Криогенный резервуар

 

Области применения: в конструкции криогенных резервуаров, предназначенных для хранения и выдали криопродуктов потребителю для повышения технологичности и снижения взрывоопасное™ при использовании угольных адсорбентов. Сущность изобретения: адсорбционный насос выполнен в виде набора адсорбционных модулей, каждый из которых выполнен в виде металлической прямоугольной пластины с закрепленными на ней по периметру ребрами и газопроницаемой перегородкой, образующими замкнутую полость, заполненную адсорбентом . 9 з.п.ф-лы, б ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 17 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839707/26 (22) 03.05.90 (46) 30,01,93. Бюл. М 4 (71) Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения им. 40-летия Октября (72) Б.О.Белорусец, Е,А.Богданов, В.M.Ермохин, А.В.Исаев, В;П.Кряковкин, В,И,Куприянов, О,П,Литовка, В.А.Семенов и

С.М.Чопов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1000665, кл. F 17 С 3/08, 1981.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к конструкциям криогенных резервуаров, предназначенных для хранения и выдачи криопродуктов потребителю.

Наиболее близким rio своей технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является известный криогенный резервуар, содержащий корпус и размещенный в нем с образованием теплоизоляционной полости внутренний сосуд, снабженный теплоиэоляцией и адсорбционным блоком.

Однако данная конструкция резервуара обладает рядом недостатков: а) наиболее целесообразным является размещение адсорбционного блока в нижней части внутреннего сосуда, но при монтаже крупногабаритных резервуаров объемом в сотни и тысячи кубических мет. Ы 1791661 А1 (54) КРИОГЕННЫЙ РЕЗЕРВУАР (57) Области применения: в конструкции криогенных резервуаров, предназначенйых для хранения и выдали криопродуктов потребителю для повышения технологичности и снижения взрывоопасности при использовании угольных адсорбентов. Сущность изобретения; адсорбционный насос выполнен в виде набора адсорбционных модулей, каждый из которых выполнен в виде металлической прямоугольной пластины с закрепленными на ней по периметру ребрами и газопроницаемой перегородкой, образующими замкнутую полость, заполненную ад- ф сорбентом. 9 з.п.ф-лы, 6 ил.

Ъ ров практически невозможно осуществить засыпку и гранулированного адсорбента в адсорбционный блок; б) использование в качестве адсорбента специальных вакуумных цеолитов, напри; Ch мер, типа СаЕН-4В, требует наличия специ- О ального нагревателя, который в а значительной степени снижает надежность конструкции. Так при использовании в качестве источника тепла горячего газа нагреватель выполняется в виде змеевика, размещенного в адсорбционном блоке в слое адсорбента либо в специальном теплопередающем устройстве. При этом змеевик, как правило, имеет на своей длине несколько сварных швов, что повышает вероятность возникновения негерметичности в теплоизоляционной полости. Кроме того, в змеевике скапливается конденсат из атмосферного воздуха, что при охлаждении

1791661 может привести к его замерзанию и разрушению змеевика; в) наиболее удобным и перспективным адсорбентом является активированный уголь, который гидрофобен, а потому не требует подогрева при регенерации, но при использовании угля возникает другая проблема — проблема взрывобезопасности, особенно для резервуаров жидкого кислороДа. В даннОМ случае взрывоопасным является налйчйе" в эдсорбционном блоке количества угля ; превышающего критическое. В связи с этим необходимо размещать на внутреннем сосуде не один, а несколько блоков, что при их сложной конструкции приводит к увеличению трудоемкости, в большей степени возрастающей при монтаже крупногабаритных резервуаров, сборка которых производится не на предприятии, а непосредственно на месте эксплуатации.

Целью изобретения является повышение технологичности и снижение вэрывоопасности при использовании угольных адсорбентов.

На фйг.1 представлена схема части криогенного резервуара с адсорбционными модулями; нэ фиг-.2 — узел l на фиг.1; на фиг,3 — конструкция модуля; на фиг,4 — схема установки модуля в направляющих; на фиг,5 и 6 — варианты размещения направляющих и модулей на внутреннем сосуде резервуара.

Криогенный резервуар содержит корпус

1 и размещенный в нем с образованием теплоизоляционной полости 2 внутренний сосуд

3, имеющий теплоизоляцию 4 и адсорбционный блок, выполненный в виде закрепленного на наружной поверхности внутреннего сосуда 3 ряда съемных модулей 5, Каждый модуль выполнен в виде металлической пла: стины 6 с закрепленными по ее периметру вертикальными ребрами 7 и крышкой 8 из газопроницаемой перегородки, образующих замкнутую полость для адсорбента 9. При этом пластина 6 может быть выполнена либо из малотеплопроводного металла, например нержавеющей стали, и закреплена на поверхности внутреннего сосуда 3 посредством сварки или иного разъемного соединения, обеспечивающего надежный тепловой контакт, либо из высокотеплопроводного металла, например меди-или алюминия или их сплавов, и по меньшей мере два противоположных ребра 7 закреплены на пластине 6 на расстоянии от ее краев с образованием параллельных свободных кромок 10, В последнем случае на наружной поверхности внутреннего сосуда 3 закреплены кронштейны 11 Г-образной или Т-образной формы, снабженные прижимными болтами 12, взаимодействующими с кромками 10 пластины 6 либо непосредственно, либо через металлические прокладки 13, Прижимные болты 12 выполнены из материала, имеющего коэффициент термического расширения меньший, чем коэффициент термического расширения материала кронштейнов 11, а последние закреплены на внутреннем сосуде 3 либо с образованием направляющих в виде концентрических окружностей, соосных оси внутреннего сосуда 3, либо с образованием спиральных направляющих, Работа резервуара осуществляется следующим образом..

Во внутренний сосуд 3 подается крио5

10 генная жидкость, что ведет к охлаждению

15 стенок внутреннего сосуда 3. Газ, заполняющий герметичную теплоизоляционную полость 2, первоначально откачивается внешней системой вакуумирования до оста20 точного давления 10...1 Па. В дальнейшем гаэ из теплоизоляционной полости 2 удаляется путем поглощения его адсорбентом 9, расположенной за газопроницаемой крышкой 8, выполненной, например,"из пористо25

ro газопроницаемого материала, имеющего высокую теплопроводность. Эффективность охлаждения адсорбента 9 достигается обеспечением надежного теплового контакта между пластиной 6 и стенкой внутренне30 го сосуда. Тепловой контакт обеспечивается либо прижатием пластины 6 к сосуду 3, либо ее привэркой. Прижатие осуществляется прижимными болтами 12.

Модульный принцип адсорбционного блока имеет преимущество по нескольким причинам: а) появляется возможность упрощения технологии изготовления резервуара. Независимо от типа резервуара, его габаритных

40 размеров, индивидуальных особенностей конструкции, вида криогенной жидкости и т.п. система вакуумирования теплоизаляционной полости решается нэ базе однотипных модулей. В зависимости от условий

45 эксплуатации резервуара на стадии изготовления можно разместить в теплоизоляционной полости необходимое число модулей, причем Сами модули изготавливаются в промышленных условиях серийного

55 ключает проблему загрузки адсорбента при монтаже крупногабаритных резервуаров непосредственно на месте их эксплуатации; б) ограниченность количества угольного адсорбента в модуле практически исключает возможность возникновения взрывоо50 производства с уже загруженным в них адсорбентом, преимущественно активированным углем. Изготовление уже

"снаряженного" адсорбентом модуля в большой степени снижает, а зачастую и ис1791661 значительного усложнения конструкции адсорбционного блока. 15

25

35

45

55 пасной ситуации даже при эксплуатации этих модулей на кислородных резервуарах.

В случае аварийной ситуации и насыщения угольного адсорбента кислородом воспламенения его не происходит как ввиду наличия пористой перегородки, являющейся эффективным сопротивлением распространению пламени и детонационной волны, так и вследствие недостаточности количества адсорбента в модуле для возникновения и распространения волны внутренней детонации. Решение подобной задачи на существующих резервуарах требует

Наличие на модуле кромок связано с упрощением процесса закрепления модуля на поверхности внутреннего сосуда при прижатии кромок прижймных болтами, которые располагаются в резьбовых отверстиях кронштейнов. При этом соотношение коэффициентов термического расширения материалов болтов и кронштейнов обусловлено обеспечением надежности плотного прижатия пластины модуля к сосуду, т.е. нераскрываемостью стыка. Прокладка между болтами и кромками пластины исключает возможность продавливания мягкого материала пластины (меди или алюминия) при затяжке болтов.

Форма кронштейнов позволяет наиболее рационально разместить максимально возможное количество модулей йа йижней части внутреннего сосуда, С этой целью направляющие для модулей располагаются либо в виде концентрических окружностей, либо в виде спирали. В случае.концентрических направляющих расстояние между кронштейнами и их высота должны обеспечивать вазможность установки модулей в направляющие, что достигается при условии выполнения размерных соотношений.

Дополнительным преимуществом при наличии кронштейнов является расположение теплоизоляции с зазором относительно газопроницаемой перегородки. Поскольку

- теплоизоляция опирается на кронштейны, которые имеют большую высоту, чем высота модуля, то через зазор между теплоизоляцией и газопроницаемой перегородкой обеспечивается проход газа к адсорбенту.

Конструкция может быть упрощена в смысле последующей сборки при выполнении пластины из малотеплопропроводного материала, т.к. в этом случае возможно приваривание или иное неразъемное подсоединение пластины к сосуду. Приваривать, например, медную пластину нельзя ввиду высокой теплопроводности меди, что даже

10 при локальном нагреве может привести к перегреву и разрушению размещенного в модуле угля. В случае же выполнения пластины из нержавеющей стали зона нагрева незначительна и разрушения угля-не происходит. Таким образом, описанная конструкция криогенного pe3epsyapa позволяет повысить его технологичность и надежность, а также снизить вэрывоопасность при использовании угольных адсорбентов.

Формула изобретения

1. Криогенный резервуар, содержащий корпус и размещенный в нем с образованием теплоизоляционной полости внутренний сосуд, имеющий адсорбционный насос, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения технологичности и снижения взрывоопасности при исполь|Гойании угольных адсорбентов, адсорбционный насос выполнен в виде закрепленных на наружной поверхности нижйей части внутреннего сосуда ряда съемных Модулей, каждый иэ .которых выполнен в виде металлической прямоугольной пластины с закрепленными по ее периметру, вертикальными ребрами и крышкой из гаэопроницаемой перегородки, образующими замкнутую полость для адсорбента.

2. Резервуар по п.1, отличающийся тем, что пластина выполнена из высокотеплопроводного материала, два противолежащие ребра закреплены на расстоянии от ее краев с образованием свободных кромок.

3. Резервуар по п.1и 2, отл ича ющий с я тем, что он снабжен закрепленными на внутреннем сосуде кронштейнами с прижимными болтами, взаимодействующими с кромками, 4. Резервуар поп.3,отл и чаю щййся тем, что, с целью повышения надежности, он имеет прокладки, размещенные между болтами и кромками.

5. Резервуар поп 3,отличающийся тем, что прижимные болты выполнены иэ материала с коэффициеном термичекого расширения меньшим, чем у материала кронштейна.

6. Резервуар поп З,отличающийся тем, что поперечное сечение кронштейнов имеет Т - или Г-образную форму.

7. Резервуарпо и 3, отл и ча ющийся тем, что кронштейны закреплены на внутреннем сосуде по концентрическим окружностям, соосным с осью внутреннего сосуда;

8. Резервуар пои 7, отл ича ющийся тем, что высота кронштейнов Ь» и минимальное расстояние между ними 4 опреде1791661 ляются из выражений hx> д + lp+ l.< l, где д1 — толщина пластины; ! р — длина ребра; дг — толщина газопроницаемой родки, 1 — ширийа йластины;

a — ширина кромок пластины.

4, L-а 9. Резервуар по п,З, отличающийся тем; что кронштейны закреплены на внутреннем сосуде по спиральной линии.

10. Резервуар по п.1, отл и ч а ю щи йперего- 5 с я тем, что пластина выполнена из нетеплопроводного материала, например нержавеющей стали, и закреплена на внутреннем сосуде посредством сварки, 1791661

1791661

Составитель Б,Белорусец

Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 144 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5