Стеклопластиковая горловина сосуда Дьюара

Полезная модель относится к криогенной технике, а точнее к устройству сосуда Дьюара для хранения и транспортировки криогенных жидкостей (азот, кислород, гелий и др.), имеющих в своей конструкции стеклопластиковую горловину, соединяющую наружный и внутренний сосуды.
Известен сосуд Дьюара криогенный серии СК, представляющий собой резервуар типа "сосуд в сосуде", межстенное пространство которого заполнено многослойной изоляцией и откачено. Горловина сосуда изготовлена из тонкостенной нержавеющей трубки и закрывается крышкой. Внутренний и наружный сосуды выполнены из алюминиевого сплава (паспорт Сосуд криогенный СК-6, СК-16, СК-25, СК-40 Компании Криотрейд Инжиниринг, http://www.cryotrade.ru/uploads/documents/dewars/pasport_ck.pdf).
Недостатком такой горловины является то, что внутренний сосуд подвешен в наружном сосуде на тонкостенной горловине, поэтому неосторожное обращение с сосудом (удары, резкие наклоны, падения и т.п.) может привести к его повреждению. Из-за большого коэффициента теплопроводности стали увеличиваются теплопритоки к криогенной жидкости.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является горловина сосуда Дьюара, имеющая цилиндрическую форму со стеклопластиковыми спиральными ребрами, расположенными на всей наружной поверхности цилиндра (патент ИЗ №992894, МПК F17С 13/00, опубликовано 30.01.83 г.).
Стенки таких горловин обладают достаточно большой толщиной и увеличивают теплопритоки к криогенной жидкости, увеличивая потери криогенной жидкости за счет испарения, а также имеют сложный технологический процесс производства за счет намотки ребер по всей длине горловины.
Такая горловина сложна по конструкции, обладает пониженными требованиями относительно жесткости за счет способов ее крепления между наружным и внутренним сосудами, что влияет на срок эксплуатации сосуда.
В процессе работы сосуд Дьюара наполняют жидким криопродуктом, который хранится в сосуде и используется по назначению. В процессе хранения продукт, находящийся в сосуде испаряется, поэтому очень важно уменьшить испаряемость для увеличения срока хранения криогенной жидкости. В процессе эксплуатации сосуд Дьюара подвергается физическим нагрузкам, поэтому очень важно надежное соединение горловины с наружным и внутренним сосудами.
Технической задачей является уменьшение теплопритоков и создание качественного и надежного соединения горловины в сосуде Дьюара, а также увеличение жесткости и прочности конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что стеклопластиковая горловина сосуда Дьюара имеет цилиндрическую форму и выполнена с утолщением стенок на верхней и нижней частях горловины, и неподвижно закреплена во втулках, установленных на верхней и нижней частях горловины.
За счет применения такой тонкостенной горловины, обеспечивается вакуумная плотность и уменьшаются теплопритоки. На утолщенных стенках верхней и нижней частях горловины выполнены кольцевые канавки, которые делают соединение с втулками более надежным. В процессе соединения втулок с горловиной происходит обжатие втулок на длину утолщенной верхней и нижней частей горловины с предварительным нанесением клея на поверхность деталей, затем происходит вальцовка в местах кольцевых канавок до момента создания плотного контакта горловины с втулками.
При работе сосуда Дьюара в более трудных условиях на внутренней поверхности верхней и нижней частях горловины и наружной поверхности втулок методом запрессовки установлены обжимные кольца.
Возможна установка верхней части горловины в резьбовой втулке. В этом случае на резьбовую поверхность верхней части горловины вкручивается втулка с ответной резьбой. На утолщенных стенках нижней части горловины выполнены кольцевые канавки. В процессе соединения нижней втулки с горловиной происходит обжатие втулки на длину утолщенной нижней части горловины с предварительным нанесением клея на детали, затем выполняется вальцовка до момента создания плотного контакта верхней и нижней частей горловины с втулками.
На наружной поверхности средней части горловины могут быть выполнены тонкостенные ребра, которые также усиливают горловину
Для минимизации потерь тепла, горловина должна быть тонкой и прочной одновременно. Главным показателем эффективности сосуда Дьюара является испаряемость. Применение данной горловины в сосуде Дьюара позволит снизить уровень теплопроводности и добиться жесткого соединения внутреннего и наружного сосуда во втулках. Также крепление горловины во втулках позволяет создать надежное и качественно соединение, не усложняя при этом технологический процесс.
Крепление горловины во втулках обеспечивает жесткость и прочность конструкции, что предотвращает деформации, увеличивает срок эксплуатации сосуда Дьюара, а также уменьшает процент брака в местах соединения внутреннего и наружного сосуда.
Неподвижное крепление горловины во втулках создает комфортные условия для эксплуатации сосуда Дьюара, позволяет осуществлять перелив жидкости непосредственно из сосуда в емкость, не проливая ее.
Изготовление горловины цилиндрической формы с утолщением стенок и кольцевыми канавками на верхней и нижней частях горловины, а также закрепление ее во втулках позволяет увеличить срок хранения криогенной жидкости.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг.1 изображено крепление стеклопластиковой горловины с кольцевыми канавками во втулках.
На фиг.2 изображено крепление стеклопластиковой горловины с кольцевыми канавками во втулках с обжимными кольцами.
На фиг.3 изображено крепление стеклопластиковой горловины в резьбовой втулке.
На фиг.4 вид А на фиг.1, 2, 3
На фиг.5 вид Б на фиг.2
Стеклопластиковая горловина 1 имеет цилиндрическую форму, выполнена с утолщением стенок верхней и нижней частей горловины и неподвижно установлена во втулках 2. Втулки 2 привариваются внахлест к внутреннему 3 и наружному корпусу 4. Для надежного крепления во втулках на утолщенных верхней и нижней частях горловины 1, выполнены кольцевые канавки 5. В процессе соединения втулок с верхней и нижней частями горловины происходит обжатие втулок на длину утолщенной части горловины с предварительным проклеиванием деталей двухкомпонентным клеем, затем выполняется вальцовка в местах кольцевых канавок до момента создания плотного контакта горловины с втулками.
Для увеличения жесткости конструкции на внутренней поверхности верхней и нижней частей горловины и наружной поверхности втулок методом запрессовки установлены обжимные кольца 6.
Также в этом случае для увеличения жесткости конструкции допускается применение дополнительных тонкостенных ребер в средней части горловины, практически не влияющих на испаряемость.
Возможна установка верхней части горловины в резьбовой втулке. В этом случае на резьбовую поверхность верхней части горловины 1 вкручивается втулка с ответной резьбой. В процессе соединения нижней втулки с горловиной происходит обжатие втулки на длину утолщенной нижней части горловины с предварительным проклеиванием деталей двухкомпонентным клеем, затем выполняется вальцовка до момента создания плотного контакта нижней части горловины с втулкой.
Такое крепление позволяет снизить уровень теплопроводности и добиться жесткого соединения наружного и внутреннего сосудов.
Горловина имеет широкий диапазон размеров диаметра (30-500 мм) и высоты (150-250 мм). Изготавливается она из стеклянной ткани Э1-100 ГОСТ 19907-2015, пропитанной связующим ЭП-5122 ТУ 2311-085-05758799-2002 на прокатном станке и имеет меньшую толщину (0,8-1,2 мм).
Главным показателем эффективности сосуда Дьюара является скорость испаряемости криогенной жидкости. Применение предлагаемой горловины позволяет уменьшить скорость испаряемости и сократить потери продукта. Также крепление горловины во втулках позволяет создать надежное и качественно соединение, не усложняя при этом технологический процесс.
Стеклопластиковая горловина Дьюара предназначена для уменьшения теплопритоков к внутреннему сосуду Дьюара с целью уменьшения потерь криогенной жидкости. Головина крепиться во втулках, которые привариваются к корпусам сосуда и обеспечивают надежное соединение внутреннего и наружного сосудов.