WO2006110060A1 - Cryogenic fluid-delivery metering device - Google Patents
Cryogenic fluid-delivery metering device Download PDFInfo
- Publication number
- WO2006110060A1 WO2006110060A1 PCT/RU2005/000192 RU2005000192W WO2006110060A1 WO 2006110060 A1 WO2006110060 A1 WO 2006110060A1 RU 2005000192 W RU2005000192 W RU 2005000192W WO 2006110060 A1 WO2006110060 A1 WO 2006110060A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cylinder
- cryogenic fluid
- valve
- cryogenic liquid
- cryogenic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0104—Shape cylindrical
- F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
- F17C2205/0323—Valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0146—Two-phase
- F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
- F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/04—Methods for emptying or filling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
- F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
- F17C2250/0605—Parameters
- F17C2250/061—Level of content in the vessel
Definitions
- the invention relates to a cryogenic technique, namely, to devices for the dosed delivery of liquid and, in particular, for drip dosing of cryogenic liquid. It is especially advisable to use it for a droplet dosed supply of liquid nitrogen into sealed containers moved by a conveyor, for example, bottles, cans, bags, etc. containers with food and beverages, as well as biological or pharmaceutical substances to create a safe inert environment and overpressure after sealing (clogging) of these containers.
- cryogenic liquid for example, liquid nitrogen
- T -196 0 C
- the heat transfer from the wall to the liquid droplet through the generated heat-conducting vapor layer is relatively small and is equal to 150 W / (m 2 - K) for nitrogen. Accordingly, the film boiling period of a drop of nitrogen with a volume of about lcm. 3 is about 25 seconds, and the time required to seal the container does not exceed 10 seconds. Therefore, this droplet volume will be maximum when the cryogenic liquid is dosed.
- a droplet boils a vapor volume of nitrogen is formed, which is hundreds of times larger than the volume of a boiling drop, as a result of which displacement and replacement occurs warmer air from the free space of the container above the product, i.e. an inert dry odorless atmosphere forms in the container.
- cryogenic liquid allows extending the shelf life of the product while maintaining its original quality, as well as creating the necessary excess pressure in the container after it is clogged, which, thereby, improves the operational and commodity characteristics of soft containers under external mechanical and temperature effects during application labels, transportation and storage at temperatures from - 40 ° C to + 40 ° C.
- a device for the dosed delivery of cryogenic liquids according to US patent JN 5743096, MSC7: F17C 007/02, selected as a prototype.
- the device comprises a vessel for cryogenic liquid with a valve for filling and maintaining the level, a fitting for removing steam from the vessel and a dispenser, including a valve with a controlled drive and a cylinder with inlet openings, an outlet in the saddle, while the inlet openings in the cylinder are in communication with the cavity of the vessel for cryogenic fluid.
- the prototype also contains a channel for lifting a vapor-liquid mixture.
- the indicated vessel for cryogenic liquid, the dispenser and the pipe have thermal insulation.
- the end shaper of the injected liquid is equipped with a heater to prevent ice formation.
- the disadvantage of the prototype is the inability to ensure the issuance of equal volumes of cryogenic liquid in each tank moving on the conveyor, especially when injecting drops with a volume in the range of 0.2 cm. 3 to lcm. 3 with a filling line capacity of up to 5 containers per second. This is because in the prototype it is impossible to exclude heat influx through thermal insulation (including modern vacuum) to the dosed cryogenic liquid due to the presence of a positive temperature gradient from the surface of the cylinder wall of the dispenser and the pipe for supplying cryogenic liquid in contact with the liquid.
- the objective of the invention is to ensure reliable dosing of equal volumes of cryogenic liquid in each container of the same type with the product on the conveyor, especially in the range of the drop volume from 0.2 cm. 3 to lcm. 3 with a filling line capacity of up to 5 containers per second.
- a device for dosed dispensing of cryogenic liquid containing a vessel for cryogenic liquid with a valve for filling and maintaining the level and a fitting for venting steam and a dispenser, including a valve with a controlled actuator and a cylinder with inlet openings, as well as a saddle with an outlet a nozzle in communication with the end shaper of the injected cryogenic liquid with a heater, the inlet openings of the cylinder being communicated through a pipe for supplying cryogenic liquid and a channel for lifting the vapor-liquid mixture with ud cryogenic fluid introduced casing concentric cylinder around the last to form an annular cavity communicating with the inlets of the cylinder valve dispenser fits tightly to the inner surface of the cylinder and its end the edge forms a locking connection with the seat in the closed state, while the metering valve is spring-loaded and equipped with an adjustable travel stop.
- FIG.l The proposed device is shown in Fig.l.
- Figure 2 shows the dispenser in its initial state (it occupies the same position at the end of each dosing cycle).
- Fig. 3 shows a dispenser with an open valve to the stop with an adjustable stroke limiter.
- a device for dosed dispensing of cryogenic liquid contains a vessel for cryogenic liquid 1 with a valve for filling and maintaining level 2 and a nozzle for venting steam 3.
- the main element of the device is dispenser 4, which contains dispenser valve 5, which is equipped with a controlled actuator 22 and is spring-loaded with a spring 20.
- the device has a cylinder 6 with inlet openings 7, which are in communication with the cavity of the vessel for cryogenic liquid 1 through a pipe for supplying cryogenic liquid 10 and a channel for lifting the vapor-liquid mixture 11. Moreover, oud for cryogenic
- a casing 15 is introduced, concentric with cylinder 6 to form an annular cavity 16 around cylinder 6 and communicating through the inlet openings of cylinder 7, a supply pipe for cryogenic liquid 10 and a channel for lifting the vapor-liquid mixture 11 with the cavity of the vessel for cryogenic liquids
- the valve of the dispenser 5 is concentric with the cylinder 6 and fits snugly to its inner surface, for example, when an elastic sleeve 18 is made on the valve surface, for example, of fluoroplastic, and the end edge of the dispenser valve 5 contacts the groove of the seat 19, for example, with the formation of an angular locking connection in source condition.
- the valve of the dispenser 5 is equipped with an adjustable stroke limiter 21 within the size of the bore of the inlet openings of the cylinder 7 to provide the necessary drop dosages of cryogenic liquid in the range from 0.2 cm. 3 to lcm. 3
- the device operates as follows.
- a predetermined dosage of liquid nitrogen is established using an adjustable stroke limiter 21, based on the known free space in the product containers and the distance from the place of their blockage, taking into account the speed of the conveyor and the given overpressure in the tanks after the blockage.
- the controlled valve actuator 22, providing its movement can be performed, for example, in the form of a pneumatic cylinder, which is driven by the signal of the optocoupler when each beam intersects its beam, which is suitable for the end shaper of the injected cryogenic liquid 13.
- the resulting nitrogen vapors are discharged from the cryogenic liquid vessel 1 with the help of a steam outlet Z.
- thermal insulation 12 significantly reduces heat influx from the ambient air to liquid nitrogen, however, does not completely exclude them.
- a natural circuit is formed when a single-phase cryogenic liquid goes down and a vapor-liquid mixture goes up, while the vapor component is already discharged from the vessel for cryogenic liquid 1 through the steam outlet 3.
- the metering valve 5 in the initial state is closed by pressing spring 20 of valve 5 to the seat 8.
- Each metering cycle starts from the moment the beam of the optocoupler intersects the next tank with the product supplied by the conveyor, the pneumatic cylinder lifts the valve by a predetermined distance, providing opening of the inlet openings of the cylinder 7, and at the same time, the passage size of the inlet openings of the cylinder 7 is adjustable from zero (openings 7 are completely closed) to the maximum corresponding to dix valve prior to contact with adjustable travel stop 21.
- the volume of the cryogenic liquid dispensing is Vdoz.
- ⁇ F ⁇ , where ⁇ is the average speed of the cryogenic liquid when filling through the orifice of the openings 7, while it is almost constant; ⁇ is the time of lifting the metering valve (set equal to the calculated one); F - adjustable cross-sectional area of the holes 7 (carried out by a controlled stroke limiter 21).
- the proposed invention can be used for drip dosing of cryogenic liquid in a sealed container, moved by a conveyor, while the components for the implementation of this technical solution are produced according to well-known proven industrial technologies.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Vacuum Packaging (AREA)
Abstract
Description
Устройство для дозированной выдачи криогенной жидкости Device for dosed delivery of cryogenic liquid
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к криогенной технике, а именно, к устройствам дозированной выдачи жидкости и, в том числе, для капельного дозирования криогенной жидкости. Особенно целесообразно применение его для капельной дозированной подачи жидкого азота в герметизируемые емкости, перемещаемые транспортером, например, бутылки, банки, пакеты, и т.п. емкости с пищевыми продуктами и напитками, а также биологическими или фармацевтическими веществами для создания в них безопасной инертной среды и избыточного давления после герметизации (закупорки) этих емкостей.The invention relates to a cryogenic technique, namely, to devices for the dosed delivery of liquid and, in particular, for drip dosing of cryogenic liquid. It is especially advisable to use it for a droplet dosed supply of liquid nitrogen into sealed containers moved by a conveyor, for example, bottles, cans, bags, etc. containers with food and beverages, as well as biological or pharmaceutical substances to create a safe inert environment and overpressure after sealing (clogging) of these containers.
Предшествующий уровень техникиState of the art
При дозированной выдаче криогенной жидкости, например, жидкого азота, его капля с температурой T= -1960C попадает в емкость с продуктом и начинает испаряться при так называемом пленочном режиме кипения, "плавая" на генерируемой газовой подушке по поверхности продукта. Это обусловлено тем, что не происходит смачивание жидкостью поверхности стенки емкости или продукта пока ее температура выше температуры границы устойчивости метастабильного состояния, которая, например, для азота = -16O0C.When the cryogenic liquid, for example, liquid nitrogen, is dispensed, its drop with a temperature T = -196 0 C enters the product container and begins to evaporate under the so-called film boiling mode, "floating" on the generated gas cushion over the product surface. This is due to the fact that the liquid does not wet the surface of the wall of the container or product until its temperature is higher than the temperature of the stability boundary of the metastable state, which, for example, for nitrogen = -16O 0 C.
Теплопередача от стенки к жидкой капле через генерируемую теплопроводную паровую прослойку относительно мала и для азота равна 150 Bт/(м2- К). Соответственно, период пленочного кипения капли азота объемом около lсм.3 составляет около 25 секунд, а время, необходимое для герметизации емкости не превышает 10 сек. Следовательно, такой объем капли будет максимальным при дозированной выдаче криогенной жидкости. При кипении капли образуется паровой объем азота, который в сотни раз превышает объем кипящей капли, вследствие чего происходит вытеснение и замещение более теплого воздуха из свободного пространства емкости над продуктом, т.е. в емкости образуется инертная сухая среда без запаха. Применение дозированной выдачи криогенной жидкости позволяет продлить срок хранения продукта с сохранением его первоначального качества, а также создать необходимое избыточное давление в емкости после ее закупорки, что, тем самым, позволяет улучшить эксплуатационно-товарные характеристики мягких емкостей при внешнем механическом и температурном воздействии в процессе нанесения этикеток, транспортировки и хранения в условиях температур от - 40° С до + 40° С.The heat transfer from the wall to the liquid droplet through the generated heat-conducting vapor layer is relatively small and is equal to 150 W / (m 2 - K) for nitrogen. Accordingly, the film boiling period of a drop of nitrogen with a volume of about lcm. 3 is about 25 seconds, and the time required to seal the container does not exceed 10 seconds. Therefore, this droplet volume will be maximum when the cryogenic liquid is dosed. When a droplet boils, a vapor volume of nitrogen is formed, which is hundreds of times larger than the volume of a boiling drop, as a result of which displacement and replacement occurs warmer air from the free space of the container above the product, i.e. an inert dry odorless atmosphere forms in the container. The use of dosed dispensing of cryogenic liquid allows extending the shelf life of the product while maintaining its original quality, as well as creating the necessary excess pressure in the container after it is clogged, which, thereby, improves the operational and commodity characteristics of soft containers under external mechanical and temperature effects during application labels, transportation and storage at temperatures from - 40 ° C to + 40 ° C.
Известно устройство для дозированной выдачи криогенных жидкостей по патенту США JNЬ 5743096, MШC7: F17C 007/02, выбранное в качестве прототипа.A device for the dosed delivery of cryogenic liquids according to US patent JN 5743096, MSC7: F17C 007/02, selected as a prototype.
Устройство содержит сосуд для криогенной жидкости с клапаном для заправки и поддержания уровня, штуцер для отвода пара из сосуда и дозатор, включающий клапан с управляемым приводом и цилиндр с входными отверстиями, выходное отверстие в седле, при этом входные отверстия в цилиндре сообщены с полостью сосуда для криогенной жидкости. Прототип содержит также канал для подъема парожидкостной смеси.The device comprises a vessel for cryogenic liquid with a valve for filling and maintaining the level, a fitting for removing steam from the vessel and a dispenser, including a valve with a controlled drive and a cylinder with inlet openings, an outlet in the saddle, while the inlet openings in the cylinder are in communication with the cavity of the vessel for cryogenic fluid. The prototype also contains a channel for lifting a vapor-liquid mixture.
Указанные сосуд для криогенной жидкости, дозатор и патрубок имеют теплоизоляцию. Концевой формирователь впрыскиваемой жидкости снабжен подогревателем для исключения льдообразования. Недостатком прототипа является невозможность обеспечения выдачи равных объемов криогенной жидкости в каждую перемещающуюся на конвейере емкость, особенно при впрыске капель с объемом в диапазоне от 0,2см.3 до lсм.3 при производительности линии розлива до 5 емкостей в секунду. Это происходит потому, что в прототипе нельзя исключить теплопритоки через теплоизоляцию (в том числе и современную вакуумную) к дозируемой криогенной жидкости из-за наличия положительного градиента температуры от контактирующей с жидкостью поверхности стенки цилиндра дозатора и патрубка для подвода криогенной жидкости. Даже малая величина теплопритока к поверхности указанных стенок, например, равная lвт. испаряет 0,5% жидкого азота при требующемся расходе впрыскиваемого азота, равного lг/сек. и создает парожидкостный поток с объемным содержанием более 50%.The indicated vessel for cryogenic liquid, the dispenser and the pipe have thermal insulation. The end shaper of the injected liquid is equipped with a heater to prevent ice formation. The disadvantage of the prototype is the inability to ensure the issuance of equal volumes of cryogenic liquid in each tank moving on the conveyor, especially when injecting drops with a volume in the range of 0.2 cm. 3 to lcm. 3 with a filling line capacity of up to 5 containers per second. This is because in the prototype it is impossible to exclude heat influx through thermal insulation (including modern vacuum) to the dosed cryogenic liquid due to the presence of a positive temperature gradient from the surface of the cylinder wall of the dispenser and the pipe for supplying cryogenic liquid in contact with the liquid. Even a small amount of heat gain to the surface of these walls, for example, equal to lw. evaporates 0.5% of liquid nitrogen at the required flow rate of injected nitrogen equal to lg / s. and creates a vapor-liquid flow with a volumetric content of more than 50%.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является обеспечение надежного дозирования равных объемов криогенной жидкости в каждую однотипную емкость с продуктом на транспортере, особенно, в диапазоне изменения объема капли от 0,2см.3 до lсм.3 при производительности линии розлива до 5 емкостей в сек.The objective of the invention is to ensure reliable dosing of equal volumes of cryogenic liquid in each container of the same type with the product on the conveyor, especially in the range of the drop volume from 0.2 cm. 3 to lcm. 3 with a filling line capacity of up to 5 containers per second.
Эта задача решается тем, что в устройстве для дозированной выдачи криогенной жидкости, содержащем сосуд для криогенной жидкости с клапаном для заправки и поддержания уровня и штуцером для отвода пара и дозатор, включающий клапан с управляемым приводом и цилиндр с входными отверстиями, а также седло с выходным соплом, сообщенным с концевым формирователем впрыскиваемой криогенной жидкости с подогревателем, причем входные отверстия цилиндра сообщены через патрубок подвода криогенной жидкости и канал для подъема парожидкостной смеси с сосудом для криогенной жидкости, введен корпус, концентричный цилиндру с образованием вокруг последнего кольцевой полости, сообщающейся с входными отверстиями цилиндра, клапан дозатора плотно прилегает к внутренней поверхности цилиндра, а своей торцевой кромкой образует с седлом запорное соединение в закрытом состоянии, при этом клапан дозатора подпружинен и снабжен регулируемым ограничителем хода.This problem is solved in that in a device for dosed dispensing of cryogenic liquid containing a vessel for cryogenic liquid with a valve for filling and maintaining the level and a fitting for venting steam and a dispenser, including a valve with a controlled actuator and a cylinder with inlet openings, as well as a saddle with an outlet a nozzle in communication with the end shaper of the injected cryogenic liquid with a heater, the inlet openings of the cylinder being communicated through a pipe for supplying cryogenic liquid and a channel for lifting the vapor-liquid mixture with ud cryogenic fluid introduced casing concentric cylinder around the last to form an annular cavity communicating with the inlets of the cylinder valve dispenser fits tightly to the inner surface of the cylinder and its end the edge forms a locking connection with the seat in the closed state, while the metering valve is spring-loaded and equipped with an adjustable travel stop.
Краткое описание фигур чертежей.A brief description of the figures of the drawings.
5 Предложенное устройство изображено на Фиг.l. На Фиг.2 изображен дозатор в исходном состоянии (такое же положение он занимает в конце каждого цикла дозирования). На Фиг.З изображен дозатор с открытым клапаном до упора с регулируемым ограничителем хода. ю На фигурах:5 The proposed device is shown in Fig.l. Figure 2 shows the dispenser in its initial state (it occupies the same position at the end of each dosing cycle). Fig. 3 shows a dispenser with an open valve to the stop with an adjustable stroke limiter. In the figures:
1- сосуд для криогенной жидкости;1- vessel for cryogenic fluid;
2- клапан заправки и поддержания уровня;2- valve for filling and maintaining level;
3- штуцер для отвода пара;3- fitting for the removal of steam;
4- дозатор;4- dispenser;
15 5- клапан дозатора;15 5- metering valve;
6- цилиндр;6-cylinder;
7- входные отверстия цилиндра;7- cylinder inlet openings;
8- седло;8 - saddle;
9- выходное сопло седла; го 10- патрубок подвода криогенной жидкости;9 - output nozzle of the saddle; th 10- cryogenic fluid supply pipe;
11- канал для подъема парожидкостной смеси;11-channel for lifting a vapor-liquid mixture;
12- теплоизоляция;12- thermal insulation;
13- концевой формирователь впрыскиваемой криогенной жидкости;13- end shaper of injected cryogenic liquid;
25 14- подогреватель;25 14- heater;
15- корпус;15- building;
16- кольцевая полость;16-annular cavity;
17- поршень; 18- манжета; 19- проточка седла;17- piston; 18 cuff; 19 - a saddle groove;
20- пружина;20- spring;
21- регулируемый ограничитель хода;21- adjustable stroke limiter;
22- управляемый привод.22-controlled drive.
5 Лучший вариант осуществления изобретения.5 The best embodiment of the invention.
Устройство для дозированной выдачи криогенной жидкости содержит сосуд для криогенной жидкости 1 с клапаном для заправки и поддержания уровня 2 и штуцером для отвода пара 3. Основным элементом устройства является дозатор 4, содержащий клапан дозатора ю 5, который снабжен управляемым приводом 22 и подпружинен с помощью пружины 20. В устройстве выполнен цилиндр 6 с входными отверстиями 7, которые сообщены с полостью сосуда для криогенной жидкости 1 через патрубок подвода криогенной жидкости 10 и канал для подъема парожидкостной смеси 11. Причем сосуд для криогеннойA device for dosed dispensing of cryogenic liquid contains a vessel for cryogenic liquid 1 with a valve for filling and maintaining level 2 and a nozzle for venting steam 3. The main element of the device is dispenser 4, which contains dispenser valve 5, which is equipped with a controlled actuator 22 and is spring-loaded with a spring 20. The device has a cylinder 6 with inlet openings 7, which are in communication with the cavity of the vessel for cryogenic liquid 1 through a pipe for supplying cryogenic liquid 10 and a channel for lifting the vapor-liquid mixture 11. Moreover, oud for cryogenic
15 жидкости 1, дозатор 4, патрубок подвода криогенной жидкости 10 и канал для подъема парожидкостной смеси 11 имеют теплоизоляцию 12, а дозатор 4 содержит концевой формирователь впрыскиваемой криогенной жидкости 13 с подогревателем 14 для исключения льдообразования. Согласно изобретению для исключения го парообразования в дозе криогенной жидкости введен корпус 15, концентричный цилиндру 6 с образованием кольцевой полости 16 вокруг цилиндра 6 и сообщающейся через входные отверстия цилиндра 7, патрубок подачи криогенной жидкости 10 и канал для подъема парожидкостной смеси 11 с полостью сосуда для криогенной жидкости15 fluid 1, dispenser 4, the cryogenic fluid supply pipe 10 and the channel for lifting the vapor-liquid mixture 11 are insulated 12, and the dispenser 4 contains an end shaper of injected cryogenic fluid 13 with a heater 14 to prevent ice formation. According to the invention, in order to prevent the formation of steam at a dose of cryogenic liquid, a casing 15 is introduced, concentric with cylinder 6 to form an annular cavity 16 around cylinder 6 and communicating through the inlet openings of cylinder 7, a supply pipe for cryogenic liquid 10 and a channel for lifting the vapor-liquid mixture 11 with the cavity of the vessel for cryogenic liquids
25 I . Клапан дозатора 5 концентричен цилиндру 6 и плотно прилегает к его внутренней поверхности, например, при вьшолнении на поверхности клапана эластичной манжеты 18, например, из фторопласта, а торцевая кромка клапана дозатора 5 контактирует с проточкой седла 19, например, с образованием углового запорного соединения в исходном состоянии. Клапан дозатора 5 снабжен регулируемым ограничителем хода 21 в пределах размера проходного сечения входных отверстий цилиндра 7 для обеспечения необходимых капельных дозировок криогенной жидкости в диапазоне от 0,2см.3 до lсм.3 Устройство функционирует следующим образом.25 I. The valve of the dispenser 5 is concentric with the cylinder 6 and fits snugly to its inner surface, for example, when an elastic sleeve 18 is made on the valve surface, for example, of fluoroplastic, and the end edge of the dispenser valve 5 contacts the groove of the seat 19, for example, with the formation of an angular locking connection in source condition. The valve of the dispenser 5 is equipped with an adjustable stroke limiter 21 within the size of the bore of the inlet openings of the cylinder 7 to provide the necessary drop dosages of cryogenic liquid in the range from 0.2 cm. 3 to lcm. 3 The device operates as follows.
На линии розлива или расфасовки продукта устанавливают заданную дозировку жидкого азота с помощью регулируемого ограничителя хода 21 , исходя из известных размеров свободного пространства в емкостях с продуктом и расстояния от места их закупорки с учетом скорости транспортера и заданного избыточного давления в емкостях после закупорки. При этом управляемый привод клапана 22, обеспечивающий его перемещение может быть выполнен, например, в виде пневмоцшшндра, который приводится в движение по сигналу оптронного датчика при пересечении его луча каждой емкостью, подходящей к концевому формирователю впрыскиваемой криогенной жидкости 13. Заполнение сосуда для криогенной жидкости I5 например, азота происходит автоматически с помощью клапана заправки и поддержания уровня 2. Образующиеся пары азота отводятся из сосуда для криогенной жидкости 1 с помощью штуцера для отвода пара З.On the product filling or packaging line, a predetermined dosage of liquid nitrogen is established using an adjustable stroke limiter 21, based on the known free space in the product containers and the distance from the place of their blockage, taking into account the speed of the conveyor and the given overpressure in the tanks after the blockage. In this case, the controlled valve actuator 22, providing its movement can be performed, for example, in the form of a pneumatic cylinder, which is driven by the signal of the optocoupler when each beam intersects its beam, which is suitable for the end shaper of the injected cryogenic liquid 13. Filling the vessel for cryogenic liquid I 5, for example, nitrogen occurs automatically with the help of the valve for filling and maintaining level 2. The resulting nitrogen vapors are discharged from the cryogenic liquid vessel 1 with the help of a steam outlet Z.
Наличие даже высоковакуумной теплоизоляции 12 значительно снижает теплопритоки от окружающей воздушной среды к жидкому азоту, однако, полностью их не исключает.The presence of even high-vacuum thermal insulation 12 significantly reduces heat influx from the ambient air to liquid nitrogen, however, does not completely exclude them.
В предложенном устройстве исключен теплоприток к дозируемой криогенной жидкости за счет введения корпуса 15 в дозаторе 4, который образует кольцевую полость 16 вокруг цилиндра 6 дозатора 4, сообщающуюся с патрубком для подвода криогенной жидкости 10 и каналом для подъема парожидкостной смеси 11 через входные отверстия цилиндра 7. Таким образом, в цилиндре 6 дозатора 4 формируется заданная доза однофазного жидкого азота, так как паровые пузыри, образующиеся в силу теплопритоков из кольцевой полости 16, увлекая часть жидкости, поднимаются по каналу для подъема парожидкостной смеси в результате действия Архимедовой силы,In the proposed device, heat gain to the dosed cryogenic liquid is excluded due to the introduction of the housing 15 in the dispenser 4, which forms an annular cavity 16 around the cylinder 6 of the dispenser 4, communicating with the pipe for supplying cryogenic liquid 10 and a channel for lifting the vapor-liquid mixture 11 through the inlet openings of the cylinder 7. Thus, in cylinder 6 of dispenser 4 a predetermined dose of single-phase liquid nitrogen is formed, since steam bubbles formed due to heat influx from the annular cavity 16, entraining part of the liquid, rise along the channel to raise the vapor-liquid mixture as a result of the Archimedean force,
5 образуя так называемый парлифтинг. Образовывается естественный контур, когда вниз идет однофазная криогенная жидкость, а вверх - парожидкостная смесь, при этом паровая составляющая уже из сосуда для криогенной жидкости 1 сбрасывается через штуцер отвода пара 3.5 forming the so-called parlifting. A natural circuit is formed when a single-phase cryogenic liquid goes down and a vapor-liquid mixture goes up, while the vapor component is already discharged from the vessel for cryogenic liquid 1 through the steam outlet 3.
Клапан дозатора 5 в исходном состоянии после каждого цикла ю работы закрывается за счет прижатия пружиной 20 клапана 5 к седлу 8. Каждый цикл работы дозатора начинается с момента пересечения луча оптронного датчика очередной емкостью с продуктом, подаваемой транспортером, пневмоцилиндр поднимает клапан на заданное расстояние, обеспечивая открытие входных отверстий цилиндра 7, при и этом величина проходного сечения входных отверстий цилиндра 7 регулируется от нулевого (отверстия 7 полностью перекрыты) до максимального, соответствующего положению клапана до контакта с регулируемым ограничителем хода 21. Объем дозирования криогенной жидкости равен Vдоз. = FхωхΔτ, где ω- средняя скорость криогенной го жидкости при заполнении через проходное сечение отверстий 7, при этом она практически постоянна; Δτ- время подъема клапана дозатора (устанавливаемое равным расчетному); F - регулируемая площадь сечения отверстий 7 ( осуществляется управляемым ограничителем хода 21).After each operation cycle, the metering valve 5 in the initial state is closed by pressing spring 20 of valve 5 to the seat 8. Each metering cycle starts from the moment the beam of the optocoupler intersects the next tank with the product supplied by the conveyor, the pneumatic cylinder lifts the valve by a predetermined distance, providing opening of the inlet openings of the cylinder 7, and at the same time, the passage size of the inlet openings of the cylinder 7 is adjustable from zero (openings 7 are completely closed) to the maximum corresponding to dix valve prior to contact with adjustable travel stop 21. The volume of the cryogenic liquid dispensing is Vdoz. = FхωхΔτ, where ω is the average speed of the cryogenic liquid when filling through the orifice of the openings 7, while it is almost constant; Δτ is the time of lifting the metering valve (set equal to the calculated one); F - adjustable cross-sectional area of the holes 7 (carried out by a controlled stroke limiter 21).
25 Однофазный азот поступает в цилиндр 6 и затем выдавливается с одинаковым объемом через выходное сопло седла 9 в концевой формирователь впрыскиваемой криогенной жидкости 13, а затем впрыскивается в емкость с продуктом. Клапан дозатора 5 закрывается под действием пружины 20 и операция впрыска кончается.25 Single-phase nitrogen enters the cylinder 6 and then is extruded with the same volume through the outlet nozzle of the seat 9 into the end shaper of the injected cryogenic liquid 13, and then injected into the container with the product. The valve of the dispenser 5 closes under the action of the spring 20 and the injection operation ends.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Предложенное изобретение может быть использовано для капельного дозирования криогенной жидкости в герметизируемые емкости, перемещаемые траспортером, при этом комплектующие для реализации этого технического решения производятся по известным отработанным промьпшiенным технологиям.The proposed invention can be used for drip dosing of cryogenic liquid in a sealed container, moved by a conveyor, while the components for the implementation of this technical solution are produced according to well-known proven industrial technologies.
Изготовлен экспериментальный образец, который прошел успешно испытания. An experimental sample was made, which was successfully tested.
Claims
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2005/000192 WO2006110060A1 (en) | 2005-04-14 | 2005-04-14 | Cryogenic fluid-delivery metering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2005/000192 WO2006110060A1 (en) | 2005-04-14 | 2005-04-14 | Cryogenic fluid-delivery metering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2006110060A1 true WO2006110060A1 (en) | 2006-10-19 |
Family
ID=37087270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2005/000192 Ceased WO2006110060A1 (en) | 2005-04-14 | 2005-04-14 | Cryogenic fluid-delivery metering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2006110060A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010014026A1 (en) * | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Erganokov Khasanbi Khabievich | Device for the dosed injection of cryogenic liquid and a control system thereof |
| WO2018075770A1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | Chart Inc. | Interchangeable dosing arm device, system and method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1532774A2 (en) * | 1987-11-03 | 1989-12-30 | Предприятие П/Я Г-4805 | Arrangement for automatic dispensing of liquid refrigerant |
| US5743096A (en) * | 1996-04-11 | 1998-04-28 | Vacuum Barrier Corporation | Controlled dosing of liquid cryogen |
| RU2129728C1 (en) * | 1998-04-06 | 1999-04-27 | Дужик Виктор Александрович | Device for proportioned liquid delivery |
| US6047553A (en) * | 1997-07-07 | 2000-04-11 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Apparatus and cryogenic valve for the delivery of a cryogenic liquid, and corresponding plant for packaging a product |
-
2005
- 2005-04-14 WO PCT/RU2005/000192 patent/WO2006110060A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1532774A2 (en) * | 1987-11-03 | 1989-12-30 | Предприятие П/Я Г-4805 | Arrangement for automatic dispensing of liquid refrigerant |
| US5743096A (en) * | 1996-04-11 | 1998-04-28 | Vacuum Barrier Corporation | Controlled dosing of liquid cryogen |
| US6047553A (en) * | 1997-07-07 | 2000-04-11 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Apparatus and cryogenic valve for the delivery of a cryogenic liquid, and corresponding plant for packaging a product |
| RU2129728C1 (en) * | 1998-04-06 | 1999-04-27 | Дужик Виктор Александрович | Device for proportioned liquid delivery |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010014026A1 (en) * | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Erganokov Khasanbi Khabievich | Device for the dosed injection of cryogenic liquid and a control system thereof |
| WO2018075770A1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | Chart Inc. | Interchangeable dosing arm device, system and method |
| US10451221B2 (en) | 2016-10-19 | 2019-10-22 | Chart Inc. | Interchangeable dosing arm device, system and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1663848B1 (en) | Office water cooler adapter | |
| FI65975C (en) | ANORDINATION FOR DOSAGE CONDITIONS AV VAETSKOR | |
| CN101925417B (en) | System for storing and dispensing liquid cleaning additive for high-pressure cleaning device | |
| US9821993B2 (en) | Dispenser platform apparatus and method | |
| CA2024465A1 (en) | Liquid dispensing system and packaging apparatus which includes such a system | |
| EP1267692B1 (en) | Liquid dispenser | |
| US11585489B2 (en) | Differential pressure filling system and method for a dosing vessel | |
| US20070175538A1 (en) | System and method for filling containers with liquid under varying pressure conditions | |
| WO2011052889A2 (en) | Liquid droplet ejection apparatus | |
| BR112016000420B1 (en) | PRESSURIZED DISTRIBUTOR, METHOD FOR FORMING A PRESSURIZED DISTRIBUTOR AND METHOD FOR DISTRIBUTING A PRESSURIZED DISPENSER FLUID | |
| US10702878B2 (en) | Pump style dispense mechanism for flowable product packaging | |
| RU2374555C2 (en) | Cryogenic liquid portion picking device | |
| WO2006110060A1 (en) | Cryogenic fluid-delivery metering device | |
| US5829633A (en) | Method and apparatus for metering liquids | |
| WO2000059821A1 (en) | Dispensing machine | |
| JPS6388405A (en) | Device for weighing and distributing liquefied product | |
| KR20060090790A (en) | Method of preventing alteration of contents storage container and its device | |
| CN108026909B (en) | Chemical conversion system for replacing empty containers with full containers | |
| US3092939A (en) | Bulk beverage dispenser and method of preparing same | |
| RU2295490C2 (en) | Batcher for liquids | |
| IL299718A (en) | Injectable slush feed supply | |
| SU1710499A1 (en) | Method and apparatus for dispensing oil products into train of transport containers | |
| WO2010014026A1 (en) | Device for the dosed injection of cryogenic liquid and a control system thereof | |
| SU1668286A1 (en) | Apparatus for bottling liquids | |
| RU2704320C2 (en) | Apparatus for sterilizing solutions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: RU |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 05798901 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |