СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДНОЙ ГАЗОВОЙ СТРУИ Российский патент 1997 года по МПК F25B9/02 A61B17/36 

Изобретение относится к криомедицине.

Известный способ работы, реализуемый устройством, описанный в источнике, для получения холодной газовой струи требует в начале подъема давления в сосуде, а затем снятия заглушки для выхода газовой струи. Для прекращения подачи газовой струи требуется установка этой заглушки на прежнее место, что опасно, так как можно жидким хладагентом обжечь руку. Поэтому это устройство только разового пользования, а следовательно, неэкономично и при этом время достижения заданной температуры газовой струи нерегламентировано.

Известен способ работы, реализуемый аналогичным устройством, включающим два источника для рабочих тел, один из которых жидкий азот, а другой - атмосферный воздух. Последний требует очистки и осушки от паров влаги. Работа этого устройства не исключает забивку снегом магистралей и в частности смесителя, трубопровода и сепаратора. Отсутствие запорного устройства на трубопроводе проводит к непроизводительным потерям жидкого хладагента.

Способ работы устройства для получения холодной газовой струи принят за прототип.

Недостатком способа являются:
расход хладагента обеспечивается, с одной стороны, регулируемым дозатором, а с другой корректировкой давления газа в сосуде. Операции по изменению расхода хладагента производятся вручную, что не гарантирует высокой точности;
изменение температуры газовой струи обеспечивается изменением расхода и мощностью электроиспарителя и поэтому процесс регулирования носит инерционный характер;
длительность достижения заданной температуры нерегламентировано и приводит к непроизводительным потерям жидкого хладагента.

Предлагаемый способ работы устройства для получения холодной газовой струи исключает эти недостатки.

Достигается это тем, что в предлагаемом способе работы для получения холодной газовой струи жидкий хладагент подают одновременно в основную и байпасные магистрали, а затем автоматически по сигналу датчика температуры, свидетельствующему о достижении выходящей струеи заданной оптимальной температуры, запорные устройства в байпасных магистралях переводят в противофазный режим открытия и закрытия.

В начальный момент имеет место форсированный режим работы устройства, связанный с увеличенным расходом хладагентом по сравнению с оптимальным в приблизительно 1,5 раза, а при стабилизации температуры газовой струи расход хладагента уменьшается в приблизительно 1,5 раза. Таким образом, достигается эффективность и экономичность работы устройства. В известных технических решениях эти признаки отсутствуют и поэтому предлагаемое техническое решение отвечает критерию патентоспособности.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ работы.

Устройство включает теплоизолированный сосуд с жидким хладагентом, основную и две байпасные магистрали, каждая из которых содержит дозатор, запорное устройство (электромагнитный клапан), теплообменное устройство, буферную емкость и расходное сопло, с встроенным датчиком температуры. Байпасные магистрали имеют точку отбора непосредственно после теплоизолированного сосуда и точки ввода до и после теплообменного устройства. Эти элементы, кроме условно обозначенных запорных и теплообменного устройств, а также датчика температуры не показаны.

Электрическая схема устройства включает запорные устройства 1, 2 и 3 теплообменное устройство 4, электрические переключатели 5, 6 и 7, сигнальные индикаторы 8 и 9, электрическое реле 10 с нормально разомкнутыми контактами 11 и 12, электрическое реле 13 с нормально разомкнутыми контактами 14, 15, 16, 17, электрическое реле 18 с нормально разомкнутыми контактами 19 и 20 и нормально замкнутыми контактами 21, датчик температуры 22, задатчик температуры 23 и блок питания 24. Теплообменное устройство 4 имеет электрический нагреватель.

Устройство работает следующим образом. При подаче электропитания через блок питания 24 путем нажатия переключателя 5 загорается световой индикатор 8, свидетельствующий о готовности устройства к работе. Давление в теплоизолированном сосуде поднимается за счет испарения жидкого хладагента и создаются условия для выдачи жидкого хладагента. После нажатия переключателей 6 и 7 в электроцепях реле 10 и 13 появляется ток и контакты 11, 12, 14 и 15 замыкаются, а контакты 16 размыкаются. Запорные устройства 1, 2, 3 открываются, а электроцепь теплообменного устройства 4 обесточивается. Хладагент из теплоизолированного сосуда поступит через дозаторы в основную и байпасные магистрали, и на выходе устройства появится газовая струя, температура которой будет быстро понижаться. При одновременном открытии всех трех запорных устройств расход газовой струи будет максимальным. При достижении заданной температуры газовой струи, о чем свидетельствуют сигналы датчика 22, задатчик температуры 23 устанавливают в положение, при котором загорается световой индикатор 9. Загорание светового индикатора 9 информирует о согласовании сигналов датчика 22 и задатчика 23, появлении тока в электроцепи реле 17, замыкании контактов 16, 18, 20, 21, размыкании контактов 14, 15, и 19, обесточивании электроцепи реле 13 и запорного устройства 2 (устройство закроется) и появлении тока в цепи теплообменного устройства 4, т.е. о включении электронагревателя. В результате хладагент из теплоизолированного сосуда будет теперь поступать только в основную магистраль и байпасную, в которой размещено запорное устройство 3. Расход газовой струи уменьшится до оптимального значения, а температура ее начнет повышаться. Произойдет рассогласование сигналов датчика 22 и задатчика 23 и, как следствие, обесточивание электроцепи реле 17. Последнее вызовет размыкание контактов 16, 18, 20 и 21, замыкание контактов 14, 15 и 19, погасание светового индикатора 9, обесточивание электроцепи запорного устройства 3 и теплообменного устройства 4 и появление тока в электроцепи запорного устройства 2. Запорное устройство 3 закроется, а запорное устройство 2 откроется. Хладагент теперь из теплоизолированного сосуда будет поступать в основную магистраль и байпасную, в которой размещено запорное устройство 2. Расходы хладагента по байпасным магистралям одинаковы, и поэтому общий расход газовой струи будет постоянным и иметь оптимальное значение. Температура газовой струи начнет уменьшаться, что вызовет рассогласование сигналов датчика 22 и задатчика 23 и произойдет ряд автоматизированных операций, которые приведут к закрытию запорного устройства 2, к открытию запорного устройства 3 и включению теплообменного устройства 4.

Итак, при закрытии запорного устройства 2 и открытии запорного устройства 3 температура газовой струи будет повышаться, так как включается теплообменное устройство 4 для компенсации "холода" вносимого хладагентом по байпасной магистрали, а при открытии запорного устройства 3 и закрытии запорного устройства 2 температура газовой струи будет понижаться, так как теплообменное устройство выключается. Таким образом достигается стабилизация температуры газовой струи с заданным допуском.

В настоящее время изготовлена и испытана "Установка криогенная передвижного типа для ревматологии", изделие 7011, испытания которой показали соответствие требованиям технического задания.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство N 712081, СССР, кл. A 61 B 17/36 /аналог/.

2. Авторское свидетельство N 1777841, СССР, кл. A 61 B 17/00, аналог.

3. Авторское свидетельство N 1360726, СССР, кл. A 61 B 17/00, прототип.

Использование: в криомедицине. Сущность изобретения: обеспечивают получение холодной газовой струи путем подачи жидкого хладагента одновременно в основную и байпасные магистрали через дозаторы при открытии запорных устройств. Затем автоматически по сигналу датчика температуры, свидетельствующему о достижении выходящей газовой струей заданной оптимальной температуры, запорные устройства в байпасных магистралях переводят в противофазный режим открытия и закрытия. 1 ил.

Способ получения холодной газовой струи, включающий подачу жидкого хладагента из теплоизолированного сосуда в основную магистраль, дозирование и нагрев в теплообменном устройстве по сигналу датчика температуры, размещенного в расходном сопле, отличающийся тем, что жидкий хладагент, поступающий из теплоизолированного сосуда, делят на три части и одновременно направляют одну в основную магистраль, а две другие в байпасные магистрали через дозаторы, после стабилизации температуры выходящей газовой струи подачу жидкого хладагента в байпасные магистрали осуществляют попеременно.