БЕЗОПАСНОЕ ДРЕНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО
SAFE DRAIN DEVICE

Изобретение относится к устройствам сброса взрывоопасного газа в атмосферу из сосудов паров криогенных жидкостей (метана, водорода и др.) Оно может быть применено как на транспортных средствах доставки взрывоопасного газа под давлением, так и на стационарных установках.
В зависимости от вида выбрасываемого газа для обеспечения безопасности промышленных объектов используются разнообразные дренажные устройства, принцип работы которых основан на рассеивании газов под действием турбулентности, разбавлении выбрасываемого опасного газа до предельно допустимых концентраций.
Недостатком указанных безопасных дренажных устройств является то, что сброс газа через насадки осуществляется вручную через открытый запорный вентиль. Для этого транспортные резервуары, например резервуары с жидким водородом или этиленом, приходится сопровождать в пути, чтобы наблюдать за ростом давления в них, и при превышении определенного давления сбрасывать его.
В стационарных резервуарах давление сбрасывают в стояки с дожиганием газа на их срезе. Недостатком указанного способа является то, что необходимо устанавливать высокие стояки и снабжать их системой поджига горючего газа.
Известно дренажное устройство, содержащее трубу с насадком, который выполнен в виде коллектора в форме полого тора с размещенными по периметру поперечными полукольцевыми отверстиями, установленного на выходном конце трубы и сообщающегося с ней посредством соединительных трубок (а.с. 1157319, бюл. 19 от 23.05.1985 г.). Недостатком данного технического решения является малая поверхность теплообмена с окружающей средой и вследствие этого ухудшение динамики истечения потока газа, а следовательно, - повышение концентрации взрывоопасного газа в зоне сброса.
Также известно дренажное устройство, содержащее подводящий и отводящий коллекторы, две сбросные трубы, сообщенные с ними. Устройство снабжено выпускной трубой соединенной своим входом с отводящим коллектором, а выходом - с атмосферой, сбросные трубы, выполненные с внутренним и внешним продольными оребрениями (патент РФ №2206832, опубл. 20.06.2003 г.). Это устройство повышает эффективность с одновременным сокращением размеров зон опасных концентраций выбрасываемых криогенных газов (метана, водорода и др.) за счет их подогрева.
Данная конструкция является наиболее близкой к предлагаемой по совокупности признаков и выбрана в качестве прототипа.
Однако данное техническое решение имеет ряд недостатков - наличие теплообменного аппарата усложняет конструкцию, появляется необходимость его технического обслуживания, дополнительный расход металла соответственно ведет к удорожанию.
Предлагаемым изобретением решается задача - создание дренажного устройства, обеспечивающего безопасное рассеивание взрывоопасных газов из цистерн, предназначенных для перевозки взрывоопасных криогенных жидкостей (метан, водород и др.) по ж/д дорогам.
При этом достигается следующий технический результат: автоматический безопасный выброс взрывоопасного газа на любой высоте и без его подогрева.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в дренажном устройстве для сжиженных взрывоопасных газов, содержащем центростремительную активно-реактивную ступень турбодетандера, входной и выходной патрубки газа, тормоз, перфорированный коллектор, где устройство выполнено в виде единого блока. Входной патрубок газа активно-реактивной ступени соединен с парциальным клапаном, а патрубок выхода - с перфорированным коллектором, кроме того, тормоз выполнен в виде лопасти вентилятора, насаженного на вал активно-реактивной ступени турбодетандера.
Признаки, отличающие предлагаемое безопасное дренажное устройство от прототипа, - выполнение устройства в виде единого блока, в котором входной патрубок газа активно-реактивной ступени соединен с парциальным клапаном, а патрубок выхода с перфорированным коллектором. Кроме того, тормоз выполнен в виде лопасти вентилятора, насаженного на вал активно-реактивной ступени турбодетандера.
Эти признаки обуславливают безопасное эффективное автоматическое рассеивание взрывоопасных газов на любой высоте и без его подогрева на всей протяженности следования цистерны по ж/д. Отсутствие теплообменного аппарата позволяет упростить конструкцию, тем самым отказаться от технического обслуживания дополнительного оборудования (теплообменного аппарата), соответственно способствует снижению металлоемкости.
Предлагаемый вариант выполнения безопасного дренажного устройства для сжиженных взрывоопасных газов изображен на фиг. 1 и фиг. 2.
Безопасное дренажное устройство для сжиженных взрывоопасных газов включает центростремительную активно-реактивную ступень турбодетандера 1, входной 2 и выходной 3 патрубки газа, тормоз 4, перфорированный коллектор-разбавитель 5. Входной патрубок 2 газа активно-реактивной ступени соединен с парциальным клапаном 6, а патрубок выхода 3 с перфорированным коллектором 5. Кроме того, тормоз 4 выполнен в виде лопасти вентилятора 8, насаженного на вал 7 активно-реактивной ступени турбодетандера 1.
Безопасное дренажное устройство для сжиженных взрывоопасных газов работает следующим образом.
3
При увеличении давления в резервуаре до максимально допустимой величины клапан 6 открывается. Выходящий газ раскручивает рабочее колесо детандера 1, газ с колеса попадает в перфорированный коллектор-разбавитель 5. Лопасть вентилятора 8 вращается с той же скоростью, что и колесо активно-реактивной части турбодетандера 1. Лопасти захватывают атмосферный воздух и разбавляют струйки взрывоопасного газа, выходящие с перфорированного коллектора 5, до безопасной концентрации. Так, например, при сбросе метана из резервуара с расходом 280 Нм/час при мощности вентилятора 2 кВт достигается степень разбавления 1:20 (1 порция метана 20 - воздуха).
Преимущество предлагаемого технического решения состоит в том, что без участия человека происходит автоматический сброс взрывоопасного газа в атмосферу без предварительного его подогрева.
На заявляемое изобретение разработана конструкторская документация. Заявленное техническое решение - безопасное дренажное устройство может быть установлено в цистерну транспортировки сжиженного природного газа (СПГ), водорода, этилена и др. взрывоопасных газов.