ПАТРУБОК ОТБОРА ЖИДКОГО ГАЗА ИЗ КРИОГЕННОЙ ЁМКОСТИ

Полезная модель относится к конструкциям емкостей, цистерн и магистралей сжиженного газа.
Известна конструкция железнодорожной цистерны для вязких и затвердевающих жидкостей, в нижней части которой расположено сливное устройство, включающее патрубок для слива жидкости, и отличающееся наличием котла с системой разогрева в виде парообогревательной рубашки, разделенной на секции. По обе стороны котла выполнены отводы для подключения пара и выхода конденсата. Система разогрева обеспечивает раздельный обогрев паром корпуса котла и сливного устройства, которое включает обогреваемый тройник и концевые клапаны. (RU, патент на полезную модель №100506 U1, МПК B65D 88/74, 2010 г.).
Недостатком указанной конструкции является применение пара в качестве теплоносителя, обогревающего сливное устройство. Системы генерации, подвода и отвода пара усложняют конструкцию, увеличивают эксплуатационные расходы, для транспортирования и переливания топлива, в частности,
Известно устройство для слива и налива сжиженного газа через угловую запорную арматуру железнодорожных цистерн, включающее в себя патрубок, один из концов которого выполнен с возможностью соединения со сливо-наливной магистралью. На втором конце патрубка расположены элементы для герметичного соединения со сливо-наливным вентилем железнодорожной цистерны. Конструкция патрубка отличается применением приводного элемента с гайкой, удлинителя с рукоятками, планкой и скобой, фиксирующих полуколец и стопорного кольца. (RU, патент на полезную модель №17530 U1, МПК B67D 5/04, 2000 г.).
Недостатком рассмотренного устройства является отсутствие элементов, обогревающих патрубок слива, что при зимних температурах и наличии в сжиженном газе примесей тяжелых углеводородов может приводить к закупорке сливного канала, препятствовать сливу сжиженного газа. Отмечается также усложненность конструкции патрубка, повышенная трудоемкость его изготовления.
Известна конструкция железнодорожной цистерны для перевозки опасных грузов, обеспечивающая безопасность перевозки и надежность функционирования за счет поддержания постоянной вязкости продукта. Цистерна оборудована подогревательным кожухом и котлом, что позволяет предотвратить загустевание или замерзание продукта. Подогревательный кожух выполняют с возможностью пропускания через него горячего пара, что обеспечивает подвод тепла по нижней полуповерхности котла. (RU, патент на полезную модель №7962 U1, МПК B61D 5/00, 1997 г.).
Недостатком конструкции является использование в качестве теплоносителя, обогревающего нижнюю полуповерхность котла и сливное устройство, водяного пара, что усложняет конструкцию цистерны и системы подогрева, а также пониженная экономичность принятого способа, требующего прогрева всего корпуса и содержимого цистерны, что связано с повышенными тепловыми потерями.
Известны патрубки для протока жидких газов в конструкциях криогенных устройств, в частности, испарителей - газификаторов («Криогенные системы», том 2. Москва, изд. «Машиностроение». 1999 г. с. 487-488, рис 4.110).
Недостатком, характерным для функционирования таких патрубков, является образование кристаллов двуокиси углерода в каналах трубок, что при наличии в газе тяжелых углеводородов может привести к засорению каналов трубок, нарушить питание двигателя газом.
Техническим результатом полезной модели является устранение засорения проточного сечения патрубка отбора жидкого газа из криогенной емкости кристаллическими образованиями двуокиси углерода и вязкими отложениями углеводородных соединений и восстановление протока жидкого газа по патрубку отбора газа из криогенной емкости без демонтажно-монтажных работ.
Указанный технический результат достигается тем, что внутренняя проточная трубка патрубка помещена в наружной трубке патрубка и соединена с нею таким образом, что между ними образована цилиндрическая полость, герметично отделенная от полости внутреннего сосуда криогенной емкости, и в указанной полости размещены электронагревательные элементы. Цилиндрическая полость патрубка отбора жидкого газа из криогенной емкости, в которой размещены электронагревательные элементы, может быть герметизирована и сообщена с полостью вакуумной изоляции криогенной емкости.
На рисунке представлена конструкция предлагаемого патрубка отбора жидкого газа из криогенной емкости.
Патрубок отбора газа из криогенной емкости состоит из наружной трубки 1 и внутренней проточной трубки 2, размещенной в наружной трубке 1. Торец 3 внутренней проточной трубки 2 открыт во внутреннюю полость 4 внутреннего сосуда 5 емкости криогенного газа. Противоположный конец внутренней проточной трубки 2 соединен трубопроводом с устройствами топливоподготовки и подачи топлива в двигатель (на чертеже не показано). Наружная трубка 1 и внутренняя проточная трубка 2 герметично соединены через проставок 6 и торцевое закрытие 7. Наружная трубка 1 патрубка герметично крепится в нижней части криогенной емкости к стенке 5 внутреннего сосуда криогенной емкости через внутренний проставок 8 и к стенке 9 кожуха криогенной емкости через внешний проставок 10. К проставку 10 приварен проставок-сильфон 11, противоположный торец которого герметично соединен через проставок 12 с наружной трубкой 1 патрубка отбора жидкого газа из криогенной емкости.
В образованной между наружной трубкой 1 и внутренней проточной трубкой 2 патрубка цилиндрической полости 13 размещены электронагревательные элементы 14 нагревательного устройства (на чертеже не показано), соединенные электрическими проводами 15 через уплотняющее устройство 16 с источником электропитания (на чертеже не показан). Часть цилиндрической полости 13 заполнена теплоизолирующим материалом 17.
Предложенный патрубок отбора жидкого газа из криогенной емкости функционирует следующим образом. При наполненной сжиженным газом криогенной емкости жидкое газовое топливо поступает из нижней части полости 4 внутреннего сосуда 5 криогенной емкости под давлением газовой фазы, находящейся в верхней части внутреннего сосуда 5, в канал внутренней проточной трубки 2 патрубка отбора жидкого газа и далее в систему питания двигателя локомотива. Расход газа соответствует расчетному значению, определяемому внутренним диаметром внутренней проточной трубки 2, разностью давлений в начале и конце газовой магистрали, вязкостью протекающей среды.
В случаях, когда процессы кристаллизации двуокиси углерода и наличие высоковязких углеводородов в составе топлива приводят к уменьшению или прекращению протекания топлива из-за засорения проходного сечения внутренней проточной трубки 2, автоматически по сигналу датчика расхода топлива (на чертеже не показан) или вручную по показаниям приборов (на чертеже не показаны) на электронагревательные элементы 14 подается по проводам 15 через уплотняющее устройство 16 электрическое напряжение.
Тепло, выделяемое электронагревательными элементами 14, повышает температуру поверхностей наружной трубки 1 и внутренней проточной трубки 2, контактирующих со сжиженным газом. Осуществляется прогрев близлежащих слоев жидкого топлива, который разрушает кристаллы двуокиси углерода, уменьшает вязкость тяжелых фракций углеводородов. Ускоряется испарение сжиженного газа, что влечет за собой повышение давления над поверхностью жидкого топлива в криогенной емкости. В результате процессы протекания топлива по каналу внутренней проточной трубки 2 восстанавливаются, после чего электропитание нагревательного устройства автоматически или вручную прекращается, и патрубок отбора жидкого газа из криогенной емкости функционирует в штатном режиме.
При штатной работе патрубка отбора жидкого газа из криогенной емкости вакуум в полости между проставком-сильфоном 11 и наружной поверхностью трубки 1, а также теплоизолирующий материал 17, помещенный в цилиндрическую полость 13 между трубкой 1 и внутренней проточной трубкой 2, минимизируют тепловой поток из окружающей среды в криогенное топливо через детали патрубка отбора жидкого газа. При герметизации цилиндрической полости 13, в которой размещены электронагревательные элементы 14, и ее сообщении с полостью вакуумной изоляции криогенной емкости достигается дальнейшее снижение теплопередачи из окружающей среды в криогенное топливо через детали патрубка отбора жидкого газа из криогенной емкости.