×
10.03.2013
216.012.2e7a

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНОГО ГЕЛИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к наземным средствам охлаждения и очистки гелия и может быть использовано, в частности, при создании систем заправки газообразным гелием бортовых баллонов ракетоносителей при их подготовке к пуску на стартовом комплексе. Устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия содержит криостат, датчик уровня жидкого азота, теплообменник, размещенный в среде газообразного азота, теплообменник, помещенный в жидкий азот, фильтр для улавливания вымороженных вредных примесей, электронагреватель гелия и электронагреватель азота для регенерации насыщенного фильтра. Устройство снабжено двумя блоками, параллельно установленными после фильтра, каждый из которых содержит последовательно расположенные электропневмоклапан и обратный клапан. Один блок соединен с теплообменником, расположенным в среде газообразного азота и выполненным двухполостным, а другой - с трубопроводом выдачи гелия потребителю после дополнительного обратного клапана, установленного после электронагревателя гелия. Технический результат при использовании заявленного изобретения проявляется в высоком качестве очистки гелия от вредных примесей при обеспечении требования расширения диапазона температур окружающей среды и баков, заправленных криогенными компонентами топлива, - от минус 40°С до плюс 50°С. 1 ил.
Основные результаты: Устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия, содержащее криостат, датчик уровня жидкого азота, теплообменник, размещенный в среде газообразного азота, теплообменник, помещенный в жидкий азот, фильтр для улавливания вымороженных вредных примесей, электронагреватель гелия и электронагреватель азота для регенерации насыщенного фильтра, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя блоками, параллельно установленными после фильтра, каждый из которых содержит последовательно расположенные электропневмоклапан и обратный клапан, при этом один блок соединен с теплообменником, расположенным в среде газообразного азота и выполненным двухполостным, а другой с трубопроводом выдачи гелия потребителю после дополнительного обратного клапана, установленного после электронагревателя гелия.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к криогенной технике, а также к охлаждению и очистке газов, в частности газообразного гелия, от различного рода примесей и может быть использовано в ракетно-космической технике, атомной и химической промышленности.

Известны средства и технологии охлаждения и очистки газов, например, по авторскому свидетельству СССР №1780390, МПК F25B 43/00, 1989, и по патенту РФ №2111425, МПК F25B 43/00, 1996. Известна также технология охлаждения гелия в криостате: Микулин Е.М. Криогенная техника, М., Машиностроение, 1969.

Известные технологии заключаются в подаче газа, его охлаждении и очистке в криостатах, содержащих теплообменники, расположенные в жидком или охлажденном газообразном азоте. Недостатком устройств, реализующих упомянутую технологию, является отсутствие контроля охлаждения гелия до требуемой температуры вымораживания вредных примесей (порядка минус 150°С), очистки гелия от вымороженных частиц, последующем нагреве или охлаждения до температуры, необходимой потребителю.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному решению является устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия по патенту РФ №№2282116, МПК F25B 43/00, 2006, принят заявителем за прототип.

В прототипе устройство для охлаждения и очистки гелия состоит из двух криостатов (один резервный), содержащих расположенный в жидком азоте теплообменник, датчик уровня жидкого азота для улавливания вымороженных частиц вредных примесей и трехполостной теплообменник, расположенный в среде газообразного азота, в котором гелий, охлажденный в теплообменнике, помещенном в жидкий азот, и прошедший через фильтр для улавливания вымороженных вредных примесей, нагревается при теплообмене с теплым гелием, поступающим в криостат, и затем в электронагревателе до требуемой потребителю положительной температуры, трубопровода подачи гелия потребителю, газообразного азота в криостат и электронагревателя азота для его нагрева до температуры, необходимой для регенерации насыщенного фильтра.

Преимуществом прототипа является возможность подачи теплого гелия в бортовые баллоны, расположенные в отсеках ракетоносителя, во всем диапазоне температур окружающей среды - от плюс 50 до минус 40°С.

Однако в настоящее время разработчики ракетоносителей с целью увеличения количества (веса) гелия, заправляемого в бортовые баллоны, без увеличения объема баллонов устанавливают их в баках с низкокипящим компонентом топлива (жидким кислородом). Так, например, в баллон объемом V м3 при температуре окружающей среды, равной температуре +20°С, в отсеке ракетоносителя при заданном давлении Р можно заправить: G1=PV:293R кг гелия, а при температуре жидкого кислорода, равной -183°С, когда баллон размещен в баке с жидким кислородом, можно заправить: G1=PV:90R, т.е. в 3,25 раза больше.

Недостатком прототипа является невозможность осуществления подачи потребителю гелия с низкой отрицательной температурой при заданной величине давления в баллонах потребителя, расположенных внутри баков, заполненных криогенным компонентом топлива. При подаче в баллоны теплого гелия в них будет происходить теплообмен между подаваемым гелием и жидким кислородом, что приведет к нагреву жидкого кислорода в баке и дополнительному испарению его в газовую подушку бака. При этом давление в газовой подушке будет возрастать выше допустимого, что приведет к автоматическому открытию дренажного клапана бака и нештатному сбросу газообразного кислорода в окружающую среду.

Задачей заявленного технического решения является возможность подачи гелия в бортовые баллоны, расположенные в баке, заполненном криогенным компонентом, с температурой ниже температуры компонента, например в бак, заполненный жидким кислородом при температуре минус 183°С, с температурой минус 190°С.

Решение задачи в заявленном устройстве обеспечивается тем, что устройство снабжено двумя блоками, параллельно установленными после фильтра криостата, каждый из которых содержит последовательно расположенные электропневмоклапан и обратный клапан, при этом один блок соединен с двухполостным теплообменником криостата, а другой с трубопроводом выдачи гелия потребителю после дополнительного обратного клапана, установленного после электронагревателя гелия.

Сравнительный анализ признаков, содержащихся в известных технических решениях и в заявленном устройстве, показал, что заявленная совокупность признаков соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».

Сущность заявленного устройства поясняется приложенной схемой.

Устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия состоит из криостата 1, содержащего криогенную ванну 2, в которую заливают жидкий азот по трубопроводу 3, количество которого контролируется датчиком уровня 4; поз. 5 обозначено направление подачи азота от системы снабжения, а поз. 6 удаление вымороженных примесей из фильтра 10. Слив жидкого азота из ванны криостата производится через вентиль 7. В среде жидкого азота размещен теплообменник 8, а в газообразной азотной подушке ванны криостата размещены двухполостной теплообменник 9 и фильтр криостата 10 для улавливания вымороженных примесей. Вне криостата размещены электронагреватель гелия 11, электронагреватель азота 12, датчики температуры гелия 14 и 15, датчик температуры газообразного азота 16, электропневмоклапаны 17 и 18, обратные клапаны 19, 20, 21, трубопровод подачи в фильтр газообразного азота 22 и трубопровод подачи гелия потребителю 23. Электропневмоклапаны 17 и 18 соединены с фильтром криостата 10 и трубопроводом 24; обратный клапан 19 соединен с трубопроводом выдачи гелия потребителю 25, а обратный клапан 20 с двухполостным теплообменником 9 трубопроводом 26.

Для начала работы устройство заполняют жидким азотом через трубопровод 3 до срабатывания датчика уровня 4. Устройство может работать в двух режимах подачи гелия потребителю: режим 1 - подача гелия при положительных температурах, например от 5 до 40°С; режим 2 - подача гелия при отрицательной температуре, например минус 196°С.

Газообразный гелий с требуемым расходом, давлением и положительной температурой поступает от системы подачи гелия через двухполостной теплообменник 9 криостата 1 в теплообменник 8, расположенный в жидком азоте с температурой минус 196°С, где охлаждается до температуры минус 190°С и поступает в фильтр 10 для вымораживания вредных примесей. Очищенный гелий по трубопроводу 24 поступает к блокам, состоящим из последовательно расположенных электропневмоклапанов 17, 18 и обратных клапанов 19, 20.

При необходимости подачи очищенного гелия потребителю с положительными температурами (режим 1) гелий через электропневмоклапан 18 и обратный клапан 20 подают в двухполостной теплообменник 9, где он нагревается при теплообмене с теплым гелием, поступающим от системы подачи гелия, а окончательный нагрев гелия до требуемой потребителем положительной температуры производят в электронагревателе 11 и через обратный клапан 21 по трубопроводу 23 гелий подают потребителю. Контроль температуры гелия после фильтра проводят по датчику температуры 14, а на входе к потребителю - по датчику температуры 15.

При необходимости подачи потребителю очищенного гелия с температурой минус 190°С (режим 2) при закрытом электроклапане 18 открывают электропневмоклапан 17 и через обратный клапан 19 по трубопроводу 25 гелий подают в трубопровод 23 для подачи потребителю. Если в процессе работы устройства происходит уменьшение давления гелия, подаваемого потребителю, более чем на 0,5 МПа вследствие засорения фильтрующих элементов фильтра криостата вымороженными частицами вредных примесей, то закрывают электропневмоклапаны 17 и 18 и производят подачу в фильтр 10 газообразного азота от системы подачи азота, который нагревают в электронагревателе 12 до температуры 100°С. При этом происходит оттаивание вредных примесей на фильтрующих элементах фильтра и они вместе с горячим азотом выбрасываются в окружающую среду. Время продувки фильтра определяют опытным путем. После окончания продувки вновь открывают электропневмоклапаны 17 и 18 в зависимости от требуемого потребителю режима работы и возобновляют подачу гелия потребителю по трубопроводу 23. После окончания подачи гелия потребителю закрывают электропневмоклапаны 17 и 18 и производят слив жидкого азота из ванны криостата через запорный вентиль 7, включают подачу газообразного азота от системы подачи азота, который нагревают до температуры 100°С в электронагревателе 12 и по трубопроводу 22 подают в фильтр 10, а затем сбрасывают в окружающую среду до полного удаления вымороженных примесей из фильтрующих элементов фильтра 10.

Таким образом, заявленное устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия обеспечивает подачу потребителю гелия как с положительной, так и с отрицательной температурой, при этом обеспечивается возможность заполнения бортовых баллонов в отсеках ракетоносителей в широком диапазоне температур окружающей среды - от минус 40°С до плюс 50°С, и в баках с низкокипящими компонентами топлива, например жидкого кислорода при температуре минус 183°С.

Заявленное устройство будет использовано как при разработке новых систем заправки гелием бортовых баллонов ракетоносителей, так и при модернизации существующих систем заправки гелием ракетоносителей серии «Союз-2» на стартовых комплексах.

Устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия, содержащее криостат, датчик уровня жидкого азота, теплообменник, размещенный в среде газообразного азота, теплообменник, помещенный в жидкий азот, фильтр для улавливания вымороженных вредных примесей, электронагреватель гелия и электронагреватель азота для регенерации насыщенного фильтра, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя блоками, параллельно установленными после фильтра, каждый из которых содержит последовательно расположенные электропневмоклапан и обратный клапан, при этом один блок соединен с теплообменником, расположенным в среде газообразного азота и выполненным двухполостным, а другой с трубопроводом выдачи гелия потребителю после дополнительного обратного клапана, установленного после электронагревателя гелия.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНОГО ГЕЛИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 24.
20.01.2014
№216.012.987c

Испытательный стенд

Изобретение относится к приборостроению, в частности к механической стендовой испытательной аппаратуре, предназначенной для установки, крепления и пространственной ориентации объектов контроля, чувствительных к угловым перемещениям. Техническим результатом является повышение точности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504735
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.04.2014
№216.012.b718

Способ повышения точности волоконно-оптического гироскопа с закрытым контуром

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других интерферометрических датчиков физических величин с использованием одномодовых световодов. Повышение точности волоконно-оптического гироскопа достигается путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512599
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.10.2014
№216.012.fe5a

Опорно-упорный подшипник скольжения

Изобретение быть использовано при проектировании элементов стендового оборудования, предназначаемого для позиционирования гироприборов в процессе их точностных испытаний. Технический результат - повышение стабильности положения при позиционировании гироприборов, технологично, ремонтопригодно,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530970
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.01.2015
№216.013.1e5c

Воздушно-азотная компрессорная станция для ракетно-космического стартового комплекса

Изобретение относится к воздушно-азотным компрессорным станциям, может быть использовано преимущественно в ракетно-космических стартовых комплексах для обеспечения потребителей сжатыми газами. Компрессорная станция дополнительно снабжена обратными клапанами 2 и запорными вентилями 11, 16,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539213
Дата охранного документа: 20.01.2015
20.01.2015
№216.013.2028

Оптическая схема устройства ввода-вывода измерителя вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании измерителей вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов с использованием одномодовых световодов. Оптическая схема содержит два делителя оптической мощности 2×2 (делитель имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539673
Дата охранного документа: 20.01.2015
13.01.2017
№217.015.650b

Воздушная система термостатирования объектов, размещенных в окружающей среде

Изобретение относится к воздушной системе термостатирования негерметичных и герметичных объектов. Система содержит линию подачи воздуха, на которой последовательно установлены: заборное устройство, запорно-регулирующий клапан, фильтр, нагнетатель воздуха, два двухполостных воздухоохладителя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592158
Дата охранного документа: 20.07.2016
19.01.2018
№218.016.07a3

Способ получения электроэнергии из некондиционной топливной биомассы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электроэнергетике на основе возобновляемых источников энергоресурсов и местных видов топлива, в частности биомассы, децентрализованному электроснабжению, а также к переработке и утилизации твердых органических, в том числе бытовых отходов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631450
Дата охранного документа: 22.09.2017
19.01.2018
№218.016.0860

Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области химической технологии и теплоэнергетики на основе переработки топливной биомассы путем газификации с получением горючего газа, содержащего оксид углерода и водород. Способ предусматривает газификацию топливной биомассы в плотном слое, перемещающемся вдоль оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631812
Дата охранного документа: 26.09.2017
19.01.2018
№218.016.0918

Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области химической технологии и теплоэнергетики на основе переработки топливной биомассы, включая утилизацию твердых органических углеродсодержащих отходов, путем газификации с получением горючего газа для последующего производства тепловой и электрической энергии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631811
Дата охранного документа: 26.09.2017
19.01.2018
№218.016.0950

Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области химической технологии и теплоэнергетики на основе переработки топливной биомассы путем газификации с получением горючего газа. Способ газификации топливной биомассы в плотном слое, перемещающемся вдоль оси вращающегося вокруг своей оси наклонного цилиндрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631808
Дата охранного документа: 26.09.2017
Показаны записи 11-20 из 22.
20.01.2014
№216.012.987c

Испытательный стенд

Изобретение относится к приборостроению, в частности к механической стендовой испытательной аппаратуре, предназначенной для установки, крепления и пространственной ориентации объектов контроля, чувствительных к угловым перемещениям. Техническим результатом является повышение точности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504735
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.04.2014
№216.012.b718

Способ повышения точности волоконно-оптического гироскопа с закрытым контуром

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других интерферометрических датчиков физических величин с использованием одномодовых световодов. Повышение точности волоконно-оптического гироскопа достигается путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512599
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.10.2014
№216.012.fe5a

Опорно-упорный подшипник скольжения

Изобретение быть использовано при проектировании элементов стендового оборудования, предназначаемого для позиционирования гироприборов в процессе их точностных испытаний. Технический результат - повышение стабильности положения при позиционировании гироприборов, технологично, ремонтопригодно,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530970
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.01.2015
№216.013.1e5c

Воздушно-азотная компрессорная станция для ракетно-космического стартового комплекса

Изобретение относится к воздушно-азотным компрессорным станциям, может быть использовано преимущественно в ракетно-космических стартовых комплексах для обеспечения потребителей сжатыми газами. Компрессорная станция дополнительно снабжена обратными клапанами 2 и запорными вентилями 11, 16,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539213
Дата охранного документа: 20.01.2015
20.01.2015
№216.013.2028

Оптическая схема устройства ввода-вывода измерителя вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании измерителей вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов с использованием одномодовых световодов. Оптическая схема содержит два делителя оптической мощности 2×2 (делитель имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539673
Дата охранного документа: 20.01.2015
13.01.2017
№217.015.650b

Воздушная система термостатирования объектов, размещенных в окружающей среде

Изобретение относится к воздушной системе термостатирования негерметичных и герметичных объектов. Система содержит линию подачи воздуха, на которой последовательно установлены: заборное устройство, запорно-регулирующий клапан, фильтр, нагнетатель воздуха, два двухполостных воздухоохладителя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592158
Дата охранного документа: 20.07.2016
19.01.2018
№218.016.07a3

Способ получения электроэнергии из некондиционной топливной биомассы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электроэнергетике на основе возобновляемых источников энергоресурсов и местных видов топлива, в частности биомассы, децентрализованному электроснабжению, а также к переработке и утилизации твердых органических, в том числе бытовых отходов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631450
Дата охранного документа: 22.09.2017
19.01.2018
№218.016.0860

Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области химической технологии и теплоэнергетики на основе переработки топливной биомассы путем газификации с получением горючего газа, содержащего оксид углерода и водород. Способ предусматривает газификацию топливной биомассы в плотном слое, перемещающемся вдоль оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631812
Дата охранного документа: 26.09.2017
19.01.2018
№218.016.0918

Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области химической технологии и теплоэнергетики на основе переработки топливной биомассы, включая утилизацию твердых органических углеродсодержащих отходов, путем газификации с получением горючего газа для последующего производства тепловой и электрической энергии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631811
Дата охранного документа: 26.09.2017
19.01.2018
№218.016.0950

Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области химической технологии и теплоэнергетики на основе переработки топливной биомассы путем газификации с получением горючего газа. Способ газификации топливной биомассы в плотном слое, перемещающемся вдоль оси вращающегося вокруг своей оси наклонного цилиндрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631808
Дата охранного документа: 26.09.2017
+ добавить свой РИД