ЕМКОСТЬ ДЛЯ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ Советский патент 1996 года по МПК F17C3/06 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к резервуарам для хранения криогенных жидкостей.

Известны также емкости для криогенных жидкостей, в вакуумной полости которых размещена экранно-вакуумная теплоизоляция [1]
Преимущество таких емкостей заключается в том, что в них теплоизоляции работает эффективно при умеренном вакууме (10^-2oC 10^-3 торр). Однако в этих конструкциях сохраняются общие недостатки, связанные с охлаждением внутренней оболочки. Уменьшение размеров внутренней оболочки при их захолаживании приводит к увеличению зазора между корпусом и внутренней оболочкой. Опоры обычной конструкции не в состоянии компенсировать колебания зазора, возникающие из-за температурного сжатия конструкции. Поэтому приходится значительно усложнять конструкцию опор, вводя в них компенсирующие элементы. Недостатком конструкции является и значительная теплоемкость внутренней оболочки, которая неизбежно приводит к интенсивному испарению криогенной жидкости в начальный момент заправки. В некоторых случаях потери бывают настолько велики, что объем испаряющейся криогенной жидкости сравним с полезным объемом емкости.

Кроме того, корпус емкости в известных конструкциях работает на сжатие, поскольку пространство внутри корпуса вакуумировано, а снаружи на него действует давление атмосферы. Такое нагружение требует значительного усиления конструкции, что дополнительно увеличивает вес емкости.

Известна также емкость для криогенной жидкости, содержащая корпус, внутреннюю оболочку из полимерной пленки и размещенную между ними экранно-вакуумную теплоизоляцию [2]
Такая емкость имеет малый вес, однако возможно повреждение пленки при взаимодействии ее с элементами изоляции и с твердыми частицами в криогенной жидкости.

Целью предполагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности устройства за сет предотвращения повреждения пленки.

Для достижения этой цели внутренняя оболочка снабжена слоями войлока из полимерного материала, размещенными по обеим ее сторонам, при этом толщина каждого слоя войлока не менее чем в пять раз превышает толщину полимерной пленки. Пленка и войлок могут быть выполнены из полиэтилентерефталата или полиимида.

При таком выполнении внутренняя оболочка становится эластичной и приобретает возможность свободно расширяться. Это позволяет компенсировать температурное сжатие внутренней оболочки и изменить характер нагружения корпуса емкости. Прижимаясь через слой изоляции к корпусу емкости, внутренняя оболочка оказывает на обшивку корпуса давление, равное давлению криогенной жидкости емкости, которое равно или больше атмосферного. Таким образом, корпус емкости полностью разгружается от сжимающей нагрузки, а это позволяет значительно облегчить его. Функции опор в предлагаемой конструкции выполняет сама экранно-вакуумная изоляция, зажатая между внутренней оболочкой и корпусом емкости.

Кроме того, тонкостенная пленочная оболочка обладает значительно меньшей теплоемкостью, чем оболочка в известных конструкциях, а это позволяет существенно уменьшить потери криогенной жидкости при захолаживании емкости в начальный момент заправки.

На фиг.1 схематично изображен общий вид емкости предлагаемой конструкции в разрезе; на фиг.2 внутренняя структура слоев теплоизоляции.

На внутреннюю поверхность жесткого металлического корпуса 1 цилиндрической формы установлена экранно-вакуумная изоляция 2, на которую опирается внутренняя оболочка 3, состоящая из слоя полимерной пленки 4 и двух слоев синтетического войлока 5.

Наличие внешних войлочных слоев на пленочной оболочке, во-первых, предотвращает механическое повреждение пленки при взаимодействии ее с элементами экранно-вакуумной изоляции и с твердыми частицами, находящимися в криогенной жидкости, и во-вторых, исключает возможность образования на пленке складок малого радиуса (сравнимого с толщиной пленки), из-за которых возникают усталостные трещины.

Предлагаемое соотношение толщин пленки и войлочных слоев является оптимальным, поскольку при этом на порядок увеличивается радиус изгиба пленки, что практически исключает образование трещин. При меньшей толщине войлока устранить образование трещин не удается. ЫЫЫ2

1. Емкость для криогенной жидкости, содержащая корпус, внутреннюю оболочку из полимерной пленки и размещенную между ними экранно-вакуумную теплоизоляцию, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности емкости за счет предотвращения повреждения пленки, внутренняя оболочка снабжена слоями войлока из полимерного материала, размещенными по обеим ее сторонам, при этом толщина каждого слоя войлока не менее чем в пять раз превышает толщину полимерной пленки.

2. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что пленка и войлок выполнены из полиэтилентерефталата или полиимида.

1. Емкость для криогенной жидкости, содержащая корпус, внутреннюю оболочку из полимерной пленки и размещенную между ними экранно-вакуумную теплоизоляцию, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет предотвращения повреждения пленки, внутренняя оболочка снабжена слоями войлока из полимерного материала, размещенными по обеим ее сторонам, при этом толщина каждого слоя войлока не менее чем в пять раз превышает толщину полимерной пленки. 2. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что пленка и войлок выполнены из полиэтилентерефталата или полиимида.