Устройство для переливания криогенных жидкостей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Соцмалкстическик

Республик

<»859747 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.04.77 (21) 2476030/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.э

F 17 С 9/00

Государственный комитет

Опубликовано 30.08.81. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 05.09.81 (53) УДК 621.59 (088.8) но делам иэобретеиий и открытий с

В. И. Грищенко, Б. Н. Муринец-Маркевич, В.,Е. Березуцкая, Л. И. Лысенко и М. Е. Носов (72) Авторы изобретения

Физико-технический институт низких температур

АН Украинской ССР

{71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕЛИВАНИЯ КРИОГЕННЫХ

ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к криогенной технике и может найти применение для переливания криогенных жидкостей, например аргона, кислорода, азота, из питающего объема в сосуды Дьюара или для подачи криогенных жидкостей к объектам охлаждения, например жидкого азота из сосуда Дьюара к зондам для замораживания патологически измененных участков ткани, которые находят применение в таких областях медицины, как стоматология, нейрохирургия, гинекология.

Известны переливные устройства для подачи криогенных жидкостей к различным приборам, содержащие переливной трубопровод с запорной и контролирующей арматурой и оборудованные вторым трубопроводом, соединяющим питающий сосуд с источником сжатого газа-вытеснителя (1).

Однако при частых операциях переливания повышение и сброс давления увеличивают потери криогенной жидкости и загрязняют питающий сосуд. Когда потери криогенной жидкости крайне нежелательны или не допускается загрязнение сосуда, переливное устройство снабжается предохранительным клапаном, отрегулированным на избыточное давление 0,2 — 0,3 кг/см, который устанавливается в соединяющийся с переливным устройством питающий сосуд, а в переливной трубопровод устанавливается специальный вентиль. Кроме того, при необходимости повышения избыточного давления в питающем сосуде свыше 1 кг/см требуется продолжительный период времени.

Известно также устройство для регулируемого вытеснения криогенных жидкостей из замкнутых сосудов, содержащее теплопроводную вытеснительную трубку, погружаемую одним концом в криогенную жидкость, содержащуюся в теплоизолированном сосуде, на которой размещен передвигаемый по высоте тепловой мост из высокотеплоемкого материала, например меди (2).

15 Недостатком устройства является низкая скорость повышения давления из-за малотеплопроводной паровой подушки, образующейся между неподвижной жидкостью в сосуде и контактирующей с ней поверхностью теплового моста.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для переливания криоген"ных жидкостей, содержащее сосуд Дьюара с переливной трубой, нижний конец которой

859747 установлен у днища сосуда, и установленный на переливной трубе испарительный элемент, выход которого подключен к верхней части сосуда Дьюара 13).

Недостатки данного устройства состоят в тепловой инерционности и наличии в начальный момент переливания какого-либо источника избыточного давления.

Цель изобретения — ускорение процесса переливания.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительной трубой, установленной снаружи переливной трубы с образованием капиллярного канала между ними, при этом канал подключен к входу испарительного элемента.

Кроме того, испарительный элемент выполнен в виде установленного на горловине сосуда Дьюара оребренного колпачка.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит переливную трубку 1, запорный вентиль 2, с которым через шланг 3 соединен криохирургический инструмент 4 с охлаждающим наконечником 5 и трубкой "; отвода газа. Корпус запорного вентиля 2 соединен с дополнительной трубой 7 из высокотеплопроводного материала, имеющей и части, размещаемой снаружи

;;:è:;òа югцего объема, отверстия 8, которая установлена концентрично и с капиллярным каналом относительно переливной трубы 1.

Концентри гно и с зазором относительно трубы 7 установлен иснарительный элемент 9, герм:.т:«|но соединяющий переливную трубс .;:„.:. паниной 10 питающего сосуда

Дьюара 11, причем испарительный элемент в час г.-j, расположенной оппозитно отверстиям

8 трубы 7, снабжен оребрением 12. Давление в питающем сосуде Дьюара контролиг>уется манометром 13, а величина избыточного давления регламентируется предохранительным клапаном 14. В устройстве образован капиллярный сифон с помощью трубы 7, переливной трубы 1 и испарительного элемсн-а 9. Одним коленом сифона является зазор между внутренней поверхностью трубы

7 и нару:кной поверхностью переливной трубы 1, участком перегиба — отверстия 8 в трубе 7, вторым коленом — зазор между наружной поверхностью последней и оребренным испарительным элементом 9, герметично соединенным с горловиной 10 питающего сосуда Дьюара 11.

Возможны другие варианты конструкции предлагаемого устройства. Например, капиллярный сифон может быть выполнен как независимая изогнутая трубка малого диаметра с коленами разной длины, изготовленная из высокотеплопроводного материала, имеющая в части, размещаемой снаружи питающего объема, оребрение, один конец которой предназначен для установки вблизи дна питающего сосуда, а второй — вблизи горловины.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы необходимо герметично соединить устройство для переливания криогенных жидкостей с горловиной 10 питающего сосуда Дьюара 11, заполненного

5 криогеннои жидкостью (вентиль 2 при этом закрыт) . Под действием гидростатического давления криогенная жидкость заполняет канал между переливной трубой 1 и трубой 7, при этом вследствие контактирования с по;О верхностью последней криогенная жидкость в канале частично газифицируется и в виде струи парожидкостной смеси через отверстия

8 попадает на теплую, оребренную снаружи поверхность испарительного элемента 9, что приводит к дополнительной газификации.

Давление в питающем сосуде Дьюара над криогенной жидкостью быстро растет и через 10 — 20 с достигает 1.,5 кгс/см2, что вполне достаточно для эффективной циркуляции криогенной жидкости через наконечник

>р 5 криохирургического инструмента 4.

Значительная газификация криогенной жидкости. происходит лищь в начальные

20 — 30 с и с уменьшением разности температур между трубой 7 и заполняющей канал криогенной жидкостью достигает минималь 5 ной величины, зависящей от теплопритоков из окружающей среды, до достаточной для поддержания постоянного давления при определенном расходе. Наружная поверхность трубы 7, несмотря на соприкосновение с криогенной жидкостью, охлаждается медленно из-за малотеплопроводной паровой подушки, образующейся между наружной поверхностью и криогенной жидкостью. Величина теплопритоков в установившемся режиме может изменяться путем установки трубы 7 с боль35 шим или меньшим поперечным сечением части, соединенной с наружным оребренным испарительным элементом 9.

Через 10 — 20 с, после соединения устройства с питающим сосудом открывают вентиль 2 и криогенная жидкость по шлангу 3

4О начинает поступать к наконечнику 5, охладив который и испарившись, выходит по трубке 6 в окружающую среду.

Предлагаемое устройство обеспечивает интенсивный теплообмен между поверхнос45 тью труб и криогенной жидкостью за счет высокой скорости движения по капилляру под действием гидростатического давления, в результате газификации быстро создает избыточное давление в питающем объеме и за счет этого ускоряет начало процесса пере50 ливания без дополнительных энергетических затрат.

Формула изобретения

l. Устройство для переливания криогенных жидкостей, содержащее сосуд Дьюара с переливной трубой, нижний конец которой установлен у днища сосуда, и установлен859747

Составитель Г. Ольшанская

Редактор Т. Мермелштайн Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга заказ 7417/58 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ный на перелив ной трубе испарительный элемент, выход которого подключен к верхней части сосуда Дьюара, отличающееся тем что, с целью ускорения процесса переливания, устройство снабжено дополнительной трубой, установленной снаружи переливной трубы с образованием капиллярного канала между трубами, при этом капиллярный канал подключен к входу испарительного элемента.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что испарительный элемент выполнен в виде установленного на горловине сосуда Дьюара оребренного колпачка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Уайт Г. К. Экспериментальная техника в физике низких температур. М., Физматгиз, 1961, с. 60.

2. Патент ЧССР № 133603 кл. F 17 С 1969.

3. Латент США № 3440829, 1о кл. 62 — 51, 1969.