RU2263844C2

RU2263844C2 - Apparatus for feeding liquid discharged from accumulation reservoirs

Info

Publication number: RU2263844C2
Application number: RU2002123543/06A
Authority: RU
Inventors: М.С. Ахмеров (RU); М.С. Ахмеров
Original assignee: Ахмеров Марат Серажетдинович
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2005-11-10

Abstract

FIELD: installations for pumping liquefied products of gaseous mixtures including cryogenic ones, possibly in gas production, chemical, cryogenic and other industry branches where products produced by separation of gas mixtures under pressure are used.

SUBSTANCE: apparatus for continuous displacement supply of liquid out of accumulation reservoirs includes two accumulation reservoirs, balance beam engaged with unit for positively switching pressure of displacing gas from reservoirs; pipeline system with fitting for automatic switching at charging reservoirs and discharging working liquid from them to user. Flow rate controller is mounted at outlet of pipeline for discharging liquid to user. Reservoirs, pipelines, fittings are mounted in housing of installation; said housing may change its position on articulation joint support by action of gravity center motion caused by emptying one reservoir and filling other reservoir. Unit for positively switching are in the form of spring-articulation joint drives secured at one side to foundation support and at other side to rods of positive action valves.

EFFECT: simplified design, enhanced operational reliability of installation in mode for self-controlling its efficiency and pressure of discharged product.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для подачи и перекачки жидкости под давлением, включая и криогенные, и может быть использовано в газовой, химической, криогенной и других отраслях промышленности, использующих жидкости и газы под давлением.The invention relates to installations for supplying and pumping liquid under pressure, including cryogenic, and can be used in gas, chemical, cryogenic and other industries using liquids and gases under pressure.

Известно устройство для непрерывной вытеснительной подачи жидкости из накопительных емкостей, содержащее две накопительные емкости, коромысло, на концах которого закреплены емкости-накопители, снабженное узлом фиксации крайних положений емкостей, при этом конечные участки трубопроводов заправки емкостей жидкостью и выдачи ее потребителю, подачи и сброса газа из емкостей выполнены гибкими. Коромысло взаимодействует через систему трубопроводов, арматуру принудительного переключения для подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей, обеспечивает заправку и выдачу жидкости из емкостей под заданным давлением потребителю через регулятор расхода (см. патент РФ №2184913).A device is known for continuously displacing fluid supply from storage tanks, containing two storage tanks, a rocker arm, at the ends of which storage tanks are mounted, equipped with a node for fixing the extreme positions of the tanks, while the final sections of the pipelines are used to fill containers with liquid and dispense it to the consumer, supply and discharge gas of containers made flexible. The rocker interacts through a piping system, forced switching valves to supply and relieve pressure of the displacing gas from the tanks, provides filling and dispensing liquid from the tanks at a given pressure to the consumer through the flow regulator (see RF patent No. 2184913).

Основной недостаток известного устройства заключается в его громоздкости, практической сложности исполнения конструкции переключающего устройства, наличии узла фиксации коромысла (п.п.2, 3, 4 патента), наличии регулятора расхода с отрицательной обратной связью по давлению на линии заправки жидкости в емкости-накопители (п.п.5, 7).The main disadvantage of the known device is its cumbersomeness, the practical complexity of the design of the switching device, the presence of the rocker arm fixing unit (claims 2, 3, 4 of the patent), the presence of a flow regulator with negative feedback on the pressure on the liquid filling line in the storage tanks (items 5, 7).

Переключение коромысла происходит при создании крутящего момента, создаваемого полным опорожнением жидкостью одной и полным заполнением другой емкости-накопителя, что предусматривает (это проблематично) синхронную работу двух регуляторов расхода жидкого продукта на линии подачи и выдачи жидкости по заполнению и опорожнению емкостей.Rocker switching occurs when creating a torque created by completely emptying one of the liquids and completely filling the other storage tank, which provides for (this is problematic) synchronous operation of two liquid product flow controllers on the liquid supply and delivery line to fill and empty the tanks.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы устройства.The technical problem solved by the invention is to simplify the design and increase the reliability of the device.

Это достигается тем, что в устройстве для непрерывной вытеснительной подачи жидкости из накопительных емкостей, содержащем две накопительные емкости, коромысло, с которым взаимодействуют средства принудительного переключения подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей, систему трубопроводов с арматурой для автоматического переключения на заправку емкостей и выдачу из них рабочей жидкости потребителю, при этом на выходе трубопровода выдачи жидкости потребителю установлен регулятор расхода, согласно изобретению, емкости, трубопроводы, арматура смонтированы в корпусе установки, изменяющем свое положение на шарнирной опоре под действием перемещения центра тяжести, вызываемого полным опорожнением одной и полным заполнением жидкостью другой емкости, а средства принудительного переключения подачи и сброса давления вытесняющего газа из емкостей выполнены в виде пружинно-шарнирных приводов, прикрепленных с одной стороны к фундаментной опоре, а с другой стороны со штоками клапанов принудительного действия.This is achieved by the fact that in a device for continuous displacing fluid supply from storage tanks containing two storage tanks, a rocker arm with which means of forced switching of the supply and pressure relief of the displacing gas from the tanks interact, a piping system with valves for automatically switching to tank filling and dispensing of which the working fluid to the consumer, while at the outlet of the pipeline for dispensing liquid to the consumer installed flow regulator, according to the invention, capacity the pipelines and fittings are mounted in the installation casing, which changes its position on the hinge support under the action of moving the center of gravity caused by the complete emptying of one and the complete filling of the liquid with another tank, and the means of forced switching of the supply and pressure relief of the displacing gas from the tanks are made in the form of spring-hinged drives attached on the one hand to the foundation support, and on the other hand with the valve stems of the forced action.

Устройство в случае работы с испарителем сжиженного газа снабжено редуктором, поддерживающим постоянство заданного давления газа в сети потребления в зависимости от расхода газа потребителем, при этом перед входом жидкости в испаритель трубопровод выполнен в виде гидрозатвора, что позволяет ограничивать или полностью прекращать подачу жидкости в испаритель при малых потреблениях ее вплоть до полной остановки.The device, when working with a liquefied gas evaporator, is equipped with a gearbox that maintains a predetermined gas pressure in the consumption network depending on the gas consumption by the consumer, while before the liquid enters the evaporator, the pipeline is made in the form of a water seal, which makes it possible to limit or completely stop the liquid supply to the evaporator when low consumption of it up to a complete stop.

Если устройство работает в режиме перекачки жидкости (без испарителя), то оно снабжено регулятором расхода жидкости с обратной связью по давлению газа в системе вытеснения жидкого продукта из емкостей установки.If the device operates in a fluid transfer mode (without an evaporator), then it is equipped with a fluid flow regulator with feedback on the gas pressure in the system for displacing a liquid product from the installation’s tanks.

Для предотвращения перелива при заполнении емкостей жидкостью в них предусмотрена установка всплывающего обратного клапана, перекрывающего отверстие выхода газа из емкости.To prevent overflow when filling containers with liquid, a pop-up check valve is installed in them, blocking the gas outlet from the tank.

На фиг.1 изображено "Устройство переключения для подачи и выдачи жидкости из накопительных емкостей"; на фиг.2 - "Запорный клапан максимального уровня в емкости-накопителе"; на фиг.3 - "Схема работы редуктора "после себя" в качестве регулятора расхода сжиженного газа через испаритель".Figure 1 shows the "Switching device for supplying and dispensing liquid from storage tanks"; figure 2 - "Shut-off valve of the maximum level in the storage tank"; figure 3 - "Diagram of the gearbox" after itself "as a regulator of the flow of liquefied gas through the evaporator".

Устройство (фиг.1) содержит корпус установки 1, качающийся на шарнирной фундаментной опоре 7 от изменения центра тяжести, упирающийся в крайних положениях через упоры 9 на регулируемые по высоте опоры 10. Внутри корпуса 1 под слоем порошковой теплоизоляции 2 смонтированы емкости-накопители 3, 4, в верхней части которых установлены запорные клапаны максимального уровня жидкости 5, соединенные через трубопровод подачи-наддува и сброса газа 6, 33 в емкости 3, 4 с клапанами принудительного действия наддува 17, 31, а также с клапанами принудительного действия сброса газа 16, 32. В зависимости от усилия, создаваемого весом жидкости наполненной емкости 4 (3) и пустой емкости 3 (4), происходит переключение в одно из крайних положений корпуса установки совместно с корпусом 15 блока арматуры и переключающего устройства, состоящего из шарнирно прикрепленных к основанию 8 пружинно-шарнирных приводов 11, принудительно переключаемой арматуры 16, 17, 31, 32, автоматических клапанов (обратные клапана) подачи жидкости в установку 18, 26 и выдачи жидкости из установки 19, 25. Работает установка через трубопроводы 14, 30 и 20 с испарителем сжиженного газа 22 и редуктором 23, поддерживающем постоянно заданное давления газа в сети потребления 24. Устройство переключения принудительных клапанов 16, 17, 31, 32, работающее от изменения положения корпуса установки, состоящее из закрепленных с одной стороны пружинно-шарнирных приводов 11 к фундаментному основанию 8, а с другой стороны через шарнирное соединение со штоками принудительных клапанов, обеспечивает последовательное переключение их таким образом, чтобы положение принудительных клапанов изменилось на противоположное, т.е. если клапаны 16, 17 были открыты - закрываются, а 31, 32 были закрыты - открываются. В этом случае наполненная жидкостью емкость 4 начинает опорожняться, а емкость 3, пустая, заполняться жидкостью. При полном опорожнении емкости 4 и полном заполнении емкости 3 под действием крутящего момента, создаваемого вновь заполненной 3 и пустой 4 емкостью, центр тяжести установки перемещается в сторону заполненной емкости 3 и происходит поворот установки на шарнирной опоре, срабатывание переключающего устройства принудительных клапанов на исходное положение, обеспечивающее заполнение емкости 4 и опорожнение другой емкости 3. Время переключения устройства зависит от скорости опорожнения (заполнения) емкостей 3 (4) и 4 (3) при заданном давлении (максимальная производительность), а также количества потребляемой жидкости (газа), вплоть до полной остановки работы установки, т.е. конструктивное исполнение, принцип работы принудительных клапанов и последовательность срабатывания их происходят в режиме прототипа.The device (Fig. 1) contains the installation casing 1, swinging on the hinged foundation support 7 from a change in the center of gravity, abutting in extreme positions through the stops 9 on height-adjustable supports 10. Inside the casing 1, storage tanks 3 are mounted under a layer of powder thermal insulation 2, 4, in the upper part of which are installed shut-off valves of the maximum liquid level 5, connected through a supply-boost and gas discharge pipe 6, 33 in a tank 3, 4 with forced-action valves 17, 31, as well as with forced-action valves gas discharge 16, 32. Depending on the force created by the weight of the liquid of the filled tank 4 (3) and the empty tank 3 (4), there is a switch to one of the extreme positions of the installation casing together with the casing 15 of the valve assembly and a switching device consisting of pivotally attached to the base 8 of the spring-swivel actuators 11, forcibly switched valves 16, 17, 31, 32, automatic valves (check valves) for supplying fluid to the installation 18, 26 and dispensing fluid from the installation 19, 25. The installation works through pipelines 14, 30 and 20 with an evaporator of liquefied gas 22 and a reducer 23, which maintains a constantly predetermined gas pressure in the consumption network 24. A switching device for forced valves 16, 17, 31, 32, operating from a change in the position of the installation housing, consisting of spring-hinged actuators 11 mounted on one side foundation base 8, and on the other hand through a swivel connection with the rods of the pressure relief valves, provides for their sequential switching so that the position of the pressure relief valves changes to counter That is, i.e. if the valves 16, 17 were open - close, and 31, 32 were closed - open. In this case, the tank 4 filled with liquid starts to empty, and the tank 3, empty, is filled with liquid. When the tank 4 is completely empty and the tank 3 is completely filled under the action of the torque created by the newly filled 3 and empty 4 tank, the center of gravity of the installation moves to the side of the filled tank 3 and the installation rotates on the hinged support, the switching device of the forced valves switches to its original position, providing filling of tank 4 and emptying of another tank 3. The switching time of the device depends on the speed of emptying (filling) of tanks 3 (4) and 4 (3) at a given pressure (ma maximum DUTY performance), and the amount of consumed liquid (gas) up to a stop plant operation, i.e. the design, the principle of operation of the forced valves and the sequence of their operation occur in prototype mode.

Трубопроводы внешних подсоединений к установке: наддува газа в емкости, входа жидкости в установку 29, сброса газа из установки 13, выход жидкого продукта из установки 20, имеют компенсаторы 28, 27, 12, 21 из гибких труб, обеспечивающих работоспособность установки при ее переключении.Pipelines of external connections to the installation: gas pressurization in the tank, liquid inlet to installation 29, gas discharge from installation 13, liquid product outlet from installation 20, have expansion joints 28, 27, 12, 21 from flexible pipes that ensure the operation of the installation when it is switched over.

Запорный клапан максимального уровня (фиг.2) монтируется в верхней части емкости-накопителя и предназначен для предохранения от переполнения жидкостью емкости при ее заполнении. Запорный клапан состоит из: 1 - верхней части емкости-накопителя; 2 - корпуса-штуцера запорного клапана; 3 - уплотнительной прокладки; 4 - ситчатого цилиндра; 5 - клапана-поплавка.The shut-off valve of the maximum level (figure 2) is mounted in the upper part of the storage tank and is designed to protect against overfilling with liquid when filling it. The shut-off valve consists of: 1 - the upper part of the storage tank; 2 - valve body of the shut-off valve; 3 - sealing gaskets; 4 - sieve cylinder; 5 - float valve.

Работает запорный клапан следующим образом. При подъеме уровня жидкости выше запирающего клапана 5 он всплывает и закрывает отверстие сброса газовой подушки, чем предохраняет баллон от перелива жидкости при его заполнении. После закрытия клапана заполненная емкость может быть в режиме ожидания практически всегда. При переключении поступающего газ-наддува через отверстие штуцера клапан-поплавок отодвигается и под действием веса опускается в нижнее положение. Это устройство позволяет (см. прототип) отказаться от регулятора заполнения жидкостью емкости-накопителя, работающего синхронно с регулятором выдачи жидкости из опорожняемой емкости-накопителя.The shut-off valve operates as follows. When the liquid level rises above the locking valve 5, it pops up and closes the discharge hole of the gas cushion, which protects the cylinder from overflow of liquid when it is filled. After closing the valve, a full tank can be in standby almost always. When switching the incoming boost gas through the nozzle opening, the float valve is moved away and lowered to the lower position under the influence of weight. This device allows (see the prototype) to abandon the fluid filling regulator of the storage tank, operating synchronously with the regulator of the fluid supply from the empty storage tank.

Схема редуктора "после себя" в качестве регулятора расхода сжиженного газа через испаритель (фиг.3), монтируемая на линии выдачи жидкости из установки, предназначена для поддержания постоянно заданного давления газа в линии потребителя. Схема редуктора состоит из: 1 - нижняя часть емкости-накопителя; 2 - обратный автоматический клапан; 3 - трубопровод жидкого продукта, выполненный в виде гидрозатвора; 4 - водоэлектронагревательный испаритель сжиженного газа; 5 - редуктор "после себя"; 6 - трубопровод газа под давлением потребителю.The scheme of the "after itself" reducer as a regulator of the flow of liquefied gas through the evaporator (Fig. 3), mounted on the liquid supply line from the installation, is designed to maintain a constantly set gas pressure in the consumer line. The gearbox diagram consists of: 1 - the lower part of the storage tank; 2 - automatic check valve; 3 - a pipeline of a liquid product, made in the form of a water seal; 4 - a water-electric evaporator of liquefied gas; 5 - reducer "after yourself"; 6 - gas pipeline under pressure to the consumer.

Работает схема редуктора в качестве регулятора следующим образом. Сжиженный газ (жидкость), вытесняемый из емкости-накопителя 1, поступает через обратный клапан 2 в трубопровод подачи жидкости в испаритель, выполненный в виде гидрозатвора 3. В испарителе 4 сжиженный газ нагревается и газифицируется, после чего по трубопроводу поступает на редуктор 5 "после себя", поддерживающий заданное давление газа в трубопроводе 6 - "газ под давлением потребителю".The gearbox circuit operates as a regulator as follows. The liquefied gas (liquid) displaced from the storage tank 1 enters through the check valve 2 into the liquid supply pipe to the evaporator, made in the form of a gas trap 3. In the evaporator 4, the liquefied gas is heated and gasified, after which it is supplied to the 5 "gearbox after itself, "maintaining a given gas pressure in the pipeline 6 -" gas under pressure to the consumer ".

Работает схема следующим образом. Вытесняемая жидкость из емкости-накопителя 1 поступает в испаритель 4 через гидрозатвор 3, где она нагревается и в виде газа поступает в редуктор 5, который поддерживает давление газа в сети постоянным независимо от его расхода. При максимальной производительности потребляемого газа жидкость поступает через гидрозатвор 3 в испаритель 4 сплошным потоком. По мере уменьшения потребления газа редуктор 5 старается сохранить давление в системе потребления 6, а поэтому, прикрываясь, начинает ограничивать количество жидкости, поступающей на испаритель 4, при очень малом потреблении газа редуктор 4 прикрывается настолько, что жидкость в гидрозатворе 3 начинает просто переливаться через верхнее "колено" по неполному сечению трубы, т.е. жидкость подается в испаритель ровно столько, сколько необходимо ее для поддержания давления в системе потребления 6. Если потребитель перестал брать газ из системы 6, то редуктор 5, не чувствуя падения давления в системе потребления, полностью закрывается, поступление жидкости в испаритель прекращается, жидкость "дежурит", но не переливается через верхнее "колено", установка останавливается (допустим вечером). Как только потребитель начнет брать газ (допустим утром), начнется понижение давления в системе потребления 6, это понижение обязательно почувствует редуктор и начнет приоткрываться, давая жидкость в испаритель. Чем больше будет потребление газа в системе потребителя, тем сильнее будет открываться редуктор, стараясь сохранить заданное давление в системе потребителя, тем больше будет поступать жидкости в испаритель. Таким образом, схема работы редуктора "после себя" в качестве регулятора расхода сжиженного газа через испаритель обеспечивает работу установки в автоматическом режиме от максимально-расчетной до полной остановки установки.The scheme works as follows. The displaced liquid from the storage tank 1 enters the evaporator 4 through the hydraulic lock 3, where it is heated and in the form of gas enters the pressure reducer 5, which keeps the gas pressure in the network constant regardless of its flow rate. At maximum productivity of the consumed gas, the liquid enters through the hydraulic lock 3 into the evaporator 4 in a continuous stream. As the gas consumption decreases, the pressure reducer 5 tries to maintain pressure in the consumption system 6, and therefore, hiding, begins to limit the amount of liquid entering the evaporator 4, with a very small gas consumption, the pressure reducer 4 is covered so much that the liquid in the gas seal 3 starts to simply overflow through the top “elbow” by incomplete pipe section, i.e. the liquid is supplied to the evaporator exactly as much as it is necessary to maintain pressure in the consumption system 6. If the consumer has stopped taking gas from system 6, then the pressure reducer 5 is completely closed, the flow of liquid to the evaporator is stopped, the liquid " on duty ", but does not overflow over the upper" knee ", the installation stops (say in the evening). As soon as the consumer begins to take gas (for example, in the morning), the pressure in the consumption system 6 starts to decrease, this reduction will definitely feel the gearbox and will begin to open slightly, giving liquid to the evaporator. The greater the gas consumption in the consumer system, the stronger the reducer will open, trying to maintain the set pressure in the consumer system, the more liquid will flow into the evaporator. Thus, the operation scheme of the “after-itself” reducer as a regulator of the flow of liquefied gas through the evaporator ensures the operation of the installation in automatic mode from maximum design to a complete stop of the installation.

Таким образом, крепление корпуса установки на качающейся опоре, внедрение гидрозатвора перед испарителем, установка только одного редуктора давления "после себя" после испарителя, установка запорного клапана максимального уровня жидкости, уменьшение числа гибких участков трубопроводов, соединяющих качающуюся установку в районе опоры с внешними трубопроводами, позволяют повысить надежность работы устройства и упростить его конструкцию по сравнению с прототипом. Кроме того, обеспечивается автоматический режим работы установки для непрерывной вытеснительной подачи жидкости под заданным давлением в режиме саморегуляции по производительности от максимально возможной (регламентируемой скоростью заполнения-опорожнения емкостей) до полной остановки (при прекращении потребления газа после испарителя) и заданному давлению.Thus, mounting the installation case on a swinging support, introducing a water seal in front of the evaporator, installing only one pressure reducer "after itself" after the evaporator, installing a shut-off valve for the maximum liquid level, reducing the number of flexible sections of pipelines connecting the swinging installation in the support area with external pipelines, can improve the reliability of the device and simplify its design in comparison with the prototype. In addition, an automatic operation mode of the installation is provided for continuous displacing fluid supply under a given pressure in a self-regulating mode for productivity from the maximum possible (regulated by the rate of filling and emptying of containers) to a complete stop (when gas consumption stops after the evaporator) and a given pressure.

Claims

1. A device for continuous displacing fluid supply from storage tanks, containing two storage tanks, a rocker arm with which means of forced switching of the supply and pressure relief of the displacing gas from the tanks interact, a piping system with valves for automatic switching to tank filling and delivery of working fluid from them to the consumer, while at the outlet of the pipeline for dispensing liquid to the consumer, a flow regulator is installed, characterized in that the tanks, pipelines, valves see they are mounted in the installation casing, which changes its position on the hinge support under the action of the center of gravity displacement caused by the complete emptying of one and the complete filling of another tank with liquid, and the means of forced switching of the supply and pressure relief of the displacing gas from the tanks are made in the form of spring-hinged drives attached to on the one hand to the foundation support, and on the other hand to the valve stems of the compulsory action.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a maximum level shutoff valve in the storage tank, which protects the tank from overflowing with liquid, made in the form of a pop-up float in the mesh cylinder.

3. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with an evaporator of liquefied gas, a gearbox that maintains a predetermined gas pressure in the consumption network depending on the gas flow by the consumer, while the pipeline is made in the form of a water seal before the liquid enters the evaporator.