Система осушки и охлаждения воздуха в теплоизолированной камере

 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к оборудованию, обеспечивающему использование в физиотерапевтических целях криогенных температур, и позволяет экономить криоагент при проведении общего криотерапевтического воздействия, поскольку обеспечивает рекуперацию холода, затраченного на подготовку (осушку и охлаждение) воздуха, которым заполняют камеру 1 для размещения пациента в ходе проведения криотерапевтических процедур. Рекуперация холода осуществляется после процедуры при опорожнении камеры 1 от холодного воздуха , который посредством реверсивных источников давления 5 и 6 откачивают в атмосферу. В слое теплоаккумулирующей насадки (ТАН) 3 обеспечивается конвективный теплообмен между эвакуируемым из камеры 1 воздухом и поверхностью ТАН 3, при : котором воздух подогревается, а ТАН 3 охлаждается . Для сокращения времени подготовки слоя ТАН 3 к проведению следующего криовоздействия в потоке воздуха, откачиваемого из камеры 1, распыляют криоагент, подаваемый в слой ТАН 3 по линии 10. Подвод криоагента обеспечивает компенсацию, потерь холода в ходе криовоздействия. В результате этого в ходе опорожнения камеры 1 слой ТАН 3 уже подготовлен к проведению очередного воздействия. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 61 В 17/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЬЭ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1526664

1 (21) 4754615/14 (22) 01.11.89 (46) 07.07.92. Бюл. ¹ 25 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (72) А.Ю.Баранов (53) 615;472(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1526664, кл. А 61 В 17/36, 1986. (54) СИСТЕМА ОСУШКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ

ВОЗДУХА В ТЕПЛОИЗОЛИРОВАН НОЙ КАМЕРЕ (57) Изобретение относится к медицинской технике, в частности к оборудованию, обеспечивающему использование в физиотерапевтических целях криогенных температур, и позволяет экономить криоагент при проведении общего криотерапевтического воздействия, поскольку обеспечивает рекуперацию холода, затраченного на подготовку (осушку и охлаждение) воздуха, которым заполняют камеру 1 для размещения паци„„5U„„1745219 А2 ента в ходе проведения криотерапевтических процедур. Рекуперация холода осуществляется после процедуры при опорожнении камеры 1 от холодного воздуха, который посредством реверсивных источников давления 5 и 6 откачивают в атмосферу. В слое теплоаккумулирующей насадки (TAH) 3 обеспечивается конвективный теплообмен между эвакуируемым из камеры 1 воздухом и поверхностью ТАН 3, при . котором воздух подогревается, à TAH 3 охлаждается. Для сокращения времени подготовки слоя ТАН 3 к проведению следующего криовоздействия в потоке воздуха, откачиваемого из камеры 1, распыляют криоагент, подаваемый в слой ТАН 3 по линии 10. Подвод криоагента обеспечивает компенсацию. потерь холода в ходе криовоздействия. B результате этого в ходе опорожнения камеры 1 слой ТАН 3 уже подготовлен к проведению очередного воздействия. 2 3.п. ф-лы, 4 ил.

1745219

20

40

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к оборудованию, обеспечивающему использование в физиотерапевтических целях криогенных температур, и является усовершенствованием изобретения по авт.св, N. 1526664.

Устройство для общей криотерапии по авт.св. М 1526664 содержит связанные между собой соединительными линиями побудитель расхода, слой теплоаккумулирующей насадки, помещенной в теплоиэолирующий корпус, снабженный линией подачи криоагента, и камеру для размещения пациента. Особенностью данного устройства является то, что процесс подготовки воздуха осуществляется в слое теплоаккумулирующей насадки (ТАН), часть которой предварительно охлаждают жидким азотом, Б охлажденном участке атмосферный воздух освобождается от влаги (вымораживанием), а его температура понижается до 90-100 К. Использование для подготовки воздуха слоя ТАН обеспечивает простоту и низкую стоимость устройства.

Однако удельные затраты криоагента на проведение одного криовоэдействия в данном устройстве достаточно велики (8 — 10 кг), Это связано с нерациональным сбросом воздуха из камеры по окончании процедуры, при котором в окружающей среде рассеивается 3.5 -5,5 кг воздуха с температурой

100-115 К, что равносильно потере 700—

1000 кДж холода, затраченного на получение воздуха. Кроме того, в данном устройстве для охлаждения теплоаккумулирующей насадки предложен способ орошения ее жидким азотом, что не позволяет использовать для отвода тепла пары криоагента, количество которых не обеспечивает удовлетворительного конвективного теплообмена с поверхностью ТАН. Низкое паровыделение при орошении слоя жидким криоагентом является следствием пленочного кипения жидкого азота, которое доминирует. в процессе охлаждения. В результате удельные затраты криоагента оказываются в

8 — 10 раз выше минимальных расчетных значений, Целью изобретения является экономия криоагента, Для этого система снабжена расположенным с другой стороны корпуса тепломассообменного аппарата дополнительным входом, связанным с дополнительным источником давления, при этом оба источника давления выполнены реверсивными, а выход системы и вход патрубка размещены на равноудаленном от входов расстоянии. Система может быть снабжена запорным элементом, установленным на ее выходе, а исго ники давления могут быть связаны с атмосферой посредсгвом обще о трубопровода.

Использование в системе расположенного с другой стороны корпуса тепломассообменного аппарата дополнительного входа, связанного с дополнительным источником давления, при том, что оба источника давления выполнены реверсивными, а выход системы и вход патрубка размещены на равноудаленном от входов системы расстоянии, позволяет использовать тепломассообменный аппарат не только для осушки и охлаждения воздуха, направляемого в камеру для проведения криовоэдействия, нб и для рекуперации холода, аккумулированноro поданным в камеру воздухом после проведения процедуры. Для этого воздух из камеры откачивают в атмосферу через слой теплоаккумулирующей насадки, т.е. стимулируют подвод тепла от насадки к потоку воздуха. Рекуперация холода снижает затраты криоагента на подготовку слоя теплоаккумулирующей насадки к следующему криовоздействию, а следовательно, и удельные затраты криоагента. Оптимальные условия теплообмена достигаются в том случае, когда линии подачи криоагента и соединения слоя теплоаккумулирующей насадки с камерой для пациента введены в теплоизолирующий корпус на участке, равноудаленном от источников давления, т.к. в этом случае температурные поля в слое теплоаккумулирующей насадки симметричны относительно линии подачи криоагента, причем участок с минимальной температурой непосредственно прилегает к линии, соединяющей слой насадки с камерой для размещения пациента, Установка на линии соединения слоя теплоаккумулирующей насадки с камерой запорного элемента, а также соединение источников давления с атмосферой посредством общего трубопровода, предупреждает испарение криоагента за пределами слоя насадки и снижает затраты криоагента при первичном охлаждении слоя теплоаккумулирующей насадки, когда посредством переключения источников давления в слое создают возвратно-поступательное движение газа, а криоагент рас-. пыляют в газовом потоке.

На фиг.1-4 изображена предлагаемая система в различных режимах работы; на фиг,1 — 2 — режим первичного охлаждения слоя теплоаккумулирующей насадки; на фиг.3 — режим наполнения камеры подготовленным воздухом в начале процедуры: на фиг,4 — режим рекуперации холода при. опорожнении камеры.

1745219

Система (см. фиг.1) соединена с камерой 1 для размещения пациента через линию 2. Теплоаккумулирующая насадка 3 размещена в теплоизолированном корпусе

4. К торцовым сечениям последнего подключены реверсивные источники давления

5 и 6, На линии 2 предусмотрен фильтр 7 и может быть установлено запорное устройство 8. Реверсивные источники давления 5 и 6 сообщаются с атмосферой через общий трубопровод 9. Линия 10 подачи криоагента введена в корпус 4 в одном сечении с линией 2 нэ участке, равноудаленном от источников давления 5 и 6.

При первичном охлаждении слоя насадки, периодически переключая направление подачи источников давления (см. фиг.1), в корпусе 4 создают возвратно-поступательное движение воздуха со средней скоростью фильтрации 2 — 3 м/с. Запорное устройство 8 отсекает камеру 1 от слоя-насадки 3. По линии 10 в слой подают жидкий криоагент, который, смешиваясь с газовым потоком, испаряется. Значительная скорость фильтрации газового потока обеспечивает удовлетворительный конвективный теплообмен между газом и поверхностью насадки, что позволяет использовать для охлаждения насадки не только процесс испарения криоагента, но и процесс перегрева его паров от состояния насыщения до 270 — 280 К. Периодическое изменение направления подачи газовой. смеси (см. фиг.2) обеспечивает постепенное снижение температуры потока в точке подвода криоагента, что достигается за счет теплообмена с расположенными до линии

10 слоями теплоаккумулирующей насадки 3, Процесс первичного охлаждения продолжают до получения в слое насадки участка с заданной температурой и размерами, достаточного для подготовки воздуха в режиме криовоздействия. При первичном охлаждении слоя теплоаккумулирующей насадки газ, откачиваемый источником давления 5 (см. фиг.1),поступает в линию 10, откуда источником давления вновь нагнетается в слой насадки 3. B этом слое происходит непрерывное испарение криоагента, поэтому в зоне первичного охлаждения через слой циркулируют только пары азота, т,е. исключается внос влаги из атмосферы.

Кроме того, в случае соединения реверсивных источников давления 5 и 6 посредством общей линии 10, уменьшаются потери холода(затраты криоагента), от рекуперации,т.к. недогретый в слое теплоаккумулирующей насадки 3 поток газа вновь нагнетаетея в слой одним из источников. Симметрйчмое расположение источников давления 5 и 6 относительно линий подачи криоагента и соединения слоя теплоэккумулирующей насадки с камерой для размещения пациента обеспечивает симметрию температурного поля в слое теплоаккум лирующей насадки относительно линий 2 и 10, причем минимальная температура частиц слоя насадки 3 достигается в точке ввода- указанных линий в корпус 4. Возможно исполнение системы без запорного устройства. В этом случае поступление холодного потока в линию 2 предупреждается. разрежением, которое со-: здается в точке соединения насадки, помещенной в корпус 4, при работе источника давления 5 (см. фиг.1).

Для проведения криовоздействия в камеру 1 источниками давления 5 и 6 подают охлажденный и осушенный в слое насадки 3 атмосферный воздух. При этом устройство 8 открыто, а фильтр 7 обеспечивает очистку воздуха от кристаллов воды. Подготовленный воздух накапливается в нижней части камеры 1 и вытесняет ее первичную атмосферу через негерметичное сечение в окружающую среду. Продолжительность наполнения камеры от 1 до 30 — 60 с.

Для вторичного использования холода, затраченного на подготовку воздуха при наполнении камеры 1, холодный воздух из камеры откачивают по окончании криовоздействия через слой теплоаккумулирующей насадки 3, Откачка обеспечивается за счет работы реверсивных источников давления 5 и 6 (cM. фиг.4). При контакте с теплоаккумулирующей насадкой воздух подогревается до температуры, близкой к 270 К. Для покрытия потерь холода в откачиваемый воздушный поток подают жидкий криоагент, который, испаряясь, понижает начальную температуру потока до

80 .К, что позволяет одновременно с откачкой восстановить в слое насадки 3 охлажденный участок, необходимый для проведения последующего криовоздействия. После полного удаления холодного воздуха иэ камеры 1 источники давления 5 и 6 останавливают, устройство 8 зэ крывают, а пациент покидает камеру через дверь. Система готова для проведения очередного криовоздействия.. При большой продолжительности паузы. между криовоздействиями температура насадки на охлажденном участке может повыситься из-за подвода тепла от окружающей среды, в этом. случае необходимо восстановить размеры и температуру участка, исполь- зуя возвратно-поступательный режим подачи газа (см. первичное охлаждение).

С помощью предлагаемой системы уменьшают количество криоэгента, расхо1745219

@us 2 дуемого на проведение одного криовоздействия (удельные затраты криоагента), достигаемое прежде всего эа счет прекращения сброса холодного воздуха в окружающую среду после проведения процедуры. Регене- 5 рация холода, достигаемая эа счет откачкиотработанного воздуха через слой теплоаккумулирующей насадки, на 80-90 снижает удельные затраты криоагента и упрощает эксплуатацию системы. Так, благодаря рас- 10 пылению в потоке отработанного воздуха криоагента удается объединить процессы регенерации холода и промежуточного (межциклового) охлаждения слоя теплоаккумулирующей насадки. Причем условия теп- 15 лообмена между насадкой и криоагентом в этом случае оптимальные. Наряду со снижением затрат криоагента на межцикловое охлаждение теплоаккумулирующей насадки удельные затраты криоагента уменьшаются 20 за счет оптимизации процесса теплообмена в режиме первичного охлаждения слоя теплоаккумулирующей насадки, достигнутой путем организации квазициклического возвратно-поступательного движения потока 25 газа.

Симметричное размещение охлажденного участка теплоаккумулирующей насадки относительно линии подачи подготовленного воздуха в камеру позволяет вести подачу 30 воздуха одновременно двумя ветвями (от двух источников), что позволяет свести к минимуму длину пути, который проходит подготавливаемый воздух в слое теплоаккумулирующей насадки, и гидравлическое 35 сопротивление, преодолеваемое источниками давления, которое уменьшается до

400 — 700 Па и может быть покрыто осевым вентилятором. Использование осевых вентиляторов.снижает затраты на изготовление и упрощает организацию технологических переключений (реверс).

Существенным техническум преимуществом системы является отсутствие в ее работе технологических пауз. Сразу после опорожнения камеры от холодного воздуха и выхода пациента система готова для проведения новой процедуры, что значительно увеличивает ее пропускную способность, Реальная кратность процедур 10-20 в час (у и рототипа 4 — 5).

Формула изобретения

1. Система осушки и охлаждения воздуха в теплоизолированной камере по авт,св.

%1526664, отл ича ющаяся тем, что, с целью экономии криоагента, она снабжена расположенным с другой стороны корпуса тепломассообменного аппарата дополнительным входом, связанным с дополнительным источником давления, при этом оба источника давления выполнены реверсивными, а выход системы и вход патрубка для подачи криоагента размещены на равноудаленном от входов системы расстоянии, 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена запорным элементом, установленным на ее выходе.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что источники давления связаны с атмосферой посредством общего трубопровода.

1745219

1745219

Составитель А.Баранов

Редактор М.Стрельникова Техред M.Moðãåíòàë Корректор М.Пожо

Заказ 2ЗЗО Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101