duration of evacuation of moistened cryothermal insulation (by 1.5 to 2 times), which is especially important for the mass production of these cryothermal insulation, for example, in cryogenic transport tanks in a wet workshop.
При давлении Р1 быстрота действия вакуумного насоса, как правило, мала, что обусловливает малую пропускную способность диафрагмы. Поэтому продувка осуществляется слабым газовым потоком, что особенно важно в криотеплоизоляции во избежание нарушения структуры укладки теплоизоляционного материала.At a pressure of P 1, the speed of the vacuum pump, as a rule, is small, which leads to a small capacity of the diaphragm. Therefore, the purge is carried out by a weak gas flow, which is especially important in cryothermal insulation in order to avoid disturbance of the laying structure of the heat-insulating material.
Малый массовый поток сухого неконденсирующегося газа позволяет осуществлять вакуумирование при небольшом расходе газа, что особенно важно при продувке больших криотеплоизоляций объемом порядка 103м3.A small mass flow of dry non-condensable gas allows for evacuation at a low gas flow rate, which is especially important when purging large cryothermal insulation with a volume of about 10 3 m 3 .
Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.
Простота конструкции устройства и реализации самого способа не требует дополнительных затрат на осуществление предложенного процесса вакуумирования. The simplicity of the design of the device and the implementation of the method itself does not require additional costs for the implementation of the proposed process of evacuation.
Claims (2)
Р1 < 2 Р2,
где Р1 давление тройной точки влаги, Па;
Р2 давление в криотеплоизоляции без учета паров влаги, Па.1. The method of evacuation of cryothermal insulation, mainly moistened, which consists in lowering the pressure in it to a working depth of vacuum at a constant speed of pumping and purging it with a dry non-condensing gas, characterized in that they stabilize the pressure P 1 by blowing cryothermal insulation with a dry non-condensing gas while evacuating to the ratio
P 1 <2 P 2 ,
where P 1 the pressure of the triple point of moisture, Pa;
P 2 pressure in cryothermal insulation excluding moisture vapor, Pa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93055907A RU2073814C1 (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method and device for evacuation of cryogenic insulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93055907A RU2073814C1 (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method and device for evacuation of cryogenic insulation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93055907A RU93055907A (en) | 1996-06-27 |
| RU2073814C1 true RU2073814C1 (en) | 1997-02-20 |
Family
ID=20150379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93055907A RU2073814C1 (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method and device for evacuation of cryogenic insulation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2073814C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673837C2 (en) * | 2014-02-21 | 2018-11-30 | Газтранспорт Эт Технигаз | Method and system for inerting wall of liquefied fuel gas-storage tank |
-
1993
- 1993-12-17 RU RU93055907A patent/RU2073814C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 842332, кл. F 17С 3/06, 1981. 2. Соколов В.Н., Семенов Л.Г. Монтаж, эксплуатация и ремонт кислородных и криогенных установок. - М.: Машиностроение, 1984, с.254. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673837C2 (en) * | 2014-02-21 | 2018-11-30 | Газтранспорт Эт Технигаз | Method and system for inerting wall of liquefied fuel gas-storage tank |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5143096A (en) | Method and apparatus for expanding cellular materials | |
| KR900014606A (en) | Apparatus for injecting and recovering gas at high pressure and high speed into the hermetic chamber | |
| US5332555A (en) | Ozone beam generation apparatus and method for generating an ozone beam | |
| RU2073814C1 (en) | Method and device for evacuation of cryogenic insulation | |
| US2757840A (en) | Method of and apparatus for evacuating vessels | |
| US4468866A (en) | Method of and apparatus for vacuum drying of systems | |
| US3525229A (en) | On-off thermal switch for a cryopump | |
| GB932012A (en) | High vacuum pumping systems | |
| US4849026A (en) | Method of and system for cleaning and/or drying the inner walls of pipelines | |
| US20010010226A1 (en) | Apparatus and method for improved hydrate formation and improved efficiency of recovery of expansion agent in processes for expanding tobacco and other agricultural products | |
| US4538359A (en) | Method of drying long-distance pipelines in sections | |
| JP4301532B2 (en) | Cryopump regeneration method | |
| JP2003071270A (en) | Vacuum treatment apparatus | |
| GB1502877A (en) | Method of producing vacuum in a receptacle and a vacuum pump for effecting same | |
| GB2108254A (en) | Method of drying pipelines | |
| KR100369942B1 (en) | Tobacco Treatment | |
| US3271873A (en) | Method and apparatus for drying materials | |
| Chen et al. | A comparison of thermal outgassing rates of aluminum alloy and stainless steel vacuum chambers | |
| CN1059552C (en) | Process for treating tobacco | |
| Longsworth | Performance of a cryopump cooled by a small closed-cycle 10-K refrigerator | |
| JP3764575B2 (en) | Liquid vaporization reference gas generator | |
| US1866515A (en) | Method and apparatus for use in storing and transporting liquefied gases | |
| Bolton | Cryopump system for laboratory evaporator | |
| Horak et al. | Thermodynamics of Moist Air for Vacuum Technology | |
| Neufeld et al. | Liquid ethylene cryostat for the temperature range 120-170K |