SU1108398A1

SU1108398A1 - Apparatus for issuing cryofluid

Info

Publication number: SU1108398A1
Application number: SU823517000A
Authority: SU
Inventors: Олег Фомич Лапин; Игорь Константинович Новиков
Original assignee: Войсковая Часть 11284
Priority date: 1982-11-22
Filing date: 1982-11-22
Publication date: 1984-08-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДАЧИ КРИОЖИДКОСТИ , содержащее резервуар, частично заполненный криожидкостью, в нижней части которого выполнен канал дл выдачи криожидкости, верхн часть, образующа газовый объем резервуара , св зана через предохранительный клапан с окружающей средой и с выходной полостью регул тора давлени вьщачи криожидкости, входна полость которого соединена с источником криожидкости, отличающеес тем, что, с целью снижени потерь криожидкости при выдаче из резервуара и обеспечени выдачи криожидкости с посто нным давлением, регул тор давлени выдачи криожидкости содержит установленный в его корпусе между входной и выходной полост ми подпружиненный цилиндрический затвор, снабженный кольцевым выступом, образующим с корпусом две управл ю1дие полости, перва из которых св зана с нижней частью резервуара , втора - с верхней его частью, а - g источник криожидкости размещен в каСП мере, образованной верхней частью резервуара и перегородкой, отдел ющей камеру от газового объема резервуара.A DEVICE FOR EXTRACTING A CRYO-LIQUID containing a reservoir partially filled with cryo-fluid, in the lower part of which a channel for dispensing cryo-fluid is made, the upper part forming the gas volume of the reservoir is connected through the safety valve with the environment and the output cavity of the pressure regulator of the cryo-liquid, the input cavity which is connected to a source of cryo-liquid, characterized in that, in order to reduce the loss of cryo-liquid when discharging from the reservoir and ensure the delivery of cryo-liquid with constant pressure In this case, the pressure regulator for dispensing the cryo-liquid contains a spring-loaded cylindrical shutter installed in its housing between the inlet and outlet cavities, which is provided with an annular protrusion that forms with the housing two control cavities, the first of which is connected to the bottom of the tank, and the second with its upper part , a - g, the source of cryo-liquid is placed in a CASP formed by the upper part of the reservoir and the partition separating the chamber from the gas volume of the reservoir.

Description

00 СО СО 00 Изобретение относитс к криогенной технике и может быть применено в област х народного хоз йства, где используетс выдача жидких продуктов из резервуаров под действием давлени столба жидкости. Известно устройство дл выдачи криопродукта, содержащее резервуар с криожидкостью, предохранительный кла пан, входна полость которого соединена с газовой подушкой резервуара, импульсный клапан, полость чувствительного элемента которого соединена с входной и через запорный орган с управл ющей полост ми предохранительного клапана CI. Известное устройство обеспечивает выдачу продукта потребителю с пос то нным давлением, так как его конструкци позвол ет по мере уменьшени столба жидкости увеличивать давление наддува резервуара. Однако при этом значительно Увеличиваютс потери криогенной жидкости при выдаче из-за использовани больших давлений и интенсивного пере мешивани верхнего сло жидкости. Шиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл выдачи криопродукта, состо щее из резервуара с криожидкостью , сосуда дл подпитки переливного вентил испарительного змеевика в котором жидкость образуетс в пар и далее подаетс в пространство над жидкостью в резервуаре, вызыва повышение давлени С21. Недостатком известного устройства вл ютс большие потери криопродукта . при выдаче вследст,вие использовани больших давлений и интенсивного перемешивани верхних слоев жидкости Это объ сн етс тем, что в случае равновесного состо ни жидкости и па ра увеличение давлени приводит к повьш1ению температуры кипени жидкости . Например, увеличение давлени от О до 0,07 МПа приводит к повьш1ени температуры поверхности жидкости, соприкасающейс с паром, от (-183) до (-178)С в результате конденсации некоторого количества пара. Когд из сосуда с повьшенным давлением начинаетс выпуск жидкости, в основной жидкости возникают потоки и верхний слой ее перемешиваетс , в результате чего происходит дополнительна конденсаци пара, а давление в сосуде уменьшаетс . Поэтому при выпуске . продукта необходимо поддерживать дав ление в сосуде, увеличива подачу жидкости в испарительный змеевик. При выдаче криожидкости в сосуд, сообщающийс с атмосферой, газ, который сконденсировалс при пoвьшJeнии давлени , испар етс и уходит в атмосферу (при понижении давлени выдаваемого криопродукта до атмосферного он охлаждаетс до новой равновесной температуры за счет частичного испарени ). Потери на испарение при снижении давлени над зеркалом жидкого кислорода в состо нии насьш;ени составл ют соответственно, вес.%: при 0,02 МПа 1,5; при 0,06 МПа 3,5, при 1 МПа 5. Кроме того, известное устройство не обеспечивает выдачи криопродукта потребителю с посто нным давлением, так как его конструкци не позвол ет увеличивать давление поддува пропорционально снижению столба жидкости (поддерживать посто нной сумму давлений газовой подушки и столба жидкости). Целью изобретени вл етс снижение потерь криожидкости при выдаче из резервуара путем использовани небольших давлений, уменьшени интенсивности перемешивани верхних слоев криожидкости и обеспечение выдачи криожидкости потребителю с посто нным давлением. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл выдачи криожидкости , содержащем резервуар, частично заполненный криожидкостью,в нижней части которого выполнен канал дл выдачи криожидкости,верхн часть,образующа газовый объем резервуара,св зана через предохранительный клапан с окружающей средой и с выходной полостью регул тора давлени выдачи криожидкости , входна полость которого соединена с источником криожидкости, регул тор давлени выдачи криожидкос ти содержит установленный в его корпусе между входной и выходной полост ми подпружиненный цилиндрический затвор, снабженный кольцевым выступом образующим с корпусом две управл ющие полости, перва из которых св зана с нижней частью резервуара, втора - с верхней его частью, а источник криожидкости размещен в камере, образованной верхней частью резервуара и перегородкой,отдел ющей камеру от газового объема резервуара.00 CO CO 00 The invention relates to a cryogenic technique and can be applied in areas of national economy, where the dispensing of liquid products from tanks under the action of the pressure of a liquid column is used. A device for dispensing a cryoproduct is known, comprising a cryo-liquid tank, a safety valve, the inlet cavity of which is connected to the gas cushion of the tank, a pulse valve, the cavity of the sensing element of which is connected to the inlet and through the stop valve to the control cavity of the CI safety valve. The known device provides delivery of the product to the consumer with a constant pressure, since its design allows, as the liquid column decreases, to increase the pressurization pressure of the reservoir. However, this significantly increases the loss of cryogenic liquid during dispensing due to the use of high pressures and the intensive mixing of the upper liquid layer. The closest in technical essence to the present invention is a cryo-product dispensing device consisting of a cryo-liquid tank, a supply vessel for an overflow valve of an evaporation coil in which liquid is vaporized and then supplied to the space above the liquid in the tank, causing an increase in pressure C21. A disadvantage of the known device is the large loss of the cryoproduct. when dispensing, due to the use of high pressures and intensive mixing of the upper layers of the fluid. This is because in the case of the equilibrium state of the fluid and vapor, an increase in pressure leads to an increase in the boiling point of the fluid. For example, an increase in pressure from 0 to 0.07 MPa leads to a rise in the surface temperature of the liquid in contact with the vapor, from (-183) to (-178) C as a result of the condensation of a certain amount of steam. When a liquid is released from a vessel with an increased pressure, streams arise in the main liquid and the upper layer is mixed, as a result of which additional vapor condensation occurs, and the pressure in the vessel decreases. Therefore, with the release. The product must be kept under pressure in the vessel, increasing the liquid supply to the evaporative coil. Upon delivery of cryo-liquid to a vessel that communicates with the atmosphere, the gas that has condensed when the pressure is applied evaporates and goes into the atmosphere (when the pressure of the cryo-product released to atmospheric decreases, it cools to a new equilibrium temperature due to partial evaporation). Evaporation losses at a decrease in pressure above the liquid oxygen mirror in the state of saturation; constitute, respectively, wt.%: At 0.02 MPa 1.5; at 0.06 MPa 3.5, at 1 MPa 5. In addition, the known device does not provide delivery of a cryoproduct to a consumer with a constant pressure, since its design does not allow to increase the pressure of the blower in proportion to the reduction of the liquid column (maintain a constant amount of gas pressure pillows and a column of fluid). The aim of the invention is to reduce the loss of cryo-liquid when discharged from the tank by using low pressures, reducing the intensity of mixing of the upper layers of the cryo-liquid and ensuring that the cryo-liquid is dispensed to a consumer with constant pressure. The goal is achieved by the fact that in the device for discharging a cryo-liquid containing a tank partially filled with cryo-liquid, in the lower part of which there is a channel for dispensing cryo-liquid, the upper part forming the gas volume of the tank is connected through the safety valve to the environment and the output cavity A torus of discharge of a cryo-liquid, the input cavity of which is connected to a source of a cryo-liquid, the regulator of pressure of issuing a cryo-liquid contains in its housing between the inlet and the outlet The cavity is a spring-loaded cylindrical gate, provided with an annular protrusion forming with the body two control cavities, the first of which is connected to the lower part of the tank, the second - from its upper part, and the source of cryo-fluid is located in the chamber formed by the upper part of the tank and the partition; chamber from the gas volume of the tank.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство дл выдачи криожидкости содержит резервуар 1, частично заполненньй криожидкостью, канал 2 дл вы-дачи криожидкости, предохранительнш клапан 3, регул тор давлени 4 выдачи криожидкости с входной полостью 5 выходной полостью 6, первой 7 и второй 8 управл ющими полост ми ,корпус 9, цилиндрический затвор 10, кольцевой выступ 11, камеру 12, перегородку 13, вентиль 14, пружину 15, седло 16, канал 17, обратный клапан 18. Седло 16 укреплено на ребрах жесткости 19.The device for discharging cryo-liquid contains reservoir 1, partially filled with cryo-liquid, channel 2 for discharging cryo-liquid, safety valve 3, pressure regulator 4 dispensing cryo-liquid with input cavity 5, output cavity 6, first 7 and second 8 control cavities, housing 9 , a cylindrical gate 10, an annular protrusion 11, a chamber 12, a partition 13, a valve 14, a spring 15, a saddle 16, a channel 17, a check valve 18. The saddle 16 is mounted on stiffening ribs 19.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При подаче команды на выдачу криожидкости открываетс вентиль 14, и жидкость изкамеры 12 через открытый цилиндрический затвор 10 регул тора давлени 4 выдачи криожидкости поступает в верхнюю часть резервуара 1 по каналу 17. Обратный клапан 18 настроен на давление выдачи криожидкости потребителю и предотвращает в первоначальный момент работы устройства выдачу криожидкости с меньшим давлением.When a cryo-fluid command is issued, the valve 14 opens, and the liquid from the chamber 12 through the open cylindrical gate 10 of the pressure regulator 4, the cryo-liquid issue enters the upper part of the tank 1 through channel 17. The check valve 18 is set to the pressure of the cryo-liquid output to the consumer and prevents the initial operation devices delivery of cryo-liquid with less pressure.

Увеличение давлени выдачи криожидкости выше заданного приводит к увеличению давлени в первой управл ющей полости 7. Усилие пружины 15, настроенной на давление выдачи криожидкости потребителю, и сила давлени газовой подушки, действующа на кольцевой выступ 11 со стороны полости 8 (измен етс при испарении или кон- денсации криопродукта), станов тс An increase in the cryofluid output above a predetermined pressure leads to an increase in pressure in the first control cavity 7. The force of the spring 15, which is adjusted to the cryofluid output pressure to the consumer, and the pressure of the gas cushion acting on the annular protrusion 11 on the side of the cavity 8 (changes upon evaporation or con - denature of the cryoproduct) becomes

меньше силы давлени криопродукта, действующей на кольцеобразный выступ 11 со стороны второй управл ющей полости 8. При зтом затвор 10 поднимаетс до тех пор, пока эти силы не уравн ютс .less pressure force of the cryogenic product acting on the annular protrusion 11 from the side of the second control cavity 8. At the same time, the shutter 10 is raised until these forces are equalized.

При давлении, равном давлению выдачи криожидкости потребителю, регул тор давлени 4 выдачи криожидкости закрыт. При зтом на кромку седла 16 действует сила, близка к минимально необходимому усилию герметизации. С понижением давлени выдачи криожидкости ниже заданного уменьшаетс давление в управл ющей полости 7, контактное усилие уменьшаетс , по вл етс утечка криожидкости, а при равенстве нулю усили герметизации уменьшение давлени начинает сопровождатьс образованием щели между седлом 16 и затвором 10, через которую криожидкость по каналу 17 подаетс в верхнюю часть резервуара 1.At a pressure equal to the pressure of dispensing the cryo-liquid to the consumer, the pressure regulator 4 of dispensing the cryo-liquid is closed. With this, a force acts on the edge of the saddle 16, which is close to the minimum necessary sealing force. With a decrease in the discharge pressure of the cryo-fluid below the target, the pressure in the control cavity 7 decreases, the contact force decreases, a cryo-fluid leaks, and if the sealing force is equal to zero, the pressure decrease begins to be accompanied by the formation of a gap between the saddle 16 and the gate 10 through which the cryo-fluid through channel 17 fed to the top of tank 1.

Необходимый расход жидкости обеспечиваетс опусканием затвора 10 на определенную величину. Чем больше требуетс величина хода затвора, тем сильнее должно уменьшитьс давление в управл ющей полости 7.The required flow rate is ensured by lowering the shutter 10 by a certain amount. The more the shutter stroke required, the more the pressure in the control cavity 7 should decrease.

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым снижает потери криопродукта при вьщаче в результате использовани небольших давлений, уменьшени интенсивности перемешивани верхних слоев криожидкости и обеспечивает выдачу продукта потребителю с посто нным давлением, при . этом конструкци устройства практически не усложн етс .The proposed device, in comparison with the baseline, reduces the cryoproduct loss when it is higher as a result of using low pressures, reducing the intensity of mixing of the upper layers of the cryo-liquid and ensures delivery of the product to the consumer with a constant pressure at. This device design is practically not complicated.

Claims

DEVICE FOR DISPLACING A CRYO-LIQUID, containing a tank partially filled with cryo-fluid, in the lower part of which a channel for issuing a cryo-fluid is made, the upper part forming the gas volume of the tank is connected through a safety valve to the environment and to the outlet cavity of the cryo-liquid issuing pressure regulator, whose inlet cavity is connected to a source of cryo-liquid, characterized in that, in order to reduce losses of cryo-liquid when discharged from the reservoir and to ensure the delivery of cryo-liquid with constant pressure, the pressure regulator for issuing cryo-fluid contains a spring-loaded cylindrical shutter installed in its housing between the inlet and outlet cavities, equipped with an annular protrusion forming two control cavities with the body, the first of which is connected to the lower part of the tank, the second to its upper part, and the cryo-fluid source is located in the chamber formed by the upper part of the tank and the partition separating the chamber from the gas volume of the tank.

M * oo oo □ o

1108398 2