RU2037736C1

RU2037736C1 - Plant for filling cylinders with liquefied gas

Info

Publication number: RU2037736C1
Authority: RU
Inventors: Р.В. Козминский; В.С. Заленский; Е.Ю. Антонова
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: filling and storage of gases. SUBSTANCE: plant for filling cylinders with liquefied gas has isothermal reservoir communicated with filling device in upper part by means of gas pipeline, and, in lower part, by liquid pipeline with shutoff valves, and distributing pipeline connected to filled cylinder with metering device. Novelty in plant consists in availability of filling device made in form of high-pressure two-neck vessel in which pipeline is positioned along its longitudinal axis. Pipeline has at least two holes, one of which is located at minimal distance from neck of vessel, and the other, at the level not exceeding maximum permissible height of liquid column corresponding to maximum permissible volume of filling with liquid of high-pressure vessel. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

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. The invention relates to a device for filling and storing gases in a liquefied state, namely, liquid carbon dioxide. The invention can most effectively be used in installations for filling cylinders with liquid carbon dioxide in a consumer enterprise.

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. A known installation for pumping cryogenic liquid from a reservoir, containing an isothermal tank connected to a filling device in the upper part of the gas, in the lower liquid pipelines. The filling device is made in the form of a high pressure piston pump with a suction chamber connected to a leakage chamber.

Недостатком известной установки является наличие поршневого насоса, потребляющего электроэнергию и требующего ремонтного обслуживания. A disadvantage of the known installation is the presence of a piston pump that consumes electricity and requires repair.

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. Closest to the technical nature of the invention is the installation for a metered filling with liquefied gas, containing interconnected isothermal capacity, a filling device in the form of a piston pump with a suction chamber and a branch pipe for leakage, a volumetric flow meter and a distribution valve.

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. A disadvantage of the known installation is the presence of a piston pump that consumes electricity and requires repair. As liquid carbon dioxide flows from the isothermal tank into the pump suction chamber, carbon dioxide is heated. The vapor-liquid system goes out of phase equilibrium, while there is a transition of liquid into vapor with the formation of a large number of gas bubbles, causing unreliable pump operation.

Целью изобретения является повышение надежности работы и снижение энергозатрат. The aim of the invention is to increase reliability and reduce energy consumption.

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. This goal is achieved by the fact that the installation for filling cylinders with liquefied gas contains an isothermal tank, connecting pipes, shut-off valves and a refillable cylinder connected to a filling device, which according to the invention is made in the form of a two-necked pressure vessel, inside which a longitudinal pipe connected the upper and lower ends, respectively, with the gas and liquid space of the container, while in the pipe at the level of the lower neck of the vessel and at the level of Through its upper neck, through holes are made.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема установки для заполнения баллонов сжиженным газом. The invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram of an installation for filling cylinders with liquefied gas.

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. The installation contains an isothermal tank 1 with liquid 2 and gas 3 pipelines with shutoff valves 4-7, a two-necked pressure vessel 8, a measuring device 9 and a pipe 10 with shut-off valves 11, 12 connected to a refillable cylinder 13. Inside the two-necked vessel 8 is hermetically placed a longitudinal pipe 14 connected by the upper and lower ends, respectively, to the gas and liquid space of the container 1. In the pipe 14, at the level of the lower neck of the vessel 8, a through hole 15 is provided for filling the vessel and 8 liquid and its discharge. The through hole 16 in the pipe 14 is made at a level below the upper neck of the vessel 8, not exceeding the allowable height of the liquid column, corresponding to the maximum allowable volume of liquid filling the vessel 8, and is intended to fix the level of liquid in the vessel 8. The implementation of more than two through holes makes it possible to reduce the hydraulic resistance and increase the speed of filling the vessel 8 with liquid. To relieve pressure on the gas pipeline 3, a valve 17 is located between valves 6, 7. Pressure gauges 18, 19 are installed on the isothermal tank 1 and vessel 8.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

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. The valves 6, 7 of the gas pipeline 3 are opened, through which gas enters the cavity of the pressure vessel 8 under pressure through the through holes 15, 16 of the longitudinal pipe 14, which is hermetically placed inside this vessel. As the vessel 8 is filled with gas, the pressure in it increases, and in the isothermal tank 1 decreases. When the pressure is equalized, open the valves 4, 5 of the liquid pipe 2. The liquid from the tank 1 through the pipe 2 by gravity enters through the bottom hole 15 into the vessel 8, while part of the gas in the vessel 8 is squeezed out by the liquid into the isothermal tank 1 through the hole 16. When the liquid level reaches the hole 16 and blocks it, the filling of the vessel 8 stops and the liquid fills the longitudinal pipe 14 to a height corresponding to the liquid level in the isothermal tank 1. At this point, the liquid is fixed in the vessel e 8 at a height corresponding to the permissible level of filling of this vessel. Then close the valves 4-7 on the liquid 2 and gas 3 pipelines. Open valve 17 to relieve pressure from the gas pipe 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. Initially, after filling a two-necked vessel 8, the temperature of the liquid and the pressure in it are almost equal to the temperature of the liquid and the pressure in the isothermal tank 1, due to heat influx from the environment through the wall of the vessel 8 to the liquid, its temperature rises to the temperature of the ambient air and when the liquid-gas system reaches equilibrium state, the pressure in the vessel 8 reaches a sufficient value (50-60 atm) to fill the cylinder 13. Then the shut-off valves 11, 12 are opened and the liquid under pressure is supplied from the vessel 8 in the refillable balloon 13. The filling of the balloon 13 is controlled by a measuring device 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.The proposed installation for filling cylinders with liquefied gas in comparison with the best examples of similar equipment eliminates the consumption of electricity. The implementation of the filling device in the form of a two-necked pressure vessel ensures reliable operation of the installation for a long time. In addition, dvuhgorlovoy pressure vessel may be installed at an angle ^of 10-90 to the horizontal about its longitudinal axis, which will reduce the production areas and improve serviceability.

Для повышения производительности установки можно установить по крайней мере два сосуда высокого давления, работающих попеременно. To increase the productivity of the installation, at least two pressure vessels operating alternately can be installed.

Claims

PLANT FOR FILLING CYLINDERS WITH LIQUEFIED GAS, mainly carbon dioxide, containing an isothermal container, a filling device connected to a container, a filling cylinder connected to a filling device by liquid, connecting pipelines and stop valves, characterized in that, in order to increase the reliability of operation and reduce energy consumption, the filling device is made in the form of a two-necked pressure vessel, inside of which a longitudinal pipe is connected hermetically the upper and lower ends, respectively, with the gas and liquid spaces of the container, while through holes are made in the pipe at the level of the lower neck of the vessel and at a level lying below its upper neck.