RU2338482C1 - Тепловая труба с интенсификацией подачи теплоносителя - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для охлаждения локального объема внутри биологического объекта. Тепловая труба с интенсификацией подачи теплоносителя содержит полую трубку, запаянную с обеих сторон, внутри которой имеется капилляр в виде тонкой трубочки из теплоизоляционного материала, и термоэлектрический модуль, рабочие спаи которого примыкают к зоне конденсации, а опорные спаи сопряжены с проточным теплообменником. Со стороны зоны испарения полая трубка сужается в виде острого конуса, а со стороны зоны конденсации - расширяется в виде закрытого раструба, капилляр в зоне конденсации имеет расширение, заполненное пористым материалом в виде металлической губки, установленной с обеспечением теплового контакта с пластиной, закрывающей раструб, с другой стороной которой сопряжены рабочие спаи термоэлектрического модуля. Капилляр в зоне испарения имеет конусовидное сужение, по наружной поверхности которого проточен расширяющийся от острия спиралевидный паз в виде винта Архимеда, борта которого примыкают с внутренней стороны к острому конусу трубки. Внутри капилляра, на расстоянии 1-2 см от места его расширения, расположен поршень, изготовленный из магнитного сплава и выполненный в виде свободно перемещающегося в капилляре цилиндра, основание которого, обращенное к зоне конденсации, выполнено в виде острого конуса, а основание, обращенное к зоне испарения, представляет собой вогнутую поверхность, при этом снаружи трубки на расстоянии 2-3 см от раструба намотаны изолированным медным проводом две обмотки, расположенные друг от друга на расстоянии, равном двум длинам поршня, а пространство между проточным теплообменником и пластиной, свободное от термоэлектрического модуля, заполнено теплоизоляцией. Использование изобретения позволяет повысить эффективность и независимость работы устройства от ориентации в пространстве, а также позволяет проводить отбор тепла только с конца, в котором находится зона испарения. 1 ил.

Description

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в медицине для охлаждения локального объема внутри биологического объекта.

В медицинской практике встречаются случаи, когда требуется охладить локальный объем внутри тела человека с какой-либо терапевтической целью. Например, в абдоминальной хирургии локальное замораживание используется при лечении кист, альвеококкоза и гемангиом печени, при резекциях печени и поджелудочной железы. Имеются сообщения о применении криодеструкции при панкреонекрозе [1]. Лечебный эффект при этом основан на быстром купировании ферментной токсемии и предупреждении гнойных осложнений. Под воздействием такой температуры деструкция ткани поджелудочной железы происходит практически в асептических условиях, не сопровождаясь выраженной лейкоцитарной инфильтрацией.

В нейрохирургии локальное замораживание применяется при лечении различных локализованных изменениях головного мозга, например торсионной дистонии [2].

Во всех этих случаях, как правило, используются аппараты, работающие по принципу использования низкотемпературных хладагентов (обычно - жидкий азот). Недостатком данных аппаратов является, во-первых, сложность и громоздкость аппаратуры, а во-вторых, сложность самой процедуры и контроля параметров воздействия.

Чтобы избавиться от громоздкости аппаратов и упростить саму процедуру проведения терапии, предлагается использовать тепловые трубы для переноса тепла от ткани к теплоотводу. Однако, имея очень малое тепловое сопротивление, тепловые трубы имеют также ряд недостатков, ограничивающих их применение [3]. Во-первых, в стандартных конструкциях тепловых труб жидкая фаза протекает по стенке тепловой трубы, а поток газа - внутри, что приводит к значительному поглощению тепла со стенки, а не только с конца в зоне испарения. Во-вторых, максимальная передающая способность стандартной тепловой трубы ограничиваются вязкостью жидкости и смачиваемостью капилляра. В-третьих, работа тепловой трубы очень сильно зависит от ориентации в пространстве (от действия сил гравитации).

Целью изобретения является разработка конструкции тепловой трубы, обеспечивающей высокую эффективность и независимость работы от ориентации в пространстве, а также отбор тепла только с конца, в котором находится зона испарения.

Для достижения указанной цели предлагается тепловая труба с интенсификацией подачи теплоносителя, структурная схема которой приведена на чертеже.

Устройство представляет собой полую трубку 1, запаянную с обеих сторон, причем со стороны зоны испарения сужающуюся в виде острого конуса 2, а со стороны зоны конденсации расширяющуюся в виде закрытого раструба 3. Внутри трубки 1 проложен капилляр 4, выполненный в виде тонкой трубочки из теплоизоляционного материала. В зоне конденсации капилляр 4 также имеет расширение, которое заполнено пористым материалом, представляющим собой металлическую губку 5. Данная металлическая губка с обеспечением теплового контакта примыкает к пластине 6, закрывающей раструб 3. С другой стороны пластины 6 сопряжены рабочие спаи термоэлектрического модуля 7. Отвод тепла с опорных спаев термоэлектрического модуля 7 осуществляется при помощи проточного теплообменника 8. Пространство между проточным теплообменником 8 и пластиной 6, свободное от термоэлектрического модуля 7, заполнено теплоизоляцией 9. В зоне испарения капилляр 4 имеет конусовидное сужение, по наружной поверхности которого проточен расширяющийся от острия спиралевидный паз 10 в виде винта Архимеда. Борта паза 10 примыкают с внутренней стороны к острому конусу 2 трубки 1. Внутри капилляра 4, на расстоянии 1-2 см от места расширения, расположен поршень 11, изготовленный из магнитного сплава, представляющий собой свободно перемещающийся в капилляре 4 цилиндр, у которого основание, обращенное к зоне конденсации, выполнено в виде острого конуса, а основание, обращенное к зоне испарения, представляет собой вогнутую поверхность. С наружи трубки 1 на расстоянии 2-3 см от раструба 3 намотаны изолированным медным проводом две обмотки 12, расположенные друг от друга на расстоянии, равном двум длинам поршня 11.

Во время работы предлагаемого устройства на обмотки 12 подается попеременно напряжение таким образом, что в образующемся магнитном поле поршень 11 совершает принудительные возвратно-поступательные движения. Вследствие того что гидродинамическое сопротивление жидкости с одной стороны поршня выше, чем с другой, в капилляре 4 создается принудительный поток от зоны конденсации к зоне испарения. Хладагент в жидкой фазе, поступая внутрь острого конуса 2, движется по пазу 10, быстро переходя в газообразное состояние. Газ, пройдя по зазору между стенкой трубки 1 и капилляром 4, поступает в зону конденсации, попадает в поры металлической губки 5 и, отдав ей тепло, переходит в жидкую фазу. Тепло от металлической губки 5 отводится с помощью термоэлектрического модуля 7 в жидкостной теплообменник 8.

Данное устройство отличается малыми габаритами, точностью дозировки отводимого количества теплоты и независимостью от ориентации в пространстве. Может быть использовано в любой сфере деятельности человека, где требуется отвод тепла из различных мягких веществ и тел.

Литература

1. Альперович Б.И., Парамонова Л.М. и Мерзликин Н.В. Криохирургия печени и поджелудочной железы, Томск, 1985.

2. Е.Б.Сунгуров, В.В.Переседов, Е.Д.Маркова, И.А.Иванова-Смоленская, О.Ю.Реброва, В.М.Тюрников. Результаты хирургического лечения больных с различными формами торсионной дистонии // Вопросы нейрохирургии, №4, 1998.

3. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. / Пер. с англ.: - М.: Энергия, 1979. - 272 с., ил.

Claims (1)

1. Тепловая труба с интенсификацией подачи теплоносителя, содержащая полую трубку, запаянную с обеих сторон, внутри которой имеется капилляр в виде тонкой трубочки из теплоизоляционного материала, и термоэлектрический модуль, рабочие спаи которого примыкают к зоне конденсации, а опорные спаи сопряжены с проточным теплообменником, отличающаяся тем, что со стороны зоны испарения полая трубка сужается в виде острого конуса, а со стороны зоны конденсации расширяется в виде закрытого раструба, капилляр в зоне конденсации имеет расширение, заполненное пористым материалом в виде металлической губки, установленной с обеспечением теплового контакта с пластиной, закрывающей раструб, с другой стороной которой сопряжены рабочие спаи термоэлектрического модуля, капилляр в зоне испарения имеет конусовидное сужение, по наружной поверхности которого проточен расширяющийся от острия спиралевидный паз в виде винта Архимеда, борта которого примыкают с внутренней стороны к острому конусу трубки внутри капилляра на расстоянии 1-2 см от места его расширения расположен поршень, изготовленный из магнитного сплава и выполненный в виде свободно перемещающегося в капилляре цилиндра, основание которого, обращенное к зоне конденсации, выполнено в виде острого конуса, а основание, обращенное к зоне испарения, представляет собой вогнутую поверхность, при этом снаружи трубки на расстоянии 2-3 см от раструба намотаны изолированным медным проводом две обмотки, расположенные друг от друга на расстоянии, равном двум длинам поршня, а пространство между проточным теплообменником и пластиной, свободное от термоэлектрического модуля, заполнено теплоизоляцией.