способ заправки бака самолета сжиженным природным газом

Формула изобретения

СПОСОБ ЗАПРАВКИ БАКА САМОЛЕТА СЖИЖЕННЫМ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ из расходной емкости транспортного средства, включающий самонаддув расходной емкости с помощью испарителя, перекачку насосом криожидкости, слив из переливных коммуникаций, возможный возврат сжиженного природного газа в расходную емкость с наддувом бака самолета и дренаж образующихся паров, отличающийся тем, что при перекачке криожидкости в бак самолета дренажируемые пары направляют в расходную емкость, при сливе сжиженного природного газа из переливных коммуникаций дренажируемые пары вместе с парами самонаддува направляют на наддув этих коммуникаций, а при возможном возврате сжиженного природного газа из бака самолета в расходную емкость дренажируемые пары вместе с парами самонаддува направляют на наддув бака самолета, причем постребное давление паров в расходной емкости поддерживается путем конденсации части этих паров и регулирования подачи жидкости на испаритель самонаддува.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение в технологии заправки бака самолета сжиженным природным газом (СПГ) из расходной емкости транспортного средства.

Известен способ перелива сжиженного газа из расходной емкости в стационарную емкость, включающий отвод образующихся паров из одной емкости в другую и их конденсацию за счет разности температур в этих емкостях, перекачивание сжиженного газа насосом и возможный возврат сжиженного газа обратно из стационарной емкости в расходную емкость [1].

Данный способ перелива сжиженного газа позволяет избежать выброса образующихся паров в атмосферу и тем самым повысить технику безопасности проведения работ со взрывоопасными газами, а также частично использовать отводимые пары для наддува емкости при создании необходимого давления на входе в насос.

Эти преимущества относятся только к углеводородным газам типа пропан-бутан, которые при сравнительно небольшом повышении давления могут быть переведены из одного состояния в другое (из газообразного в жидкое).

Однако данный способ малоэффективен для низкотемпературных (криогенных) жидкостей, каким является СПГ.

Наиболее близким к предлагаемому и выбранным в качестве прототипа, является способ заправки бака летательного аппарата (БЛА) криогенной жидкостью из емкости транспортного средства, включающий самонаддув расходной емкости с помощью испарителя, перекачку насосом криогенной жидкости, дренаж образующихся паров, слив из стыковочных элементов и возможный возврат СПГ в расходную емкость с наддувом БЛА [2].

Недостатками данного способа являются отвод дренажируемых паров в атмосферу, что при заправке баков самолетов сжиженным природным газом из-за огнеопасности недопустимо, а также потеря продукта. Утилизация (сбор) больших количеств паров в газгольдер усложняет устройство для осуществления способа, кроме того, при возможном возврате криогенной жидкости из БЛА в расходную емкость необходимо наличие на борту летательного аппарата стороннего источника наддува, что также усложняет это устройство.

Предложенный способ заправки бака самолета СПГ из расходной емкости транспортного средства включает самонаддув расходной емкости с помощью испарителя, перекачку насосом криожидкости, слив из переливных коммуникаций, возможный возврат СПГ в расходную емкость с наддувом бака самолета, дренаж образующихся паров, причем при перекачке криогенной жидкости в бак самолета дренажируемые пары направляют в расходную емкость, при сливе СПГ из переливных коммуникаций дренажируемые пары вместе с парами самонаддува направляют на наддув этих коммуникаций, а при возможном возврате СПГ из бака самолета в расходную емкость дренажируемые пары вместе с парами самонаддува направляют на наддув бака самолета, а потребное давление паров в расходной емкости поддерживают конденсацией части этих паров и регулированием подачи жидкости на испаритель самонаддува.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Самонаддувом с помощью испарителя поднимают давление в подушке расходной емкости для создания подпора на входе в насос. При переливе СПГ в бак самолета и обратно, при сливе из коммуникаций идет парообразование СПГ в баке самолета и в переливных коммуникациях. Образующиеся пары отводятся в расходную емкость. Рост давления в емкости регулируют подачей жидкости на испаритель и конденсацией части паров в самой емкости, Это исключает отвод паров в атмосферу и повышает технику безопасности работы с СПГ и в то же время снижает расход жидкости из емкости. Наддув бака самолета и переливных коммуникаций ведут парами самонаддува и дренажируемыми парами из расходной емкости. Это позволяет исключить использование стороннего источника наддува бака самолета и переливных коммуникаций и упростить устройство для осуществления способа.

На чертеже показана принципиальная схема установки для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит транспортную расходную емкость 1 для криогенной жидкости, снабженную испарителем 2, размещенным на линии 3, связывающей верхнюю и нижнюю части емкости и имеющей регулирующий клапан 4. В газовой подушке емкости 1 размещен азотный конденсатор 5 с клапаном 6 и вентилем 7. В дно емкости опущена линия 8 налива жидкости с запорным вентилем 9. Емкость 1 снабжена датчиком 10 давления для сигнализации давления. Всасывающая линия 11 с запорным вентилем 12 соединяет насос 13 с дном емкости 1. Нагнетательная линия 15 содержит параллельно установленные клапаны 15 и 16 большого и малого расхода и имеет ответвление 17 с клапаном 18, соединяющее кольцевую часть нагнетательной линии 14 с всасывающей линией 11. Ответвление 19 с клапаном 20 соединяют участок нагнетательной линии между насосом и клапанами 15 и 16 с линией 8 налива жидкости, ответвление 21 с нормально открытым клапаном 22 соединяет участок нагнетательной линии между насосом и клапанами с газовой полостью расходной емкости 1. Из газовой полости емкости выведена линия 23 отвода пара, снабженная вентилем 24. Из нижней точки бака 25 самолета выведена жидкостная линия 26, снабженная вентилем 27, а из верхней точки - линия 28 отвода пара с вентилем 29. Концевой участок линии 28 соединен перед вентилем 27 с линией 26 обводной линией 30 с вентилем 31.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Перед началом перекачивания СПГ из расходной емкости 1 в бак 25 самолета осуществляют подстыковку концевых участков линий 14 и 26, 23 и 28. Подстыковывают агрегат обеспечения азотом, подключают систему управления, продувают трубопроводы азотом для удаления компонентов воздуха. Захолаживание насоса 13 и всасывающей линии 11 ведут через вентиль 12. Жидкость самотеком поступает в насос, испаряется и дренажируется по линии 21 через клапан 22 в расходную емкость. Захолаживание линий 14, 26 и бака 25 самолета осуществляют с помощью насоса 13, перекачивая жидкость малым расходом через клапан 16 и вентиль 27 в бак самолета, при этом образующиеся пары дренажируются по линии 28, 23 через вентили 29 и 24 в расходную емкость, а излишки жидкости после насоса по линии 19 отводят в расходную емкость.

Подачу криожидкости в бак самолета осуществляют через насос 13, клапан 15 и вентиль 27. Образующиеся пары дренажируются по линии 28, 23 через вентили 29, 24 в расходную емкость. Перед включением насоса 13 и в течение всей его работы осуществляют самонаддув емкости 1 испарителем 2. Давление в газовой полости емкости 1, необходимое для подпора насоса (ПИД заправки 1,0-1,2 атм), регулируется с помощью датчика 10 открытием клапана 6 при открытом вентиле 7 и управлением подачи в испаритель 2 с помощью клапана 4.

Бак 25, заполненный до определенного уровня, дозаправляется через клапан 16 при закрытом клапане 15.

Слив остатков СПГ из заправочных коммуникаций осуществляется насосом 13 через клапаны 18 и 20. Необходимое давление на входе в насос создают поднятием давления в расходной емкости с помощью испарителя 2 и подачей паров из расходной емкости по линии 23, 30 через вентили 24 и 31. Давление регистрируется датчиком 10 давления (ПИД слива 1,8-2,4 атм).

Возврат СПГ из бака самолета в расходную емкость осуществляют насосом 13 через вентиль и клапаны 27, 18 и 20. Необходимое давление на входе в насос создают поднятием давления в расходной емкости 1 с помощью испарителя 2 и подачей дренажируемых паров в газовую емкость бака по линии 23, 28 через вентили 24 и 29.

При перекачивании СПГ в бак самолета и сливе обратно давление в расходной емкости регулируется расходом жидкости перед испарителем и конденсацией части жидкости в самой емкости, предпочтение зависит от объема заправляемого бака самолета.

Предложенный способ заправки бака самолета экологически чист, неогнеопасен, прост в эксплуатации и может найти применение при переводе самолетного парка на криогенные виды топлив.