CS241639B1 - Zařízení pro odběr kapalného a/nebo plynného dusíku z Dewarových nádob - Google Patents

Abstract

fiešení se týká oboru chlazení na nízké teploty až do 77 K pomocí kapalného dusíku a odběru plynného dusíku z Dewarových nádob pro chlazení nebo i jiné účely, například pro vytváření inertní atmosféry. Podstatou je provedení hlavice a dalších součástí zařízení, které jsou ve styku se vzduchem, z materiálů s nízkou tepelnou vodivostí, například z vrstvené plastické hmoty plněné skelnou tkaninou, pěněného polystyrenu a mikroporézní pryže. Odporové topné těleso k odpařování kapalného dusíku je tvořeno cívkou na tělese tvaru prstence, opatřeného svislými průchozími otvory.

Description

Vynález se týká zařízení na odběr kapalného a/nebo plynného dusíku z Dewarových nádob.

Odběrové zařízení se nasazuje na hrdlo Dewarovy nádoby a uzavírá ji. Vývinem plynu, ať už přirozeným odparem nebo působením ohřevu odporovým topným tělesem, působí uvnitř tlak, který vytlačuje trubkou zasahující ke dnu kapalinu. Případně může být vyváděn samostatným vývodem též plyn. Je známa řada odběrových zařízení, pracujících na tomto principu.

Dosud známá odběrová zařízení jsou provedena převážně z kovových materiálů a kovové součásti, přicházející do styku s kapalným a/nebo plynným dusíkem, jsou málo nebo vůbec nejsou izolovány proti okolí. Kovovými součástmi vstupuje do odběrového zařízení teplo z okolí. Odebíraná kapalina potom obsahuje odpařený plyn a odebíraný plyn má vyšší teplotu. Tím se snižuje chladicí účinek a tuto ztrátu je nutno krýt vyšší spotřebou kapalného dusíku. Kolem kovových součástí volně proudí vzduch a vodní páry v něm obsažené kondenzují na hlavici odběrového zařízení a na vývodech z něho. Dochází k tvoření námrazy, která po několikahodinovém provozu dosahuje tloušťky desítek milimetrů a ztěžuje manipulaci. Po skončení odběru činí potíže její odstraňování. Podchlazené součásti při styku s nechráněnou pokožkou mohou způsobit nebezpečné omrzliny, které mohou být komplikovány přilnutím pokožky ke kovovému povrchu. Námraza se vytváří i na hadicích, vedoucích od hlavice odběrového zařízení k chlazenému objektu. Při odstraňování námrazy z nich je nutno postupovat velmi opatrně, neboť jsou podchlazením zkřehlé.

Tyto nedostatky a omezení odstraňuje zařízení pro odběr kapalného a/něbo plynného dusíku podle vynálezu, jehož podstatou je, že Mtatává z hlavice, vyrobené z materiálu s nízkou tepelnou vodivostí, připojené k hrdlu Dewarovy nádoby a obklo241 639

- 2 pěné tepelně izolačním pláštěm, z trubky, vedoucí dovnitř Dewarovy nádoby pod hladinu kapalného dusíku a spojené kanálkem v hlavici s vývodkou pro odběr kapaliny, z vývodky pro odběr plynu, spojené kanálkem v hlavici přímo s plynovým prostorem, a odporového topného tělesa, připevněného na spodním konci trubky, a z potrubí, nasazeného na vývodku pro odběr kapaliny, případně též na vývodku pro odběr plynu, přičemž vývodka pro odběr kapaliny a vývodka pro odběr plynu jsou rovněž vyrobeny z materiálu s nízkou tepelnou vodivostí. Dále podle vynálezu může být materiálem hlavice a obou vývodek vrstvená plastická hmota plněná skelnou tkaninou a materiálem pláště pěněný polystyren nebo polyuretan. Odporové topné těleso může být tvořeno cívkou navinutou na tělese tvaru prstence souosého s trubkou a opatřeného svislými průchozími otvory, umístěnými mezi cívkou a trubkou. Potrubí může být provedeno jako hadice, na níž je navlečena vnější hadice z mikroporézní pryže.

Tímto uspořádáním a použitím uvedených konstrukčních materiálů je dosaženo zmenšení přívodu tepla zvenčí do odběrového zařízení při teplotě jeho vnějšího povrchu nelišící se příliš od teploty okolí, takže vytváření námrazy je· značně omezeno. Zvyšuje se účinnost a spolehlivost zařízení, zlepšuje se manipulace s ním a odstraňuje se riziko obsluhy při dotyku jeho povrchu. Provedením topného tělesa podle vynálezu se dále zvyšuje účinnost zařízení. Další výhodou je dosažení nižší teploty odebíraného plynu a menšího podílu plynu v kapalině v důsledku omezení přívodu tepla do hlavice.

Na připojeném výkresq je znázorněn příklad provedení zařízení na odběr kapalného a/nebo plynného dusíku podle vynálezu. Obr. 1 je svislý řež celého zařízení, obr. 2 částečný řez hlavicí vedený v rovině kolmé na předchozí.

K závitovému hrdlu Dewarovy nádoby 1 je maticí 2 vyrobenou z tvrzené tkaniny připevněna hlavice 2 odběrového zařízení, vyrobená z tvrzené skelné tkaniny a opatřené tepelně izolačním pláštěm 4 z pěněného polystyrenu. Do hlavice J je vlepena trubka £ z tvrzeného papíru, kterou je přetlakem plynu nad hladinou vytlačována kapalina z nádoby. Na spodním konci této trubky je upevněno topné těleso 6, tvořené cívkou z odpo- 3 241 639 rového drátu, navinutou na tělese vyrobeném z polytetrafluoretylénu, které má tvar prstence nasazeného na trubku a je opatřeno řadou svislých průchozích pfcvorů na jednom roztečném průměru mezi cívkou a trubkou. Otvory usnadňují odchod dusíkových par zpod tělesa. Elektrické přívody k odporovému topení jsou vyvedeny další trubkou 5 ^z tvrzeného papíru, zaslepenou na horním konci vlepenou zátkou, kterou těsně procházejí přívodní vodiče. Do hlavice odběrového zařízení jsou vlepeny vývodka 8 pro odběr kapaliny a vývodka £ pro odběr plynu, přitom vývodka 8 pro odběr kapaliny je napojena kanálkem v tělese hlavice J na trubku % ^a vývodka pro odběr plynu je propojena kanálkem v tělese hlavice J přímo s plynovým prostorem nad hladinou dusíku v Dewarově nádobě 1. Odběrové zařízení je opatřeno bezpečnostní přetlakovou membránovou pojistkou 10. chránící Dewarovu nádobu a celý systém při nepředvídaném uzavření nebe ucpání vývodu kapaliny i plynu. Těleso pojistky, vyrobené stejně jako vývodky 8 a 2. ^z téhož materiálu jako hlavice je vlepeno do hlavice a opatřeno závitovým víčkem s průchozími otvory vyrobeným z nerezavějící oceli, kterým se upevňuje a utěsňuje pojistná membrána z mikroténové fólie.

Odběrové zařízení může být vybaveno též pojistným ventilem, nastavitelným na maximální požadovaný provozní tlak, umístěným přímo na hlavici nebo v rozvodu plynného dusíku. K ochraně odporového topení 6 před spálením, které by nastalo při jeho vynoření z kapalného dusíku, slouží čidlo 11 minima hladiny. Je tvořeno cívkou navinutou z měděného drátu, která je zahřívána protékajícím proudem. Při vynoření čidla z kapaliny dojde ke změně úbytku napětí na teplotně závislém odporu cívky, čidlo 11 je upevněno pomocí trubky 12 z tvrzeného papíru vlepené do hlavice J. Přívody k čidlu jsou vyvedeny trubkou 12 přes zátku vlepenou do jejího horního konce. Přívody topení a čidla hladiny jsou zapojeny na konektor 13. upevněný v izolačním plášti 4 hlavice J.

Potrubí pro odběr kapalného dusíku, napojené na vývodků 8 kapaliny, je tvořeno vnitřní hadieí 14 ze silikonové pryže, na niž je jako tepelná izolace navlečena vnější hadice 15 z

241 B39 mikropórézní pryže. Stejně provedené potrubí napojené na vývodku plynu je použito pro odběr plynu.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení na odběr kapalného a/nebo plynného dusíku z Dewarovy nádoby, vyznačené tím, že sestává z hlavice (3), vyrobené z materiálu s nízkou tepelnou vodivostí, připojené k hrdlu Dewarovy nádoby (1) a obklopené tepelně izolačním pláštěm (4), z trubky (5), vedoucí dovnitř Dewarovy nádoby (1) pod hladinu kapalného dusíku a spojené kanálkem v hlavici (3) s vývodkou (8) pro odběr kapaliny, z vývodky (9) pro odběr plynu, spojené kanálkem v hlavici (3) přímo s plynovým prostorem, z odporového topného tělesa (6), připevněného na spodním konci trubky (5), a z potrubí (14), nasazeného na vývodku (9) pro odběr plynu, přičemž vývodka (8) pro odběr kapaliny a vývodka (9) pro odběr plynu jsou rovněž vyrobeny z materiálu s nízkou tepelnou vodivostí.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že materiálem, z něhož jsou vyrobeny hlavice (3), vývodka (8) pro odběr kapaliny a vývodka (9) pro odběr plynu, jé vrstvená plastická hmota plněná skelnou tkaninou a materiálem, z něhož je vyroben tepelně izolační plášt (4), je pěněný polystyren nebo polyuretan.
3. 3. Zařízení podle bodu 1>vyznačené tím, že odporové topné těleso (6) je tvořeno cívkou, navinutou na tělese tvaru prstence, souosého s trubkou (5) a opatřeného svislými průchozími otvory, umístěnými mezi cívkou a trubkou (5)·
4. 4. Zařízení podle bodu 1 a dalších bodů^ vyznačené tím, že potrubí (14) je tvořeno hadicí, na které je navlečena vnější hadice (15) z mikropórézní pryže.