RU2425277C1 - Thermo-compression device - Google Patents
Thermo-compression device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425277C1 RU2425277C1 RU2010106947/06A RU2010106947A RU2425277C1 RU 2425277 C1 RU2425277 C1 RU 2425277C1 RU 2010106947/06 A RU2010106947/06 A RU 2010106947/06A RU 2010106947 A RU2010106947 A RU 2010106947A RU 2425277 C1 RU2425277 C1 RU 2425277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinders
- temperature
- different temperature
- source
- containers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств (термокомпрессоров), используемых, например, при заполнении газом баллонов высокого давления с соблюдением высоких требований по чистоте как закачиваемого газа, так и внутренних объемов и поверхностей заправляемой системы.The invention relates to refrigeration, and more specifically to the field of design and operation of compression thermal devices (thermocompressors) used, for example, when filling high-pressure cylinders with gas in compliance with high requirements for the purity of both the injected gas and the internal volumes and surfaces of the refueling system.
Принцип работы термокомпрессионного устройства широко известен. Основу его составляет емкость (баллон-компрессор), которую вначале охлаждают, желательно до температуры конденсации газа, и заполняют ее газом из стендовых баллонов. Затем стендовые баллоны отсекают, емкость нагревают, давление газа в ней растет, и он перекачивается в заправляемую емкость. Таких циклов всасывания-нагнетания совершается столько, сколько необходимо для достижения заданного давления в заправляемой емкости.The principle of operation of a thermocompression device is widely known. It is based on a container (cylinder compressor), which is first cooled, preferably to a gas condensation temperature, and filled with gas from bench cylinders. Then the bench cylinders are cut off, the container is heated, the gas pressure in it increases, and it is pumped into the refueling tank. There are as many such suction-discharge cycles as necessary to achieve a given pressure in the refueling tank.
Известны компрессионные холодильные установки (см., например, патент России №20442332, МПК: F25B 1/00 от 05.06.1991), содержащие компрессор, емкости высокого давления, магистраль заправки и магистраль подачи газа потребителю, теплообменники. Наличие в них механического компрессора, использующего смазку для вращающихся и перемещающихся узлов и деталей, не исключает загрязнения газа парами масла (смазки), что недопустимо при перекачке (заправке) газа в баллоны потребителя, применяющего данный газ в качестве рабочего компонента.Compression refrigeration units are known (see, for example, Russian patent No. 20442332, IPC: F25B 1/00 dated 06/05/1991) containing a compressor, high pressure tanks, a gas line and a gas supply line to the consumer, heat exchangers. The presence in them of a mechanical compressor that uses lubricant for rotating and moving units and parts does not exclude gas pollution with oil (grease) vapors, which is unacceptable when pumping (filling) gas into consumer cylinders that use this gas as a working component.
Недостатками аналога являются загрязнение газа при заправке баллонов потребителя и сложность обслуживания при эксплуатации оборудования.The disadvantages of the analogue are gas pollution during refueling of consumer cylinders and the complexity of maintenance during operation of the equipment.
Известно также компрессионное устройство для регенерации хладагентов (см., например, патент США №5379607, МПК: F25B 49/00, от 12.10.1993), выбранное в качестве прототипа и содержащее источник газа высокого давления, подключенный к баллонам-компрессорам, и устройство для термоциклирования баллонов-компрессоров из набора разнотемпературных емкостей, включающего низкотемпературную емкость с теплообменником, подключенным к источнику холода. В состав устройства также входят компрессор, ресивер, теплообменник-конденсатор и магистрали подачи газа потребителю. Устройство обеспечивает регенерацию хладагентов (теплоносителей) типа CFC (фреон-11, фреон-12, фреон-113) для откачки в транспортный баллон (потребителю), при этом процесс откачки длителен и малоэффективен, а обслуживание устройства и его оборудования усложнено как во время эксплуатации, так и при проведении регламентных работ. Кроме того, устройство громоздко и имеет длинные пневмо- и гидромагистрали между емкостями и оборудованием установки.A compression device for recovering refrigerants is also known (see, for example, US Pat. No. 5,379,607, IPC: F25B 49/00, dated 12/10/1993), selected as a prototype and containing a high pressure gas source connected to compressor cylinders and a device for thermal cycling of compressor cylinders from a set of multi-temperature tanks, including a low-temperature tank with a heat exchanger connected to a cold source. The device also includes a compressor, receiver, heat exchanger-condenser and gas supply lines to the consumer. The device provides regeneration of CFC-type refrigerants (coolants) (Freon-11, Freon-12, Freon-113) for pumping into a transport cylinder (consumer), while the pumping process is long and ineffective, and the maintenance of the device and its equipment is complicated as during operation , and during routine maintenance. In addition, the device is bulky and has long pneumatic and hydraulic lines between the tanks and equipment of the installation.
Недостатками прототипа являются невозможность исключения загрязнения газа при заправке баллонов потребителя и разбросонность составляющих частей конструкции.The disadvantages of the prototype are the inability to exclude gas pollution when filling consumer cylinders and the dispersion of the constituent parts of the structure.
Техническим результатом является улучшение конструкции и компоновки термокомпрессионного устройства, а также упрощение его эксплуатационных качеств.The technical result is to improve the design and layout of the thermocompression device, as well as simplifying its performance.
Технический результат достигается тем, что в термокомпрессионное устройство, содержащее источник газа высокого давления, подключенный посредством магистрали подачи газа к баллонам-компрессорам, и устройство для термоциклирования баллонов-компрессоров из набора разнотемпературных емкостей, включающего низкотемпературную емкость с теплообменником, подключенным к источнику холода, в отличие от прототипа введено установочное устройство, выполненное в виде цилиндрического корпуса, закрепленного с возможностью поворота на оси, жестко закрепленной на платформе, а на боковой поверхности цилиндрического корпуса посредством разъемных кронштейнов закреплены разнотемпературные емкости на равных расстояниях от оси, причем к входу в теплообменник низкотемпературной емкости гибким трубопроводом подключен источник холода в виде сосуда Дьюара с криогенным продуктом, закрепленного на боковой поверхности цилиндрического корпуса посредством кронштейна с установочной площадкой, причем на платформе жестко закреплена неподвижная стойка, оснащенная механизмом подъема разнотемпературных емкостей, в верхней части неподвижной стойки на кронштейне закреплена крышка, размеры которой соответствуют размеру горловин разнотемпературных емкостей и на которой подвешены баллоны-компрессоры, а также побудитель циркуляции теплоносителя в разнотемпературных емкостях.The technical result is achieved in that in a thermocompression device containing a high-pressure gas source connected via a gas supply line to compressor cylinders, and a device for thermocycling compressor cylinders from a set of different-temperature containers, including a low-temperature container with a heat exchanger connected to a cold source, in unlike the prototype, an installation device is introduced, made in the form of a cylindrical body, fixed with the possibility of rotation on the axis, rigidly mounted on the platform, and on the side surface of the cylindrical body by means of detachable brackets, different-temperature containers are fixed at equal distances from the axis, and a cold source in the form of a Dewar vessel with a cryogenic product fixed to the side of the cylindrical body through the bracket is connected to the inlet of the low-temperature capacity heat exchanger with an installation platform, and on the platform is fixedly fixed stand, equipped with a mechanism for lifting the difference temperature tanks, in the upper part of the stationary rack, a cover is fixed on the bracket, the sizes of which correspond to the size of the necks of different temperature containers and on which compressor cylinders are suspended, as well as a stimulator of coolant circulation in different temperature tanks.
Технический результат данного изобретения заключается в исключении загрязнения газа при его заправке в баллоны потребителя и улучшении компоновки устройства, при этом упрощается его обслуживание при эксплуатации и повышается эффективность, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения. Использование предлагаемого термокомпрессионного устройства, например, при заправке баллонов потребителя, устанавливаемых на космических летательных аппаратах (спутников связи), позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения заправки баллонов потребителя газом, исключающей его загрязнение и упрощение обслуживания при эксплуатации, а также за счет улучшения компоновки и упрощения обслуживания термокомпрессионного устройства.The technical result of this invention is to eliminate gas pollution when filling it in consumer cylinders and improve the layout of the device, while simplifying its maintenance during operation and increasing efficiency, which is confirmed by testing prototypes made using the proposed technical solution. The use of the proposed thermocompression device, for example, when refueling consumer cylinders mounted on spacecraft (communication satellites), will allow a significant economic effect by providing gas refueling of consumer cylinders with gas, eliminating its pollution and simplifying maintenance during operation, as well as by improving the layout and simplifying maintenance of the thermocompression device.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено термокомпрессионное устройство.The invention is illustrated in the drawing, which shows a thermocompression device.
Термокомпрессионное устройство состоит из следующих основных узлов и деталей: источника газа высокого давления 1, например стендовых баллонов высокого давления, заправленных чистым газом, например ксеноном, подключенного к нему баллонами-компрессорами 2, а также устройства для термоциклирования баллонов-компрессоров 2, в виде набора разнотемпературных емкостей 3, 4, 5 (первой, второй, третьей), предназначенных для обеспечения заданных температур баллонов-компрессоров, при этом низкотемпературная емкость 3 снабжена теплообменником 6, подключенным к источнику холода 7. Разнотемпературные емкости 3, 4, 5 размещены на установочном устройстве 8. Установочное устройство 8 выполнено в виде цилиндрического корпуса 9, закрепленного с возможностью поворота вокруг оси 10, жестко установленной на платформе 11 в вертикальном положении. На боковой поверхности цилиндра 9 посредством разъемных кронштейнов 12 закреплены разнотемпературные емкости 3, 4, 5 на одинаковом расстоянии относительно оси 10. В качестве источника холода 7 использован сосуд Дьюара с криогенным продуктом, например жидким азотом, подключенный гибким трубопроводом 13, например металлорукавом, к входу 14 теплообменника 6 низкотемпературной емкости, при этом к боковой поверхности цилиндрического корпуса 9 прикреплен кронштейн 15 с установочной площадкой 16, на которой размещен сосуд Дьюара и которая может быть выполнена в виде основания с бортами, в которых выполнена выемка для упрощения установки сосуда на основание. Кронштейн 15 может быть составным и включать узлы крепления, аналогичные узлам крепления разъемных кронштейнов 12. На платформе 11 жестко установлена неподвижная стойка 17, оснащенная механизмом подъема 18 разнотемпературных емкостей 3, 4, 5. В верхней части неподвижной стойки 17 на кронштейне 19 закреплена крышка 20, размеры которой соответствуют размеру горловин разнотемпературных емкостей 3, 4, 5 и на которой подвешены баллоны-компрессоры 2 и побудитель циркуляции теплоносителя в разнотемпературных емкостях 3, 4, 5, например погружная шнекообразная мешалка 21.A thermocompression device consists of the following main components and parts: a high pressure gas source 1, for example, high pressure bench cylinders filled with clean gas, for example xenon, connected to it by
Разнотемпературные емкости 3, 4, 5 заполнены предварительно изготовленным теплоносителем, обеспечивающим охлаждение или нагрев баллонов-компрессоров 2 до заданных температур. Для обеспечения охлаждения или нагрева соответствующие емкости снабжены устройствами для охлаждения или нагрева теплоносителя, например холодильными теплообменниками-змеевиками, подключенными к источнику холода (сосуду Дьюара с жидким азотом), и электронагревателями (кипятильниками). Так, например, емкость 3 заполнена этиловым спиртом и обеспечивает охлаждение баллонов-компрессоров 2 до температуры минус 80°C, емкость 4 заполнена водой и обеспечивает нагрев баллонов-компрессоров 2 до температуры плюс 20°C, а емкость 5 заполнена водой и обеспечивает нагрев баллонов-компрессоров 2 до температуры плюс 90°C. Баллоны-компрессоры 2 подключены к баллонам потребителя 22 посредством заправочной магистрали 23 с вентилем 24 и теплообменником-охладителем 25. Заправку, например, ксеноном баллонов-компрессоров 2 от стендовых баллонов 1 производят по трубопроводу 26 с вентилем 27. Емкости 3, 4, 5 снабжены гибкими металлорукавами (на чертеже не показано) для заправки (слива) теплоносителей, которые при работе термокомпрессорного устройства находятся в отстыкованном от емкостей 3, 4, 5 состоянии. Каждая емкость 3, 4, 5 снабжена соответственно теплоизолированной крышкой 28, 29, 30. Крышку с соответствующей емкости перед подъемом емкости снимают, а после спуска емкости закрывают соответствующей крышкой.
Работает термокомпрессионное устройство следующим образом. Перед началом работы устройства производят очистку внутренних полостей магистралей заправки и подачи газа, включая баллоны-компрессоры и баллоны потребителей, от влаги и воздуха. Очистка производится способом вакуумирования с последующей продувкой чистым азотом и ксеноном. Источником закачиваемого газа, например ксенона, в баллоны потребителя являются стендовые баллоны 1, заполненные чистым ксеноном высокого давления порядка 40 кг/см2. В закачиваемом ксеноне должно быть кислорода не более 3·10-5 объемных долей, а водяных паров не более 4·10-5 объемных долей. Работа устройства основана на использовании принципа термокомпрессора, в котором необходимое для заправки (закачки) давление ксенона достигается в баллонах-компрессорах 2 по изохорическому процессу. После проведения очистки внутренних полостей магистралей и баллонов осуществляют процесс термокомпрессии и подачу (закачку) ксенона в баллоны потребителя 22, который производится с помощью установочного устройства 8 и механизма подъема 18, обеспечивающих поочередной подъем каждой емкости до совмещения с крышкой 20.Works thermocompression device as follows. Before starting operation of the device, the internal cavities of the gas filling and gas supply lines, including compressor cylinders and consumer cylinders, are cleaned of moisture and air. Cleaning is carried out by the vacuum method, followed by purging with pure nitrogen and xenon. The source of injected gas, for example xenon, into the consumer’s cylinders is bench cylinders 1 filled with pure high-pressure xenon of the order of 40 kg / cm 2 . In the injected xenon there should be no more than 3 · 10 -5 volume fractions of oxygen, and water vapor should not exceed 4 · 10 -5 volume fractions. The operation of the device is based on the use of the principle of a thermocompressor, in which the xenon pressure required for refueling (injection) is achieved in
Работа производится следующим образом: установочное устройство 8 вращают относительно неподвижной оси 10 до установки емкости 3 под крышкой 20, затем посредством механизма подъема 18 производят подъем и стыковку (соединение) емкости 3 с крышкой 20. При подъеме емкости 3 баллоны-компрессоры 2 и мешалка 21 погружаются в теплоноситель (этиловый спирт, охлажденный до минус 80°C). В захоложенные баллоны-компрессоры 2 из стендовых баллонов 1 подают ксенон и заполняют до заданного давления, при этом происходит конденсация ксенона в баллонах-компрессорах 2 (цикл всасывания). После заполнения баллонов-компрессоров 2 ксеноном и охлаждения его до температуры порядка минус 80°C стендовые баллоны 1 отсекают и производят спуск емкости 3 в нижнее положение на установочное устройство 8 посредством механизма подъема 18. Далее установочное устройство 8 вращают до установки емкости 4 под крышкой 20 и производят посредством механизма подъема 18 подъем и стыковку (соединение) емкости 4 с крышкой 20. При подъеме емкости 4 баллоны-компрессоры 2 погружаются в теплоноситель (воду, подогретую до температуры плюс 20°C) и предварительно подогреваются до температуры порядка 20°C, при этом давление в баллонах-компрессорах 2 растет. После подогрева баллонов-компрессоров 2 до температуры порядка 20°C производят спуск емкости 4 в нижнее положение на установочное устройство 8 посредством механизма подъема 18. Затем вращают установочное устройство 8 до установки емкости 5 под крышкой 20 и производят посредством механизма подъема 18 подъем и стыковку (соединение) емкости 5 с крышкой 20. При подъеме емкости 5 баллоны-компрессоры 2 погружаются в теплоноситель (воду, подогретую до температуры плюс 90°C) и подогреваются до температуры порядка плюс 90°C, при этом давление в баллонах-компрессорах 2 растет, а при сообщении их с баллонами потребителя 22 посредством открытия вентиля 24 на заправочной магистрали 23 ксенон, проходя через теплообменник-охладитель 25, охлаждается до заданной температуры (температуры окружающей среды) и поступает в баллоны потребителя 22 (цикл нагнетания). После выравнивания давления между баллонами-компрессорами 2 и баллонами потребителя 22 вентиль 24 закрывают и емкость 5 опускают в нижнее положение на установочное устройство 8 посредством механизма подъема 18. Таких последовательных процессов (температурных циклов) охлаждения-нагрева вновь пополняемых порций ксенона из стендовых баллонов 1 в баллоны-компрессоры 2 совершают столько, сколько необходимо для достижения заданного давления ксенона в баллонах потребителя 22, например до 100 кг/см2. Погружная шнекообразная мешалка 21 включается в работу после завершения стыковки (соединения) каждой низкотемпературной емкости 3, 4, 5 с крышкой 20, а выключается перед началом отстыковки емкости 3, 4, 5 от крышки 20. Работа мешалки 21 значительно повышает эффективность теплообмена теплоносителя с баллонами-компрессорами 2.The work is performed as follows: the
Использование в качестве источника холода 7 сосуда Дьюара с криогенным продуктом, подключенного гибким трубопроводом 13 к входу 14 в теплообменник низкотемпературной емкости 3, и установка его в непосредственной близости к емкости и их совместное перемещение при поворотах установочного устройства на одной платформе с ними позволяют сократить длину гибкого трубопровода, исключить участок трубопровода для прокачки криогенной жидкости, подводящего к установочному устройству (к емкости 3), и улучшить компоновку термокомпрессионного устройства.The use of a Dewar vessel with a cryogenic product as a source of cold 7, connected by a
Итак, предлагаемое термокомпрессионное устройство при обеспечении заправки баллонов потребителя газом исключает загрязнение газа, при этом упрощено обслуживание и улучшена конструкция и компоновка устройства, что выполняет поставленную задачу.Thus, the proposed thermocompression device while providing gas filling of consumer cylinders eliminates gas pollution, while simplifying maintenance and improving the design and layout of the device, which performs the task.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010106947/06A RU2425277C1 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Thermo-compression device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010106947/06A RU2425277C1 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Thermo-compression device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2425277C1 true RU2425277C1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44753623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010106947/06A RU2425277C1 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Thermo-compression device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425277C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514335C2 (en) * | 2012-07-23 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermocompression device |
CN106382459A (en) * | 2015-11-11 | 2017-02-08 | 华巧波 | Air charging apparatus for U-shaped pillow |
CN112032551A (en) * | 2020-09-02 | 2020-12-04 | 浙江台州绿源气体有限公司 | Automatic filling assembly line for liquefied gas tank |
-
2010
- 2010-02-24 RU RU2010106947/06A patent/RU2425277C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514335C2 (en) * | 2012-07-23 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermocompression device |
CN106382459A (en) * | 2015-11-11 | 2017-02-08 | 华巧波 | Air charging apparatus for U-shaped pillow |
CN112032551A (en) * | 2020-09-02 | 2020-12-04 | 浙江台州绿源气体有限公司 | Automatic filling assembly line for liquefied gas tank |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101912489B1 (en) | Cryogenic pumps | |
RU2437037C1 (en) | Thermocompression device | |
RU2432523C1 (en) | Thermo-compression device | |
RU2425277C1 (en) | Thermo-compression device | |
JP2009500579A (en) | Cryogenic tank system | |
RU2018129582A (en) | LPG Distribution Kit | |
US6776801B2 (en) | Dry cleaning method and apparatus | |
KR102133684B1 (en) | System for heating and cooling superconducting magnets | |
RU2371607C1 (en) | Thermocompression device (versions) | |
RU2387919C2 (en) | Thermocompression device | |
CN202707433U (en) | Vacuum air removing system | |
RU2351840C1 (en) | Compressive thermal device | |
RU2424466C1 (en) | Thermo-compression device | |
RU2432522C1 (en) | Thermo-compression device (versions) | |
RU2371606C1 (en) | Thermocompression device | |
RU2509256C2 (en) | Thermocompression device | |
RU2393377C1 (en) | Thermal-compresion facility | |
US20180119883A1 (en) | Cryogenic Tank Assembly with a Pump Drive Unit Disposed Within Fluid Storage Vessel | |
RU2397366C1 (en) | Thermal compression device (versions) | |
RU2447354C2 (en) | Thermal compression device | |
RU2347133C1 (en) | Thermal compressor (versions) | |
RU2396482C1 (en) | Thermal-compresion facility | |
RU2477417C2 (en) | Thermocompression device | |
RU2446345C1 (en) | Thermocompression device | |
RU2460932C1 (en) | Thermocompression device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180225 |