Сосуд криобиологический Советский патент 1983 года по МПК F17C3/04 

(54) СОСУД КРИОБИОЛОГИЧЕСКИЙ

1

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к низкотемпературным сосудам для хранения и транспортирования сжиженных газов или биологических препаратов в среде охлаждения.

Одной из основных задач при создании криобиологических сосудов является уменьшение теплопритока извне через горловину, Конструктивно сосуды с экрано-вакуумной изоляцией выполняются таким образом, чтобы горловина, соединяющая внутренний ре-,, зервуар с наружным кожухом, была по возможности длиннее. В этом случае изоляционное пространство у боковых стенок сосуда меньше, чем в районе горловины.

В связи с этим появляется необходимость распределения изоляции по длине горловины.

Известен сосуд криобиологический, в котором для перераспределения тепловых потоков изоляционного пространства в збНё горловины, намотка изоляции осуществлена равномерно по длине горловины с установкой большого количества экранов - шайб на горловине (гго числу слоев изоляции) (1).

Это требует специальных мер по их удер- жанию на горловине, что технически сложно.

Наиболее близким к предлагаемому является криобиологический сосуд, содержа-. щий кожух и внутренний резервуар для сжиженного газа с горловиной, выполненной из теплопроводного материала и теплоизолированного при помощи слоев изоляции с прокладкой из волокнистого упругого материала с низкой теплопроводностью.

Прокладки установлены равномерно по всей высоте горловины через несколько слоев изоляции. В другом варианте прокладки устанавливаются в виде отдельных кусков упругого волокнистого материала, устанавливаемых под каждую ленту слоя тангенциально или радиально по отношению к горловине 2,

Однаков случае укладки кольцевых прокладок через несколько слоев изоляции ввиду одинаковой толщины прокладок не достигается наиболее оптимальный отвод тепла от горловины, так как расстояние между слоями одинаково, а изменение температурного поля вдоль оси горловины НОСИТнелинейный характер, за счет холода отходящих газов. Такая же картина наблюдается и в случае установки прокладки в виде отдельных кусков, устанавливаемых тангенциально или радиально под каждый слой изоляции, кроме того, такое решение усложняет процесс намотки изоляции и повышает трудоемкость изготовления сосуда в целом. Цель изобретения - повышение эффективности сосуда за счет более полного использования холода отходяш,их газов и упрощение его изготовления. Указанная цель достигается тем, что в криобиологическом сосуде, содержащем кожух и внутренний резервуар для сжиженных газов с горловиной, выполненной из нетеплопроводного материала и теплоизолированной при помощи слоев изоляции с прокладкой из волокнистого нетеплопроводного материала, прокладка имеет форму спирали с увеличивающимся по ходу движения отходящих газов поперечным сечением, при этом каждый виток спирали расположен между соседними слоями изоляции. Увеличение поперечного сечения достигается посредством поочередного присоединения дополнительных жгутов к прокладке по мере намотки слоев изоляции через определенное количество ее витков, т.е. утолщение прокладки организовано таким образом, что позволяет вывести слои изоляции на температурные уровни горловины, равные температуре слоя или на 1-7°С ниже температуры подводимого слоя. На чертеже схематично представлен предлагаемый сосуд криобиологический. Внутренний резервуар 1 соединен с кожухом 2 удлиненной стеклопластиковой горловиной 3. В межстенном вакуумируемом пространстве 4 криобиологического сосуда помещена изоляция, представляющая собой орбитально наматываемую экранирующую полосу, сдублированную под стекловуалью, образуя частично перекрывающие друг друга (внахлест) слои изоляции 5. В .районе боковых стенок сосуда толщина изоляции (для сосуда емкостью 34 л) составляет порядка мм, длина горловины, а следовательно, и изолирующее пространство вдоль нее в 4-5 раз больще. Для получения необходимой плотности укладки слоев изоляции вдоль горловины на каждый слой изоляции укладывается прокладка 6 в виде спирального жгута переменного сечения. Сосуд 3 закрывается с зазором пробкой 7. Сосуд работает следующим образом. При заливе криогенного продукта во внутренний резервуар 1 происходит его охлаждение, а также охлаждение горловины 3 И ИЗОЛЯЦИИ 5. при этом распределение температуры вдоль горловины идет от низкой температуры (порядка - 180°С), если в сосуде находится жидкий азот, температура сжижения которого составляет -196°С) в Нижней части ее до плюсовой температуры в верхней части горловины. Распределение температуры по длине горловины носит явно выраженный нелинейный характер, в нижней части перепад температуры на единицу длины горловины значительно больший, чем в верхней. Характер распределения температуры изоляции по ее толщине между цилиндрическими стенками сосуда близок к линейному. Намотка слоев изоляции 5 с спиральной прокладкой 6 в зоне горловины позволяет вывести слои изоляции на соответствующий им температурный уровень горловины, когда температура слоя изоляции равна температуре горловины, в том месте, куда он примыкает или немного (на 1-7°С) выше, что соответствует наиболее эффективному отводу тепла от горловины отходящими парами криопродукта. Предлагаемое изобретение позволит повысить главный технический показатель криобиологического сосуда - испаряемость ориентировочно на . Формула изобретения Сосуд криобиологический, содержащий кожух и внутренний резервуар для сжиженного газа с горловиной, выполненной из нетеплопроводного материала и теплоизолированной при помощи слоев изоляции с прокладкой из волокнистого нетеплопроводного материала, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности сосуда за счет более полного использования холода отходящих газов в зоне горловины и упрощения его изготовления, прокладка имеет форму спирали с увеличивающимися по ходу движения отходящих газов поперечным .сечением, при этом каждый виток спирали расположен между соседними слоями изоляции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3341052, кл. 220-14, 2.Патент США № 3358867, кл. 220-14,