SU1742568A2 - Криогенный трубопровод - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет сократить энергетические затраты и врем  регенерации ад- сорбента, а также уменьшить потери криогенной жидкости в процессе эксплуатации криогенного трубопровода. Герметична  оболочка 7 охватывает патроны 5 с адсорбентом 4. В процессе регенерации адсорбента термочувствительный элемент термовакуумного клапана 9 нагреваетс  вместе с адсорбентом. По достижении температуры , равной точке Кюри дл  ферромагнитного материала термочувствительного элемента, последний тер ет свои магнитные свойства и клапан 9 отсекает теплоизолирующую полость 3 от полости 8, в которой размещены патроны 5 с адсорбентом. Начинаетс  процесс откачки десорбируемых адсорбентом газов, при котором не нарушаетс  герметичность теплоизолирующей полости 3, и она не загр зн етс  продуктами десорбции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 11

Description

72

&

ё

Ы « tt t eH

U , О 0 О О О О О О О Р

Н г г ° ° п

Ятттттт   ) Ы

.

/

XI

N

Ю

сл о

00

ю

Изобретение относитс  к созданию трубопроводов и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. Nb 637588.

Известен криогенный трубопровод, образованный собственно трубопроводом и охватывающим его кожухом, пространство между которыми вакуумировано с помощью адсорбента, размещенного в трубчатых патронах , охватывающих трубопровод, а внутри трубчатых патронов установлен змеевик дл  подачи греющего газа. Размещение змеевика дл  подачи греющего газа внутри внутри трубчатых патронов с адсорбентом позвол ет производить периодическое восстановление поглотительных свойств адсорбента без нарушени  целостности трубопровода.

Недостатками этого устройства  вл ютс :

десорбци  поглощенных адсорбентом газов и паров в теплоизол ционную вакуумную полость при естественном отогреве конструкции. Это приводит к снижению степени вакуума в теплоизол ционной полости , к загр знению поверхностей кожуха трубопровода и слое экранно-вакуумной теплоизол ции. Снижение степени вакуума в теплоизол ционной полости ведет к повышению потерь криогенной жидкости при ее подаче через трубопровод, а загр знение поверхностей элементов конструкции теплоизол ционной полости ведет к существенному увеличению времени последующей откачки теплоизол ционной полости;

нет возможности избежать загр знений поверхностей слоев экранно-вакуумной теплоизол ции трубопровода парами веществ , десорбирующихс  из адсорбента;

велико врем  процесса регенерации. Низкое качество процесса регенерации вследствие больших гидравлических сопротивлений экранно-вакуумной теплоизол ции и большого объема откачиваемой полости;

повышена потребна  мощность средств откачки, высоки энергетические затраты средств откачки и подготовки греющего газа;

насыщение адсорбента влагой из атмосферной среды при ремонтно-восстано- вительных работах (известно, что ремонтно-восстановительные работы провод тс  довольно часто), проводимых с нарушением целостности теплоизол ционной полости криогенного трубопровода;

велико вли ние встроенных отогретых адсорбционных насосов на оценку негерметичности . Большую часть времени эксплуатации встроенные насосы на криогенных

трубопроводах наход тс  в отогретом состо нии;

отсутствие возможности сохранить вакуум в теплоизол ционной полости во врем  процесса регенерации адсорбента.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение эксплуатационных и энергетических затрат , а также сокращение времени и улучшение качества процесса регенерации.

0 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в криогенном трубопроводе, содержащем собственно трубопровод, охваченный кожухом , пространство между которыми вакуумировано с помощью адсорбента,

5 размещенного в трубчатых патронах, охватывающих трубопровод, внутри трубчатых патронов установлен змеевик дл  подачи греющего газа, криогенный трубопровод снабжен герметичной оболочкой с термова0 куумным клапаном, размещенной в теплоизол ционной полости и охватывающей трубчатой патрон с адсорбентом, термовакуумный клапан выполнен в виде корпуса из диамагнитного материала, установленного

5 в нем подпружиненного запирающего органа , посто нного магнита, закрепленного на запирающем органе, и установленного неподвижно в корпусе со стороны посто нного магнита термочувствительного элемента

0 из ферромагнитного материала с точкой Кюри , равной температуре десорбции адсорбента , при этом термовакуумный клапан размещен в герметичной оболочке с обеспечением теплового контакта термочувстви5 тельного элемента с пористой стенкой трубчатого патрона. Причем, полость, образованна  герметичной оболочкой, сообщена с системой предварительной откачки через вакуумный трубопровод и вакуумный

0 клапан.

Кроме того, криогенный трубопровод снабжен предохранительным клапаном, установленным на вакуумном трубопроводе до вакуумного клапана и сообщающим по5 лость, образованную герметичной оболочкой , с атмосферой. При этом, сила напр женности пол  посто нного магнита равна силе сжати  пружины запирающего органа в положении ее рабочей осадки.

0 Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т.е. в криовакуумной технике и смежных област х , позвол ет сделать вывод, что предлагаемый трубопровод в отличие от известных

5 позвол ет:

сохранить вакуум в теплоизол ционной полости во врем  регенерации (регенераци  адсорбента в прототипе проводитс  один раз в полгода и длитс  свыше суток дл  адсорбента марки: цеолит СаЕН-4В ТУ 38101231-76 ), а также в периоды естественного отогрева конструкции;

избежать загр знений поверхностей слоев экранно-вакуумной теплоизол ции трубопровода парами веществ, десорбиру- ющихс  из адсорбента;

существенно снизить врем  и повысить качество процесса регенерации, так как в конструкции значительно уменьшен откачиваемый объем и существенно снижены гид- равлические сопротивлени ;

существенно снизить потребную мощность средств откачки и снизить энергетические затраты средств откачки, так как уменьшен откачиваемый объем, снижены гидравлические сопротивлени , уменьшено врем  регенерации при повышении ее качества;

исключить насыщение адсорбента влагой из атмосферной среды при ремонтно- восстановительных работах с нарушением целостности теплоизол ционной полости криогенного трубопровода;

исключить вли ние встроенных адсорбционных насосов на оценку герметичности.

В предлагаемом техническом решении эти преимущества достигаютс  за счет автоматической отсечки пористых трубчатых патронов с адсорбентом, размещенных на собственно трубопроводе, от теплоизол - ционной полости криогненного трубопровода при нагреве адсорбента до температуры десорбции, а также за счет автоматического сообщени  трубчатых патронов с адсорбентом с теплоизол ционной полостью криог- ненного трубопровода при охлаждении адсорбента ниже температуры десорбции.

На фиг. 1 показан криогенный трубопровод , общий вид; на фиг. 2 - конструкци  термовакуумного клапана.

Трубопровод 1 охвачен кожухом 2, теплоизол ционна  полость 3 между которыми вакуумирована с помощью адсорбента 4, размещенного в трубчатых патронах 5, охватывающих трубопровод 1, внутри трубча- тых патронов 5 установлен змеевик 6 дл  подачи греющего газа, трубчатые патроны 5 с адсорбентом 4 охвачены герметичной оболочкой 7 с образованием полости 8, при этом герметична  оболочка 7 снабжена тер- мовакуумным клапаном 9. Полость 8 сообщена с атмосферой посредством вакуумного трубопровода 10 и, размещенного на нем вне криогенного трубопровода предохранительного клапана 11. Полость 8 сообщена с системой предварительной откачки через вакуумный трубопровод 10 и вакуумный клапан 12. Термовакуумный клапан выполнен в виде корпуса 13 из диамаг- нитного материала, в корпусе 13

установлены запирающий орган 14, пружины 15 запирающего органа. Нат жение пружины 15 запирающего органа регулируетс  гайкой 16, котора  одновременно  вл етс  направл ющей дл  перемещени  посто нного магнита 17. Последний закреплен на запирающем органе 14, термочувствительный элемент 18 из ферромагнитного материала размещен с тепловым контактом на пористой стенке трубчатого патрона 5. Полость 8 через термовакуумный клапан 9 сообщена с теплоизол ционной полостью 2 криогенного трубопровода.

Трубопровод работает следующим образом .

В процессе регенерации адсорбента 4 при отсутствии криогенной жидкости в трубопроводе 1 в змеевик 6 подаетс  греющий газ. При этом повышаетс  температура адсорбента 4 и стенок трубчатого патрона 5. Термочувствительному элементу 18 сообщаетс  тепловой поток .Термочувствительный элемент 18 нагреваетс  до температуры, равной точке Кюри Тк, при этом ферромагнетик, из которого выполнен термочувствительный элемент 18 тер ет свои магнитные свойства. Под действием пружины запирающего органа 15 запирающий орган 14 перемещаетс  в сторону седла клапана, термовакуумный клапан 9 закрываетс . При этом автоматически отсекаетс  полость 8, в которой наход тс  трубчатые патроны 5 с адсорбентом 4, от теплоизол ционной полости 3. После этого открываетс  вакуумный клапан 12 и полость 8 сообщаетс  с системой предварительной откачки. Начинаетс  процесс откачки десор- бирующихс  газов.

После восстановлени  поглотительных свойств адсорбента 4 прекращаетс  подача греющего газа в змеевик 6, вакуумный клапан 12 закрываетс . Система готова к работе . В ходе функционировани  криогенного трубопровода, при наличии криогенной жидкости в трубопроводе 1, трубчатые патроны 5 с адсорбентом 4 охлаждаютс . Вместеснимиохлаждаетс  термочувствительный элемент 18. При достижении температуры Тк, равной точке Кюри , ферромагнетик приобретает свои магнитные свойства и термочувствительный элемент 18 прит гивает посто нный магнит 17. В св зи с тем, что сила напр женности магнитного пол  посто нного.магнита 17 равна силе сжати  пружины запирающего органа 15 в положении ее рабочей осадки, запирающий орган 14 передвигаетс  по направлению к термочувствительному элементу до положени , соответствующего рабочей осадки пружины 15 запирающего

органа. При этом полость 8 автоматически сообщаетс  с теплоизол ционной полостью 3. Начинаетс  процесс откачки теплоизол ционной полости 3 охлаждающимс  адсорбентом 4,

После прекращени  подачи криогенной жидкости по трубопроводу 1 конструкци  отогреваетс  и начинаетс  десорбци  газов и паров, поглощенных адсорбентом 4, снижающих степень вакуума в теплоизол ционной полости 3 и загр зн ющих элементы конструкции, наход щихс  в теплоизол ционной полости 3. В этот момент термочувствительный элемент 18, име  температуру Тк (Тк 203 К) тер ет свои магнитные свойства. Запирающий орган 14 под действием пружины 15 запирающего органа движетс  по направлению к седлу клапана. Термовакуумный клапан 9 закрываетс , запирающий орган 14 уплотн етс  возрастающим давлением Абсорбирующихс  газов. Избыточное давление газов дренажируетс  в атмосферу через вакуумный трубопровод 10 и предохранительный клапан 11.

При ремонтно-восстановительных работах на отогретом криогенном трубопроводе с нарушением целостности теплоизол ционной полости 3 термовакуумный клапан 9 закрыт, полость 8 отсечена от теплоизол ционной полости 3. Через вакуумный трубопровод 10 и вакуумный клапан 11 подаетс  технологический газ с точкой росы менее218 К до давлени  срабатывани  предохранительного клапана. Запирающий орган 14 уплотн етс  давлением технологического газа. После этого производ тс  ре- монтно-восстановительные работы на криогенном трубопроводе. В св зи с тем, что в этом случае удаетс  избежать попадани  влаги в адсорбент, врем  регенерации последнего существенно снижаетс .

В предлагаемой конструкции при длительной эксплуатации криогенного трубопровода , в периоды естественного отогрева трубчатого патрона 5с адсорбентом, наблюдаетс  снижение степени вакуума в теплоизол ционной полости трубопровода 3 и загр знение экранно-вакуумной теплоизол ции парами различных веществ, Абсорбирующихс  из адсорбента 4. Загр знение поверхностей слоев экранно-вакуумной теплоизол ции парами Абсорбирующихс  веществ очень негативно сказываетс  на качестве процесса получени  и поддержани  требуемой степени вакуума. Это приводит к повышению температуры криогенных жидкостей и к их потер м, увеличению эксплуа- тационных затрат, св занных с проведением регенерации, потерь вакуума

в теплоизол ционной полости криогенного трубопровода во врем  регенерации и загр знению поверхностей слоев экранно-ва- куумной теплоизол ции.

Предлагаемое устройство позвол ет сохранить вакуум в теплоизол ционной полости во врем  регенерации, а также в периоды естественного отогрева конструкции , избежать загр знений поверхностей

0 слоев экранно-вакуумной теплоизол ции трубопровода парами веществ, десорбиру- ющихс  из адсорбента, существенно снизить врем  и повысить качество процесса регенерации, так как существенно уменыиа5 етс  откачиваемый объем и уменьшаютс  гидравлические сопротивлени , существенно снизить мощность и энергетические затраты средств откачки, изолировать трубчатые патроны с адсорбентом от кон0 такта с атмосферой при ремонтно-восстано- вительных работах на криогенном трубопроводе с нарушением целостности теплоизл ции и тем самым существенно снизить врем  процесса регенерации после

5 ремонтно-восстановительных работ, получить более высокую степень вакуума в теп- лоизол ционной полости криогенного трубопровода.

Принцип действи  предлагаемого тру0 боп ровода обеспечивает достижение техн и- ческих преимуществ без применени  электропитани  и не снижает уровень пожарной безопасности, кроме того, исключаетс  вли ние встроенных отогретых

5 адсорбционных насосов на оценку герметичности .

Таким образом, предлагаемый трубопровод способствует уменьшению эксплуатационных затрат на 80%, энергетических

0 затрат (нагрев технологического газа, откачка ) на 60%, сократить врем  процесса регенерации адсорбента на 50%, повысить степень вакуума в теплоизол ционной полости на один пор док, полностью исклю5 чить вли ние встроенных адсорбционных насосов на оценку герметичности в теплом состо нии трубопровода.

Claims (3)

1. Криогенный трубопровод по авт. св.

0 № 637588, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени, энергетических затрат и улучшени  качества процесса регенерации, он снабжен герметичной оболочкой с термовакуумным клапаном, разме5 щенной в теплоизолирующей полости и обхватывающей трубчатый патрон с адсорбентом , термовакуумный клапан выполнен в виде корпуса из диамагнитного материала , установленного в нем подпружиненного запирающего органа, посто нного магнита,

закрепленного на запирающем органе, и установленного неподвижно в корпусе со сто- роныпосто нногомагнита

термочувствительного элемента из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре десорбции адсорбента, при этом термовакуумный клапан размещен в герметичной оболочке с обеспечением теплового контакта термочувствительного элемента с пористой стенкой трубчатого патрона.

9иг. 2

0

2.Трубопровод по п. отличающийс  тем, что полость, образованна  герметичной оболочкой, сообщена с системой предварительной откачки через вакуумный трубопровод и вакуумный клапан.

3.Трубопровод по пп. 1и2, отличаю- щ и и с   тем, что он снабжен предохранительным клапаном, установленным на вакуумном трубопроводе до вакуумного клапана и сообщающим полость, образованную герметичной оболочкой, с атмосферой.