емкость для хранения криогенных продуктов

Формула изобретения

Емкость для хранения криогенных продуктов, содержащая теплоизоляцию, размещенную между наружной и внутренней стенками, заправочный и дренажный трубопроводы с запорно-регулирующими клапанами, отличающаяся тем, что в нее введена оболочка, выполненная в виде рубашки из капиллярно-пористого материала и установленная с образованием дополнительной полости с внутренней стенкой, при этом заправочный трубопровод сообщен с внутренней полостью оболочки, а дренажный трубопровод сообщен с дополнительно образованной полостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области криогенной техники, а точнее к области проектирования и эксплуатации емкостей для хранения и подачи к потребителю криогенных продуктов.

Известны емкости для хранения криогенных продуктов (В.Г.Фастовский и др. Криогенная техника. - М.: Энергия, 1967, с.273-275), содержащие теплоизолированный внутренний сосуд и дренажно-заправочные устройства, сообщенные с внутренней полостью сосуда. Криогенная жидкость, испаряющаяся в емкости за счет теплопритоков, отводится через дренажное устройство к потребителю или сбрасывается в атмосферу.

Недостатком указанного технического решения-аналога являются большие потери криогенных продуктов при длительном хранении из-за наличия повышенных теплопритоков.

Наиболее близким по технической сущности является емкость для хранения криогенных продуктов, взятая за прототип, содержащая теплоизоляцию, размещенную между наружной и внутренней стенками, заправочный и дренажный трубопроводы с запорно-регулирующими клапанами (Микулин Е.И. Криогенная техника. - М.: Машиностроение, 1969, с.227, рис.119).

Указанная емкость обеспечивает хранение криогенных продуктов, например жидкого гелия, при этом испаряющийся за счет теплопритоков криогенный продукт перед отводом из емкости направляют в змеевик, припаянный к медному экрану, что частично снижает теплопритоки, поступающие через теплоизоляцию к внутреннему сосуду с жидким гелием. Однако из-за теплового контакта криогенной жидкости непосредственно со стенкой внутреннего сосуда теплоприток от стенки переносится к жидкости, что увеличивает испаряемость хранящегося в емкости криогенного продукта, а следовательно, сокращается время (длительность) его хранения.

Недостатком емкости для хранения криогенных продуктов, взятой за прототип, являются повышенные теплопритоки к криогенной жидкости из-за отсутствия эффективного термостатирования криогенной жидкости при ее хранении в криогенной емкости.

Задачей настоящего изобретения является создание такой емкости для хранения криогенных продуктов, которая обеспечивала бы уменьшение теплопритоков к криогенной жидкости при ее длительном хранении в емкости.

Сущность изобретения заключается в том, что емкость для хранения криогенных продуктов, содержащая теплоизоляцию, размещенную между наружной и внутренней стенками, заправочный и дренажный трубопроводы с запорно-регулирующими клапанами, снабжена оболочкой, выполненной в виде рубашки из капиллярно-пористого материала для удерживания криогенной жидкости и установленной с образованием дополнительной полости с внутренней стенкой, при этом заправочный трубопровод сообщен с внутренней полостью оболочки, а дренажный трубопровод сообщен с дополнительно образованной полостью.

Результат достигается тем, что в емкости для хранения криогенных продуктов образована полость между внутренней стенкой емкости и криогенной жидкостью путем установки оболочки из капиллярно-пористого материала, при этом газы, образующиеся при хранении криогенной жидкости, подают в упомянутую полость, откуда отводят к потребителю, что повышает эффективность термостатирования криогенной жидкости.

Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями вновь созданная емкость для хранения криогенных продуктов обеспечивает не только уменьшение теплопритоков к криогенной жидкости, но и увеличивает длительность ее хранения в емкости за счет обеспечения эффективного термостатирования криогенной жидкости, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемых технических решений.

Использование предлагаемых емкостей для хранения криогенных продуктов, например, при создании и эксплуатации криогенных емкостей, используемых для хранения и подачи криогенных продуктов - кислорода и водорода к потребителю, например к электрохимическому генератору, установленному на космическом корабле типа “Шаттл”, позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения эффективного термостатирования криогенных продуктов и уменьшения теплопритоков при длительном хранении криогенного водорода и криогенного кислорода в емкостях.

Суть изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемая емкость для хранения криогенных продуктов состоит из следующих основных узлов и деталей: теплоизоляции 1, размещенной между наружной стенкой 2 и внутренней стенкой 3, заправочного трубопровода 4 и дренажного трубопровода 5.

Емкость снабжена оболочкой 6, выполненной в виде рубашки из капиллярно-пористого материала, например капиллярно-пористого титана, для удерживания криогенной жидкости 7. Заправочный трубопровод 4 сообщен с внутренней полостью 8 оболочки 6. Оболочка установлена с образованием дополнительной полости 9 с внутренней стенкой 3.

Дренажный трубопровод 5 сообщен с дополнительно образованной полостью 9, из которой газообразный криогенный продукт отбирают к потребителю, например к водородно-кислородному электрохимическому генератору.

Заправочный и дренажный трубопроводы 4, 5 соответственно содержат запорно-регулирующие клапаны 10, 11. Рубашка установлена и закреплена на внутренней стенке 3 посредством растяжек, выполненных в виде нитей из лавсана или стержней из стеклопластика (не показано).

Работает емкость для хранения криогенных продуктов и реализует способ термостатирования криогенных продуктов следующим образом.

Криогенную жидкость 7, например жидкий водород или кислород, посредством заправочного трубопровода 4 заправляют во внутреннюю полость 8 оболочки 6, в результате чего первоначально происходит захолаживание емкости с последующим полным заполнением внутренней полости 8.

Испаряющийся за счет теплопритоков водород (газ) через поры в оболочке 6 проникает (выходит) в дополнительную полость 9, а жидкая фаза водорода (криогенная жидкость) за счет капиллярных свойств капиллярно-пористого титана, из которого выполнена оболочка 6, удерживается во внутренней полости 8 оболочки 6 и в капиллярах самой оболочки 6.

При длительном хранении криогенной жидкости 7 в емкости за счет теплопритоков жидкость 7 испаряется, образующуюся газовою фазу подают в дополнительную полость 9, образованную между внутренней стенкой 3 емкости и криогенной жидкостью 7, которая удерживается посредством оболочки 6, выполненной в виде рубашки из капиллярно-пористого материала, например капиллярно-пористого титана, обладающего свойствами пропускать газ (быть “прозрачной” для газа) и удерживать (задерживать) жидкую фазу (жидкость) во внутренней полости 8. Таким образом, оболочка 6 является как бы символической рубашкой, насыщенной и заполненной жидкостью 7, контактирующей с газом, заполняющим дополнительную полость 9.

При повышении давления и увеличении температуры за счет теплопритока от внутренней стенки 3 из дополнительной полости 9 отбирают газ и подают его к потребителям, при этом теплоприток, поступающий от внутренней стенки 3, отводится с отбираемым газом, являющимся изолятором между внутренней оболочкой 3 и криогенной жидкостью 7.

Таким образом, разрешается поставленная задача, уменьшаются теплопритоки к криогенной жидкости при ее длительном хранении за счет повышения эффективности термостатирования криогенной жидкости.