Установка для заполнения баллонов сжиженным газом

 

Изобретение относится к устройствам для заполнения и хранения газов в сжиженном состоянии, а именно, жидкой двуокиси углерода. Сущность: установка содержит изотермический резервуар, соединенный с наполнительным устройством в верхней части газовым, в нижней жидкостным трубопроводами с запорной арматурой, и распределительный трубопровод, подключенный к наполняемому баллону с дозирующим устройством. Новым в установке является наполнительное устройство, выполненное в виде двухгорлового сосуда высокого давления, внутри которого по продольной оси размещен трубопровод по крайней мере с двумя отверстиями, одно из которых расположено на минимальном расстоянии от горловины сосуда, а другое - на уровне, не превышающем максимально допустимую высоту столба жидкости, соответствующую максимально допустимому объему заполнения жидкостью сосуда высокого давления. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для заполнения и хранения газов в сжиженном состоянии, а именно, жидкой двуокиси углерода. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано на установках для заполнения баллонов жидкой двуокисью углерода в условиях предприятия-потребителя.

Известна установка для откачивания криогенной жидкости из резервуара, содержащая изотермическую емкость, соединенную с наполнительным устройством в верхней части газовым, в нижней жидкостным трубопроводами. Наполнительное устройство выполнено в виде поршневого насоса высокого давления с камерой всасывания, соединенной с камерой сброса утечек.

Недостатком известной установки является наличие поршневого насоса, потребляющего электроэнергию и требующего ремонтного обслуживания.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка для дозированной заправки сжиженным газом, содержащая соединенные между собой изотермическую емкость, наполнительное устройство в виде поршневого насоса с камерой всасывания и патрубком отвода утечек, объемный расходомер и распределительный кран.

Недостатком известной установки является наличие поршневого насоса, потребляющего электроэнергию и требующего ремонтного обслуживания. По мере поступления жидкой двуокиси углерода из изотермической емкости в камеру всасывания насоса происходит нагревание двуокиси углерода. Система пар-жидкость выходит из фазового равновесия, при этом наблюдается переход жидкости в пар с образованием большого количества пузырьков газа, вызывающих ненадежную работу насоса.

Целью изобретения является повышение надежности работы и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что в установке для заполнения баллонов сжиженным газом содержится изотермическая емкость, соединительные трубопроводы, запорная арматура и наполняемый баллон, соединенный с наполнительным устройством, которое согласно изобретению выполнено в виде двухгорлового сосуда высокого давления, внутри которого герметично размещена продольная труба, соединенная верхним и нижним торцами соответственно с газовым и жидкостным пространством емкости, при этом в трубе на уровне нижней горловины сосуда и на уровне ниже верхней его горловины выполнены сквозные отверстия.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема установки для заполнения баллонов сжиженным газом.

Установка содержит изотермическую емкость 1 с жидкостным 2 и газовым 3 трубопроводами с запорными клапанами 4-7, двухгорловой сосуд 8 высокого давления, измерительное устройство 9 и трубопровод 10 с запорными клапанами 11, 12, соединенный с наполняемым баллоном 13. Внутри двухгорлового сосуда 8 герметично размещена продольная труба 14, соединенная верхним и нижним торцами соответственно с газовым и жидкостным пространством емкости 1. В трубе 14 на уровне нижней горловины сосуда 8 выполнено сквозное отверстие 15, предназначенное для заполнения сосуда 8 жидкостью и ее слива. Сквозное отверстие 16 в трубе 14 выполнено на уровне ниже верхней горловины сосуда 8, не превышающем допустимую высоту столба жидкости, соответствующую максимально допустимому объему заполнения жидкостью сосуда 8, и предназначено для фиксации уровня жидкости в сосуде 8. Выполнение более двух сквозных отверстий дает возможность снизить гидравлическое сопротивление и повысить скорость заполнения сосуда 8 жидкостью. Для сброса давления на газовом трубопроводе 3 между клапанами 6, 7 расположен клапан 17. На изотермической емкости 1 и сосуде 8 установлены манометры 18, 19 для измерения давления.

Установка работает следующим образом.

Открывают клапаны 6, 7 газового трубопровода 3, по которому под давлением газ поступает в полость сосуда 8 высокого давления через сквозные отверстия 15, 16 продольной трубы 14, герметично размещенной внутри этого сосуда. По мере заполнения сосуда 8 газом давление в нем повышается, а в изотермической емкости 1 уменьшается. Когда давление выравнивается, открывают клапаны 4, 5 жидкостного трубопровода 2. Жидкость из емкости 1 по трубопроводу 2 самотеком поступает через нижнее отверстие 15 в сосуд 8, при этом часть газа, находящегося в сосуде 8, выдавливается жидкостью в изотермическую емкость 1 через отверстие 16. Когда уровень жидкости достигнет отверстия 16 и перекроет его, прекращается наполнение сосуда 8 и жидкость заполняет продольную трубу 14 на высоту, соответствующую уровню жидкости в изотермической емкости 1. В этот момент происходит фиксация жидкости в сосуде 8 на высоте, соответствующей допускаемому уровню наполнения этого сосуда. Затем закрывают клапаны 4-7 на жидкостном 2 и газовом 3 трубопроводах. Открывают клапан 17 для сброса давления из газового трубопровода 3.

Первоначально после наполнения двухгорлового сосуда 8 температура жидкости и давление в нем практически равны температуре жидкости и давлению в изотермической емкости 1, вследствие теплопритоков из окружающей среды через стенку сосуда 8 к жидкости температура ее повышается до температуры окружающего воздуха и, когда система жидкость-газ достигнет равновесного состояния, давление в сосуде 8 достигает достаточного значения (50-60 атм) для наполнения баллона 13. Затем открывают запорные клапаны 11, 12 и жидкость под давлением подается из сосуда 8 в наполняемой баллон 13. Наполнение баллона 13 контролируют измерительным устройством 9.

Предлагаемая установка для заполнения баллонов сжиженным газом по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудования позволяет исключить потребление электроэнергии. Выполнение наполнительного устройства в виде двухгорлового сосуда высокого давления обеспечивает надежную работу установки в течение длительного времени. Кроме того, двухгорловой сосуд высокого давления может быть установлен под углом 10-90^о к горизонтали относительно его продольной оси, что позволит сократить производственные площади и повысить удобство обслуживания.

Для повышения производительности установки можно установить по крайней мере два сосуда высокого давления, работающих попеременно.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ БАЛЛОНОВ СЖИЖЕННЫМ ГАЗОМ, преимущественно двуокисью углерода, содержащая изотермическую емкость, наполнительное устройство, соединенное с емкостью, наполняемый баллон, соединенный с наполнительным устройством по жидкости, соединительные трубопроводы и запорную арматуру, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения энергозатрат, наполнительное устройство выполнено в виде двугорлового сосуда высокого давления, внутри которого герметично размещена продольная труба, соединенная своими верхним и нижним торцами соответственно с газовым и жидкостным пространствами емкости, при этом в трубе на уровне нижней горловины сосуда и на уровне, лежащем ниже верхней его горловины, выполнены сквозные отверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1