ЕМКОСТЬ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ПРОДУКТОВ Российский патент 2001 года по МПК F25D3/10 B65D81/18 

Изобретение относится к области холодильной и криогенной техники и касается конструкции и эксплуатации емкостей для хранения криогенных, биологических и др. продуктов при низких температурах в условиях невесомости.

Известны емкости для хранения продуктов при низких температурах (см. Е. И.Микулин. Криогенная техника, Машиностроение, 1969, стр. 227).

Емкость содержит теплоизолированный двухстенный сосуд с адсорбентом, закрепленным на внутренней стенке сосуда.

В межстенной теплоизоляционной полости размещена многослойно-вакуумная теплоизоляция. При заправке сосуда криогенным продуктом, например жидким азотом, адсорбент охлаждается внутренней стенкой сосуда, контактирующей с одной стороны с жидким азотом, и включается в работу, поглощая молекулы газов из межстенной теплоизоляционной полости, обеспечивает повышение и поддержание высокого вакуума (порядка 1•10^-4 мм рт.ст. и выше), необходимого для эффективной работы многослойно-вакуумной теплоизоляции. Однако в условиях невесомости криогенный продукт в сосуде может располагаться в виде бесформенной массы, например, в центре сосуда, при этом между жидкой массой азота и внутренней стенкой сосуда образуется газовая подушка (газообразный слой азота), имеющая более высокую температуру, чем жидкая масса азота, что снижает температурный уровень охлаждения адсорбента и ухудшает эффективность его работы.

Недостатками таких емкостей является невозможность обеспечить длительное хранение продуктов в условиях невесомости из-за малоэффективной работы поглотителя (адсорбента).

Известна также емкость для хранения продуктов при низких температурах (см. патент Великобритании N 1235866. М.кл. B 65 D 81/18), выбранная в качестве прототипа.

Емкость содержит теплоизолированный двухстенный сосуд и поглотитель, закрепленный на внутренней стенке сосуда. В теплоизоляционной межстенной полости размещена многослойно-вакуумная теплоизоляция, эффективно работающая при вакууме порядка 10 • 10^-4 мм рт.ст. и выше. Поддержание высокого вакуума в теплоизоляционой полости обеспечивается поглотителем при условии, когда заправлен сосуд криогенным продуктом и происходит охлаждение адсорбента, контактирующего с внутренней стенкой сосуда. В качестве криогенного продукта может быть заправлен жидкий азот, жидкий кислород и др. Однако, как пояснено выше, в условиях невесомости, например, при использовании жидкого кислорода и жидкого водорода на борту космической орбитальной станции в качестве источника питания водородно-кислородных электрохимических генераторов, или системы жизнеобеспечения космонавтов, а также при использовании жидкого азота для хранения биопродуктов при низких температурах в условиях невесомости возникают ситуации, ухудшающие эффективность работы адсорбента.

Недостатками известной емкости для хранения продуктов являются невозможность обеспечить длительное хранение продуктов в условиях невесомости из-за малоэффективной работы поглотителя.

Задачей настоящего изобретения является создание емкости для хранения продуктов при низких температурах, которая обеспечивала бы длительное хранение продуктов в условиях невесомости путем обеспечения эффективной работы поглотителя.

Это достигается тем, что емкость снабжена дополнительным поглотителем, помещенным в капсуле, расположенной в центре емкости, и организовано бесперебойное эффективное охлаждение поглотителя при его работе в условиях невесомости.

Сущность изобретения заключается в том, что емкость для хранения продуктов, содержащая теплоизолированный двухстенный сосуд и поглотитель, закрепленный на внутренней стенке, снабжена дополнительным поглотителем, помещенным в капсулу, расположенную в центре сосуда, при этом капсула сообщена с межстенной полостью посредством торцевых перфорированных крышек, снабжена рубашкой из капиллярно-пористого материала и скреплена с внутренней стенкой сосуда посредством радиальных перегородок с криволинейным профилем, выполненных из капиллярно-пористого материала.

Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями вновь созданная емкость для хранения продуктов обеспечивает длительное хранение продуктов не только в условиях Земли, но и в условиях невесомости за счет обеспечения эффективной работы поглотителя.

Техническое решение в части снабжения емкости дополнительным поглотителем, помещенным в капсулу, размещенную в центре сосуда, сообщения капсулы с межстенной полостью посредством торцевых перфорированных крышек и снабжения ее рубашкой из капиллярно-пористого материала скрепленной с внутренней стенкой сосуда посредством криволинейных перегородок из капиллярно-пористого материала, а также взаимная конструктивная связь всех составных элементов емкости обеспечивает длительное хранение продуктов в условиях невесомости, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Использование предлагаемой емкости для хранения продуктов, например, на борту космической орбитальной станции типа "Мир" для хранения медицинских препаратов, в среде жидкого азота или для хранения жидкого кислорода и жидкого водорода, используемых для системы жизнеобеспечения космонавтов и для обеспечения работы водородно-кислородных электрохимических генераторов, позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения эффективной работы поглотителя, размещенного в теплоизоляционной межстенной полости сосуда, что в свою очередь обеспечивает длительное хранение продуктов на борту станции при орбитальном полете.

Суть изобретения поясняется фиг. 1 - изображена емкость в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1.

Предлагаемая емкость для хранения продуктов состоит из следующих основных узлов и деталей: теплоизолированного двухстенного сосуда 1 и поглотителя 2, закрепленного на внутренней стенке 3. В качестве поглотителя 2 используют, например, цеолит марки САЕ-4ВС или активированный древесный уголь марки ПАУ-1.

Емкость снабжена дополнительным поглотителем 4, например цеолит марки САЕ-4ВС, помещенным в капсулу 5, расположенную в центре сосуда 1. Капсула 5 сообщена с межстенной полостью 6 посредством торцевых перфорированных крышек 7 и снабжена рубашкой 9 из капиллярно-пористого материала, скрепленной с внутренней стенкой 3 сосуда 1 посредством радиальных перегородок 9 с криволинейным профилем 10, выполненных из капиллярно-пористого материала. В качестве капиллярно-пористого материала используют, например, пористый титан, пористый никель и т.п. Сосуд 1 содержит полость 11 для размещения продуктов, теплоизоляцию 12, размещенную в межстенной теплоизоляционной полости 13. В качестве теплоизоляции 12 используют, например, многослойно-вакуумную теплоизоляцию, состоящую из чередующихся слоев отражающего и прокладочного материала. Емкость снабжена трубопроводами заправки 14 и дренажа 15, снабженными соответственно клапанами 16 и 17.

Работает емкость для хранения продуктов следующим образом.

Заправку емкости криогенным продуктом, например жидким азотом, производят через заправочный трубопровод 14, для чего открывают клапаны 16 и 17. Испаряющийся при этом за счет теплопритоков извне, поступающих по термомостам (опорам, дренажно-заправочным трубопроводам и т.п.), газообразный азот отводят через дренажный трубопровод 15. При заправке сосуда 1 жидким азотом начинает работать (поглощать молекулы газов из межстенной полости 6 поглотитель 2 за счет охлаждения от внутренней стенки 3, а поглотитель 4 за счет охлаждения от стенки капсулы 5, снабженной рубашкой 8, при этом в межстенной теплоизоляционной полости 13 обеспечивается вакуум порядка 1 • 10^-4 мм рт. ст. и выше, и устойчивость такого вакуума зависит от стабильности охлаждения поглотителей 2 и 4. Для поддержания стабильности охлаждения поглотителей 2 и 4 при вышеуказанном состоянии жидкой фазы азота (имеющей минимальную температуру, порядка - 196^oC) в условиях невесомости рубашка 8 и радиальные перегородки 9, имеющие криволинейный профиль 10 и скрепляющие рубашку 8 с внутренней стенкой 3 сосуда 1, выполнены из капиллярно-пористого материала. За счет капиллярных свойств материала рубашка 8 и перегородки 9, насыщаясь соприкасающимися с ними бесформенными частицами (каплями и т.п.) жидкого азота, находящимися в условиях невесомости в хаотичном состоянии, передают холод и поддерживают постоянное охлаждение поглотителей 2 и 4 до температуры жидкого азота вплоть до полного испарения (отбора) жидкого азота в сосуде 1.

Выполнение ребер 9 с криволинейным профилем 10 позволяет увеличить площадь и вероятность соприкосновения с отдельными хаотично располагающимися в условиях невесомости частицами жидкого азота (любого криогенного продукта) в полости 11 сосуда 1. При хранении биологических материалов их размещают в полости 11 в среде жидкого азота, и длительность хранения зависит от срока хранения жидкого азота до полного испарения.

Таким образом, снабжение емкости дополнительным поглотителем 4, помещенным в капсулу 5 с рубашкой 8, скрепленной с внутренней стенкой 3 сосуда 1 посредством криволинейных перегородок 9, выполненных из капиллярно-пористого материала для улавливания хаотично располагающихся частиц жидкой фазы криогенного продукта в полости 11 сосуда 1 в условиях невесомости и стабильного охлаждения поглотителя до температуры жидкой фазы криогенного продукта обеспечивает эффективную работу поглотителя 2, 4 и теплоизоляции 12, что, в свою очередь, обеспечивает длительное хранение продуктов как в условиях Земли, так и в условиях невесомости и позволяет выполнить поставленную задачу.

Изобретение относится к области холодильной и криогенной техники и касается конструкции и эксплуатации емкостей для хранения криогенных, биологических и др. продуктов при низких температурах в условиях невесомости. Емкость содержит теплоизолированный двухстенный сосуд и поглотитель, закрепленный на внутренней стенке. Емкость имеет дополнительный поглотитель, поглощенный в капсулу. Последняя расположена в центре сосуда. При этом капсула сообщена с межстенной полостью посредством торцевых перфорированных крышек, имеет рубашку из капиллярно-пористого материала и скреплена с внутренней стенкой сосуда посредством радиальных перегородок с криволинейным профилем. Перегородки выполнены из капиллярно-пористого материала. Изобретение позволяет обеспечить длительное хранение продуктов как в условиях Земли, так и в условиях невесомости. 2 ил.

Емкость для хранения продуктов, содержащая теплоизолированный двухстенный сосуд и поглотитель, закрепленный на внутренней стенке, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным поглотителем, помещенным в капсулу, расположенную в центре сосуда, при этом капсула сообщена с межстенной полостью посредством торцевых перфорированных крышек, снабжена рубашкой из капиллярно-пористого материала и скреплена с внутренней стенкой сосуда посредством радиальных перегородок с криволинейным профилем, выполненных из капиллярно-пористого материала.