Криогенный резервуар

(51)5 Р 17 С 3 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОБР ИСАНИЕ ИЗ ИЯ Т К АВТОР 07 26,93, Бюл, М 4шихинское научно-производствендинение криогенного машиностро-летия ОктябряБелорусец, Е,А.Богданов, В.М.ЕрВ,Исаев, В,П.Кряковкин, В,И,КупО,П,Литовка, В.А,Семенов и врское свидетельство СССР 65, кл. Е 17 С 3/08, 1981. Изобретение относится к криогенной технике, а именно к конструкциям криогенных резервуаров, предназначенных для хранения и выдачи криопродуктов потреби(с ь телю,Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является известный криогенный резервуар, содержащий корпус и размещенный в нем с образованием тепло- изоляционной 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(21) 48397 (22) 03.05 (46) 30,01 (71) Бала ное обье ения им. (72) Б.О, мохин, А. риянов, С,М,Чопо (56) Авто Ф 10006 У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(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 адсорбентом. 9 з,п.ф-лы, 6 ил. ров практически невозможно осуществить засыпку и гранулированного адсорбента в адсорбционный блок;б) использование в качестве адсорбента специальных вакуумных цеолитов, напри; мер, типа СаЕНВ, требует наличия специального нагревателя, который в 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 тепло- передающем устройстве. При этом змеевик, как правило, имеет на своей длине несколько сварных швов, что повышает вероятность возникновения негерметичности в тепло- изоляционной полости. Кроме того, в змеевике скапливается конденсат из атмосферного воздуха, что при охлажденииможет привести к его замерзанию и разрушению змеевика;в) наиболее удобным и перспективнымадсорбентом является активированныйуголь, который гидрофобен, а потому не требует подогрева при регенерации, но прииспользовании угля возникает другая проблема - проблема взрывобезопасности,особеннодлярезервуаров жидкого кислороДа. В дэннОМ случае взрывоопасным является налйчйе" в эдсорбционном блокеколичества угля; превышающего критическое. В связи с этим необходимо размещатьна внутреннем сосуде не один, а несколькоблоков, что при их сложной конструкцииприводит к увеличению трудоемкости, вбольшей степени возрастающей при монтаже крупногабаритных резервуаров, сборкакоторых производится не на предприятии,а непосредственно на месте эксплуатации.Целью изобретения является повышение технологичности и снижение вэрывоопасности при использовании угольныхадсорбентов,На фйг, 1. представлена схема части криогенного резервуара с адсорбционными модулями; нэ фиг.2 - узелна фиг.1; на фиг,3- конструкция модуля; на фиг,4 - схема установки модуля в направляющих; на фиг,5и 6 - варианты размещения направляющихи модулей на внутреннем сосуде резервуара.Криогенный резервуар содержит корпус1 и размещенный в нем с образованием теплоизоляционной полости 2 внутренний сосуд3, имеющий теплоизоляцию 4 и адсорбционный блок, выполненный в аиде закрепленного на наружной поверхности внутреннегососуда 3 ряда съемныхмодулей 5, Каждыймодуль выполнен в виде металлической пла: стины 6 с закрепленными по ее периметрувертикальными ребрами 7 и крышкой 8 изгазопроницаемой перегородки, образующихзамкнутую полость для адсорбента 9. Приэтом пластина 6 может быть выполнена либоиз малотеплопроводного металла, напримернержавеющей стали. и закреплена на поверхности внутреннего сосуда 3 посредствомсварки или иного разъемного соединения,обеспечивающего надежный тепловой контакт, либо из высокотеплопроводного металла, например меди-или алюминия или ихсплавов, и по меньшей мере два противоположных ребра 7 закреплены на пластине 6 нарасстоянии от ее краев с образованием па раллельных свободньх кромок 10, В последнем случае на наружной поверхностивнутреннего сосуда 3 закреплены кронштейны 11 Г-образной или Т-образной формы,снабженные прижимными болтами 12, вэаимодействующими с кромками 10 пластины 650 производства с уже загруженным в них адсорбентом, преимущественно активированным углем. Изготовление уже "снаряженного" адсорбентом модуля в большой степени снижает, а зачастую и исключает проблему загрузки адсорбента при монтаже крупногабаритных резервуаров непосредственно на месте их эксплуатации;б) ограниченность количества угольногоадсорбента в модуле практически исключает возможность возникновения вэрывоо 51015202530354045 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 образомВо внутренний сосуд 3 подается криогенная жидкость, что ведет к охлаждениюстенок внутреннего сосуда 3. Газ, заполняющий герметичную теплоизоляционную полость 2, первоначально откэчиваетсявнешней системой вакуумирования до остаточного давления 10.1 Па. В дальнейшемгаэ изтеплоизоляционной полости 2 удаляется путем поглощения его адсорбентом 9,расположенной за газопроницаемой крышкой 8, выполненной, например,"из пористого газопроницаемого материала, имеющеговысокую теплопроводность, Эффективность охлаждения адсорбентэ 9 достигается обеспечением надежного теплового контакта между пластиной 6 и стенкой внутреннего сосуда. Тепловой контакт обеспечиваетсялибо прижатием пластины 6 к сосуду 3, либоее привэркой. Прижатие осуществляетсяприжимными болтами 12,Модульный принцип адсорбционногоблока имеет преимущество по несколькимпричинам: а) появляется возможность упрощениятехнологии изготовления резервуара. Независимо от типа резервуара, его габаритныхразмеров, индивидуальных особенностейконструкции, вида криогенной жидкости и т.п, система вакуумирования теплоизаляционной полости решается нэ базе однотипных модулей. В зависимости от условийэксплуатации резервуара на стадии изготовления можно разместить в теплоизоляционной полости необходимое число модулей, причем Сами модули изготавливаются в промышленных условиях серийногоствующих резервуарах требует значительного усложнения конструкции адсорбционного блока 15Наличие на модуле кромок связано с упрощением процесса закрепления модуля на поверхности внутреннего сосуда при прижатии кромок прижймных болтами, ко 20 прижатия"пластины модуля к сосуду, т.е. 25 нераскрываемостью стыка. Прокладка между болтами и кромками пластины исключает возможность продавливания мягкого материала пластины (меди или алюминия) при 30 правляющие для модулей располагаются 35 либо в виде концентрических окружностей, либо в виде спирали. В случае.концентрических направляющих расстояние между кронштейнами и их высота должны обеспечивать возможность установки модулей в 40 направляющие, что достигается при условии выполнения размерных соотношений.Дополнительным преимуществом при наличии кронштейнов является расположе 45 50 Конструкция может быть упрощена в смысле последующей сборки при выполнении пластины из малотеплопропроводного 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 сущеторые располагаются в резьбовых отверстиях кронштейнов. При этом соотношение коэффициентов термического расширения материалов болтов и кронштейнов обусловлено обеспечением надежности плотного затяжке болтов,Форма кронштейнов позволяет наиболее рационально разместить максимально возможное количество модулей йа йижней части внутреннего сосуда, С этой целью нание 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 перегородкойобеспечивается проход газа к адсорбенту. 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 5 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 резервуара 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности и снижения взрывоопасности при испольГойании 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пластина выполнена из высокотеплопроводного материала, два противолежащие ребра закреплены на расстоянии от ее краев с образованием свободных кромок.3. Резервуар поп.1 и 2,отл ича ющий с я тем, что он снабжен закрепленными на внутреннем сосуде кронштейнами с прижимными болтами, взаимодействующими с кромками,4. Резервуар по п.З, о т л и ч а ю щ й й с я тем, что, с целью повышения надежности, он имеет прокладки, размещенные между болтами и кромками.5, РезервуарпопЗ,отличающийся тем, что прижимные болты выполнены иэ материала с коэффициеном термичекого расширения меньшим, чем у материалакронштейна.М6. Резервуарпоп 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 1 к определяются из выражений Ь, д 1 +р+1. ,где д 1 - толщина пластины;р - длина ребра;д 2- толщина газопроницаемойродки- щирийа йластины;а - ширина кромок пластины. д 2, :а 9. Резервуар по п,З, о т л и ч а ю щ и й с ятем; что кронштейны закреплены на внутреннем сосуде по спиральной линии.10, Резервуар по п.1, о т л и ч а ю щ и йперего с я тем,что пластина выполнена из нетеплопроводного материала, например нержавеющей стали, и закреплена на внутреннем сосуде посредством сварки,1701661 рректор А.Козориз дакто акаэ 144 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ СС 10 ательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин роизводствен оставителехред М.М