RU2446345C1 - Thermocompression device - Google Patents
Thermocompression device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446345C1 RU2446345C1 RU2010145868/06A RU2010145868A RU2446345C1 RU 2446345 C1 RU2446345 C1 RU 2446345C1 RU 2010145868/06 A RU2010145868/06 A RU 2010145868/06A RU 2010145868 A RU2010145868 A RU 2010145868A RU 2446345 C1 RU2446345 C1 RU 2446345C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- line
- gas
- coolant
- cylinder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств (термокомпрессоров), используемых, например, при заполнении газом баллонов высокого давления с соблюдением высоких требований по чистоте как закачиваемою газа, так и внутренних объемов и поверхностей заправляемой системы.The invention relates to refrigeration, and more specifically to the field of design and operation of compression thermal devices (thermocompressors), used, for example, when filling high pressure cylinders with gas in compliance with high requirements for the purity of both the injected gas and the internal volumes and surfaces of the refueling system.
Принцип работы термокомпрессионного устройства широко известен. Основу его составляет емкость (баллон-компрессор), которую вначале охлаждают, желательно до температуры конденсации газа, и заполняют ее газом из стендовых баллонов. Затем стендовые баллоны отсекают, емкость нагревают, давление газа в ней растет, и он перекачивается в заправляемую емкость. Таких циклов всасывания - нагнетания совершается столько, сколько необходимо для достижения заданного давления в заправляемой емкости.The principle of operation of a thermocompression device is widely known. It is based on a container (cylinder compressor), which is first cooled, preferably to a gas condensation temperature, and filled with gas from bench cylinders. Then the bench cylinders are cut off, the container is heated, the gas pressure in it increases, and it is pumped into the refueling tank. There are as many such suction-discharge cycles as necessary to achieve a given pressure in the refueling tank.
Известны компрессионные холодильные установки (см., например, патент России №20442332 от 05.06.1991, МПК F25B 1/00), содержащие компрессор, емкости высокого давления, магистраль заправки и магистраль подачи газа потребителю, теплообменники. Наличие в них механического компрессора, использующего смазку для вращающихся и перемещающихся узлов и деталей, не исключает загрязнения газа парами масла (смазки), что недопустимо при перекачке (заправке) газа в баллоны потребителя, применяющего данный газ в качестве рабочего компонента.Compression refrigeration units are known (see, for example, Russian patent No. 20442332 dated 06/05/1991, IPC F25B 1/00) containing a compressor, high pressure tanks, a gas line and a gas supply line to the consumer, heat exchangers. The presence in them of a mechanical compressor that uses lubricant for rotating and moving units and parts does not exclude gas pollution with oil (grease) vapors, which is unacceptable when pumping (filling) gas into consumer cylinders that use this gas as a working component.
Недостатками аналога являются загрязнение газа при заправке баллонов потребителя, низкая эффективность и сложность конструкции устройства.The disadvantages of the analogue are gas pollution when filling consumer cylinders, low efficiency and design complexity of the device.
Известно также компрессионное устройство для регенерации хладагентов (см., например, патент США №5379607, МПК F25B 49/00, от 12.10.1993), выбранное в качестве прототипа и содержащее источник газа высокого давления с подключенным к нему баллоном-компрессором, устройство для термоциклирования баллонов-компрессоров и магистраль прокачки теплоносителя. В состав устройства также входят компрессор, ресивер, теплообменник-конденсатор и магистрали подачи газа потребителю. Устройство обеспечивает регенерацию хладагентов (теплоносителей) типа CFC (фреон-11, фреон-12, фреон-113) для откачки в транспортный баллон (потребителю), при этом процесс откачки длителен и малоэффективен, а обслуживание устройства и его оборудования усложнено как во время эксплуатации, так и при проведении регламентных работ. Кроме того, в таких устройствах возникают трудности при работе и отказы запуска компрессора из-за отсутствия.A compression device for recovering refrigerants is also known (see, for example, US Pat. No. 5,379,607, IPC F25B 49/00, October 12, 1993), selected as a prototype and containing a high pressure gas source with a compressor cylinder connected to it, a device for thermal cycling of compressor cylinders and heat transfer line. The device also includes a compressor, receiver, heat exchanger-condenser and gas supply lines to the consumer. The device provides regeneration of CFC-type refrigerants (coolants) (Freon-11, Freon-12, Freon-113) for pumping into a transport cylinder (consumer), while the pumping process is long and ineffective, and the maintenance of the device and its equipment is complicated as during operation , and during routine maintenance. In addition, in such devices, difficulties arise during operation and compressor start-up failures due to absence.
Недостатками прототипа являются невозможность исключения загрязнения газа при заправке баллонов потребителя и низкая надежность из-за наличия в магистрали прокачки теплоносителя на выходе из компрессора остаточного газа высокого давления при запуске и работе компрессора.The disadvantages of the prototype are the impossibility of eliminating gas pollution during refueling of consumer cylinders and low reliability due to the presence in the mains of the coolant pumping at the outlet of the compressor of high pressure residual gas during startup and operation of the compressor.
Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение эксплуатационных качеств термокомпрессионного устройства, а также повышение надежности за счет обеспечения перераспределения потока прокачиваемого газа в магистрали прокачки теплоносителя при запуске и работе компрессора.The technical result of the present invention is to simplify the performance of the thermocompression device, as well as to increase reliability by ensuring the redistribution of the flow of pumped gas in the pumping line of the coolant at startup and operation of the compressor.
Технический результат достигается тем, что в термокомпрессионном устройстве, содержащем источник газа высокого давления с подключенным к нему баллоном-компрессором, устройство для термоциклирования баллона-компрессора и магистраль прокачки теплоносителя, в отличие от известного, в нем баллон-компрессор выполнен в виде теплоизолированной двухстенной емкости с оребрением внутреннего сосуда, размещенным в межстенной полости, подсоединенной к устройству для термоциклирования баллона-компрессора, выполненному в виде разнотемпературных теплообменников и параллельно включенных в магистраль прокачки теплоносителя, а магистраль прокачки теплоносителя выполнена в виде замкнутого контура, в который дополнительно включены ресивер, газовый редуктор, компрессор, обратный клапан, при этом в состав магистрали прокачки теплоносителя введена перепускная магистраль с включенными в нее нерегулируемым дросселем и двумя фильтрами тонкой очистки, установленными на входе и выходе нерегулируемого дросселя, причем один конец перепускной магистрали сообщен с магистралью прокачки теплоносителя на входе в газовый редуктор, а другой конец сообщен с магистралью прокачки на участке между выходом из компрессора и обратным клапаном.The technical result is achieved by the fact that in a thermocompression device containing a high-pressure gas source with a compressor cylinder connected to it, a device for thermocycling a compressor cylinder and a coolant pumping line, in contrast to the known one, the compressor cylinder is made in the form of a heat-insulated double-walled tank with ribbing of the inner vessel, placed in the inter-wall cavity connected to the device for thermal cycling of the compressor cylinder, made in the form of different temperature x heat exchangers and connected in parallel to the coolant pumping line, and the coolant pumping line is made in the form of a closed loop, which additionally includes a receiver, gas reducer, compressor, check valve, and a bypass line with an unregulated choke is included in the coolant pumping line and two fine filters installed at the inlet and outlet of the uncontrolled throttle, and one end of the bypass pipe is connected to the pumping line t plonositelya inlet gas reducer and the other end communicates with the manifold for pumping portion between the outlet of the compressor and the check valve.
Технический результат предлагаемого изобретения позволяет исключить загрязнение газа при его заправке в баллоны потребителя, при этом упрощается обслуживание при эксплуатации устройства и повышается надежность за счет обеспечения перераспределения потока прокачиваемого газа в магистрали прокачки теплоносителя при запуске и работе компрессора.The technical result of the invention allows to eliminate gas pollution when filling it in consumer cylinders, while simplifying maintenance during operation of the device and increasing reliability by ensuring the redistribution of the flow of pumped gas in the coolant pumping line during compressor start-up and operation.
Использование предлагаемого термокомпрессионного устройства, например, при заправке баллонов потребителя, устанавливаемых на космических летательных аппаратах, таких как спутники связи, позволят получить значительный экономический эффект за счет обеспечения заправки баллонов потребителя газом, исключающей его загрязнение, при этом упрощается обслуживание при эксплуатации, а также повышается надежность работы компрессора при прокачке газообразного теплоносителя.The use of the proposed thermocompression device, for example, when refueling consumer cylinders mounted on spacecraft, such as communication satellites, will provide a significant economic effect by providing refueling of consumer cylinders with gas, eliminating its pollution, while simplifying maintenance during operation, and also increasing the reliability of the compressor when pumping gaseous coolant.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:The invention is illustrated by drawings, which show:
Термокомпрессионное устройство состоит из следующих основных узлов и деталей: источника газа высокого давления 1, например стендовых баллонов высокого давления, заправленных чистым газом, например ксеноном, и подключенных к нему баллона-компрессора 2, а также устройства для термоциклирования баллона-компрессора и магистрали прокачки теплоносителя 3. Баллон-компрессор 2 выполнен в виде теплоизолированной емкости с двумя стенками - двухстенной емкости с оребрением 4 внутреннего сосуда 5, размещенным в образованной стенками емкости полости - межстенной полости 6, подсоединенной к устройству для термоциклирования баллона-компрессора, выполненному в виде двух разнотемпературных теплообменников 7 и 8, параллельно включенных в магистраль прокачки теплоносителя 3, которая выполнена в виде замкнутого контура, и к которой дополнительно подключен ресивер 9, газовый редуктор 10, установленный перед компрессором 11, а также обратный клапан 12, установленный после компрессора 11. В состав магистрали прокачки теплоносителя 3 введена перепускная магистраль 13 с включенными в нее регулируемым дросселем 14, например дроссельной шайбой, и двумя фильтрами 15, 16 тонкой очистки, установленными соответственно на входе и выходе дросселя 14. Один конец перепускной магистрали 13 сообщен с магистралью прокачки теплоносителя 3 на входе в газовый редуктор 10, а другой конец сообщен с магистралью прокачки теплоносителя 3 на участке между выходом из компрессора 11 и обратным клапаном 12. Кроме того, на трубопроводах магистрали прокачки теплоносителя 3 установлены пускоотсечные устройства, в качестве которых используют, например, вентили 17, 18, 19.The thermocompression device consists of the following main components and parts: a high
Ресивер 9 - накопитель теплоносителя включен в магистраль прокачки теплоносителя 3 через вентиль 20 и предназначен для создания запасов теплоносителя в замкнутом контуре, обеспечивающего длительную надежную работу устройства термоциклирования баллона-компрессора 2 при различных режимах работы. Замкнутый контур, включая ресивер 9, наполнен теплоносителем, например воздухом, до заданного давления. В качестве теплоносителя помимо воздуха можно использовать такие газы, как гелий или азот. Для теплоизоляции баллона-компрессора 2, теплообменников 7,8 и магистрали прокачки теплоносителя 3 используют, например, пенополиуретан 21.Receiver 9 - the coolant storage device is included in the
Заправку, например, ксеноном баллона-компрессора 2 от стендовых баллонов 1 производят по трубопроводу 22 с вентилем 23. Баллон-компрессор 2 подключен к баллонам потребителя 24 посредством заправочной магистрали 25 с вентилями 26, 27 и теплообменником-охладителем 28.Refueling, for example, with xenon of the
Трубопровод 22 включен в заправочную магистраль 25 между вентилями 26 и 27, что обеспечивает подачу газа из стендовых баллонов 1 отдельно как в баллон-компрессор 2, так и в баллоны потребителя 24. Разнотемпературные теплообменники 7 и 8 выполнены в виде змеевиков, параллельно включенных в магистраль прокачки теплоносителя 3. Один теплообменник 7 снабжен рубашкой 29 для прокачки хладагента, например жидкого азота. Другой теплообменник 8 снабжен подогревателем 30 теплоносителя, например, врезным электронагревателем марки «Cetal».The
Кроме того, в качестве пускоотсечного устройства, установленного на трубопроводах магистрали прокачки теплоносителя 3 наряду с вентилями 17, 18, 19, используют и газовый редуктор 31. Газовый редуктор 10 и газовый редуктор 31 предназначены для настройки и регулирования расхода давления теплоносителя в магистрали прокачки теплоносителя 3.In addition, as a start-off device installed on the pipelines of the
Работает термокомпрессионное устройство следующим образом. Перед началом функционирования производят очистку внутренних полостей магистралей заправки и подачи газа, например ксенона, включая баллон-компрессор и баллоны потребителей от влаги и воздуха. Очистка производится способом вакуумирования с последующей продувкой чистым азотом и ксеноном. Источником закачиваемого газа, например ксенона, в баллоны потребителя являются стендовые баллоны 1, заполненые чистым ксеноном высокого давления 40 кг/см2. В закачиваемом ксеноне должно быть кислорода не более 3·10-5 объемных долей, а водяных паров не более 4·10-5 объемных долей.Works thermocompression device as follows. Before starting the operation, the internal cavities of the gas and gas supply lines, for example xenon, are cleaned, including the compressor cylinder and consumer cylinders, for moisture and air. Cleaning is carried out by the vacuum method, followed by purging with pure nitrogen and xenon. The source of injected gas, such as xenon, into the consumer’s cylinders are
Работа устройства основана на использовании принципа термокомпрессора, в котором необходимое для заправки (закачки) давление ксенона достигается в баллоне компрессоре 2 по изохорическому процессу.The operation of the device is based on the use of the principle of a thermocompressor, in which the xenon pressure required for refueling (injection) is achieved in the cylinder of the
После проведения очистки внутренних полостей магистралей подачи ксенона баллонов осуществляют процесс термокомпрессии и подачу ксенона в баллоны потребителя 24, который производится следующим образом.After cleaning the internal cavities of the supply lines of xenon cylinders, the process of thermocompression and the supply of xenon into the cylinders of the
В исходном положении все вентили закрыты.In the initial position, all valves are closed.
Первоначально производят захолаживание баллона-компрессора 2, для этого открывают вентили 17 и 18 на магистрали прокачки теплоносителя 3 (например, воздуха, закаченного в замкнутый контур) и включают компрессор 11, обеспечивая прокачку воздуха по замкнутому контуру. Воздух проходит через теплообменник 7, охлаждаемый хладагентом, например жидким азотом, подаваемым, например, из сосуда Дьюара и пропускают через рубашку 29 теплообменника 7, где охлаждают прокачиваемый теплоноситель (воздух) до температуры порядка минус 90°С. Охлажденный воздух из теплообменника 7 поступает в межстенную полость 6 баллона-компрессора 2 и захолаживает внутренний сосуд 5 до температуры порядка минус 80°С. В захоложенный внутренний сосуд 5 из стендового баллона 1 подают ксенон, для чего открывают вентили 23, 26 и заполняют внутренний сосуд 5 до заданного давления, при этом происходит конденсация ксенона во внутреннем сосуде 5 (цикл всасывания). После заполнения внутреннего сосуда 5 баллона-компрессора 2 ксеноном и охлаждения его до температуры порядка минус 80°С стендовый баллон 1 отсекают (закрывают вентили 23 и 26) и одновременно закрывают вентиль 18 на магистрали прокачки теплоносителя 3, а вентиль 19 открывают, после чего включают подогреватель 30 (электронагреватель). Поток воздуха, переключенный на теплообменник 8, при прохождении через него нагревается до температуры порядка плюс 95°С и поступает в межстенную полость 6 баллона компрессора 2, нагревает внутренний сосуд 5 до температуры порядка плюс 90°С, при этом давление ксенона во внутреннем сосуде 5 растет, а при сообщении его с баллонами потребителя 24 посредством открытия вентилей 26 и 27 на заправочной магистрали 25, ксенон, проходя через теплообменник-охладитель 28, охлаждается до заданной температуры (температуры охлаждающей среды) и поступает в баллоны потребителя 24 (цикл нагнетания). После выравнивания давления между внутренним сосудом 5 баллона-компрессора 2 баллонами потребителя 24 вентили 26 и 27 закрывают, а также закрывают вентиль 19 па магистрали прокачки теплоносителя 3 и выключают подогреватель 30 (электронагреватель) и останавливают компрессор 11. Таких последовательных процессов (температурных циклов) охлаждения-нагрева вновь пополняемых порций ксенона из стендовою баллона 1 в баллон-компрессор 2 совершают столько, сколько необходимо для достижения заданного давления ксенона в баллонах потребителя 26, например до 100 кг/см2.Initially, the compressor-
Ведение в состав магистрали прокачки теплоносителя 3 перепускной магистрали 13, включающей нерегулируемый дроссель 14 и два фильтра 15,16 тонкой очистки, установленные на входе и выходе дросселя 14, а также сообщение одного конца перепускной магистрали 13 с магистралью прокачки теплоносителя 3 на входе в газовый редуктор 10, а другого конца перепускной магистрали - на участке между выходом из компрессора 11 и обратным клапаном 12, обеспечивают перепуск части газа в период запуска и работы компрессора 11 из магистрали прокачки теплоносителя 3 на выходе из компрессора 11 в магистраль прокачки теплоносителя перед газовым редуктором 10, что, в свою очередь, создает условия для плавного и надежного запуска компрессора 11 и устойчивой его работы в период прокачки газа (теплоносителя) в замкнутом контуре магистрали прокачки теплоносителя.Maintaining a
Нерегулируемый дроссель 14, выполненный в виде дроссельной шайбы с расчетным проходным сечением отверстия, обеспечивает заданный расход газа, необходимый для смятения пусковых и рабочих характеристик компрессора 11. Фильтры 15, 16 тонкой очистки обеспечивают гарантированную чистоту газа, проходящего через дроссель 14, и надежно защищают его от засоров как при прямом, так и при обратном потоке газа.An
Таким образом, предлагаемое конструктивное решение обеспечивает возможность использования термокомпрессионного устройства в штатных условиях, например на стартовой позиции без привязки к стендовым баллонам со сжатым воздухом при заполнении (закачке) газа (ксенона) в баллоны потребителя 24, что повышает мобильность и компактность термокомпрессионного устройства; при этом обеспечивается заправка баллонов потребителя 24 газом (ксеноном), исключающая загрязнение закачиваемого газа, и повышается надежность устройства за счет обеспечения перераспределения потока прокачиваемого газа в магистрали прокачки теплоносителя при запуске и работе компрессора.Thus, the proposed constructive solution makes it possible to use a thermocompression device in normal conditions, for example, at a starting position without reference to bench cylinders with compressed air when filling (pumping) gas (xenon) into
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145868/06A RU2446345C1 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Thermocompression device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145868/06A RU2446345C1 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Thermocompression device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2446345C1 true RU2446345C1 (en) | 2012-03-27 |
Family
ID=46030921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010145868/06A RU2446345C1 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Thermocompression device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2446345C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0331627A1 (en) * | 1988-03-04 | 1989-09-06 | GebràDer Sulzer Aktiengesellschaft | Installation and process for the periodical charging and discharging of a gas-storage device |
SU1532773A1 (en) * | 1985-12-04 | 1989-12-30 | Предприятие П/Я Р-6601 | Method of cyclic delivery of liquefiable working media from a multiple-cylinder system |
US5379607A (en) * | 1992-11-10 | 1995-01-10 | Polar Industries Ltd. | Refrigerant recovery and recycling system |
RU2371607C1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermocompression device (versions) |
RU2393377C1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-06-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermal-compresion facility |
-
2010
- 2010-11-10 RU RU2010145868/06A patent/RU2446345C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1532773A1 (en) * | 1985-12-04 | 1989-12-30 | Предприятие П/Я Р-6601 | Method of cyclic delivery of liquefiable working media from a multiple-cylinder system |
EP0331627A1 (en) * | 1988-03-04 | 1989-09-06 | GebràDer Sulzer Aktiengesellschaft | Installation and process for the periodical charging and discharging of a gas-storage device |
US5379607A (en) * | 1992-11-10 | 1995-01-10 | Polar Industries Ltd. | Refrigerant recovery and recycling system |
RU2371607C1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermocompression device (versions) |
RU2393377C1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-06-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermal-compresion facility |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101796343B (en) | Liquefied gas reliquefaction device, liquefied gas storage facility and liquefied gas carrier equipped with the device, and liquefied gas reliquefaction method | |
JP7370383B2 (en) | Method and system for distributing liquefied gas | |
RU2437037C1 (en) | Thermocompression device | |
JP6235467B2 (en) | Condenser / evaporator for cooling device and method thereof | |
RU2432523C1 (en) | Thermo-compression device | |
JP2016028206A (en) | Device and method for supplying fluid | |
KR20160055830A (en) | Device for recovering vapours from a cryogenic tank | |
BRPI0612403A2 (en) | cryogenic tank apparatus, and method for operating a cryogenic tank system | |
US20090071171A1 (en) | Cryogenic liquid storage method and system | |
KR102008920B1 (en) | Refrigerating system using LNG thermal energy for refrigerator truck | |
JP7603731B2 (en) | Apparatus and method for cooling down a cryogenic pump | |
US20120000242A1 (en) | Method and apparatus for storing liquefied natural gas | |
RU2432522C1 (en) | Thermo-compression device (versions) | |
RU2363860C1 (en) | Thermal compressor | |
RU2446345C1 (en) | Thermocompression device | |
RU2351840C1 (en) | Compressive thermal device | |
RU2447354C2 (en) | Thermal compression device | |
RU2425277C1 (en) | Thermo-compression device | |
RU2509256C2 (en) | Thermocompression device | |
RU2509257C2 (en) | Thermocompression device | |
RU2460932C1 (en) | Thermocompression device | |
RU2499180C2 (en) | Thermocompression device | |
RU2533599C2 (en) | Termocompression device | |
RU2487291C2 (en) | Thermal compressor | |
CN116399082A (en) | Helium recovery liquefaction system for plume cryogenic experiments |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131111 |