Патент на изобретение №2359167

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕЛИВА ЖИДКОГО АЗОТА ИЗ СОСУДА ДЬЮАРА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к устройствам перекачки и заправки в емкости жидкого азота. Предложено устройство для перелива жидкого азота из сосуда Дьюара, содержащее заправочную трубку, теплообменник-испаритель, в котором теплообменник-испаритель охватывает с калиброванным зазором один конец заправочной трубки, опускающийся в сосуд Дьюара. На торце теплообменника-испарителя установлена также с зазором газовая трубка, коаксиальная заправочной трубке, на участке которой, находящемся в газовой полости сосуда Дьюара, выполнены отверстия для выхода газа, сообщающие зазор между этими коаксиальными трубками и газовой полостью. Устройство снабжено пробкой, герметично закрывающей горловину сосуда Дьюара, а между заправочной и газовой трубками до пробки установлена перемычка, герметизирующая зазор между ними и препятствующая проникновению газообразного азота выше перемычки. Участок коаксиальных трубок выше упомянутой перемычки пропущен через пробку, а свободный их конец снабжен коаксиальной теплоизолирующей трубкой. Полость между всеми трубками загерметизирована и свободный конец заправочной трубки опускается в заправляемую емкость. Теплообменник-испаритель заключен в теплоизолирующий кожух. Устройство также снабжено ручкой, прижимающей пробку к горловине сосуда Дьюара. Изобретение позволяет упростить устройство, уменьшить его габариты и вес. 3 ил.

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к устройствам перекачки и заправки в емкости жидкого азота.

Известны устройства заправки криогенными жидкостями, например, по патентам РФ 2171950, 2177108, 2265153, 2137023, 1293443, 1599628, патенту ФРГ 1501291, патенту Франции 2713743, патенту США 4646525, Великобритании 2251296.

Известно устройство заправки и подачи криогенной жидкости, описанное в заявке РФ 92014812, в котором трубопроводы заправки и выдачи жидкостного криопродукта объединены в один общий патрубок, снабженный клапаном выдачи, а на трубопроводе сброса паров установлено дроссельное устройство, выход которого соединен с трубопроводом выдачи криопродукта после клапана выдачи.

Известна система подачи криогенного продукта по заявке РФ 2002109350, в которой имеется заправочная магистраль, дренажная магистраль, заправочный и дренажный клапаны, датчики давления и температуры, кроме того, в системе выполнен закольцовочный трубопровод с перепускным клапаном, подключенным одним концом к заправочной магистрали между резервуаром и заправочным клапаном, а другим – к дренажной магистрали на выходе из криогенной емкости перед дренажным клапаном.

Известно также устройство перелива и заправки в емкости криогенной жидкости по патенту РФ 2269455.

Устройство содержит штуцер и наконечник, каждый из которых имеет внешний и внутренний корпуса, при этом между корпусами установлены тепловые мосты, экраны, опоры, в зоне контакта – уплотнительные элементы, причем внутренние корпуса штуцера и наконечника снабжены подпружиненными обратными клапанами, один из которых снабжен сильфоном.

Наиболее близким аналогом заявленному устройству является техническое решение, описанное в патенте РФ 2265153 (МПК7: F17C, 3/00), в котором устройство содержит теплоизолированную емкость, трубопроводы заправки и выдачи криогенной жидкости, арматуру, теплообменник-испаритель.

Недостатками известных устройств являются их сложность, большие габариты и вес.

Задачей изобретения является упрощение устройства, уменьшение его габаритов и веса.

Данная задача решается тем, что в устройстве для перелива жидкого азота из сосуда Дьюара, содержащем заправочную трубку, теплообменник-испаритель, теплообменник-испаритель охватывает с калиброванным зазором один конец заправочной трубки, который опускается в сосуд Дьюара, на торце теплообменника-испарителя установлена также с зазором газовая трубка, коаксиальная заправочной трубке, на участке которой, находящемся в газовой полости сосуда Дьюара, выполнены отверстия для выхода газа, сообщающие зазор между этими коаксиальными трубками и газовой полостью, причем устройство снабжено пробкой, герметично закрывающей горловину сосуда Дьюара, а между заправочной и газовой трубками до пробки установлена перемычка, герметизирующая зазор между ними и препятствующая проникновению газообразного азота выше перемычки, причем участок коаксиальных трубок выше упомянутой перемычки пропущен через пробку, а свободный их конец снабжен коаксиальной теплоизолирующей трубкой, полость между всеми трубками загерметизирована и свободный конец заправочной трубки опускается в заправляемую емкость; теплообменник-испаритель заключен в теплоизолирующий кожух; устройство также снабжено ручкой, прижимающей пробку к горловине сосуда Дьюара.

На фиг1. изображена конструктивная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 – вид А, на фиг.3 – вид Б, где:

1 – сосуд Дьюара;

2 – заправляемая емкость;

3 – заправочная трубка;

4 – калиброванный зазор;

5 – кожух;

6 – теплообенник-испаритель;

7 – зазор;

8 – газовая трубка;

9 – перемычка;

10 – пробка;

11 – отверстия;

12 – теплоизолирующая трубка;

13 – ручка;

14 – герметизирующий элемент.

Предлагаемое устройство используется для перелива жидкого азота в заправляемую емкость 2 из сосуда Дьюара 1 и содержит заправочную трубку 3, один конец которой опускается в жидкий азот сосуда Дьюара 1.

Устройство также содержит теплообменник-испаритель 6, внутри которого установлена заправочная трубка 3 с калиброванным зазором 4 относительно теплообменника-испарителя 6 на его входе. Калиброванный зазор 4 выбирается из соображений необходимого объема испаряемого жидкого азота для создания давления в газовой полости сосуда Дьюара 1 с целью подачи криогенной жидкости по заправочной трубке 3. Теплообменник-испаритель 6 заключен в герметичный теплозащитный кожух 5. Выше калиброванного зазора 4 между теплообменником-испарителем 6 и заправочной трубкой 3 образован зазор 7, образующий канал для кипения и выхода пара испарившегося жидкого азота.

В боковой поверхности заправочной трубки 3, находящейся в газовой полости сосуда Дьюара 1, выполнены отверстия 11 для выхода пара.

Перемычка 9 и пробка 10 герметизируют сосуд Дьюара 1.

Заправочная трубка 3 пропущена через пробку 10, имеет коаксиальную теплоизолирующую трубку 12, и свободный конец заправочной трубки 3 опускается в заправляемую емкость 2. Полость между всеми трубками загерметизирована герметизирующим элементом 14, например, обжимной муфтой.

Устройство работает следующим образом.

При опускании погружной части устройства в жидкий азот сосуда Дьюара 1 происходит его герметизация пробкой 10, вставляемой в его горловину и прижимаемой ручкой 13. Под действием гидростатического давления жидкий азот поступает через калиброванный зазор 4 в зазор 7 между теплообменником-испарителем 6 и заправочной трубкой 3, где происходит его кипение за счет тепла, аккумулированного в теплообменнике-испарителе 6. Образующиеся пары поступают по газовой трубке 8 и через отверстия 11 – в газовую полость сосуда Дьюара 1, повышая в ней давление. Перемычка 9 препятствует проникновению газообразного азота выше перемычки 9.

Под действием избыточного давления в газовой полости сосуда Дьюара 1 жидкий азот поступает по заправочной трубке 3 и заполняет заправляемую емкость 2.

Кожух 5 предохраняет теплообменник-испаритель 6 от прямого контакта его наружной поверхности с жидким азотом и прогрева жидкого азота во всем объеме сосуда Дьюара 1.

Калиброванный зазор 4 рассчитан на постепенное кипение жидкости в зазоре 7 вокруг теплообменника-испарителя 6, что позволяет предотвратить выброс двухфазной жидкости обратно в жидкостной объем сосуда Дьюара 1 через зазор 4.

Предложенное устройство имеет малые габариты, небольшой вес, просто в изготовлении и может применяться для заправки сосудов Дьюара «открытого типа», используемых, в том числе, для медицинских целей, например для криохирургических аппаратов.

Формула изобретения

Устройство для перелива жидкого азота из сосуда Дьюара, содержащее заправочную трубку, теплообменник-испаритель, отличающееся тем, что в нем теплообменник-испаритель охватывает с калиброванным зазором один конец заправочной трубки, который опускается в сосуд Дьюара, на торце теплообменника-испарителя установлена также с зазором газовая трубка, коаксиальная заправочной трубке, на участке которой, находящемся в газовой полости сосуда Дьюара, выполнены отверстия для выхода газа, сообщающие зазор между этими коаксиальными трубками и газовой полостью, причем устройство снабжено пробкой, герметично закрывающей горловину сосуда Дьюара, а между заправочной и газовой трубками до пробки установлена перемычка, герметизирующая зазор между ними и препятствующая проникновению газообразного азота выше перемычки, причем участок коаксиальных трубок выше упомянутой перемычки пропущен через пробку, а свободный их конец снабжен коаксиальной теплоизолирующей трубкой, полость между всеми трубками загерметизирована и свободный конец заправочной трубки опускается в заправляемую емкость; теплообменник-испаритель заключен в теплоизолирующий кожух; устройство также снабжено ручкой, прижимающей пробку к горловине сосуда Дьюара.

РИСУНКИ