РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Заявляемая полезная модель относится к области криогенной техники, а именно к емкостному оборудованию для хранения и транспортирования криогенных жидкостей.
Из уровня техники известна конструкция резервуара для хранения криогенной жидкости, включающая внутренний сосуд, кожух, трубу слива-налива жидкости из внутреннего сосуда, трубу газосброса из внутреннего сосуда и мембранное предохранительное устройство, установленное на кожухе резервуара, через которое газ сбрасывается в атмосферу, если давление в межстенном пространстве превышает атмосферное давление (см. книгу Филин Н.В., Буланов А.Б. Жидкостные криогенные системы. М., 1985, стр. 194, рис. 6.13 б).
Известно техническое решение «Резервуар для хранения криогенной жидкости» (патент РФ №2653611, опубл. 11.05.2018 г)., состоящий из внутреннего сосуда, кожуха и вакуумированной изолирующей полости между ними, а также включающий трубу слива-налива жидкости из внутреннего сосуда и трубу газосброса из внутреннего сосуда, проходящие через изолирующую полость и стенку кожуха, и установленное на кожухе мембранное предохранительное устройство, выход которого соединен трубопроводом с трубой газосброса, при этом кожух изготовлен из материала, работоспособного при температуре криогенной жидкости, а толщина стенки кожуха определяется из условия прочности при давлении не ниже значения рабочего давления внутреннего сосуда.
Данное техническое решение по совокупности признаков является наиболее близким к заявляемому и принято в качестве прототипа.
Анализ существующих конструкций двустенных резервуаров с вакуумными типами изоляций, предназначенных для хранения и транспортировки криогенных жидкостей, показал, что одной из существующих проблем в данной области является опасность возникновения аварийной ситуации в случае нарушения герметичности или разрушения внутреннего сосуда, в результате которого, криогенная жидкость поступая в межстеннос пространство вскипает, создавая повышенное давление в нем, что может привести к разрушению кожуха и попаданию криогенной жидкости в атмосферу. Подобная авария несет опасность поражения персонала парами криогенной жидкости и воспламенения при хранении опасных продуктов.
Указанное выше техническое решение, решает имеющуюся проблему, но в связи с тем, что в случае разгерметизации внутреннего сосуда, кожух становится сосудом под давлением, создается дополнительная опасность разрыва кожуха. Кроме того, такая конструкция требует увеличения толщины стенки, что повышает металлоемкость изделия.
Известно, что к сосудам, работающим под избыточным давлением, предъявляются особые требования безопасности. Согласно Технического регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (TP ТС 032/2013) к сосудам, работающим под избыточным давлением, относятся сосуды, имеющие максимально допустимое рабочее давление свыше 0,05 МПа.
Проблема, которую решает заявляемая полезная модель, заключается в снижении пожароопасности и риска пролива криогенной жидкости в окружающую среду, в случае аварийной ситуации.
Заявляемый технический результат - снижение опасности разрушения криогенного резервуара, в случае потери герметичности или разрушения внутреннего сосуда.
Указанный технический результат достигается тем, что резервуар для хранения и транспортирования криогенной жидкости, включает внутренний сосуд и наружную оболочку, выполненные из материалов, устойчивых к воздействию криогенных жидкостей, вакуумно-изолированную полость между внутренним сосудом и оболочкой, трубу слива-налива жидкости из внутреннего сосуда, проходящую через вакуумно-изолированную полость и стенку оболочки, мембранное предохранительное устройство, расположенное на наружной стенке оболочки и соединенное выходом с трубопроводом газосброса. Причем мембранное предохранительное устройство и объем межстенного пространства выбраны с параметрами, при которых, в случае разрушения внутреннего сосуда, давление в межстенном пространстве не превысит 0,05 МПа, что исключает работу наружной оболочки в условиях избыточного давления, независимо от величины давления во внутреннем сосуде, и снижает риск разрушения наружной оболочки в случае аварии. Вместе с тем расположение мембранного предохранительного устройства выбрано таким образом, чтобы исключить попадание криогенной жидкости в трубу газосброса, и как следствие, в атмосферу. Дополнительно труба газосброса включает испаритель, для подогрева холодных паров криогенной жидкости, что позволяет обеспечить контролируемый сброс криогенных продуктов (например паров СПГ) и исключить загазованность рабочих зон холодными парами криогенной жидкости. Заявляемая конструкция резервуара для криогенных жидкостей не требует увеличения толщины стенки наружной оболочки, что снижает металлоемкость, не нарушая прочностных характеристик изделия. В связи с тем, что наружная оболочка резервуара не будет работать в условиях избыточного давления, отсутствует необходимость применения радиографического метода для контроля сварных швов наружной оболочки, что позволяет упростить технологию изготовления резервуара.
Отличительный признак заявляемой полезной модели от прототипа - подбор параметров мембранного предохранительного устройства и объема межстенного пространства, при которых исключается работа наружной оболочки в условиях избыточного давления, а именно сверх давления 0,05 МПа.
В процессе анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявляемой полезной модели, заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, сходными с существенными признаками заявляемой полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется схемой (Фиг.), на которой изображен резервуар для хранения и транспортирования криогенной жидкости, включающий внутренний сосуд 1 и наружную оболочку 2, выполненные из материалов, устойчивых к воздействию криогенных жидкостей, вакуумно-изолированную полость 3 между внутренним сосудом и оболочкой, трубу слива-налива жидкости из внутреннего сосуда 4, проходящую через вакуумно-изолированную полость и стенку оболочки, мембранное предохранительное устройство 5, расположенное на наружной стенке оболочки и соединенное выходом с трубопроводом газосброса 6, Причем последняя включает испаритель 7 для подогрева холодных паров криогенной жидкости.
Работа резервуара для хранения и транспортирования криогенной жидкости осуществляется следующим образом. В случае нарушения герметичности или разрушения внутреннего сосуда 1, криогенная жидкость поступает в вакуумно-изолированную полость 3 и испаряется, что приводит к повышению давления в межстенном пространстве. Когда величина давления в межстенном пространстве достигнет величины давления настройки мембранного предохранительного устройства 5 (которое не превышает 0,05 МПа) мембрана разрывается и пары криогенной жидкости из межстенного пространства поступают в трубу газосброса 6, проходят через испаритель 7, подогреваются и сбрасываются в атмосферу. В момент сброса паров криогенной жидкости через трубу газосброса 6 в атмосферу возможен слив жидкости из внутреннего сосуда 1 через трубу слива-налива 4 в резервную емкость.
Применение настоящей полезной модели позволяет обезопасить персонал, обслуживающий криогенные резервуары от поражения парами криогенных жидкостей и снизить риск пожароопасной ситуации, в случае пролива криогенной жидкости в атмосферу.
В настоящее время на резервуар для хранения и транспортирования криогенной жидкости разработана конструкторская документация и выполнен опытный образец, который успешно прошел комплекс испытаний.