RU2301948C2 - Method and device for low temperature storage vessel filling - Google Patents
Method and device for low temperature storage vessel filling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301948C2 RU2301948C2 RU2005111511/12A RU2005111511A RU2301948C2 RU 2301948 C2 RU2301948 C2 RU 2301948C2 RU 2005111511/12 A RU2005111511/12 A RU 2005111511/12A RU 2005111511 A RU2005111511 A RU 2005111511A RU 2301948 C2 RU2301948 C2 RU 2301948C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filling
- refrigerant
- tank
- temperature
- refueling
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 72
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 2
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к холодильной и криогенной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации емкостей для хранения продуктов при низких температурах.The invention relates to refrigeration and cryogenic engineering, and more specifically to the field of design and operation of containers for storing products at low temperatures.
Известны емкости для хранения продуктов при низких температурах (см., например, "Холодильная техника" энциклопедический справочник, книга 1 под редакцией Ш.Н.Кобулашвили, Госторгиздат, 1960 г., стр.474), содержащие теплоизолированный внутренний сосуд и снабженные устройствами их заправки в виде трубопроводов дренажа и заправки. В известных устройствах трубопровод для заправки (наполнения) емкости жидким продуктом, например жидким кислородом, имеет стыковочный узел для подсоединения к заправочной магистрали от источника заправки, например от цистерны с жидким кислородом, из которой перекачивают жидкий кислород в емкость известным способом, описанным на стр.474 вышеуказанного справочника.Known containers for storing products at low temperatures (see, for example, "Refrigeration" encyclopedic reference book 1 edited by Sh.N. Kobulashvili, Gostorgizdat, 1960, p. 474) containing a thermally insulated inner vessel and equipped with devices gas stations in the form of drainage pipelines and gas stations. In known devices, a pipeline for filling (filling) a container with a liquid product, for example liquid oxygen, has a docking unit for connecting to a filling line from a filling source, for example, from a tank with liquid oxygen, from which liquid oxygen is pumped into the container in a known manner described on page 474 of the above reference.
Согласно известному способу заправки низкотемпературных емкостей, например, жидким кислородом последний под давлением подается в трубопровод заправки для перекачки в заправляемую емкость.According to the known method of refueling low-temperature containers, for example, with liquid oxygen, the latter is pressurized into the refueling pipeline for pumping into the refueling tank.
Недостатками указанных технических решений аналогов являются повышенная длительность процесса заправки.The disadvantages of these technical solutions of analogues are the increased duration of the refueling process.
Из уровня техники известно устройство для заправки и хранения продуктов при низких температурах, содержащее теплоизолированный внутренний сосуд и трубопровод заправки со стыковочным устройством (см., например, В.Г.Фастовский и др. "Криогенная техника", изд. "Энергия", М., 1967 г., стр.275, рис.5-7). Перекачку криогенной жидкости из одной емкости в другую производят посредством соединительного (заправочного) трубопровода, пристыковываемого при помощи стыковочных узлов.The prior art device for refueling and storage of products at low temperatures, containing a thermally insulated inner vessel and a refueling pipe with a docking device (see, for example, V.G. Fastovsky and others. "Cryogenic equipment", ed. "Energy", M ., 1967, p. 275, Fig. 5-7). Transfer of cryogenic liquid from one tank to another is carried out by means of a connecting (filling) pipeline, docked with the help of docking units.
Изобретение относится к холодильной и криогенной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации емкостей для хранения продуктов при низких температурах.The invention relates to refrigeration and cryogenic engineering, and more specifically to the field of design and operation of containers for storing products at low temperatures.
Известны емкости для хранения продуктов при низких температурах (см., например, "Холодильная техника" энциклопедический справочник, книга 1 под редакцией Ш.Н.Кобулашвили, Госторгиздат, 1960 г., стр.474), содержащие теплоизолированный внутренний сосуд и снабженные устройствами их заправки в виде трубопроводов дренажа и заправки. В известных устройствах трубопровод для заправки (наполнения) емкости жидким продуктом, например жидким кислородом, имеет стыковочный узел для подсоединения к заправочной магистрали от источника заправки, например от цистерны с жидким кислородом, из которой перекачивают жидкий кислород в емкость известным способом, описанным на стр.474 вышеуказанного справочника.Known containers for storing products at low temperatures (see, for example, "Refrigeration" encyclopedic reference book 1 edited by Sh.N. Kobulashvili, Gostorgizdat, 1960, p. 474) containing a thermally insulated inner vessel and equipped with devices gas stations in the form of drainage pipelines and gas stations. In known devices, a pipeline for filling (filling) a container with a liquid product, for example liquid oxygen, has a docking unit for connecting to a filling line from a filling source, for example, from a tank with liquid oxygen, from which liquid oxygen is pumped into the container in a known manner described on page 474 of the above reference.
Согласно известному способу заправки низкотемпературных емкостей, например, жидким кислородом последний под давлением подается в трубопровод заправки для перекачки в заправляемую емкость.According to the known method of refueling low-temperature containers, for example, with liquid oxygen, the latter is pressurized into the refueling pipeline for pumping into the refueling tank.
Недостатками указанных технических решений аналогов являются повышенная длительность процесса заправки.The disadvantages of these technical solutions of analogues are the increased duration of the refueling process.
Из уровня техники известно устройство для заправки и хранения продуктов при низких температурах, содержащее теплоизолированный внутренний сосуд и трубопровод заправки со стыковочным устройством (см., например, В.Г.Фастовский и др. "Криогенная техника", изд. "Энергия", М., 1967 г., стр.275, рис.5-7). Перекачку криогенной жидкости из одной емкости в другую производят посредством соединительного (заправочного) трубопровода, пристыковываемого при помощи стыковочных узлов. В известном способе, который реализуется посредством известного устройства, заправку низкотемпературной емкости производят посредством подъема давления в емкости (заправщике) и передавливания хладагента, например жидкого водорода, в другую (заправляемую) емкость.The prior art device for refueling and storage of products at low temperatures, containing a thermally insulated inner vessel and a refueling pipe with a docking device (see, for example, V.G. Fastovsky and others. "Cryogenic equipment", ed. "Energy", M ., 1967, p. 275, Fig. 5-7). Transfer of cryogenic liquid from one tank to another is carried out by means of a connecting (filling) pipeline, docked with the help of docking units. In the known method, which is implemented by means of a known device, the low-temperature tank is charged by raising the pressure in the tank (refueling tank) and transferring the refrigerant, for example liquid hydrogen, to another (refueling) tank.
Недостатками емкости для заправки и хранения продуктов при низких температурах и способа заправки низкотемпературных емкостей, взятых за прототип, является то, что они имеют длительный процесс заправки емкости хладагентом.The disadvantages of the tank for filling and storing products at low temperatures and the method of filling low-temperature tanks, taken as a prototype, is that they have a long process of filling the tank with refrigerant.
В качестве наиболее близкого аналога для заявленной группы изобретений принято устройство заправки емкости для хранения продуктов при низких температурах, реализующее способ заправки емкости для хранения продуктов при низких температурах, известное из патента RU №2220386, F25D 3/10, 2003.As the closest analogue for the claimed group of inventions, a device for filling a container for storing products at low temperatures, which implements a method for filling a container for storing products at low temperatures, is known from patent RU No. 2220386, F25D 3/10, 2003.
Известное из патента RU №2220386 устройство содержит теплоизолированный внутренний сосуд в емкости, трубопровод заправки со стыковочным устройством, дренажный патрубок.Known from the patent RU No. 2220386, the device contains a thermally insulated inner vessel in the tank, a refueling pipe with a docking device, a drainage pipe.
Реализуемый посредством известного устройства способ включает подачу хладагента под давлением и частичный дренаж хладагента.Implemented by means of a known device, the method includes the supply of refrigerant under pressure and partial drainage of the refrigerant.
Недостатком известной группы изобретений по сравнению с заявленной является длительность процесса заправки емкости.A disadvantage of the known group of inventions in comparison with the claimed is the duration of the process of refueling the tank.
Задачей настоящего изобретения является создание такого устройства заправки емкости для хранения продуктов при низких температурах и способа заправки емкости для хранения продуктов при низких температурах, которые обеспечивали бы ускоренную заправку хладагентом низкотемпературных емкостей.An object of the present invention is to provide such a device for filling a container for storing products at low temperatures and a method for filling a container for storing products at low temperatures, which would provide accelerated refrigerant charging of low-temperature containers.
Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в устройстве для заправки емкости для хранения продуктов при низких температурах, содержащем теплоизолированный внутренний сосуд в емкости и трубопровод заправки со стыковочным устройством, достигается тем, что стыковочное устройство содержит обратный клапан, трубопровод заправки снабжен дренажным патрубком с регулирующим вентилем на выходе, при этом дренажный патрубок расположен на участке между входом в емкость и стыковочным устройством.The technical result, which consists in eliminating these shortcomings in a device for refueling a container for storing food at low temperatures, containing a thermally insulated inner vessel in the tank and a refueling pipe with a docking device, is achieved by the fact that the docking device contains a check valve, the charging pipe is equipped with a drainage pipe with a regulating valve at the outlet, while the drain pipe is located on the site between the entrance to the tank and the docking device.
Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в способе заправки емкости для хранения продуктов при низких температурах, включающем подачу хладагента под давлением и замер температуры, достигается тем, что при подаче хладагента в теплоизолированный внутренний сосуд в начальный период производят предварительный дренаж части хладагента непосредственно перед входом в него, причем при превышении заданного значения температуры хладагента в теплоизолированном внутреннем сосуде расход отбираемой части хладагента увеличивают, а при стабилизации температуры дренаж прекращают.The technical result, which consists in eliminating these shortcomings in the method of filling the tank for storing food at low temperatures, including the supply of refrigerant under pressure and measuring the temperature, is achieved by the fact that when the refrigerant is supplied to the insulated inner vessel, the initial part of the refrigerant is pre-drained immediately before the inlet into it, and when exceeding a predetermined value of the temperature of the refrigerant in the insulated inner vessel, the flow rate of the selected part of the refrigerant that increases, and when temperature stabilization drainage stopped.
Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями вновь созданные устройство для заправки и хранения продуктов при низких температурах и способ заправки продуктов, хранящихся при низких температурах, обеспечивают ускоренную заправку хладагентом низкотемпературных емкостей, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемых технических решений.The technical result consists in the fact that, compared with the known technical solutions, the newly created device for refueling and storing products at low temperatures and a method for refueling products stored at low temperatures provide accelerated refrigerant charging of low-temperature containers, which is confirmed by tests of prototypes made using proposed technical solutions.
Использование предлагаемых устройства для заправки емкости для хранения продуктов при низких температурах и способа заправки низкотемпературных емкостей, например, предназначенных для хранения и подачи криогенных продуктов (жидкого водорода и кислорода) к водородно-кислородным электрохимическим генераторам, устанавливаемым на космических кораблях типа "Шаттл", позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения ускоренной заправки емкостей, производимой перед стартом космического корабля.The use of the proposed device for refueling a container for storing products at low temperatures and a method for refueling low-temperature containers, for example, designed to store and supply cryogenic products (liquid hydrogen and oxygen) to hydrogen-oxygen electrochemical generators installed on Shuttle-type spacecraft, will allow give a significant economic effect by providing accelerated refueling of tanks produced before the launch of the spacecraft.
Суть способа заключается в следующем: общая масса продукта подойдет к входу в теплоизолированный внутренний сосуд более холодной, если подать продукт большей массы, теплопритоки от большей массы, перераспределившись частично на трубопровод, позволят доставить хладагент к входу в бак более холодным.The essence of the method is as follows: the total mass of the product will approach the entrance to the thermally insulated inner vessel of a colder one, if a larger product is supplied, the heat influx from the larger mass, partially redistributed to the pipeline, will allow delivering the refrigerant to the inlet to the tank colder.
Суть изобретения поясняется чертежом.The essence of the invention is illustrated in the drawing.
Предлагаемое устройство для заправки и хранения продуктов при низких температурах состоит из следующих основных узлов и деталей: теплоизолированного внутреннего сосуда 1 в емкости, трубопровода заправки 2 со стыковочным устройством 3. Трубопровод заправки 2 снабжен дренажным патрубком 4 с регулирующим вентилем 5 на выходе 6. Дренажный патрубок 4 расположен на участке 7 между входом 8 в емкость и стыковочным устройством 3. Емкость снабжена отводным трубопроводом с клапаном 10, датчиком температуры 11, установленным на внутреннем сосуде 1. Стыковочное устройство 3 снабжено клапаном 12, например обратным клапаном, и перед заправкой емкости хладагентом стыкуется со специальным трубопроводом 13, по которому под давлением подают хладагент от заправщика. При этом стыковочное устройство 3 - устройство для подсоединения трубопровода, выполненное, например, в виде штуцерного стяжного соединения.The proposed device for refueling and storing products at low temperatures consists of the following main components and parts: a thermally insulated inner vessel 1 in the tank, a refueling pipe 2 with a docking device 3. The refueling pipe 2 is equipped with a drain pipe 4 with a control valve 5 at the outlet 6. Drain pipe 4 is located on section 7 between the inlet 8 to the tank and the docking device 3. The tank is equipped with a branch pipe with a valve 10, a temperature sensor 11 mounted on the inner vessel 1. Joint full-time device 3 is provided with a valve 12, such as a check valve, and before filling the container with a special joined refrigerant pipe 13 through which pressurized refrigerant is fed from the tanker. In this case, the docking device 3 is a device for connecting the pipeline, made, for example, in the form of a nipple clamp connection.
Работает устройство для заправки и хранения продуктов при низких температурах следующим образом.A device for filling and storing food at low temperatures as follows.
Хладагент, например жидкий азот, посредством трубопровода заправки 2 заправляют во внутренний сосуд 1 при открытом клапане 10, установленном на отводном трубопроводе 9, в результате чего первоначально происходит захолаживание емкости (до температуры порядка 196°С) с последующим заполнением внутреннего сосуда 1 до заданного уровня. Испаряющийся при заправке хладагент отводят через отводной трубопровод 9. Температуру хладагента в емкости контролируют по датчику 11. После окончания заправки клапан 10 закрывают. Дренажный патрубок 4 предназначен для отбора хладагента при ускоренной заправке емкости, а расположение его на участке 7 между входом 8 в емкость и стыковочным устройством 3, т.е. после стыковочного устройства 3, обеспечивает подачу в емкость более холодного хладагента при отборе последнего через отборный патрубок 3.The refrigerant, for example liquid nitrogen, is charged through the charging line 2 into the inner vessel 1 with the open valve 10 installed on the bypass pipe 9, as a result of which the tank is initially cooled down to a temperature of about 196 ° C and then the inner vessel 1 is filled to a predetermined level . The refrigerant evaporating during filling is discharged through the discharge pipe 9. The temperature of the refrigerant in the tank is monitored by the sensor 11. After filling, the valve 10 is closed. Drain pipe 4 is designed to select refrigerant during accelerated filling of the tank, and its location in section 7 between the inlet 8 to the tank and the docking device 3, i.e. after the docking device 3, it supplies the cooler refrigerant to the container when the latter is taken through the selection pipe 3.
Способ заправки продуктов, хранящихся при низких температурах, реализуется следующим образом.The method of refueling products stored at low temperatures is as follows.
При осуществлении заправки низкотемпературной емкости хладагент, например жидкий азот, под давлением подают из заправщика, например из танка или цистерны, по специальному трубопроводу 13, пристыковываемому к стыковочному устройству 3 низкотемпературной емкости. Для обеспечения ускоренной заправки при подаче хладагента в емкость в начальный период производят дренаж части хладагента через дренажный патрубок 4 посредством открытия регулировочного вентиля 5, а основной поток хладагента по трубопроводу заправки 2 подают во внутренний сосуд 1, при этом через стыковочное устройство 3, содержащее обратный клапан 12, проходит весь поток хладагента, подаваемый от танка по спецтрубопроводу 13, что позволяет подавать к входу 8 емкости большую массу холода, а также захолаживать и снимать теплопритоки, как внешние, так и внутренние (от нагрева за счет преодоления сопротивления при прохождении хладагента через обратный клапан), со стыковочного устройства 3 всем потокам хладагента. Такое техническое решение значительно улучшает эффективность заправки, если дренажный патрубок 4 установить до стыковочного устройства 3 и осуществлять отбор части хладагента перед стыковочным устройством 3.When refueling a low-temperature tank, a refrigerant, such as liquid nitrogen, is supplied under pressure from a tanker, such as a tank or tank, through a special pipe 13 connected to the docking device 3 of the low-temperature tank. To ensure accelerated charging when the refrigerant is supplied to the tank, in the initial period, a part of the refrigerant is drained through the drain pipe 4 by opening the control valve 5, and the main refrigerant stream through the charging pipe 2 is supplied to the inner vessel 1, while through the docking device 3 containing a non-return valve 12, the entire flow of refrigerant passes from the tank through a special pipe 13, which allows to supply a large mass of cold to the inlet 8 of the tank, as well as to cool and remove heat influx, as external s and internal (due to heating by overcoming the resistance of the passage of refrigerant through the check valve), with the connection device 3, all of the refrigerant flows. This technical solution significantly improves the efficiency of filling, if the drainage pipe 4 is installed before the docking device 3 and select part of the refrigerant in front of the docking device 3.
При проведении заправки емкости температуру хладагента измеряют по датчику температуры 11, при этом при повышении температуры хладагента в емкости на 10-20°С расход отбираемой части хладагента увеличивают путем увеличения открытия регулировочного вентиля 5, а при стабилизации температуры хладагента в емкости отбор хладагента прекращают путем полного закрытия регулировочного вентиля 5, но заправку продолжают до заполнения емкости до заданного уровня (количества). Испытания показали, что отбор порядка 30% от общей массы подаваемого в емкость продукта в первоначальный момент заправки с последующим увеличением расхода отбираемой части при превышении температуры на 10-20°С позволяет ускорить процесс заправки.When filling the tank, the temperature of the refrigerant is measured by the temperature sensor 11, while increasing the temperature of the refrigerant in the tank by 10-20 ° C, the flow rate of the selected part of the refrigerant is increased by increasing the opening of the control valve 5, and when the temperature of the refrigerant is stabilized, the refrigerant is stopped by complete closing the control valve 5, but refueling continues until the tank is filled to a predetermined level (quantity). Tests have shown that the selection of about 30% of the total mass of product fed into the tank at the initial moment of refueling, followed by an increase in the flow rate of the selected part when the temperature is 10-20 ° C higher, allows to speed up the refueling process.
Таким образом, предлагаемое устройство и организация процесса заправки емкости с частичным отбором хладагента перед входом в емкость обеспечивает ускоренную заправку емкости хладагентом, что позволяет выполнить поставленную задачу.Thus, the proposed device and the organization of the process of filling the tank with partial selection of refrigerant before entering the tank provides accelerated filling of the tank with refrigerant, which allows you to perform the task.
Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ заправки криогенных (низкотемпературных) емкостей, взятый за прототип, при котором осуществляют подачу хладагента под давлением и производят замер температуры (см., например, В.Г.Фастовский и др. "Криогенная техника", изд. "Энергия", М., 1967 г., стр.275, 276).The closest to the invention in terms of essential features is a method of filling cryogenic (low-temperature) containers, taken as a prototype, in which refrigerant is supplied under pressure and temperature is measured (see, for example, V.G. Fastovsky and others. "Cryogenic technique" , ed. "Energy", M., 1967, p. 275, 276).
В известном способе заправку низкотемпературной емкости производят посредством подъема давления в емкости (заправщике) и передавливания хладагента, например жидкого водорода, в другую (заправляемую) емкость.In the known method, the filling of the low-temperature tank is carried out by raising the pressure in the tank (refueling tank) and squeezing the refrigerant, for example liquid hydrogen, into another (refueling) tank.
Недостатками емкости для заправки и хранения продуктов при низких температурах и способа заправки низкотемпературных емкостей, взятых за прототип, является то, что они имеют длительный процесс заправки емкости хладагентом.The disadvantages of the tank for filling and storing products at low temperatures and the method of filling low-temperature tanks, taken as a prototype, is that they have a long process of filling the tank with refrigerant.
Задачей настоящего изобретения является создание такого устройства для заправки и хранения продуктов при низких температурах и способа заправки продуктов при низких температурах, которые обеспечивали бы ускоренную заправку хладагентом низкотемпературных емкостей.The objective of the present invention is to provide such a device for filling and storing products at low temperatures and a method for filling products at low temperatures, which would provide accelerated refrigerant charging of low-temperature tanks.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для заправки и хранения продуктов при низких температурах, содержащем теплоизолированный внутренний сосуд в емкости и трубопровод заправки со стыковочным устройством, трубопровод заправки снабжен дренажным патрубком с регулирующим вентилем на входе, при этом отводной патрубок расположен на участке между входом в емкость и стыковочным устройством.The technical result is achieved in that in the device for refueling and storing products at low temperatures, containing a thermally insulated inner vessel in the tank and the refueling pipe with a docking device, the refueling pipe is equipped with a drainage pipe with a control valve at the inlet, while the outlet pipe is located in the area between the inlet into the container and docking device.
В способе заправки продуктов при низких температурах, включающем подачу хладагента под давлением и замер температуры, в отличие от известного при подаче хладагента в теплоизолированный внутренний сосуд в начальный период производят предварительный дренаж части хладагента непосредственно перед входом в него, причем при превышении заданного значения температуры хладагента в теплоизолированном внутреннем сосуде расход отбираемой части хладагента увеличивают, а при стабилизации температуры дренаж прекращают.In the method of filling products at low temperatures, including the supply of refrigerant under pressure and measuring the temperature, in contrast to the known refrigerant supply to the heat-insulated inner vessel, in the initial period, a portion of the refrigerant is pre-drained immediately before entering it, and when the specified temperature of the refrigerant is exceeded in heat insulated inner vessel, the flow rate of the selected part of the refrigerant is increased, and when the temperature stabilizes, the drainage is stopped.
Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями вновь созданные устройство для заправки и хранения продуктов при низких температурах и способ заправки продуктов, хранящихся при низких температурах, обеспечивают ускоренную заправку хладагентом низкотемпературных емкостей, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемых технических решений.The technical result consists in the fact that, compared with the known technical solutions, the newly created device for refueling and storing products at low temperatures and a method for refueling products stored at low temperatures provide accelerated refrigerant charging of low-temperature containers, which is confirmed by tests of prototypes made using proposed technical solutions.
Использование предлагаемых устройства для заправки и хранения продуктов при низких температурах и способа заправки низкотемпературных емкостей, например, предназначенных для хранения и подачи криогенных продуктов (жидкого водорода и кислорода) к водородно-кислородным электрохимическим генераторам, устанавливаемым на космических кораблях типа "Шаттл", позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения ускоренной заправки емкостей, производимой перед стартом космического корабля.Using the proposed device for refueling and storing products at low temperatures and the method of refueling low-temperature containers, for example, designed to store and supply cryogenic products (liquid hydrogen and oxygen) to hydrogen-oxygen electrochemical generators installed on Shuttle-type spacecraft, will allow Significant economic effect due to the provision of accelerated refueling of tanks produced before the launch of the spacecraft.
Суть способа заключается в следующем: общая масса продукта подойдет к входу в теплоизолированный внутренний сосуд более холодной, если подать продукт большей массы, теплопритоки от большей массы, перераспределившись частично на трубопровод, позволят доставить хладагент к входу в бак более холодным.The essence of the method is as follows: the total mass of the product will approach the entrance to the thermally insulated inner vessel of a colder one, if a larger product is supplied, the heat influx from the larger mass, partially redistributed to the pipeline, will allow delivering the refrigerant to the inlet to the tank colder.
Суть изобретения поясняется чертежом.The essence of the invention is illustrated in the drawing.
Предлагаемое устройство для заправки и хранения продуктов при низких температурах состоит из следующих основных узлов и деталей: теплоизолированного внутреннего сосуда 1 в емкости, трубопровода заправки 2 со стыковочным устройством 3. Трубопровод заправки 2 снабжен дренажным патрубком 4 с регулирующим вентилем 5 на выходе 6. Дренажный патрубок 4 расположен на участке 7 между входом 8 в емкость и стыковочным устройством 3. Емкость снабжена отводным трубопроводом 9 с клапаном 10, датчиком температуры 11, установленным на внутреннем сосуде 1. Стыковочное устройство 3 снабжено клапаном 12, например обратным клапаном, и перед заправкой емкости хладагентом стыкуется со специальным трубопроводом 13, по которому под давлением подают хладагент от заправщика. При этом стыковочное устройство 3 - устройство для подсоединения трубопровода, выполненное, например, в виде штуцерного стяжного соединения.The proposed device for refueling and storing products at low temperatures consists of the following main components and parts: a thermally insulated inner vessel 1 in the tank, a refueling pipe 2 with a docking device 3. The refueling pipe 2 is equipped with a drain pipe 4 with a control valve 5 at the outlet 6. Drain pipe 4 is located on section 7 between the inlet 8 to the tank and the docking device 3. The tank is equipped with a branch pipe 9 with a valve 10, a temperature sensor 11 mounted on the inner vessel 1. Joint novel developing device 3 is provided with a valve 12, such as a check valve, and before filling the container with a special joined refrigerant pipe 13 through which pressurized refrigerant is fed from the tanker. In this case, the docking device 3 is a device for connecting the pipeline, made, for example, in the form of a nipple clamp connection.
Работает устройство для заправки и хранения продуктов при низких температурах следующим образом.A device for filling and storing food at low temperatures as follows.
Хладагент, например жидкий азот, посредством трубопровода заправки 2 заправляют во внутренний сосуд 1 при открытом клапане 10, установленном на отводном трубопроводе 9, в результате чего первоначально происходит захолаживание емкости (до температуры порядка 196°С) с последующим заполнением внутреннего сосуда 1 до заданного уровня. Испаряющийся при заправке хладагент отводят через отводной трубопровод 9. Температуру хладагента в емкости контролируют по датчику 11. После окончания заправки клапан 10 закрывают. Дренажный патрубок 4 предназначен для отбора хладагента при ускоренной заправке емкости, а расположение его на участке 7 между входом 8 в емкость и стыковочным устройством 3, т.е. после стыковочного устройства 3, обеспечивает подачу в емкость более холодного хладагента при отборе последнего через отборный патрубок 3.The refrigerant, for example liquid nitrogen, is charged through the charging line 2 into the inner vessel 1 with the open valve 10 installed on the bypass pipe 9, as a result of which the tank is initially cooled down to a temperature of about 196 ° C and then the inner vessel 1 is filled to a predetermined level . The refrigerant evaporating during filling is discharged through the discharge pipe 9. The temperature of the refrigerant in the tank is monitored by the sensor 11. After filling, the valve 10 is closed. Drain pipe 4 is designed to select refrigerant during accelerated filling of the tank, and its location in section 7 between the inlet 8 to the tank and the docking device 3, i.e. after the docking device 3, it supplies the cooler refrigerant to the container when the latter is taken through the selection pipe 3.
Способ заправки продуктов, хранящихся при низких температурах, реализуется следующим образом.The method of refueling products stored at low temperatures is as follows.
При осуществлении заправки низкотемпературной емкости хладагент, например жидкий азот, под давлением подают из заправщика, например из танка или цистерны, по специальному трубопроводу 13, пристыковываемому к стыковочному устройству 3 низкотемпературной емкости. Для обеспечения ускоренной заправки при подаче хладагента в емкость в начальный период производят дренаж части хладагента через дренажный патрубок 4 посредством открытия регулировочного вентиля 5, а основной поток хладагента по трубопроводу заправки 2 подают во внутренний сосуд 1, при этом через стыковочное устройство 3, содержащее обратный клапан 12, проходит весь поток хладагента, подаваемый от танка по спецтрубопроводу 13, что позволяет подавать к входу 8 емкости большую массу холода, а также захолаживать и снимать теплопритоки, как внешние, так и внутренние (от нагрева за счет преодоления сопротивления при прохождении хладагента через обратный клапан), со стыковочного устройства 3 всем потокам хладагента. Такое техническое решение значительно улучшает эффективность заправки, если дренажный патрубок 4 установить до стыковочного устройства 3 и осуществлять отбор части хладагента перед стыковочным устройством 3.When refueling a low-temperature tank, a refrigerant, such as liquid nitrogen, is supplied under pressure from a tanker, such as a tank or tank, through a special pipe 13 connected to the docking device 3 of the low-temperature tank. To ensure accelerated charging when the refrigerant is supplied to the tank, in the initial period, a part of the refrigerant is drained through the drain pipe 4 by opening the control valve 5, and the main refrigerant stream through the charging pipe 2 is supplied to the inner vessel 1, while through the docking device 3 containing a non-return valve 12, the entire flow of refrigerant passes from the tank through a special pipe 13, which allows to supply a large mass of cold to the inlet 8 of the tank, as well as to cool and remove heat influx, as external s and internal (due to heating by overcoming the resistance of the passage of refrigerant through the check valve), with the connection device 3, all of the refrigerant flows. This technical solution significantly improves the efficiency of filling, if the drainage pipe 4 is installed before the docking device 3 and select part of the refrigerant in front of the docking device 3.
При проведении заправки емкости температуру хладагента измеряют по датчику температуры 11, при этом при повышении температуры хладагента в емкости на 10÷20°С расход отбираемой части хладагента увеличивают путем увеличения открытия регулировочного вентиля 5, а при стабилизации температуры хладагента в емкости отбор хладагента прекращают путем полного закрытия регулировочного вентиля 5, но заправку продолжают до заполнения емкости до заданного уровня (количества). Испытания показали, что отбор порядка 30% от общей массы подаваемого в емкость продукта в первоначальный момент заправки с последующим увеличением расхода отбираемой части при превышении температуры на 10÷20°С позволяет ускорить процесс заправки.When filling the tank, the temperature of the refrigerant is measured by the temperature sensor 11, while increasing the temperature of the refrigerant in the tank by 10 ÷ 20 ° C, the flow rate of the taken part of the refrigerant is increased by increasing the opening of the control valve 5, and when the temperature of the refrigerant is stabilized, the refrigerant is stopped by complete closing the control valve 5, but refueling continues until the tank is filled to a predetermined level (quantity). Tests have shown that the selection of about 30% of the total mass of the product supplied to the tank at the initial moment of refueling, followed by an increase in the flow rate of the selected part when the temperature is increased by 10 ÷ 20 ° C, allows you to speed up the filling process.
Таким образом, предлагаемое устройство и организация процесса заправки емкости с частичным отбором хладагента перед входом в емкость обеспечивает ускоренную заправку емкости хладагентом, что позволяет выполнить поставленную задачу.Thus, the proposed device and the organization of the process of filling the tank with partial selection of refrigerant before entering the tank provides accelerated filling of the tank with refrigerant, which allows you to perform the task.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111511/12A RU2301948C2 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Method and device for low temperature storage vessel filling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111511/12A RU2301948C2 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Method and device for low temperature storage vessel filling |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005111511A RU2005111511A (en) | 2006-10-27 |
| RU2301948C2 true RU2301948C2 (en) | 2007-06-27 |
Family
ID=37438294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005111511/12A RU2301948C2 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Method and device for low temperature storage vessel filling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2301948C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814318C1 (en) * | 2023-08-22 | 2024-02-28 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Cryocontainer for storage and transportation of liquids in cryogenic state |
| WO2025042308A1 (en) * | 2023-08-22 | 2025-02-27 | Mnushkin Igor Anatolevich | Cryogenic container for storage and transportation of cryogenic liquids |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2289938A (en) * | 1994-05-27 | 1995-12-06 | Imi Cornelius Deutschland Gmbh | Beverage cooling |
-
2005
- 2005-04-18 RU RU2005111511/12A patent/RU2301948C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2289938A (en) * | 1994-05-27 | 1995-12-06 | Imi Cornelius Deutschland Gmbh | Beverage cooling |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814318C1 (en) * | 2023-08-22 | 2024-02-28 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Cryocontainer for storage and transportation of liquids in cryogenic state |
| WO2025042308A1 (en) * | 2023-08-22 | 2025-02-27 | Mnushkin Igor Anatolevich | Cryogenic container for storage and transportation of cryogenic liquids |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005111511A (en) | 2006-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3784952B1 (en) | Cryogenic fluid dispensing system having a chilling reservoir | |
| EP2160539B1 (en) | Apparatus and method for flowing compressed fluids into and out of containment | |
| CN101796343B (en) | Liquefied gas reliquefaction device, liquefied gas storage facility and liquefied gas carrier equipped with the device, and liquefied gas reliquefaction method | |
| DK178668B1 (en) | A fuel gas supply system for an internal combustion engine | |
| CA2574038A1 (en) | Vessel | |
| KR102818327B1 (en) | Apparatus and method for cryogenic pump cooldown | |
| CN115419829B (en) | High-pressure liquid hydrogen conveying system and method for liquid hydrogen engine test | |
| US9746132B2 (en) | Self-saturating liquefied natural gas delivery system utilizing hydraulic pressure | |
| US2670605A (en) | System and method for charging carbon dioxide containers | |
| RU2730129C1 (en) | Method for cryogenic-strength test of hydrogen tank | |
| RU2018129582A (en) | LPG Distribution Kit | |
| JP2015102229A (en) | Hydrogen gas filling method for in-vehicle storage container | |
| US20230279996A1 (en) | Method and System for Forming and Dispensing a Compressed Gas | |
| RU2301948C2 (en) | Method and device for low temperature storage vessel filling | |
| US20240353069A1 (en) | Method and conveying device | |
| EP2464563A1 (en) | A plant comprising a tank for storing of liquid natural gas (lng) as marine fuel | |
| US20140157823A1 (en) | Systems and methods for distributed production of liquified natural gas | |
| RU2386890C2 (en) | Spacecraft cryogenic refueling system | |
| CN220995222U (en) | Liquid carbon dioxide filling system | |
| RU2395435C1 (en) | Method and device for thermostatic control of spacecraft and rocket carrier compartments | |
| RU2637155C1 (en) | Method of supplying high pressure hydrogen gas to consumer | |
| CN106082218A (en) | Prepare the device of dry ice | |
| CN107001023B (en) | Oil vapour liquefy component and including the oil vapour liquefaction component oil vapour liquefying plant | |
| JP2023057807A (en) | Cooling system of carbon dioxide gas and/or liquefied carbon dioxide, cooling method, liquefied carbon dioxide gas storage tank having the cooling system and marine vessel having the liquefied carbon dioxide storage tank | |
| RU2827546C1 (en) | Cryogenic vessel with built-in economizer and method of liquefied gas discharge from vessel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090419 |