Устройство для переливания криогенных жидкостей Советский патент 1981 года по МПК F17C9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕЛИВАНИЯ КРИОГЕННЫХ

1

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 допускает ;я загрязнение сосуда, переливное устройство снабжается предохранительным клапаном, отрегулированным на избыЖИДКОСТЕЙ

точное 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 свыще 1 кг/см требуется продолжительный период времени.

Известно также устройство для регулируемого вытеснения криогенных жидкостей из замкнутых сосудов, содержащее теплопроfO водную 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.

Недостатком устройства является низкая

S скорость повышения давления из-за малотеплопроводной паровой подущки, образующейся между неподвижной жидкостью в сосуде и контактирующей с ней поверхностью теплового моста.

20

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

установлен у днища сосуда, и установленный на переливной трубе испарительный элемент, выход которого подключен к верхней части сосуда Дьюара 3.

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 i, запорный вентиль 2, с которым через шланг 3 соединен криохирургический инструмент 4 с охлаждающим наконечником 5 и трубкой б отвода газа. Корпус запорного вентиля 2 соединен с дополнительной трубой 7 из высокотеплопроводного материала, имеклцей в части, размещае.мой снаружи объема, отверстия 8, которая установле.ча онцентрично и с капиллярным канало /; относительно переливной трубы 1. Концентрично и с зазором относительно трубь 7 установлен испарительный элемент 9, гер 1 тично соединяющий переливную трубку ; с горловиной 10 нитающего сосуда Дьюара 11, причем испарительный элемент в часг.ч, .юженной оппозитно отверстиям 8 трубы 7, снабжен оребрением 12. Давление в питающем сосуде Дьюара контролируется ма1 ометром 13, а величина избыточного давления регламентируется предохранительпы.м клапаном 14. В устройстве образован капиллярный сифон с помоидью трубы 1, переливной трубы 1 и испарительного эле.мента 9. Одним коленом сифона является зазор между внутренней поверхностью трубы 7 и наружной 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 И, заполненного криогенной жидкостью (веитиль 2 при этом закрыт). Под действием гидростатического давления криогенная жидкость заполияет канал между переливной трубой 1 и трубой 7, при этом вследствие контактирования с поO верхностью последней криогенная жидкость в канале частично газифицируется и в виде струи парожидкостной смеси через отверстия 8 попадает на теплую, оребреииую снаружи поверхность испарительного элемента 9, что дриводит к дополнительной газификации.

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

5 криохирургического инструмента 4.

Значительная газификация криогенной жидкости, происходит лищь в начальные 20-30 сие уменьшением разности температур между трубой 7 и заполняющей канал криогенной жидкостью достигает минимальной 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 малотеплопроводиой паровой подушки, образующейся между наружной поверхностью и криогенной жидкостью. Величина теплонритоков в установившемся режиме может изменяться путем установки трубы 7 с большим или меньщим поперечным сечением части, соединенной с наружным оребрениым испарительным элементом 9.

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

- начинает поступать к наконечнику 5, охладив который и испарившись, выходит по трубке б в окружающую среду.

Предлагаемое устройство обеспечивает интенсивный теплообмен между поверхностью 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 переливания без дополнительных энергетических затрат.

Формула изобретения

1. Устройство для переливания криогенных жидкостей, содержащее сосуд Дьюара с переливной трубой, нижний конец которой установлен у диища сосуда, и установленный на переливной трубе испарительный элемеит, 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 элемеит выполнен в виде

установленного на горловине сосуда Дьюара оребренного колпачка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 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.Патент США № 3440829, кл. 62-51, 1969.