Przedmiotem wynalazku jest zbiornik sluzacy do transportu lub przechowywania skroplonych gazów, przede wszystkim gazów o niskiej temperaturze wrzenia pod normalnym cisnieniem, zwlaszcza cieklego wodoru i cieklego helu.Znany zbiornik tego typu posiada najczesciej jeden, dwa lub trzy ekrany cieplne, które sa przylutowane lub przyspawane do tulei znajdujacych sie na szyjce. Zbiornik sklada sie z wewnetrznego zbiornika podstawowego otoczonego ekranami cieplnymi, na których umieszczona jest izolacja cieplna; przy czym ekrany cieplne wykona¬ ne korzystnie z miedzi lub aluminium, sa w swojej górnej czesci zwarte cieplnie z szyjka zbiornika, przez który przeplywa odparowujacy gaz, oraz zewnetrznej oslony próznioszczelnej.Wada tego rozwiazania jest niecalkowite wykorzystanie zimnych par cieczy z powodu malej powierzchni wymiany ciepla miedzy parami i tulejami na szyjce.Znany jest takze zbiornik, w którym na przynajmniej jednym ekranie nawiniety jest rurkowy wymiennik ciepla wykonany korzystnie z miedzi.W zbiorniku wedlug tego rozwiazania zimne pary odparowujacego gazu nie sa odprowadzone bezposrednio na zewnatrz zbiornika poprzez szyjke jak w rozwiazaniu pierwszym, a przeplywaja najpierw przez wymiennik ciepla. Dzieki rozwinietej powierzchni wymiany ciepla miedzy parami i wymiennikami ciepla nastepuje lepsze wykorzystanie zimnych par cieczy i w rezultacie zbiornik taki ma mniejsze straty przechowywanego gazu.Wada tego rozwiazania jest skomplikowana konstrukcja zbiornika z powodu koniecznosci nawijania wy¬ miennika na duzych powierzchniach ekranów.Znany jest takze zbiornik, w którym stosowana jest duza ilosc ekranów cieplnych, korzystnie co najmniej dziesiec, zwartych cieplnie do kolejnych tulei umieszczonych na szyjce zbiornika. W rozwiazaniu tym mala powierzchnia wymiany ciepla dla pojedynczego ekranu kompensowana jest duza iloscia ekranów. Wada rozwiaza¬ nia jest koniecznosc stosowania duzej ilosci ekranów.Celem wynalazku jest usuniecie powyzszych wad, a zadaniem jest skonstruowanie zbiornika, w którym zimne pary cieczy sa calkowicie wykorzystane do chlodzenia ekranów przy mniejszej komplikacji konstrukcji i mniejszych kosztach wykonania zbiornika.2 120475 Cel ten zostal osiagniety przez umieszczenie na szyjce zbiornika kolnierzy, do których sa zwarte cieplnie rurkowe wymienniki ciepla o powierzchni wymiany miedzy przeplywajacym gazem i wymiennikiem okolo 100-200 cm2, natomiast ekrany cieplne sa zwarte cieplnie z kolnierzami.Odparowujacy ze zbiornika gaz wyprowadzony jest do wymienników ciepla wychladzajac zwarte z nimi ekrany. Czesc par cieczy ze zbiornika wewnetrznego przeplywa przez wymienniki ciepla zwarte cieplnie poprzez kolnierz z ekranami cieplnymi natomiast czesc par jest wyprowadzana bezposrednio przez szyjke zbiornika na zewnatrz kriostatu.Przedmiot wynalazku jest dokladniej objasniony na przykladzie wykonania w zwiazku z rysunkiem, na którym przedstawiony jest zbiornik w przekroju.Wewnetrzny zbiornik 1 na ciecz kriogeniczna zawieszony jest na szyjce 2 stanowiacej cienkoscienna rure ze stali nierdzewnej. Do szyjki 2 przymocowane sa kolnierze 3 i 4, na których nawiniete sa rurowe wymienniki ciepla 5 i.6. Wymienniki ciepla polaczone sa miedzy soba rurka 7, przy czym wlot gazu do wymiennika 5 stanowi otwór 8 a wylot wymiennika 6 poprzez rurke 9 wyprowadzony jest na zewnatrz zbiornika do zaworu 10.Wylot szyjki 2 zbiornika zakonczony jest uszczelnionym wlewem cieczy kriogenicznej 12 i zaworem 13 dla odprowadzenia odparowujacego gazu. Do kolnierza 3 przymocowany jest ekran cieplny 14, a do kolnierza 4 ekran cieplny 15. Na ekranach 14 i 15 znajduje sie wielowarstwowa izolacja cieplna 16 i 17.Wszystkie wymienione elementy znajduja sie w oslonie próznioszczelnej 18. Dla zmniejszenia doplywów ciepla do zbiornika wewnetrznego objetosc wewnatrz oslony próznioszczelnej powinna byc odpompowana do cisnienia gazów resztkowych 10"6 mm Hg. Zamykajac zawór 10 i otwierajac zawór 13 powoduje sie, ze pary cieczy wyprowadzane sa na zewnatrz zbiornika przez szyjke 2. Jest to niekiedy korzystne przy napelnianiu zbiornika ciecza gdy wystepuje jej silne odparowanie.Zamykajac zawór 13 i otwierajac zawór 10 wymusza sie przeplyw par przez otwór 8, wymiennik 5, rurke 7, wymiennik 6, rurke 9 i zawór 10 na zewnatrz zbiornika.Przeprowadzono pomiary strat dobowych zbiornika opoj. 1001 cieklego helu wykonanego zgodnie z wynalazkiem. Dla trzech wariantów przeplywu gazu pozwolily na otrzymanie nastepujacych wyników.W przypadku pierwszym, przy zamknietym zaworze 10 i calkowicie otwartym zaworze 13, pary helu zostaja wyprowadzone na zewnatrz zbiornika wylacznie przez szyjke 2 z pominieciem wymienników ciepla, otrzymuje sie srednie straty dobowo cieklego helu 2,5%.W przypadku drugim, przy zamknietym zaworze 13 i calkowicie otwartym 10, pary helu zostaja wyprowa¬ dzone na zewnatrz zbiornika przez wymienniki ciepla otrzymuje sie srednie straty dobowe cieklego helu 2,0%.W przypadku trzecim, przy czesciowo otwartych zaworach 10 i 13, pary helu wyprowadzone na zewnatrz zbiornika czesciowo przez wymienniki ciepla i czesciowo przez szyjke 2, otrzymuje sie straty dobowe cieklego helu 1,4%.Porównujac uzyskane wyniki poszczególnych wariantów w przypadku pierwszym i drugim jest widoczne, ze dodatkowa wymiana ciepla w wymienniku spowodowala obnizenie strat dobowych o 25%. Z porównania przypadku pierwszego i trzeciego wynika, ze zarówno dodatkowa wymiana ciepla w wymiennikach jak i czescio¬ wa kompensacja doplywu ciepla do cieklego helu wzdluz rurki 2 powoduje otrzymanie najkorzystniejszej sytuacji, w której straty dobowe cieklego helu zmniejszaja sie o okolo 60%.Zastrzezenie patentowe Zbiornik do przechowywania i transportu cieczy kriogenicznych, zwlaszcza cieklego helu, posiadajacy wewnetrzny zbiornik podstawowy z szyjka oraz ekrany cieplne, znamienny tym, ze na szyjce (2) zbiorn¬ ika znajduja sie kolnierze (3) i (4), do których przymocowane sa wymienniki ciepla (5) i (6) oraz ekrany cieplne (14) i (15).120 475 PL