ЕМКОСТЬ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ
TANK FOR STORING OF CRYOGENIC LIQUIDS

Изобретение относится к криогенной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации криогенных емкостей, предназначенных для хранения и подачи криогенных продуктов к потребителю.
Известны емкости для хранения криогенных продуктов (см., например, «Холодильная техника» Энциклопедический справочник, книга 1, под редакцией Ш.Н.Кобулашвили, Госторгиздат. 1960 г., с.474), содержащие теплоизолированный сосуд, наружный кожух, дренажно-заправочные трубопроводы с запорной и регулирующей арматурой. В таких емкостях отсутствуют внутриемкостные датчики измерения количества криогенной жидкости и, как правило, заправку емкости криогенным продуктом производят до перелива через дренажный трубопровод, а при небольших количествах жидкости измерение производят взвешиванием.
Известны емкости для хранения криогенных продуктов (см., например, «Холодильная техника» Энциклопедический справочник, книга 1 под редакцией Ш.Н.Кобулашвили, Госторгиздат, 1960 г., с.478-480), в которых в качестве измерительных приборов используют: электрические калориметры, дроссельные приборы. Количество жидкости определяют по тепловому балансу колориметра или аппаратов, используемых при замерах (испытаниях). Наиболее простой метод измерения количества жидкости - это взвешивание на электронных часах, имеющих погрешность не более ±50°, однако он менее точен и требует громоздких заправочно-установочных на весах сооружений.
Недостатками указанных технических решений-аналогов являются сложность и низкая точность измерения количества криогенной жидкости.
Наиболее близким по технической сущности является емкость для хранения криогенных жидкостей, принятая за прототип, и содержащая теплоизолированный внутренний сосуд с размещенным внутри устройством для измерения количества криогенной жидкости (см., например, В.Г.Фастовский и др. «Криогенная техника», изд. «Энергия», Москва, 1967 г., с.271-273, 336, 337).
Указанная емкость снабжена внешним кожухом и приборным щитом, на котором установлен индикатор, градуированный на жидкий азот и кислород и имеющий во внутренней полости сосуда датчик с чувствительным элементом из проволоки, диаметром 0,15 мм, выполненным в виде спиралей, погруженных в жидкость. О количестве жидкости в сосуде судят по показаниям индикатора.
Недостатками конструкции емкости для хранения криогенных жидкостей, принятой за прототип, является низкая точность информации о количестве криогенной жидкости.
Задачей изобретения является создание такой конструкции емкости для хранения криогенных жидкостей, которая обеспечивала бы повышение точности измерения количества криогенной жидкости в емкости.
Технический результат достигается за счет того, что в емкости для хранения криогенных жидкостей, содержащей теплоизолированный внутренний сосуд, внутри которого размещен датчик количества криогенной жидкости резонансного типа с единой нитью проводника чувствительного элемента, в отличие от прототипа чувствительный элемент датчика количества криогенной жидкости выполнен в виде соединенных плоских спиралей, расположенных в параллельных плоскостях и закрепленных на параллельно установленных внутри сосуда плоских перфорированных панелях, при этом переходы плоских спиралей из одной в другую размещены в одной плоскости, перпендикулярной параллельным плоскостям расположения плоских перфорированных панелей без пересечения в пространстве спиральных витков элемента, а сами спирали уложены в соседних параллельных плоскостях в противоположном направлении относительно друг друга, причем плоские перфорированные панели выполнены из электроизоляционного материала и установлены на равных расстояниях друг от друга, а датчик количества через электрогермовыводы, проложенные в оболочках, подсоединен к вторичному электронному прибору - преобразователю.
Результат достигается за счет изменения конструкции датчика количества резонансного типа криогенной жидкости, в котором изменена и конструкция проводника чувствительного элемента, и его размещение во внутреннем сосуде, и закрепление на параллельно установленных внутри сосуда плоских перфорированных панелях, а также за счет подсоединения датчика количества через электрогермовыводы, проложенные в оболочках, к вторичному электронному прибору - преобразователю.
Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными решениями, вновь созданные конструкция емкости для хранения криогенных жидкостей и принцип укладки чувствительного элемента резонансного измерителя количества жидкости обеспечивают не только повышение точности измерения количества криогенной жидкости, но и упрощают конструкцию и изготовление датчика, а, следовательно, повышают его надежность и позволяют достичь значительного экономического эффекта, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемых технических решений.
Суть изобретения поясняется чертежом.
Предлагаемая емкость для хранения криогенных жидкостей состоит из следующих основных узлов и деталей: теплоизолированного внутреннего сосуда 1 с размещенным внутри устройством для измерения количества криогенной жидкости 2.
Устройство для измерения количества криогенной жидкости 2 выполнено в виде датчика количества резонансного типа 3 из единой нити проводника 4 чувствительного элемента 5 в виде соединенных плоских спиралей 6, уложенных, например, по типу спирали Архимеда и закрепленных на параллельно установленных внутри сосуда 1 плоских перфорированных панелях 7, 8, 9. При этом один конец первой спирали и второй конец последней спирали единой нити проводника чувствительного элемента через электрогермовыводы 10, проложенные во внутренней 11 и наружной 12 оболочках, подсоединен к вторичному электронному прибору - преобразователю 13, а второй конец первой спирали соединен с первым концом второй спирали и т.д. - второй конец каждой предыдущей из спиралей соединен с первым концом последующей спирали; причем панели 7, 8, 9 выполнены из электроизоляционного материала, например из стеклопластика, и установлены на равных расстояниях друг от друга.
Переходящие одна в другую (предыдущая в последующую) спирали 14, 15, 16 чувствительного элемента 5, уложены, но типу спирали Архимеда 6 в параллельных плоскостях панелей 7, 8, 9. Переходы 17, 18 нити проводника 4 чувствительного элемента 5 между соседними панелями 7 и 8, 8 и 9 осуществлены в одной плоскости 19, перпендикулярной параллельно установленным панелям 7, 8, 9, без пересечения в пространстве спиральных витков (участков 14, 15, 16) чувствительного элемента 5.
В соседних параллельно установленных панелях 7, 8, 9 уложены спиральные участки 14, 15, 16 (витки) в противоположном направлении относительно друг друга, что приведет к созданию одинаковой направленности тока по чувствительному элементу 5 во всех спиральных участках 14, 15, 16, уложенных на параллельно установленных панелях 7, 8, 9. Выполнение в панелях 7, 8, 9 перфорации позволяет обеспечивать перемещение рабочего тела (криогенной жидкости) по объему сосуда 1, а выполнение их из электроизоляционного материала уменьшает наводки и помехи при измерении количества жидкости.
Резонансный датчик количества 3 работает на принципе сравнения частот.
При заполнении (отборе из) внутреннего сосуда 1 криогенной жидкостью, например жидким кислородом, имеющим диэлектрическую проницаемость больше единицы, измеряется резонансная частота чувствительного элемента 5 и сигнал с датчика количества 3 подается на вход вторичного электронного прибора - преобразователя 13, позволяющего контролировать количество криогенной жидкости в сосуде 1.
При изготовлении датчика количества резонансного типа 3 единую нить проводника 4 чувствительного элемента 5 укладывают в виде спиральных участков 14, 15, 16, например, по типу спирали Архимеда 6 на параллельно установленных внутри сосуда 1 плоских перфорированных панелях 7, 8, 9, при этом переходы 17, 18 нити проводника 4 чувствительного элемента 5 между соседними панелями 7 и 8, 8 и 9 осуществляют в одной плоскости 19, перпендикулярной параллельно установленным панелям 7, 8, 9 без пересечения в пространстве спиральных витков (участков 14, 15, 16) чувствительного элемента 5. В соседних параллельно установленных панелях 7, 8, 9 укладывают спиральные участки 14, 15, 16, (витки) в противоположном направлении относительно друг друга, чем создают одинаковую направленность тока по чувствительному элементу 5 во всех спиральных участках (витках) 14, 15, 16, уложенных на параллельно установленных панелях 7, 8, 9, а это исключает взаимные наводки и помехи при прохождении тока по виткам.
Выполнение спиральных участков (витков) 14, 15, 16 в виде плоских спиралей, например, по типу спирали Архимеда 6 и укладка их на параллельно установленных панелях 7, 8, 9 обеспечивает равномерное распределение единой нити проводника 4 в параллельных плоскостях, расположенных во внутренней оболочке 11 сосуда 1, что упрощает конструкцию и изготовление датчика 3 измерения количества криогенной жидкости в сосуде 1 и позволяет повысить точность измерения количества криогенной жидкости, а также выполнить поставленную задачу.