Емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания Советский патент 1989 года по МПК E03B7/10 B65D90/22 

Изобретение относится к устройствам для транспортирования и хранения жидких пищевых продуктов в металлической таре в условиях низких температур, преимущественно ниже температуры замерзания жидкого продукта, заполняющего тару, и может быть использовано для хранения в неотапливаемых складских помещениях, для транспортировки на всех видах транспорта в зимНИИ период в отдаленные северные районы жидких продуктов, веществ и т. д. в металлических банках, бочках, цистернах или в другой хрупкой таре.

В основном изобретении описана емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания, которая содержит теплоизоляционное покрытие в зоне демпфирующего

Го

Емкость заполняют жидкостью, например водой, неполностью, оставляя демпфирующий объем 3 не менее 10%, и. оставляют на хранение. Если температура окружающего воздуха понижается и становится равной нулю или отрицательной, вода в емкости начинает охлаждаться. Наличие неравномерной теплоизоляции на наружной поверхности и теплоотдающих ребер на внутренней поверхности создает условия 10 неравномерного охлаждения. Снизу тепло отводится быстрее, чем сверху, поэтому скорость продвижения ледяного фронта в нижней части больше и она быстрее промерзает. Кроме того, наличие полого усечен- Поставленная цель достигается тем, что 5 °™ конуса в верхней части формирует неравномерную толщину ледяной корки на пообъсма и монотонно убывающее при удалении от этих зон.

Использование такой неравномерной теплоизоляции эффективно предотвращает от разруи ения емкость при замерзании находящейся в ней жидкости. Однако в тех случаях, когда емкость выполнена из материала с хорошей теплопроводностью, например из металла, надежность применения такой теплоизоляции снижается из-за того, что температура разных частей поверхности емкости под теплоизоляцией выравнивается.

Цель изобретения - повышение надежности хранения.

20

25

внутри емкости для хранения жидкостей в условиях замерзания размещены на дне и боковых стенках тепло отдающие ребра, высота которых возрастает от демпфирующей полости ко дну, и полый усеченный конус, прикр нленпый большим основанием к верхней стенки емкости. Конус может быть выполнен из теплоизолируюодего материала.

Установление развитой поверхности теплообмена ниже демпфирующего объема позволяет осуп;ествить замораживание жидкости снизу вверх. При этом у боковых стенок и дна образуется слой льда, монотонно увеличивающийся от демпфирующего объема ко лну емкости. Нал ичие полого конуса ограничивает конвективное перемешивание жидкости в емкости, поэтому внутри копуса вода охлаждается и за.мерзает в последнюю очередь, при этом она постоянно имсег возможность перемещаться в сторону демпфирующей полости, компенсируя увеличение объема замерзающей снизу жидкости. I IpHMciicinie теплоизолирующего материала уменынает теплоотдачу и охлаждение жидкости, находящейся внутри копуса, и повы- HiacT надежность хранения.

На фиг. 1 изображена емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания (показаны ее основные элементы), которая может быть использована и для транспортировки, разрез; на фиг. 2 - пример выполнения емкости - бидон; на фиг. 3 - то же, бак для воды.

Емкость состоит из корпуса 1, покрытого снаружи теплоизоляцией 2 из слоя тепло- 11зо,,ионного материала переменной тол- Н1ИНЫ. Незаполненная жидкостью часть емкости не менее 10% образует демпфирую- Н1ую полость - демпфирующий объем 3. Па боковых стенках и дне с внутренней стороны корпуса 1 расположены теплоотдаю- щие ребра 4. К верхней стенке или крышке нрикреплен своим большим основанием полый усеченный конус 5, который может быть вынолнен из теплоизолирующего материала. Расстояние от вершины ребра до бо- новой стенки возрастает по направ-лению от демпфирующей полости ко дну.

Устройство работает следующим образом.

верхности воды: в центре она тоньше, у стенок толще. Если даже ледяная корка успевает образоваться сверху, то она в центре тоньше, чем в других местах, и раньше проламывается, снижая перенапряжение со стенок емкости.

На фиг. 1 показано совокупное использование всех факторов, ведущих к неравно- .мерному промерзанию емкости. Это - ограничение конвекции жидкости внутри емкости за счет полого конуса, обеспечение неравномерной вдоль поверхности емкости теплоотдачи от жидкости к стенкам за счет ребер, обеспечение неравномерной теплопроводности самих стенок за счет теплоизоля30 ции, обеспечение неравномерной прочности ледяной корки такой, что она самая слабая в верхней части, в центре за счет конуса. На фиг. 2 показан бидон с размещенными внутри теплоотдающими ребрами 4 и полым конусом. Бидон сверху накрыт тепло35 изолирующим мешком. Такой бидон с водой можно оставлять на морозе, поскольку наличие ребер обеспечивает ускоренное формирование ледяной корки в нижней части бидона. Такая корка дополнительно укреп.,, ляет стенки емкости, предохраняя их от разрушения.

На фиг. 3 показан накрытый мешко.м бак для воды с теплоотдающими ребрами и полым конусом, который прикреплен к крышке 45 бака. Конус может быть изготовлен из полиэтилена или другого гидрофобного и теплоизолирующего материала.

Наличие такого конуса дополнительно теплоизолирует верхние и центральные слои жидкости и нарушает условия тепловой конвекции воды. Вода имеет аномальный коэффициент объемного расширения, ее плотность при стремлении температуры к нулю градусов Цельсия падает. Поэтому ох,- лажденная у боковых стенок и у дна вода всплывает на поверхность. Без конуса она бы равномерно распределилась на поверхности, образовав корку льда, толщина которой со временем возрастала бы. При определенной толщине такой корки ее прочность превышает

50

5

верхности воды: в центре она тоньше, у стенок толще. Если даже ледяная корка успевает образоваться сверху, то она в центре тоньше, чем в других местах, и раньше проламывается, снижая перенапряжение со стенок емкости.

На фиг. 1 показано совокупное использование всех факторов, ведущих к неравно- .мерному промерзанию емкости. Это - ограничение конвекции жидкости внутри емкости за счет полого конуса, обеспечение неравномерной вдоль поверхности емкости теплоотдачи от жидкости к стенкам за счет ребер, обеспечение неравномерной теплопроводности самих стенок за счет теплоизоля0 ции, обеспечение неравномерной прочности ледяной корки такой, что она самая слабая в верхней части, в центре за счет конуса. На фиг. 2 показан бидон с размещенными внутри теплоотдающими ребрами 4 и полым конусом. Бидон сверху накрыт тепло5 изолирующим мешком. Такой бидон с водой можно оставлять на морозе, поскольку наличие ребер обеспечивает ускоренное формирование ледяной корки в нижней части бидона. Такая корка дополнительно укреп,, ляет стенки емкости, предохраняя их от разрушения.

На фиг. 3 показан накрытый мешко.м бак для воды с теплоотдающими ребрами и полым конусом, который прикреплен к крышке 5 бака. Конус может быть изготовлен из полиэтилена или другого гидрофобного и теплоизолирующего материала.

Наличие такого конуса дополнительно теплоизолирует верхние и центральные слои жидкости и нарушает условия тепловой конвекции воды. Вода имеет аномальный коэффициент объемного расширения, ее плотность при стремлении температуры к нулю градусов Цельсия падает. Поэтому ох,- лажденная у боковых стенок и у дна вода всплывает на поверхность. Без конуса она бы равномерно распределилась на поверхности, образовав корку льда, толщина которой со временем возрастала бы. При определенной толщине такой корки ее прочность превышает

0

прочность стенок бака (у таких банок, оставленных на морозе, выбивает дно). Наличие полого конуса приводит к тому, что охлажденная и всплывающая вода собирается и замерзает у боковых стенок в верхней части, при этом центральные слои сверху теплоизолированы слоем воздуха, а сбоку - материалом конуса. Толщина корки льда в центральных слоях наименьщая и они периодически проламываются, снимая напряжение со стенок.

Предлагаемая емкость может быть использована при хранении и транспортировке жидких продуктов в естественных условиях при отрицательной температуре.

Формула изобретения

. Емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания по авт. св. № 1234545, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности хранения, внутри емкости размещены на дне и боковых стенках теплоот- дающие ребра, высота которых возрастает от демпфирующего объема ко дну, и полый усеченный конус, прикрепленный больщим основанием к верхней стенке емкости.

2. Емкость по п. 1, отличающаяся тем, что конус выполнен из теплоизолирующего материала.

Изобретение относится к устройствам для транспортирования, хранения жидких пищевых продуктов в металлической таре в условиях низких температур и может быть использовано для хранения в неотапливаемых складских помещениях или при транспортировке в зимний период в отдаленные северные районы жидких веществ, увеличивающих свой объем при замерзании. Цель изобретения - повышение надежности хранения. Емкость для хранения жидкостей в условиях замерзания состоит из корпуса, покрытого сверху слоем теплоизоляционного материала переменной толщины, максимальной в зоне демпфирующего объема и монотонно убывающей при удалении от этой зоны. Внутри емкости размещены на дне и боковых стенках теплоотдающие ребра, высота которых возрастает от демпфирующего объема к дну, и полый усеченный конус, прикрепленный большим основанием к верхней стенке емкости, который может быть выполнен из теплоизолирующего материала. Повышение надежности хранения продукта в емкости обеспечивается благодаря более интенсивному охлаждению его снизу за счет более развитой поверхности теплообмена и за счет конуса, который ограничивает конвективное перемешивание жидкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

fPu2.Z