установка для заполнения баллонов сжиженным газом

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ БАЛЛОНОВ СЖИЖЕННЫМ ГАЗОМ, преимущественно двуокисью углерода, содержащая изотермическую емкость, наполнительное устройство, соединенное с емкостью, наполняемый баллон, соединенный с наполнительным устройством по жидкости, соединительные трубопроводы и запорную арматуру, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения энергозатрат, наполнительное устройство выполнено в виде двугорлового сосуда высокого давления, внутри которого герметично размещена продольная труба, соединенная своими верхним и нижним торцами соответственно с газовым и жидкостным пространствами емкости, при этом в трубе на уровне нижней горловины сосуда и на уровне, лежащем ниже верхней его горловины, выполнены сквозные отверстия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для заполнения и хранения газов в сжиженном состоянии, а именно, жидкой двуокиси углерода. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано на установках для заполнения баллонов жидкой двуокисью углерода в условиях предприятия-потребителя.

Известна установка для откачивания криогенной жидкости из резервуара, содержащая изотермическую емкость, соединенную с наполнительным устройством в верхней части газовым, в нижней жидкостным трубопроводами. Наполнительное устройство выполнено в виде поршневого насоса высокого давления с камерой всасывания, соединенной с камерой сброса утечек.

Недостатком известной установки является наличие поршневого насоса, потребляющего электроэнергию и требующего ремонтного обслуживания.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка для дозированной заправки сжиженным газом, содержащая соединенные между собой изотермическую емкость, наполнительное устройство в виде поршневого насоса с камерой всасывания и патрубком отвода утечек, объемный расходомер и распределительный кран.

Недостатком известной установки является наличие поршневого насоса, потребляющего электроэнергию и требующего ремонтного обслуживания. По мере поступления жидкой двуокиси углерода из изотермической емкости в камеру всасывания насоса происходит нагревание двуокиси углерода. Система пар-жидкость выходит из фазового равновесия, при этом наблюдается переход жидкости в пар с образованием большого количества пузырьков газа, вызывающих ненадежную работу насоса.

Целью изобретения является повышение надежности работы и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что в установке для заполнения баллонов сжиженным газом содержится изотермическая емкость, соединительные трубопроводы, запорная арматура и наполняемый баллон, соединенный с наполнительным устройством, которое согласно изобретению выполнено в виде двухгорлового сосуда высокого давления, внутри которого герметично размещена продольная труба, соединенная верхним и нижним торцами соответственно с газовым и жидкостным пространством емкости, при этом в трубе на уровне нижней горловины сосуда и на уровне ниже верхней его горловины выполнены сквозные отверстия.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема установки для заполнения баллонов сжиженным газом.

Установка содержит изотермическую емкость 1 с жидкостным 2 и газовым 3 трубопроводами с запорными клапанами 4-7, двухгорловой сосуд 8 высокого давления, измерительное устройство 9 и трубопровод 10 с запорными клапанами 11, 12, соединенный с наполняемым баллоном 13. Внутри двухгорлового сосуда 8 герметично размещена продольная труба 14, соединенная верхним и нижним торцами соответственно с газовым и жидкостным пространством емкости 1. В трубе 14 на уровне нижней горловины сосуда 8 выполнено сквозное отверстие 15, предназначенное для заполнения сосуда 8 жидкостью и ее слива. Сквозное отверстие 16 в трубе 14 выполнено на уровне ниже верхней горловины сосуда 8, не превышающем допустимую высоту столба жидкости, соответствующую максимально допустимому объему заполнения жидкостью сосуда 8, и предназначено для фиксации уровня жидкости в сосуде 8. Выполнение более двух сквозных отверстий дает возможность снизить гидравлическое сопротивление и повысить скорость заполнения сосуда 8 жидкостью. Для сброса давления на газовом трубопроводе 3 между клапанами 6, 7 расположен клапан 17. На изотермической емкости 1 и сосуде 8 установлены манометры 18, 19 для измерения давления.

Установка работает следующим образом.

Открывают клапаны 6, 7 газового трубопровода 3, по которому под давлением газ поступает в полость сосуда 8 высокого давления через сквозные отверстия 15, 16 продольной трубы 14, герметично размещенной внутри этого сосуда. По мере заполнения сосуда 8 газом давление в нем повышается, а в изотермической емкости 1 уменьшается. Когда давление выравнивается, открывают клапаны 4, 5 жидкостного трубопровода 2. Жидкость из емкости 1 по трубопроводу 2 самотеком поступает через нижнее отверстие 15 в сосуд 8, при этом часть газа, находящегося в сосуде 8, выдавливается жидкостью в изотермическую емкость 1 через отверстие 16. Когда уровень жидкости достигнет отверстия 16 и перекроет его, прекращается наполнение сосуда 8 и жидкость заполняет продольную трубу 14 на высоту, соответствующую уровню жидкости в изотермической емкости 1. В этот момент происходит фиксация жидкости в сосуде 8 на высоте, соответствующей допускаемому уровню наполнения этого сосуда. Затем закрывают клапаны 4-7 на жидкостном 2 и газовом 3 трубопроводах. Открывают клапан 17 для сброса давления из газового трубопровода 3.

Первоначально после наполнения двухгорлового сосуда 8 температура жидкости и давление в нем практически равны температуре жидкости и давлению в изотермической емкости 1, вследствие теплопритоков из окружающей среды через стенку сосуда 8 к жидкости температура ее повышается до температуры окружающего воздуха и, когда система жидкость-газ достигнет равновесного состояния, давление в сосуде 8 достигает достаточного значения (50-60 атм) для наполнения баллона 13. Затем открывают запорные клапаны 11, 12 и жидкость под давлением подается из сосуда 8 в наполняемой баллон 13. Наполнение баллона 13 контролируют измерительным устройством 9.

Предлагаемая установка для заполнения баллонов сжиженным газом по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудования позволяет исключить потребление электроэнергии. Выполнение наполнительного устройства в виде двухгорлового сосуда высокого давления обеспечивает надежную работу установки в течение длительного времени. Кроме того, двухгорловой сосуд высокого давления может быть установлен под углом 10-90^о к горизонтали относительно его продольной оси, что позволит сократить производственные площади и повысить удобство обслуживания.

Для повышения производительности установки можно установить по крайней мере два сосуда высокого давления, работающих попеременно.