Автор: Фарбер И.М.  

Теги: общие вопросы животноводства   ветеринария   сельское хозяйство   животноводство   пищевое производство  

Год: 1973

Похожие

Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Том 2

Получение кислорода

Холодильная техника 1972 №9

Холодильная техника 1986 №10

Текст 
                    техника
глубокого холода
в Животноводстве

р

е

о

р

а

Ф

М

И


(нот P(j/ib>іый экзі ;-л(іляр I

техмкі
пуБікіго ш ор
вЯашіипніввдсші!

в a

«КОЛОС»

1973


636.03
Ф 24
УДК 636.082.453.5

Fjäs?. иув®бЧ«ая
я *у« Н 9 - те

х ш

і 'te

HRs

ф $лИ 0тека СССР

ЭКЗЕМПЛЯР
ЧИТАЛЬНОГО ЗА ЛЯ

В -Ä &
354

Фарбер Игорь Маркович
Ф 24
Техника глубокого холода в животноводстве.
М., «Колос», 1973.
207 с. с ил.
Это практическое руководство по эксплуатации техники глубокого
холода, применяемой в животноводстве и медицине. Приведены спо­
собы получения и длительного сохранения глубокого холода, конструк­
ции сосудов Дьюара отечественного и зарубежного производства, хра­
нилищ биоматериалов, холодильно-газовых агрегатов для получения
жидкого азота и резервуаров для перевозки его. Даны правила экс­
плуатации, техники безопасности, порядка испытаний, технического об­
служивания, устранения неисправностей. Один раздел посвящен некото­
рым вопросам экономики эксплуатации криогенной техники в живот­
новодстве. Материал изложен с учетом опыта использования техники
в практике искусственного осеменения животных.
1

ф 0472— 168
Ф 035(01)—73

139-73

© И З Д А Т Е Л Ь С Т В О -КОЛОС*,1923

636.03


ПРЕДИСЛОВИЕ

Искусственное осеменение благодаря выдающимся от­
крытиям советской биологической науки в настоящее
время является основным методом размножения сель­
скохозяйственных животных в странах с развитым ско­
товодством.
Особенно широко применяется этот прогрессивный
метод в нашей стране. В 1972 г. в Советском Союзе ис­
кусственно осеменено 68,1 млн. маточного поголовья
животных. В общем количестве осемененных животных
25,0 млн. коров и телок (72%), 42,1 млн. овец (75%)
и 925 тыс. свиноматок (18,7%).
Разработанный учеными метод хранения и транспор­
тировки спермы производителей при температуре 2—
4° С позволил за сравнительно короткий срок осущест­
вить переход от мелких пунктов осеменения животных
в колхозах и совхозах к организации крупных государ­
ственных станций по племенному делу и искусственно­
му осеменению сельскохозяйственных животных. Одна­
ко краткосрочное хранение спермы (до трех суток)
сдерживало интенсивное использование выдающихся
быков-производителей, а это, в свою очередь, снижало
зоотехническую и экономическую эффективность искус­
ственного осеменения животнцх.
В результате длительных исследований профессору
И. В. Смирнову в 1947 г. в лаборатории академика
ВАСХНИЛ В. К. Милованова впервые в мире удалось
получить потомство от крольчих, искусственно осеме­
ненных спермой, замороженной при температурах ми­
нус 79°, 183° и 196® С. Затем он получил потомство от
овец и коров, также искусственно осемененных заморо­
женной спермой. После этого метод низкотемпературно­
го замораживания и длительного хранения в жидком
азоте спермы быков-производителей нашел широкое
практическое применение в животноводстве многих стран
мира.
3


Новый метод позволяет получать сперму от быков
равномерно в течение всего года, хранить ее несколько
лет без потери оплодотворяющей способности, созда­
вать большие запасы в специальных спермохранилищах
(банках) и полностью использовать для искусственно­
го осеменения коров и телок. Так, при получении спер­
мы от быка дуплетом два раза в неделю можно полу­
чить за год не менее 200 полноценных эякулятов, или
800—1000 мл спермы. После разбавления ее синтети­
ческими средами можно искусственно осеменить 10—
15 тыс. и более коров и телок вместо 1—1,5 тыс. жи­
вотных, осеменяемых спермой, сохраняющейся при
2—4° С.
Длительное хранение спермы в замороженном со­
стоянии позволяет зоотехникам-селекционерам органи­
зовывать проверку продуктивных качеств производите­
лей в молодом возрасте, наиболее рационально исполь­
зовать сперму быков, оцененных по качеству потомст­
ва, при индивидуальном селекционном подборе на:
большом маточном поголовье независимо от его нахо­
ждения и расстояний. Это позволяет широко применять
обмен спермой выдающихся быков-производителей меж­
ду госплемстанциями внутри страны, а также осущест­
влять международный обмен (продажу) с другими
странами.
Использование замороженной спермы в 7—10 раз
сокращает транспортные расходы на ее доставку в хо­
зяйства, дает большой экономический эффект в резуль­
тате изъятия малоценных и максимального использо­
вания для воспроизводства стада лучших быков-про­
изводителей.
Массовое внедрение этого метода в производство поз­
воляет повысить племенное использование выдающих­
ся производителей для дальнейшего совершенствования
породных и продуктивных качеств животных, дает воз­
можность преобразовать систему организации искусст­
венного осеменения путем строительства крупных госу­
дарственных станций (центров) областного, зонального
и республиканского значения, из которых каждая будет
обслуживать 300—500 тыс. и более коров и телок еже­
годно. Предстоящее в ближайшие годы укрупнение стан­
ций, укомплектование их высококвалифицированными
кадрами, строительство современных помещений и тех­
ническое оснащение новейшим оборудованием, налажи­
4


вание работы с производителями-улучшателями — все
это значительно сократит затраты на воспроизводство
стада животных.
Благодаря постоянной заботе и помощи партии и
правительства в развитии животноводства за последние
пять лет в нашей стране 167 крупных станций переве­
дены на новую технологию низкотемпературного замо­
раживания в жидком азоте спермы быков-производителей. Эти станции в 1972 г. на 16 900 пунктах в колхо­
зах и совхозах организовали осеменение замороженной
спермой 7 млн. коров и телок и имеют в настоящее
время в хранилищах около 20 млн. доз замороженной
спермы.
Специалисты одного из крупнейших в стране — Куй­
бышевского областного госплемобъединения в 1972 г. на
730 обслуживаемых пунктах колхозов и совхозов Куй­
бышевской и Оренбургской областей организовали ис­
кусственное осеменение замороженной спермой 301 тыс.
коров и телок и накопили запасы спермы 540 тыс.
доз, полученных от лучших быков станции.
Большую работу по внедрению нового метода раз­
множения животных приводят специалисты Харьков­
ской, Челябинской, Волгоградской, Краснодарской, Тар­
туской, Каунасской, Капсукской, Витебской, Киевской,
Молдавской, Киргизской и многих других госплемстанций.
• Применение нового метода в нашей стране характеризуется
следующими данными:
Годы

Искусственно осеменено коров
и телок длительно хранившей­
ся спермой (тыс. голов)

1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972

5
14
70
223
820
1729
2712
4739
7000

В % к общему числу
искусственно осемененных
животных

0,03
0,10
0,30
1,00
4,40
6,50
12,00
19,60
27,70

Отечественная промышленность поставляет сельско­
му хозяйству для организации искусственного осемене­
ния животных большое количество разнообразной крио7

5


генной техники: холодильно-газовые агрегаты, транс­
портные резервуары жидкого азота, стационарные хра­
нилища биопродуктов и сосуды Дьюара различных ти­
пов. Поставки этого оборудования из года в год будут
увеличиваться. Наиболее эффективное использование
криогенной техники на государственных станциях по
племенному делу и искусственному осеменению сель­
скохозяйственных животных, в колхозах и совхозах за ­
висит от умения правильно ее эксплуатировать.
Монография «Техника глубокого холода в животно­
водстве», написанная инженером И. М. Фарбером, ко­
торый длительное время работал в Управлении искус­
ственного осеменения животных Главного управления
животноводства МСХ СССР и по роду своей службы не­
посредственно на многих госплемстанциях страны зани­
мался вопросами эксплуатации, испытаний и устранения
неисправностей криогенного оборудования, окажет боль­
шую помощь практическим работникам в освоении техно­
логии низкотемпературного замораживания и длительно­
го хранения в жидком азоте спермы выдающихся быковпроизводителей. Она с успехом может быть использована
при подготовке высококвалифицированных зоответспециалистов по вопросам искусственного осеменения
животных в сельскохозяйственных вузах, техникумах,
школах и на различных курсах.
Л . И. Смирнов


ВВЕДЕНИЕ

Криогенная техника предназначена для создания и
использования глубокого холода, т. е. температур от
минус 100° С до близких к абсолютному нулю ^крио­
генный, от греч. криос — холод, генос — рождение).
Черная и цветная металлургия, машиностроение, хи­
мическая промышленность, электротехника, радиоэлект­
роника, текстильная и пищевая промышленность, иссле­
дования в области ядерной физики, полеты в космос —
таков далеко не полный перечень областей применения
криогенной техники и продукции криогенных произ­
водств.
В последние годы техника глубокого холода нашла
еще одну сферу широкого практического применения —
биологию. В животноводстве серьезный экономический
эффект, получаемый от применения глубокого холода,
позволяющего годы и десятки лет хранить сперму вы­
сокопродуктивных животных, послужил мощным сти­
мулом для быстрого внедрения криогенной техники в
практику искусственного осеменения животных во мно­
гих странах мира. В медицине использование глубокого
холода позволило успешно решить проблему длитель­
ного хранения костного мозга, крови и других биома­
териалов.
В Советском Союзе начали широко применять
технику глубокого холода в производственной практике
искусственного осеменения животных в 1964 г. Отечест­
венное животноводство стало крупным потребителем
криогенных машин и аппаратов как общего назна­
чения, так и специально изготовляемых для сельского
хозяйства. При эксплуатации этого парка криогенной
техники расходуется значительное количество хлодоагента.
Этот быстрый качественный скачок в практике ис­
кусственного осеменения животных, а также все более
7


широкое применение глубокого холода для хранения
биоматериалов в медицине поставили на повестку дня
ряд серьезных проблем, и в частности проблему под­
готовки кадров.
Специфическая сложность техники глубокого холо­
да, особые свойства криогенных продуктов настоятель­
но требуют приобретения обслуживающим персоналом
необходимых сведений из этой области. Технически гра­
мотная эксплуатация криогенного оборудования не мо­
жет осуществляться без знания устройства, принципов
действия и особенностей эксплуатации этих машин и
аппаратов, в большинстве своем весьма дорогостоящих.
Периодически проводимые семинары и курсы не могут
охватить всех работников, эксплуатирующих новую
технику. Почерпнуть необходимые знания из литератур­
ных источников в настоящее время нет возможности,
так как учебники для технических вузов по этой спе­
циальности по понятным причинам не могут быть реко­
мендованы. Заводские инструкции по эксплуатации
также не восполняют этот пробел.
Данная книга является попыткой в доступной форме
изложить необходимый минимум технических сведений
по тому комплексу криогенных аппаратов и машин, ко­
торый применяется на государственных станциях н
пунктах искусственного осеменения сельскохозяйствен­
ных животных и в медицинских учреждениях.


СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛУБОКОГО
ХОЛОДА

Если сжатый в компрессоре воздух охладить до
начальной температуры в водяном холодильнике (по­
скольку при сжатии газ нагревается), а затем предоста­
вить воздуху свободно расширяться, то в конце рас­
ширения он будет на несколько градусов холоднее, чем
перед расширением. Если полученную порцию холодно­
го воздуха использовать для дополнительного охлажде­
ния следующей порции сжатого воздуха после холо­
дильника, то в конце расширения вторая порция будет
холоднее первой. Если затем и этот более холодный воз­
дух использовать для дополнительного охлаждения но­
вой порции воздуха перед расширением, то получим
еще более холодный газ. Многократным повторением
этого процесса достигается момент, когда температура
воздуха после расширения становится равной темпера­
туре конденсации (сжижения). Воздух начинает превра­
щаться в жидкость. Начиная с этого момента темпера­
тура в конце расширения перестает понижаться, так как
получаемый холод целиком затрачивается на переход
газа в жидкость.
Такой процесс получения холода при свободном рас­
ширении сжатого и предварительно охлажденного газа
носит название «дросселирования» (устройство, с по­
мощью которого расширяется газ, называется «дрос­
сельным вентилем»). Дросселирование газа применяется
в наиболее простых холодильных установках.
Более эффективный способ расширения газа, при
котором получается несколько большее количество хо­
лода,— это несвободное расширение, когда газ совер­
шает полезную работу: перемещает поршень или ро­
тор турбины. Машины, в которых происходит такое рас­
ширение, называются детандерами поршневыми или тур­
бинными.
9


В зависимости от того, какой газ расширяется, уста­
навливается та или иная температура, которая зависит
только от величины давления данного газа в конце рас­
ширения. Самая низкая температура для каждого га­
за, достигаемая в процессе расширения,— это темпера­
тура его конденсации. Например, если расширение ве­
дется до нормального атмосферного давления (760 мм
рт. ст.) и газ при этом конденсируется, то метан будет
иметь температуру минус 164°, окись углерода — ми­
нус
191,5°, кислород— минус
183°, воздух — ми­
нус 194°, аргон — минус 186°, а зо т — минус 196°, водо­
род — минус 253°, неон — минус 274° С.
Аккумулировать полученный холод можно двумя
способами: или в том же газе, который расширяется
(тогда его необходимо непрерывно выводить из уста­
новки в виде жидкости), или в другом, имеющем темпе­
ратуру конденсации более высокую, чем расширяемый
газ.
В этом случае расширяемый газ до конденсации не
доводится, количество его остается постоянным, а полу­
чаемый холод передается через стенку теплообменного
аппарата газу, подлежащему сжижению, который не­
прерывно отводится в качестве конечного продукта. Пер­
вый способ применяется в воздухоразделительных
установках, второй — в холодильно-газовых машинах.
В последних в качестве расширяемого газа применяет­
ся водород или гелий. Водород, расширяемый до дав­
ления 13 атм, имеет температуру минус 200° С и оста­
ется в газообразном состоянии, в то время как атмо­
сферный воздух, воспринимающий через стенку тепло­
обменника холод, при этой температуре сжижается и
отводится.
Этот способ получения глубокого холода — расши­
рение газов, конденсирующихся при температурах ниже
минус 100° С,— является основным промышленным ме­
тодом. В биологии, например в области искусственного
осеменения животных, глубокий холод, необходимый для
длительного хранения спермы животных, получают в
готовом виде: холод запасен в сжиженном газе, полу­
чаемом с промышленных воздухоразделительных уста­
новок (хотя в ряде случаев в животноводстве и меди­
цине используют холодильно-газовые машины для по­
лучения сжиженного газа своими силами).
ІО


СВОЙСТВА СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ
Сжиженные газы, имеющие температуру при нор­
мальном атмосферном давлении ниже минус 100° С, но­
сят название криогенных жидкостей. Температура каж ­
дой жидкости зависит только от величины давления, под
которым находится жидкость. Эта температура являет­
ся температурой кипения данной жидкости (или темпе­
ратурой конденсации ее паров) при данном давлении.
Температуры кипения при атмосферном давлении неко­
торых криогенных жидкостей были приведены выше.
Если уменьшить давление над криогенной жидко­
стью ,(создать вакуум), то можно получить еще более
низкие температуры. Например, подняв жидкий азот
на высоту 8 км над уровнем моря (давление 266 мм
рт. ст.), получим температуру кипения азота минус
205° С вместо минус 196° С на уровне моря. В промыш­
ленности испарение некоторых криогенных жидкостей
под вакуумом применяется для сжижения газов, имею­
щих очень низкую температуру кипения: водород, неон,
гелий.
Наиболее распространенными криогенными жидко­
стями, получаемыми промышленными методами в боль­
ших масштабах, являются жидкий воздух, жидкий азот,
а также жидкий кислород. Они абсолютно прозрачны,
бесцветны (жидкий кислород имеет голубоватый цвет),
чрезвычайно подвижны. Легкость, с которой они испа­
ряются, объясняется малой величиной теплоты испаре­
ния (г): для жидкого азота г = 47,7 ккал/кг (при дав­
лении 760 мм рт. ст.), для жидкого кислорода г —
= 50,9 ккал/кг. Это значит, что для превращения 1 кг
жидкого азота в пар (газ) нужно затратить 47,7, а 1 кг
жидкого кислорода — 50,9 большой калории тепла. Для
сравнения: 1 кг воды испаряется при затрате 597 боль­
ших калорий тепла (при давлении 760 мм рт. ст.).
Массовая плотность жидкого азота р = 0,804 кг/л
(при давлении 760 мм рт. ст.), жидкого кислорода
р = 1,142 кг/л. Жидкий азот и жидкий кислород взаим­
но растворяются в любых соотношениях. Жидкий воз­
дух является гомогенной .(однородной) смесью 21%
кислорода и 78% азота, остальное — аргон, криптон и
ксенон (углекислый газ кристаллизуется и отделяется
от воздуха до его сжижения, а неон и гелий не сжи­
жаются при этой температуре).
П


В принципе жидкие воздух, азот и кислород могут
применяться для длительного хранения биоматериалов
в условиях глубокого холода, так как температуры их
кипения близки друг к другу (при атмосферном давле­
нии соответственно минус 194° С, минус 196° С и ми­
нус 183°С). Однако из-за большой опасности в пожар­
ном отношении жидкий воздух, особенно жидкий кис­
лород, не используются в биологии. Жидкий кислород
обладает способностью пропитывать пористые вещества
органического происхождения (дерево, бумагу, вату,
текстиль), превращая их во взрывчатые вещества —
оксиликвиты. Соприкосновение жидкого кислорода с
маслом вызывает взрыв. Этими свойствами жидкого
воздуха и жидкого кислорода объясняется тот факт, что
во всех странах, применяющих метод длительного хра­
нения биоматериалов в условиях глубокого холода, в
качестве криогенной жидкости используют жидкий азот.
Теоретически можно было бы говорить об использо­
вании в качестве источника глубокого холода жидкого
аргона, который имеет преимущества перед жидким
азотом: более длительно испаряется из сосудов Дьюара
п идеален как химически инертная среда. Однако при­
менять его в широких масштабах в животноводстве не­
возможно, так как он дорого стоит и производится по
сравнению с жидким азотом в небольшом количестве
(аргона в воздухе 0,8%). В единичных случаях жидкий
аргон для хранения спермы животных у нас в стране
применяется.
Жидкий и газообразный азот в обычных условиях
химически абсолютно инертен. Однако он, как всякая
криогенная жидкость, опасен тем, что, попадая на от­
крытые участки тела, может вызвать ожоги. Испаряю­
щийся азот насыщает воздух в помещении и, следова­
тельно, снижается содержание в нем кислорода (точнее,
парциальное давление кислорода). Это вызывает у че­
ловека кислородное голодание, сопровождающееся голов­
ной болью. Уменьшение кислорода в воздухе до 16%
приводит к потере сознания без предварительных сим­
птомов.
Из сказанного следует, что, несмотря на безопасность
в пожарном отношении, физико-химические свойства
жидкого и газообразного азота, а также специфика ра­
боты криогенного оборудования (о чем будет сказано
ниже) настоятельно требуют безусловного соблюдения
12


всех правил, содержащихся в «Инструкции по технике
безопасности при эксплуатации криогенного оборудова­
ния на государственных станциях и пунктах искусст­
венного осеменения сельскохозяйственных животных»,
изданной Министерством сельского хозяйства СССР в
1968 г.
Правила безопасности, вытекающие из особенностей
эксплуатации криогенного оборудования в животновод­
стве, освещены в соответствующих разделах настоящей
книги.
Ф~.
СПОСОБ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ
ГЛУБОКОГО ХОЛОДА
Криогенные жидкости, находящиеся в обычном стек­
лянном или металлическом сосуде, в нормальных усло­
виях (температура окружающей среды 20° С, давление
760 мм рт. ст.) очень быстро испаряются '(испарение
жидкости протекает в форме бурного кипения). Причи­
ной этого, кроме уже упоминавшейся относительно ма­
лой величины теплоты испарения криогенных жидко­
стей, служит очень большая разность температур между
окружающим воздухом и сжиженным газом (в случае
с жидким азотом разность температур равна 216°С).
Поскольку тонкая стеклянная или металлическая стен­
ка обычного сосуда не представляет практически ника­
кого препятствия проникновению тепла из окружающей
среды в жидкость, а количество передаваемого тепла
пропорционально разности температур, то становится
понятным, почему криогенные жидкости невозможно со­
хранять в течение сколько-нибудь длительного времени
в обычных емкостях.
Для того чтобы длительно хранить сжиженный газ,
необходимо каким-то образом воспрепятствовать про­
никновению больших количеств тепла из окружающей
среды в жидкость, иными словами, изготовить емкость
со стенками, обладающими очень хорошими теплоизоли­
рующими свойствами. Однако тепловая изоляция даже
самыми лучшими из существующих материалов (поли­
мерные поропласты — мипоры, тонкодисперсные порош­
ки) не достигает цели. Практически допустимая толщи­
на этих материалов, используемых для изоляции, не
уменьшает притока тепла к жидкости до нужных раз13


мерой, испаряемость сжиженного газа остается чрез­
мерно большой (например, для емкости 50 л — свыше
1 л/ч). Чтобы уменьшить ее до практически приемлемых
величин (0,05—0,1 л/ч), толщину изоляционного мате­
риала пришлось бы сделать свыше всяких разумных
пределов.
Невозможность длительно сохранять криогенные
жидкости в нормальных условиях, применяя традицион­
ные теплоизолирующие материалы, стала очевидной еще
в XIX веке, когда немецкий ученый Линде впервые
(1895) получил жидкий воздух. Требовалось найти
принципиально новый тип тепловой изоляции. Это бы­
ло сделано английским физиком Джеймсом Дыоаром
в 1898 г.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СО СУДА
ДЬЮАРА. ТИПЫ ИЗОЛЯЦИИ
Предложенный Дыоаром тип тепловой изоляции со­
судов с криогенной жидкостью представляет собой изо­
ляцию пустотой. Он изготовил стеклянный двухстенный
сосуд (рис. 1) и откачал воздух, заполнявший простран­
ство между стенками, а поверхность межстенного про­
странства покрыл тонким зеркаль­
ным слоем металла.
Чтобы выяснить сущность сде­
ланного Дьюаром изобретения, рас­
смотрим вкратце формы переме­
щения тепловой энергии в приро­
де. Существуют три формы пере­
дачи тепла: 1) конвекция, когда
тепло переносится от более тепло­
го к менее теплому телу потоками
(большими группами молекул —
«молями») газа или жидкости, з а ­
полняющей пространство между
телами; 2) теплопроводность, ког­
да тепловая энергия из нагретого
Рис. 1. Сосуд Дью­ участка твердого, жидкого или га­
ара:
зообразного тела передается от
1 — внутренний сосуд;
атома к атому или от молекулы к
2 — наружный сосуд;
3 — горловина;
4 —
молекуле; 3) радиация (излуче­
межстепное
простран­
ние), когда тепловая энергия расство.
14


пространяется от нагретого тела в виде электромагнит­
ных волн различной длины — лучей видимых (свет) или
невидимых (инфракрасное излучение).
Нарушить конвекцию можно, например, заполняя
пространство между горячим и холодным телом волок­
ном или порошком из нетеплопроводного материала.
Это разделяет весь объем, заполненный газовой или
жидкой средой, на мельчайшие ячейки или поры и
исключает возможность возникновения организованных,
направленных потоков газа (жидкости). Однако Дьюар
применил самое радикальное средство: он вообще уда­
лил среду (в данном случае газ) из изоляционного про­
странства. Тем самым была ликвидирована не только
конвекция, но и передача тепла теплопроводностью
газа.
Осталось свести к минимуму передачу тепла радиа­
цией. Эту задачу Дьюар решил, нанеся тонкий металли­
ческий слой с зеркальной поверхностью на стенки изо­
лирующего пространства сосуда.
Любое тело излучает тепло в окружающее простран­
ство. Если тело светится (раскалено), это значит, что
тепловая энергия передается от него лучами как види­
мого для человеческого глаза света, так и невидимого
(инфракрасное излучение). Несветящиеся тела также
излучают тепло, но уже невидимыми инфракрасными
лучами. Способность тела излучать тепловую энергию
так же, как и способность поглощать ее, характеризу­
ется коэффициентом излучения или степенью черноты.
Максимальное значение последнего равно 1 и присуще
«абсолютно черному» телу. В природе такого тела нет,
но оно может быть искусственно моделировано в виде
полого шара с маленьким отверстием: луч света, попа­
дающий внутрь шара, обратно не выходит, т. е. погло­
щается телом полностью.
Состояние поверхности влияет на величину коэффи­
циента излучения. Полировка поверхности уменьшает
его. Например, чайники и самовары снаружи полируют
для того, чтобы они медленнее остывали, т. е. меньше
излучали тепла. Количество излучаемого тепла пропор­
ционально четвертой степени температуры тела по аб­
солютной шкале (0° по абсолютной шкале температур
равен минус 273° по шкале Цельсия, а 273° по абсолют­
ной шкале равны 0° по шкале Цельсия). Это очень важ ­
ное свойство радиации. Оно означает, что если, напри­
15


мер, абсолютную температуру тела понизить на 25%,
то количество излучаемого им или поглощаемого тепла
уменьшится на 69%.
Следовательно, нанеся зеркальный непрозрачный
слой — экран на поверхность наружного сосуда (изнут­
ри), Дьюар уменьшил количество тепла, излучаемого
теплой стенкой в направлении внутреннего сосуда. На­
неся такой же экран на поверхность внутреннего сосу­
да, он уменьшил поглощение лучистого тепла стенкой,
соприкасающейся с криогенной жидкостью. Это умень­
шение весьма значительно, так как здесь действует фак­
тор сильного охлаждения экрана до температуры сжи­
женного газа.
В предложенном Дьюаром сосуде все же был при­
ток тепла. Поскольку вакуум в межстенном простран­
стве не абсолютный, то остающиеся молекулы воздуха
осуществляют так называемый молекулярный перенос
тепла от наружной стенки к внутренней. Другой путь
проникновения тепла — это горловина сосуда, которая
в верхней части имеет температуру окружающего воз­
духа, вследствие чего тепло распространяется по стенке
горловины к ее холодному концу за счет теплопровод­
ности материала стенки. Наконец, наличие только двух
экранов оставляет определенную возможность проник­
новения лучистого тепла к сжиженному газу. Кроме
того, некоторое количество тепла проникает теплопро­
водностью и радиацией через крышку, закрывающую от­
верстие горловины.
Сосуд для хранения криогенных жидкостей, предло­
женный Дьюаром, получил широкое распространение
во всем мире. В стеклянном варианте небольшой емко­
сти ,(до 2 л) он выпускается и в настоящее время (иног­
да под названием «термос»). Однако бурное развитие
производства криогенных жидкостей потребовало созда­
ния крупных емкостей. Идеи Дьюара получили дальней­
шее развитие при конструировании металлических со­
судов, резервуаров, цистерн для хранения и перевозки
сжиженных газов.
У многих металлов, в том числе и углеродистой ста­
ли — наиболее распространенного конструкционного ма­
териала, при температуре криогенных жидкостей очень
сильно уменьшается ударная вязкость — одна из ха­
рактеристик прочности материала, вследствие чего ме­
талл становится хрупким. Исключение составляют медь
16


и алюминий, а также нержавеющая сталь, у которой
ударная вязкость хотя и уменьшается, но остается
при этих температурах достаточно большой. Поэтому
вначале (а некоторые заводы и сейчас, что нельзя рас­
ценить иначе, как анахронизм) сосуды Дьюара изготов­
ляли из меди — достаточно распространенного и легко
полируемого металла. С увеличением производства
алюминиевых сплавов, нержавеющей стали, освоения
сварки этих металлов в защитной среде (аргон и угле­
кислый газ) медные сосуды Дьюара стали вытесняться
алюминиевыми и стальными. Надобность в полировке
поверхности межстенного пространства отпала, посколь­
ку чисто вакуумная изоляция уступила место порош­
ково-вакуумной и многослойно-вакуумной.
Преимущество порошково-вакуумной изоляции (меж­
стенное пространство заполняется тонким порошком —
пудрой и вакуумируется) заключается в том, что остав­
шийся в межстенном пространстве газ заключен в мель­
чайших порах между частицами пудры, и теплопереда­
ча осуществляется почти чистой теплопроводностью га­
за. Кроме того, резко уменьшается количество откачи­
ваемого и остающегося газа. Передача тепла теплопро­
водностью через массу порошка незначительна при
условии определенной плотности засыпки, обеспечиваю­
щей минимальный контакт частиц порошка между со­
бой. В силу того обстоятельства, что оставшийся газ
локализован в мельчайших ячейках, порошково-вакуум­
ная изоляция эффективно работает и при относительно
неглубоком вакууме (остаточное давление порядка
ІО-2 мм рт. ст.). Порошково-вакуумная изоляция в
дальнейшем была усовершенствована: к изолирующему
порошку примешали металлические тонкодисперсные
порошки. Частица металлической пудры имеет зеркаль­
ную поверхность и играет роль маленького радиацион­
ного экрана. Большое количество таких мельчайших
экранов, распределенных равномерно во всей массе
изолирующего порошка, значительно уменьшает проник­
новение лучистого тепла к жидкости.
Еще более эффективна вакуумно-многослойная изо­
ляция. Принцип ее заключается в том, что большое ко­
личество металлических экранов* установленных после­
довательно один за другим в межстенном пространстве,
в очень большой степени снижает теплопередачу ра­
диацией. Контакт между экранами исключают, прима.
Гее. публичная
2 и. м. Фарбер
научно - тег.ні^}ь кая
библиотека СССР
ЭКЗЕМПЛЯР


!іяя тонкую прослойку из не­
теплопроводного материала,
например
стеклобумаги
(стеклянное волокно, связан­
ное полимерной смолой).
Экраны выполняются обыч­
но из алюминиевой фольги,
имеющей толщину 11 мкм и
зеркальную поверхность.
Очень малая толщина сво­
дит к минимуму передачу
тепла теплопроводностью по
материалу экранов из верх­
ней, более теплой зоны со­
суда, в нижнюю, более хо­
Рис. 2.
Внутренний
сосуд
СДС-20, изолированный «бин­
лодную.
тованием».
Монтируют эту изоля­
цию в такой последователь­
ности: на внутренний сосуд сначала наматывают слой
стеклобумаги, затем слой фольги, опять стеклобумаги
и т. д. Ширина межстенного пространства у сосудов с
многослойной изоляцией примерно в 2 раза меньше,
чем у сосудов с порошковой изоляцией.
Трудность изготовления высококачественной мно­
гослойной изоляции заключается в том, что необходи­
мо соблюдать оптимальное натяжение фольги и стек­
лобумаги. На 1 см ширины межстенного пространства
должно быть уложено определенное количество экра­
нов. Чтобы выполнить это условие, на передовых пред­
приятиях применяют непрерывную механическую на­
мотку тонкой полимерной пленки, например лавсановой,
на которую нанесен тонкий зеркальный слой алюми­
ния.
Еще более прогрессивный способ монтажа много­
слойной изоляции — так называемое бинтование сосу­
дов* (рис. 2).
Многослойная изоляция полностью проявляет свою
высокую эффективность только при относительно глу­
боком вакууме (остаточное давление порядка ІО-5 —
ІО-4 мм рт. ст.). Сосуды с такой изоляцией должны об­
ладать весьма высокой степенью герметичности, свари­
* У нас п стране впервые агрегат для «бинтования» сосудов
создан в 1972 г. автором.


вать их надо особенно тщательно. В противном случае
при повышении остаточного давления с течением вре­
мени до ІО-3—ІО-2 мм рт. ст. сосуды с многослойной
изоляцией начинают испарять жидкости больше, чем
сосуды той же емкости с порошковой изоляцией.
Просачивание воздуха в межстенное вакуумное про­
странство через необнаруженные или появившиеся при
эксплуатации щели в швах, уменьшая вакуум, посте­
пенно ухудшает качество сосуда Дьюара, т. е. увеличи­
вает испарение сжиженного газа. Для борьбы с этим
явлением и чтобы продлить «жизнь» сосуда, в меж­
стенное пространство помещают специальные материа­
лы, так называемые адсорбенты. Эти вещества ,(нап'
ример, активированный уголь, силикагель, цеолит)
имеют способность притягивать к своей поверхности и
удерживать на ней молекулы многих газов и жидко­
стей. Этот процесс называется адсорбцией. Адсорбенты
изготовляются в виде зерен, имеющих сквозную мелко­
пористую структуру и, следовательно, чрезвычайно раз­
витую поверхность. Важнейшим свойством адсорбен­
тов является способность увеличивать количество сор­
бированных молекул с понижением температуры.
Например, активированный уголь при температуре
жидкого азота (минус 196° С) сорбирует воздуха в
20 раз больше, чем при температуре плюс 20° С.
Адсорбционную камеру с адсорбентом располагают
в самом холодном месте межстенного пространства —
под днищем внутреннего сосуда (хотя при горловинах
с очень малой теплопроводностью имеет место верх­
нее расположение адсорбента, что сокращает габарит­
ную высоту).
Адсорбент играет еще одну важную роль в сосуде
Дьюара. При заливании криогенной жидкости в него
адсорбент, охлаждаясь до очень низких температур,
сорбирует оставшиеся после откачки молекулы газов,
входящих в состав воздуха. Вакуум при этом увели­
чивается на 1—2 порядка (т. е. в 10—100 раз), что по­
вышает эффективность работы изоляции.
Из воздуха охлажденнные адсорбенты поглощают
почти все газы (кислород, азот, аргон, криптон, ксенон),
кроме неона и гелия. Если в швах сосуда остается хотя
бы самая ничтожная щель для проникновения воздуха,
эти два газа, постепенно накапливаясь, ухудшают ка­
чество сосуда.
2*

19


При повышении температуры (при отогреве) адсор­
бента поглощенные газы начинают покидать поверх­
ность адсорбента (процесс десорбции).
Кроме адсорбента, в современных сосудах Дьюара
имеется специальное вещество — химический поглоти­
тель водорода. Водород выделяется из полимерных ма­
териалов, входящих в состав изоляции (стеклобумага
со связующим), горловины (стеклопластик) и других
элементов конструкции. Выделяется водород при силь­
ном нагреве сосуда, а также в высоком вакууме. По­
скольку все современные сосуды, как правило, высо­
ковакуумные, то химический поглотитель является их
обязательным элементом.
КОНСТРУКЦИЯ СОВРЕМЕННОГО
СО СУД А ДЬЮАРА
Тепло проникает в жидкость по трем основным пу­
тям: через изоляцию, по металлу стенки горловины и
через крышку горловины. Иногда появляется еще и чет­
вертый путь — так называемые тепловые мосты (жест­
кие элементы, крепящие внутренний сосуд в кожухе, а
также трубопроводы для подачи жидкости внутрь со­
суда через межстенное пространство). В сосудах малой
емкости тепловые мосты встречаются только в виде
фиксаторов внутреннего сосуда, а изготовляют их
обычно из нетеплопроводного материала.
Тепловые потоки, идущие по каждому из этих путей,
в сосуде Дьюара с относительно широкой горловиной
(имеются в виду сосуды емкостью 40—50 л) находятся
в таких примерно соотношениях: через изоляцию 40—
50%, по стенке горловины'— 40—45, через крышку
горловины— 10—15% от общего количества тепла. По
тепловым мостам-фиксаторам (в случае наличия их)
идет 3—5%.
Как видно отсюда, горловина является весьма важ ­
ным элементом конструкции сосуда, так как по ней
идет около трети (в некоторых случаях и больше) все­
го тепла.
Конструкторы стремятся применять возможно ме­
нее теплопроводный металл для ее изготовления. Та­
ким металлом служит нержавеющая сталь, содержащая
18% хрома и 9% никеля. Коэффициент теплопровод20


ности у нержавеющей стали

ккал
м ■ч •град.

Х = 10-

(коэф-

фициент теплопроводности показывает, сколько боль­
ших калорий тепла проходит через площадку из дан­
ного материала, имеющую поверхность 1 м2, толщину
1 м, при разности температур между поверхностями
1° за 1 час). У обычной конструкционной углеродистой
стали А= 4 5 ---------- .
М'ч» град.

Количество тепла, передаваемого теплопроводно­
стью, прямо пропорционально величине поверхности
тела, разности температур между теплой и холодной
поверхностями, коэффициенту теплопроводности дан­
ного материала и обратно пропорционально расстоянию
между теплой и холодной поверхностями. Поэтому,
стремясь, например, уменьшить теплоприток по стенке
горловины, конструктор старается увеличить длину (вы­
соту) горловины и уменьшить площадь поперечного се­
чения металла, т. е. уменьшить толщину стенки. Однако
возможности для увеличения длины горловины невелики:
быстро наступает предел, диктуемый удобством работы
с сосудом, и предел его габаритов. Поэтому конструк­
торы идут другим путем: гладкую трубу заменяют
гофрированной
(трубой-гармошкой), называющейся
сильфоном. Сильфон той же габаритной длины, что и
гладкая труба, приблизительно в 2 раза уменьшает
теплоприток по горловине.
Другой путь уменьшения теплопритоков по стенке
горловины — применение полимерных материалов, ар­
мированных стекловолокном. Этим достигается резкое
снижение притока тепла за счет очень большой разни­
цы в коэффициентах теплопроводности полимеров и
нержавеющей стали ,(в 30 раз).
Коэффициенты теплопроводности изоляции, заклю­
ченной в межстенном пространстве, условны, т. е. за­
ключают в себе все виды теплопередачи — теплопро­
водностью газа, теплопроводностью материала порош­
ка (или экранов), радиацией. Эти коэффициенты
определяются экспериментальным путем. Они имеют
следующие примерные значения:
для порошково-вакуумной изоляции с порошковым
экраном
ккал
\ = 0,0004
1
м •ч • град.

21


для многослойно-вакуумной —
X = 0,00014

кка-— и меньше,

м •ч •град.

Желание снизить теплоприток по изоляции путем
уменьшения поверхности приводит к необходимости
применять шаровую форму сосуда, так как у шара
наименьшая поверхность, приходящаяся на единицу
объема (удельная поверхность). Однако шаровая фор­
ма сосудов, в которых хранится сперма животных, ма­
ло пригодна для размещения достаточного количества
канистр с биоматериалом. Поэтому стараются придать
сосуду форму «цилиндра Архимеда» (высота равна
диаметру), имеющего наименьшую удельную поверх­
ность из всех цилиндров.
Основные требования, предъявляемые к современ­
ному сосуду Дьюара, предназначенному для хранения
биоматериалов в жидком азоте, следующие:
1) возможно меньший вес, приходящийся на едини­
цу полной гидравлической емкости;
2) относительно большой диаметр горловины;
3) возможно меньшая габаритная высота;
4) возможно меньшая относительная испаряемость
жидкого газа (выраженная в процентах в сутки от пол­
ной гидравлической емкости сосуда);
5) возможно меньшее увеличение испаряемости азо­
та с течением времени эксплуатации;
6) возможно меньшая цена сосуда.
Как видно, требования, предъявляемые к сосудам
Дьюара, предназначенным к эксплуатации в сельском
хозяйстве, весьма высокие.
Большинство из этих требований взаимно противо­
положны. Уменьшить, например, испаряемость при
выбранном типе изоляции можно, только увеличивая
ее толщину, а это приводит к увеличению веса и габа­
ритов. Увеличение диаметра горловины при данном
литраже сосуда приводит к большей испаряемости.
А если компенсировать рост диаметра горловины уве­
личением ее высоты, то растут габаритная высота со­
суда и вес. Поэтому оптимальная конструкция сосуда —
это всегда удачно найденное конструктором компро­
миссное решение противоречивых требований: удоб­
ства работы и малой испаряемости, с одной стороны,
и малым весом сосуда и габаритами — с другой.
22


СОСУДЫ ДЬЮАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ
И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ
БИОМАТЕРИАЛОВ В ЖИДКОМ АЗОТЕ.
СТАЦИОНАРНЫЕ ХРАНИЛИЩА
На станциях и пунктах искусственного осеменения
сельскохозяйственных животных, в медицинских уч­
реждениях эксплуатируются сосуды Дьюара различной
емкости и конструкции, изготовляемые разными пред­
приятиями страны. Назначение этих сосудов определя­
ется их емкостью: более крупные выполняют в основ­
ном функцию стационарных хранилищ биоматериалов,
мелкие сосуды служат для транспортирования биопро­
дуктов в жидком азоте, хотя и не исключают их дли­
тельного хранения при достаточно малой испаряемости
азота в сосуде. Высокое качество сосудов Дьюара, пред­
назначенных для длительного хранения биоматериалов,
является основным условием экономичности низкотем­
пературного метода. В общем
балансе расходуемого, напри­
мер на станциях и пунктах,
жидкого азота на долю сосудов
Дьюара приходится 85—90%.
Ниже дано описание конст­
рукций и основных технических
данных сосудов Дьюара, экс­
плуатируемых в животновод­
стве и медицине (сосуды,
снятые с производства и вы­
шедшие из употребления, не
упоминаются).
СД-50.
Сосуд Дьюара
СД-50 (рис. 3) предназначен
для длительного хранения в
жидком азоте спермы живот­
ных на пунктах искусственно­
го осеменения. Иногда допуска­
ется перевозка его с жидким
азотом автомобильным и дру­
гими видами транспорта. Внут­
ренний сосуд, имеющий ци­
линдрическую форму, подве- р ІІС. з. Сосуд Дьюара СД-50
шеи в кожухе на горловине
(52 л).
23


1

(рис. 4). Такой метод креп­
ления, называемый «верхней
подвеской», наиболее рацио­
нален, так как разность тем­
ператур между концами теп­
лового моста (горловины)
наименьшая именно в верх­
ней, «теплой» зоне сосуда
Дьюара, и она уменьшается
с понижением уровня жид­
кости в сосуде.
Весь сосуд, за исключе­
нием горловины, изготовлен
из алюминиевого сплава
АМц. Соединены детали с
помощью
аргонно-дуговой
сварки. Толщина стенок ко­
жуха 4 мм, внутреннего со­
суда— 2 мм. Горловина вы­
Рис. 4. Сосуд Дьюара СД-50
полнена из бесшовной тон­
(схема):
костенной (толщина стенки
7 — крышка;
2 — горловина;
3—
0,3 мм) трубы из нержавею­
коллектор вакуумирования; 4 —
стержень канистры; 5 — канист­
щей стали. Диаметр горло­
ра; 6 — внутренний сосуд; 7 — ко­
жух; 8 — адсорбент; 9 — изоля­
вины 96 мм, высота 240 мм.
ция; 10 — радиальные фиксаторы.
Концы трубы-горловины на
расстоянии 25—30 мм от
каждого конца покрыты тонким слоем (толщина до
0,015 мм) алюминия методом термической диффузии
(алитирование). На алитированный слой на концах
горловины аргоно-дуговой сваркой двумя швами каж ­
дый приварены два алюминиевых кольца шириной
15 мм и толщиной 2 мм. К этим кольцам, в свою оче­
редь, приварены горловина кожуха и верхнее днище
внутреннего сосуда. Эффективная длина горловины, т. е.
неалитированная часть трубы, которая является терми­
ческим сопротивлением проникающему теплу, равна
180 мм.
Диаметр внутреннего сосуда 400 мм, кожуха —
500 мм, высота всего сосуда — 870 мм, внутреннего со­
суда (без горловины) — 470 мм.
Под днищем внутреннего сосуда приварена адсорб­
ционная камера. В центр камеры вварен штуцер для
засыпки адсорбента, закрывающийся заглушкой на
резьбе. Камера имеет 6 отверстий, закрытых сеткой,
24


через которые проникают к адсорбенту газы, оставшие­
ся (или натекающие) в межстенном пространстве. Ад­
сорбент— активированный уголь засыпается в количе­
стве 1,2 кг через отверстие в днище кожуха, которое
затем заваривается.
В стенку штуцера для засыпки адсорбента запрес­
сованы 3 конические бобышки из фторопласта, которые
упираются в стенку патрубка, приваренного изнутри
к днищу кожуха. Это устройство служит для жесткой
фиксации внутреннего сосуда в радиальном направле­
нии, предохраняющей его при наклонах и переворачи­
ваниях.
Межстенное пространство, имеющее емкость 52 л,
засыпано смесью (12 кг) аэрогеля .(высушенный по
специальной технологии гель-осадок кремниевой кисло­
ты) и бронзовой пудры марки БПИ (50% по весу),
играющей роль радиационного экрана. Вакуумирова­
ние межстенного пространства осуществляется через
трубку диаметром 10 мм, соединенную с коллектором,
помещенным в межстенном пространстве вокруг горло­
вины.
Коллектор представляет собой проволочную спи­
раль, обмотанную латунной сеткой и стеклотканью,
препятствующей попаданию тонкого порошка в ваку­
умные насосы. Вакуумирование ведется до остаточного
статического давления ІО-2 мм рт. ст. При заливании
жидкого азота в сосуд остаточное давление за счет ра­
боты адсорбента уменьшается до ІО-3 мм рт. ст. По
окончании вакуумирования трубку пережимают, обре­
зают и заваривают. Обрезанная трубка закрыта кол­
пачком, прихваченным сваркой к кожуху.
Горловина закрывается пенопластовой крышкой
диаметром 94 мм и высотой 190 мм.
Сосуд комплектуется шестью канистрами, предназ­
наченными для фасованной замороженной спермы. Д иа­
метр канистры 75 мм, высота 300 мм. Толщина стенки
0,3 мм. Изготовлена она из нержавеющей стали. Д о­
нышко канистры перфорированное (дырчатое). Канист­
ры имеют стержни-крючки для подвески на край горло­
вины, сделанные из проволоки (нержавеющая сталь)
диаметром 3 мм и стекловолокнитового прутка (для
уменьшения теплопритока) длиной 250 мм, диаметром
6 мм. Габаритная высота канистры со стержнем-крюч­
ком 630 мм.
25*


С 1970 г. канистры вы­
пускаются с подъемным
донышком и укомплекто­
вываются шестью поли­
этиленовыми стаканами,
вкладываемыми в канист­
ру друг на друга.
По желанию заказчи­
ка сосуд может постав­
ляться со съемной тележ­
кой на трех поворотных
резиновых колесах.
Вес пустого сосуда
(без тележки) 33 кг, с
жидким азотом — 75 кг.
Вес тележки 6,5 кг. Пол­
ная гидравлическая ем­
кость сосуда 52 л. Сред­
няя по крупной партии
сосудов
испаряемость
жидкого азота в нерабо­
чих условиях при темпе­
ратуре окружающего воз­
духа 20° С и давлении
760 мм рт. ст. составляет
2,22% в сутки от пол­
ной гидравлической емко­
сти, или 45 суток до пол­
ного испарения азота. Допускаемая по паспорту и тех­
ническим условиям на изготовление испаряемость азо­
та равна 60 г/ч, или 29 суток до полного испарения.
Изготовитель СД-50 — Свердловский завод кислород­
ного машиностроения.
«Харьков-15». Сосуд Дьюара «Харьков-15» (рис. 5)
предназначен для длительного хранения в жидком азо­
те спермы животных на пунктах искусственного осе­
менения. Его можно перевозить с жидким азотом ав­
томобильным и другими видами транспорта. Снят с
производства в 1970 г., однако значительное количест­
во сосудов находится в эксплуатации.
Сосуд имеет вытянутую цилиндрическую форму
(рис. 6). Внутренний сосуд подвешен на горловине
внутри кожуха. Других деталей, жестко фиксирующих
внутренний сосуд в радиальном (поперечном) направ26


2 3
лении, нет. Сосуд изготовлен
целиком из нержавеющей
стали. Детали соединены
электросваркой в среде за­
щитного газа.
Толщина стенки кожуха
1,6 мм, внутреннего сосу­
да 1 мм. Горловина сде­
лана из трубы с внутренним
диаметром 69 мм, обточен­
ной снаружи до толщины
стенки 0,35 мм. На концах
горловины оставлены необ­
точенные участки длиной
15 мм для сварки встык с
кожухом и внутренним сосу­
дом.
Длина
горловины
170 мм, длина эффективной
(тонкостенной) части
ее
140 мм.
Диаметр внутреннего со­
суда 325 мм, высота (между Рис. 6. Сосуд Дьюара «Харь­
днищами) 580 мм. Диаметр ков-15» (схема):
1 — горловина;
2 — крышка;
3—
кожуха 455 мм. Габарит­ крышка
горловины; 4 — трубка
ная высота сосуда 990 мм. вакуумирования; 5 — стержень
б —стержень чашечек;
Горловина кожуха отсутст­ канистры;
7 — чашечка; 8 — канистра; 9 —
10 — внутренний сосуд;
вует. Верхнее днище кожуха изоляция;
И — кожух; 12 — адсорбент.
приварено к горловине со­
суда.
Межстенное пространство, имеющее объем 87 л,
засыпано 50%-ной (по весу) смесью аэрогеля и брон­
зовой пудры в количестве 18 кг. Вакуумируют сосуд до
остаточного статического давления ІО-2 мм рт. ст. Кол­
лектор вакуумирования помещен в межстенном про­
странстве по высоте сосуда. После откачки трубку ваку­
умирования, имеющую диаметр 6 мм, пережимают, от­
резают и запаивают твердым (серебряным) припоем.
Адсорбционная камера, приваренная под днищем
внутреннего сосуда, заполнена через штуцер, закрываю­
щийся заглушкой на резьбе. Вес адсорбента цеолита
СаА 6 кг.
Нижнее днище кожуха обращено выпуклостью
внутрь сосуда. В центре днища имеется заглушенное
отверстие для засыпки изоляции.

27


Горловина сосуда закры­
вается пенопластовой крыш­
кой диаметром 66 мм и вы­
сотой 160 мм. Крышка име­
ет 6 продольных пазов для
прохода стержней канистр.
Сосуд комплектуется ше­
стью цилиндрическими ка­
нистрами диаметром 55 мм
и высотой 500 мм, выпол­
ненными из нержавеющей
стали толщиной 0,5 мм. Ка­
нистры подвешиваются на
край горловины на стерж­
нях-крючках из стальной
проволоки диаметром 3 мм.
Габаритная высота канист­
ры со стержнем-крючком
740 мм. Внутри канистры
Рис. 7. Сосуд Дьюара АТ-4
помещены 9 алюминиевых
(схема):
/ — трубка вакуумирования; 2 —
чашечек диаметром 50 мм и
крышка; 3 — крышка
горловины;
высотой 50 мм, предназна­
4 — горловина (сильфон); 5 — упо­
ры; 6 — стержень канистры; 7 — ка­
ченные
для расфасованной
нистра; 8 — изоляция; 9 — внутрен­
ний сосуд; 10 — кожух; 11 — ад­
в ампулы или пробирки
сорбент.
замороженной спермы. В до­
нышке каждой чашечки
имеется отверстие диаметром 2 мм для прохода прово­
лочного стержня диаметром 1,5 мм. Чашечки нанизы­
ваются на стержень одна за другой и помещаются в
канистру. Упором для нижней чашечки служит диск,
присоединенный к центральному стержню и опираю­
щийся на буртик канистры.
Вес пустого сосуда 55 кг, с жидким азотом — 93 кг.
Полная гидравлическая емкость сосуда 48 л. Срок хра­
нения жидкого азота до полного испарения при 20° С
и давлении 760 мм рт. ст.— не менее 30 суток (по пас­
порту и ТУ на изготовление).
Изготовитель сосуда — Харьковский завод тран­
спортного оборудования.
АТ-4. Сосуд Дьюара АТ-4 (рис. 7) предназначен для
транспортирования в жидком азоте спермы животных,
а также ее длительного хранения. В последнем случае
применяют сосуд АТ-4, сохраняющий жидкий азот не
менее 30 суток. Снят с производства в 1970 г., однако
2 J

28


значительное количество сосудов находится в эксплуа­
тации.
Сосуд изготовлен целиком из нержавеющей стали.
В качестве горловины применен сильфон, высота кото­
рого 115 мм, внутренний диаметр 96 мм, толщина стен­
ки 0,3 мм. Труба-гармошка не может служить силовым
элементом, выдерживающим вес внутреннего сосуда
с жидким азотом и силу атмосферного давления, обус­
ловленную отверстием горловины во внутреннем со­
суде (эта сила равна произведению атмосферного дав­
ления на площадь поперечного сечения отверстия гор­
ловины) .
Чтобы предохранить сильфон от растяжения под
действием указанных сил, внутренний сосуд зафик­
сирован в кожухе шестью упорами: три упора сверху,
три — снизу.
Поскольку сила давления, воспринимаемая нижни­
ми упорами и равная сумме веса жидкого азота
(33,6 кг), и силы атмосферного давления (72 кг) сни­
жают изоляцию в зоне упоров, то эти участки изоля­
ции играют роль своеобразных «тепловых мостов», за ­
метно снижающих качество сосуда.
Внутренний сосуд имеет диаметр 350 мм, высоту
между днищами 450 мм, толщину стенок 1,5 мм. Д иа­
метр кожуха 400 мм, толщина стенок 1,5 мм. Габарит­
ная высота сосуда 707 мм.
Изоляция сосуда многослойно-вакуумная. Она со­
стоит из чередующихся концентрических слоев алюми­
ниевой фольги (толщиной 15 мкм) и стеклобумаги.
Межстенное пространство вакуумировано до остаточ­
ного статического давления 5 - ІО"4 мм рт. ст. Коллектор
вакуумирования в межстенном пространстве отсутству­
ет, что обусловлено данным типом изоляции. Трубка
вакуумирования пережата, заварена и закрыта кол­
пачком, крепящимся к кожуху винтами.
Адсорбционная камера, приваренная под днищем
внутреннего сосуда, заполнена адсорбентом — активи­
рованным углем.
Горловина сосуда закрывается пенопластовой крыш­
кой диаметром 94 мм и высотой 130 мм, имеющей пазы
для прохода стержней канистр. Кожух также имеет
крышку (стальную) горловины.
Сосуд комплектуется шестью цилиндрическими ка­
нистрами из нержавеющей стали толщиной 0,3 мм,
29


диаметром 65 мм, высотой 290 мм, имеющими стерж­
невую подвеску из комбинации стальной проволоки и
стекловолокнитового прутка диаметром 6 мм (анало­
гично канистрам сосуда СД-50). Габаритная высота
канистры со стержнем-крючком 530 мм.
Вес пустого сосуда 32 кг, с жидким азотом 66 кг.
Полная гидравлическая емкость сосуда 42 л. Срок хра­
нения жидкого азота до полного испарения по паспор­
ту не менее 20 суток или в переводе на испаряемость —
не более 70 г/час.
СД-20. Сосуд Дьюара СД-20 (рис. 8) предназначен
для транспортирования (обслуживания пунктов искус­
ственного осеменения животных маршрутно-кольцевым
методом) и длительного хранения спермы животных
в жидком азоте на пунктах.
Способ крепления внутреннего сосуда в кожухе
(рис. 9 ) — верхняя подвеска на гладкостенной трубе-

Рис. 8. Сосуд Дьюара СД-20
(20 л).

30

Рис. 9. Сосуд Дьюара СД-20
(схема).


горловине диаметром 60 мм, высотой 215 мм, с толщи­
ной стенки 0,3 мм.
Материал горловины и внутреннего сосуда — нержа­
веющая сталь, кожуха — алюминиевый сплав АМц. Тол­
щина стенок внутреннего сосуда 0,5 мм, кожуха 3 мм.
Диаметр внутреннего сосуда 282 мм, его высота (между
днищами) 350 мм. Диаметр кожуха 380 мм. Габарит­
ная высота сосуда 675 мм.
Стальная горловина присоединена к стальному
внутреннему сосуду с помощью аргонно-дуговой свар­
ки, а к алюминиевому кожуху — аргонно-дуговой сварки
через алюминиевое кольцо, приваренное к алитирован­
ному слою горловины (аналогично тому, как это сдела­
но в сосуде СД-50).
Адсорбционная камера под днищем внутреннего со­
суда заполнена адсорбентом — активированным углем.
В центре адсорбционной камеры приварен засыпной
штуцер с тремя фторопластовыми бобышками. Вместе
с патрубком, вваренным в центр днища кожуха (изнут­
ри), штуцер с бобышками играет роль жесткого фик­
сатора внутреннего сосуда в радиальном (поперечном)
направлении.
Изоляция сосуда порошко-вакуумная ^(аэрогель с
бронзовой пудрой марки БПИ). Межстенное простран­
ство вакуумировано до остаточного статического дав­
ления 1(Н мм рт. ст.
Горловина сосуда закрывается пенопластовой крыш­
кой с пазами для прохода стержней канистр.
Сосуд комплектуется шестью цилиндрическими ка­
нистрами из нержавеющей стали толщиной 0,3 мм, диа­
метром 44 мм, высотой 280 мм. Канистры имеют ком­
бинированные (стальная проволока и стекловолокнитовый пруток) стержни-крючки для подвески их на
край горловины. Габаритная высота канистры со
стержнем 540 мм.
Вес пустого сосуда 16,5 кг, с жидким азотом —
32,5 кг. Полная гидравлическая емкость сосуда 20 л.
Средний срок хранения жидкого азота до полного
испарения при 20° С и 760 мм рт. ст. составляет 30 су­
ток. Допустимая по ТУ на изготовление испаряемость
азота равна 30 г/ч (начальная испаряемость в течение
первых двух суток после периода стабилизации). Из­
готовитель сосуда — Свердловский завод кислородного
ма шиностроения.
31


АТ-6 (рис. 10). Сосуд Дьюара АТ-6, выпускаемый
с 1970 г. взамен сосуда АТ-4, отличается от последнего
некоторыми конструктивными параметрами: уменьшен
диаметр внутреннего сосуда с 350 до 320 мм, в резуль­
тате чего полная гидравлическая емкость его уменьши­
лась с 42 л до 33 л, а ширина межстенного простран­
ства увеличилась с 25 мм до 40 мм. Для горловины
применен новый сильфон с внутренним диаметром
75 мм (вместо 96 мм у АТ-4) и толщиной стенки
0,22 мм (вместо 0,3 мм у АТ-4).
Увеличение толщины изоляции, уменьшение диамет­
ра горловины и толщины ее стенки привело к умень­
шению испаряемости жидкого азота и увеличению сро­
ка хранения его до полного испарения: по паспорту
не менее 33 суток, что соответствует испаряемости азо­
та 33,3 г/ч.
Габариты кожуха сосуда остались без изменения
(рис. 7). Вес пустого сосуда уменьшился на 2 кг, стал
равным 30 кг, с жидким азотом — 56,5 кг. Для подве­
ски канистр применен стекловолокнитовый пруток диа­
метром 6 мм.


Габаритная высота канистры со стержнем-крючкОМ
540 мм, диаметр канистры 65 мм, высота цилиндриче­
ской части 290 мм. Канистр 6.
Нижнее днище внутреннего сосуда имеет нормаль­
ное положение — выпуклостью наружу (в отличие от
сосуда АТ-4, у которого это днище расположено наобо­
рот).
Материал сосуда, система крепления внутреннего
сосуда в кожухе, тип адсорбента, материалы, приме­
няемые для изготовления многослойно-вакуумной изо­
ляции, цена сосуда изменений не претерпели.
«Харьков-30», Сосуд Дьюара «Харьков-30» ,(рис. 11),
выпускаемый с 1970 г. взамен сосуда «Харьков 15», от­
личается от последнего некоторыми конструктивными
изменениями.
Увеличена длина горловины до 340 мм, уменьшена
высота внутреннего сосуда до 360 мм и общая габа­
ритная высота до 880 мм. Полная гидравлическая ем­
кость уменьшилась до 29 л, а срок хранения жидкого
азота до полного испарения увеличился: по паспорту
не менее 35 суток, что соответствует испаряемости азо­
та 27,5 г/ч.
Эти меры, наряду с введением нового конструктив­
ного элемента — горловины кожуха, привели к сниже­
нию веса пустого сосуда за счет уменьшения веса ме­
талла изоляции до 31 кг, а сосуда, залитого азотом,—
до 55 кг.
Длина цилиндра канистры стала равной 285 мм при
диаметре 58 мм. Количество стаканчиков в канистре
сократилось до 5, количество канистр осталось преж­
ним— 6. В качестве адсорбента применен активирован­
ный уголь. Ручки сосуда вынесены на верхнее днище
кожуха и не выступают за габаритный диаметр. Появи­
лись три опорные лапы. Поверхность кожуха полиро­
ванная.
Диаметры внутреннего сосуда, кожуха и горловины,
материал сосуда, тип изоляции изменений не претер­
пели.
Изготовитель сосуда — Харьковский завод тран­
спортного оборудования.
СД-5. Предназначен для ручной переноски (не иск­
лючает перевозки всеми видами транспорта) неболь­
ших количеств замороженной спермы животных и крат­
ковременного хранения ее в жидком азоте.
3 И. М. Фарбер

33


Сосуд изготовлен целиком из нержавеющей стали.
Отличительной особенностью является малый вес пу­
стого сосуда — 3,5 кг, достигнутый путем использования
конструктивных элементов с весьма малой толщиной
стенок и многослойно-вакуумной изоляции. С жидким
азотом сосуд весит 7,1 кг. Полная гидравлическая ем­
кость 4,5 л. Хранится жидкий азот до полного испаре­
ния не менее 10 суток.
Горловина — сильфон с внутренним диаметром
60 мм и длиной 120 мм. Сильфон стянут тремя полоска­
ми из нержавеющей стали и воспринимает поэтому вес
внутреннего сосуда с азотом и силу атмосферного дав­
ления на площадь горловины. Диаметр внутреннего со­
суда 150 мм, высота 235 мм. Диаметр кожуха 200 мм,
габаритная высота сосуда 420 мм.
Адсорбционная камера образована выштамповкой
днища внутреннего сосуда внутрь и закрыта плоским
листом с центральным засыпным отверстием, закрывае­
мым крышкой с сеткой. Адсорбент— активированный
уголь.
Конструктивной особенностью является фиксация
канистр в сосуде: они не висят на горловине, а стоят
на плоской части адсорбционной камеры; стекловолокнитовые стержни канистр не имеют крючков на конце
и остаются под пенопластовой крышкой, когда послед­
няя вставлена в горловину.
Число канистр 5. Высота цилиндрической части ка­
нистры 160 мм, диаметр 43 мм. Габаритная высота ка­
нистры со стержнем 355 мм.
Сосуд имеет одну шарнирно-поворотную ручку для
переноски. Трубка вакуумирования пережата и запая­
на серебряным припоем. Колпачок трубки присоединен
к кожуху точечной сваркой в нескольких местах. Меж­
стенное пространство вакуумировано до остаточного
статического давления ІО-4 мм рт. ст.
Изготовитель сосуда — Свердловский завод кисло­
родного машиностроения.
АСД-50. Сосуд Дьюара АСД-50 применяется в ме­
дицине. Он предназначен для длительного хранения
биологических материалов в жидком азоте. Представ­
ляет собой модификацию сосуда СД-50. Конструктив­
ное отличие заключается только в увеличенном диа­
метре горловины до 150 мм. Вместо канистр со стерж­
невой
подвеской
сосуд комплектуется
четырьмя
34


контейнерами квадратного поперечного сечения, изго­
товленными из листа толщиной 1 мм (сплав АМц).
Контейнер разделен на 6 параллельных вертикаль­
ных отсеков, в которые закладывается б плоских коро­
бок (из сплава АМц) с гофрированными для жестко­
сти стенками. В торцы коробки вварены два закры­
вающихся крышками на реьзбе штуцера, через
которые производится загрузка и выгрузка из коробки
биоматериала. Контейнеры вынимаются и закладыва­
ются в сосуд с помощью специального трубчатого
стержня с рукояткой, входящего в комплект сосуда.
Допустимая испаряемость азота из сосуда (по ТУ
на изготовление) равна 80 г/ч. Средняя испаряемость
азота составляет 3,7% в сутки от полной гидрав­
лической емкости, или 27 суток до полного испарения
азота.
Сосуд АСД-50 комплектуется тележкой на трех по­
воротных колесах. Вес сосуда с тележкой и азотом
82 кг.
Импортные сосуды Дьюара. На некоторых госплемстанциях страны эксплуатируются импортные сосуды
Дьюара, закупленные у зарубежных фирм Крио Диффузион, Эр Ликид (Франция), Юнион Карбайд (США).
Ниже дается краткая техническая характеристика этих
сосудов.
A-300S. Предназначен для стационарного хранения
спермы животных в жидком азоте !(об этом сказано в
проспекте фирмы). Он имеет полную гидравлическую
емкость 15 л, пустой с канистрами весит 11 кг, с жид­
ким азотом — 22,4 кг. Изготовлен из нержавеющей
стали. Высота сосуда 502 мм, диаметр 307 мм. Горло­
вина— сильфон с внутренним диаметром 50 мм, дли­
ной 120 мм. Сильфон стянут снаружи тремя стекло­
пластиковыми стержнями на торцевых винтах через
бортшайбы, приваренные к краям сильфона. Изоляция
многослойно-вакуумная («супер-изоляция»);.
Испаряемость жидкого азота (в спокойных услови­
ях без канистр) по паспорту не более 15 г/ч, что
соответствует хранению азота до полного испарения в
течение 34 суток.
В комплект сосуда входят 6 канистр из нержавею­
щей стали диаметром 36 мм, с высотой цилиндра 265 мм,
габаритной высотой (со стержнем-крючком) 438 мм.
Стержень-крючок имеет нетеплопроводную проставку
3

35


из стеклопластиковой трубки длиной 175 мм, диамет­
ром 5 мм.
Кожух сосуда снаружи полирован. Для переноски
имеется одна шарнирно-поворотная ручка простой кон­
струкции.
Гарантия 1 год. Изготовитель сосуда — фирма Крио
Диффузион (Франция).
А-1000. Предназначен для транспортирования замо­
роженной спермы животных в жидком азоте (об этом
сказано в проспекте фирмы). Полная гидравлическая
емкость 15 л. Вес пустого сосуда с канистрами 13,15 кг,
с жидким азотом — 25,95 кг. Изготовлен из нержавею­
щей стали. Высота 559 мм, диаметр 305 мм. Горло­
вина — гладкая труба диаметром 89 мм. Все нагрузки
от внутреннего сосуда воспринимаются жесткой гор­
ловиной, радильные фиксаторы в изоляционном про­
странстве отсутствуют. Адсорбционная камера обра­
зована выштамповкой внутрь нижнего днища внутрен­
него сосуда, закрывается плоским тонким листом на
прихватках (аналогично сосуду A-300S).
Шесть канистр из нержавеющей стали диаметром
68 мм, с высотой цилиндра 267 мм, высотой со стерж­
нем-крючком 483 мм входят в комплект сосуда. Стер­
жень канистры имеет нетеплопроводную проставку —
стеклопластиковую трубку.
Изоляция многослойно-вакуумная. Испарение жид­
кого азота (в спокойном состоянии без канистр) по
паспорту не более 20 г/ч, что соответствует хранению
азота до полного испарения в течение 25 суток. Га­
рантия 1 год. Изготовитель сосуда — фирма Крио Диф­
фузион (Франция).
RCB-4. Предназначен для ручной переноски неболь­
ших количеств спермы животных в жидком азоте. Пол­
ная гидравлическая емкость 4 л. Вес пустого сосуда
4 кг, с жидким азотом 7,2 кг. Изготовлен из нержа­
веющей стали (снаружи кожух полирован). Короткая
и широкая горловина (диаметр 81 мм, высота 116 мм)
занимает эксцентричное положение относительно оси
сосуда. Это дает возможность помещать в сосуд 3 ка­
нистры сравнительно большого диаметра (65 мм), вы­
сотой 120 мм. Канистры алюминиевые, снаружи поли­
рованы, имеют нетеплопроводные стержни (без крюч­
ков) квадратного сечения. В рабочем положении
канистры стоят на плоском днище внутреннего сосуда,
36


а стержни собраны в пучок и закреплены в горловине
специальным фиксатором. Поэтому в пенопластовой
крышке имеется только одна продольная прорезь. Спе­
циальное съемное кольцо, вставляемое в горловину,
ограничивает подъем канистр.
Адсорбционная камера расположена под днищем.
Изоляция
многослойно-вакуумная.
Высота
сосуда
396 мм, диаметр 202 мм. Диаметр внутреннего сосуда
170 мм. Испаряемость жидкого азота по паспорту не
более 23,3 г/ч, что соответствует хранению азота до
полного испарения в течение 5,7 суток.
Гарантия 1 год. Изготовитель сосуда — фирма Эр
Ликид (Франция).
RCB-12. Предназначен для транспортирования и
хранения спермы животных в жидком азоте. Полная
гидравлическая емкость 12 л. Вес пустого сосуда с.
канистрами 8,4 кг, с жидким азотом— 18 кг. Высота
510 мм, диаметр 352 мм. Сосуд снабжен одной шарнир­
но-поворотной ручкой. Горловина — гладкая труба диа­
метром 80 мм, высотой 260 мм, воспринимает все на­
грузки от внутреннего сосуда.
Внутренний сосуд имеет малую высоту, соответст­
вующую коротким канистрам, входящим в комплект.
Диаметр канистр 65 мм, высота 120 мм, подвеска на
нетеплопроводных стержнях-крючках.
Канистр 5.
Изготовлен сосуд из нержавеющей стали, кожух
снаружи полирован. Изоляция многослойно-вакуумная.
Испаряемость жидкого азота в спокойных условиях
по паспорту не более 18,3 г/ч, что соответствует полному
испарению азота в течение 22 суток. Гарантия 1 год.
Изготовитель сосуда — фирма Эр Ликид (Франция).
LR-7. Предназначен для транспортирования и
хранения спермы животных в жидком азоте. Полная
гидравлическая емкость 7 л. Вес пустого сосуда 4,5 кг,
с жидким азотом— 10,1 кг. Высота 432 мм, диаметр
267 мм. Внутренний сосуд имеет высоту 230 мм, диа­
метр 215 мм. Изготовлен сосуд из алюминиевого спла­
ва. Толщина стенки кожуха 2 мм, внутреннего сосуда
1,5 мм. Кожух и внутренний сосуд изготовлены из двух
половин, поэтому число основных сварных швов в кон­
струкции 2. Горловина — стеклопластиковая труба с
внутренним диаметром 51 мм, высотой 140 мм, толщи­
ной стенки 1,9 мм. Для соединения с горловиной кожух
37


и внутренний сосуд имеют глубокие отбортовки
(20 мм), соединение выполняется запрессовкой на клею.
Толщина стенки горловины в зоне соединения 3 мм.
Радиальных фиксаторов внутреннего сосуда в кожухе
нет.
Адсорбционная камера как таковая отсутствует. Ад­
сорбент (цеолит) засыпан в плоский шестиугольный
пакет из алюминиевой фольги с отверстием в середине.
Пакет герметичен. При монтаже внутреннего сосуда
пакет с адсорбентом надевается отверстием на горло­
вину и кладется на верхнее днище. Перед намоткой
изоляции верхняя сторона пакета прокалывается (не­
сколько десятков мелких отверстий). Пакет прикреп­
лен к стенкам сосуда липкими стеклолентами.
Многослойно-вакуумная изоляция в виде лент из
фольги (шириной 43 мм) и стеклобумаги (шириной
53 мм из ультратонкого стекловолокна без связующего)
намотана двумя лентами одновременно. Слоев 9, тол­
щина изоляции 16 мм. Обмотка выполнена в плоско­
сти оси сосуда. Концы лент изоляции прикрепляются
отрезками липкой стеклоленты. Вес изоляции 0,7 кг.
В днище внутреннего сосуда выштамповано цилиндри­
ческое углубление диаметром 40 мм и высотой 15 мм
для крепления сосуда в процессе намотки. В межстен­
ном пространстве (под днищем) помещена стеклянная
ампула с химпоглотителем.
Канистр 6. Высота цилиндра канистры 127 мм, диа­
метр 32 мм. Подвеска на стержнях-крючках с нетепло­
проводной проставкой из стеклопластиковой трубки.
Срок полного испарения жидкого азота по паспор­
ту не менее 29 суток (в нерабочих условиях), что соот­
ветствует испаряемости азота 8 г/ч.
Гарантия 1 год. Срок эксплуатации 6 лет. Изготови­
тель сосуда — фирма Юнион Карбайд (США, европей­
ский филиал).
LR-20S. Предназначен для транспортирования и
хранения спермы животных в жидком азоте. Полная
гидравлическая емкость 21,7 л. Вес пустого сосуда
10,5 кг, с жидким азотом 27,6 кг. Высота , 432 мм, диа­
метр 445 мм. Изготовлен сосуд из алюминиевого спла­
ва. Стеклопластиковая горловина имеет внутренний
диаметр 70 мм, высоту 130 мм. Способ крепления гор­
ловины, конструкция изоляции и основных узлов сосуда
такие же, как у сосуда LR-7. Трубка вакуумирования
38


отсутствует. В стенку кожуха вварен короткий штуцер с
внутренним диаметром 16 мм и-наружной двухзаходной
резьбой 1". Канал штуцера закрыт пробкой с резино­
вым уплотнительным кольцом в канавке и герметично
уплотнен специальной замазкой. Весь узел откачки за­
крыт колпачком (конструкция узла откачки у сосуда
LR-7 аналогична).
В комплект сосуда входят 9 канистр диаметром 52 мм
с высотой цилиндра 120 мм. Подвеска канистр на
стержнях-крючках с проставкой из стеклопластиковой
трубки. Испаряемость жидкого азота (в спокойных ус­
ловиях, с канистрами) по паспорту не более 15 г/ч,
что соответствует полному испарению азота в течение
48 суток. Гарантия 1 год, срок эксплуатации 6 лет. Из­
готовитель сосуда — фирма Юнион Кдрбайд (США,
европейский филиал).
СИСТЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОСУДОВ
ДЬЮАРА. ЗНАЧЕНИЕ КАЧЕСТВА
СОСУДОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ СОСУДОВ
ПО НАЗНАЧЕНИЮ
В к о м п л е к с е криогенных аппаратов, применяемых в
животноводстве, сосудам Дьюара принадлежит глав­
ная роль. Точнее, главная роль принадлежит качеству
сосудов Дьюара. Еще более правильно будет сказать
так: сельское хозяйство предъявляет к сосудам Дьюара
самые высокие требования. Животноводству нужны со­
суды, стоящие по всем показателям на таком уровне,
какой только можно достигнуть, исходя из состояния
криогенной науки и техники на сегодняшний день. Тре­
бования сельского хозяйства к сосудам Дьюара значи­
тельно выше, чем во многих отраслях промышленности,
потребляющих эту продукцию, и не будет ошибкой ут­
верждать, что именно необходимость удовлетворения
требований животноводов дала толчок быстрому техни­
ческому прогрессу в этой области.
Чтобы понять, почему животноводству нужна крио­
генная техника самого высокого качества, нужно рас­
смотреть систему, в которой сосуд Дьюара занимает
определенное место. У нас в стране систему организа­
ции искусственного осеменения животных глубокоза­
39


мороженной спермой можно кратко характеризовать как
систему «госплемстанция — пункты искусственного осе­
менения». При такой системе в каждой области (или
крае) имеется одна станция по племенному делу и ис­
кусственному осеменению животных, где накапливаются
и хранятся в жидком азоте большие запасы спермы в
стационарных хранилищах большой емкости. Одновре­
менно небольшие (рабочие) запасы спермы хранятся
в жидком азоте на каждом пункте искусственного осе­
менения, которых на территории каждой области .(края)
насчитывается несколько сот (иногда свыше тысячи).
Для хранения спермы на пунктах используются сосуды
Дьюара. Госплемстанция своим автотранспортом разво­
зит жидкий азот по пунктам, периодически доливая
каждый сосуд после испарения 75% жидкого азота в
нем. Одновременно завозится сперма и для пополнения
запаса в сосудах.
Существует и другая система организации искус­
ственного осеменения животных глубокозамороженной
спермой, так называемое маршрутно-кольцевое обслу­
живание животноводческих ферм.
Здесь отсутствует стационарное хранение спермы в
сосудах Дьюара на пунктах. Запасы спермы хранятся
только на госплемстанции, а зоотехники, имея в своем
распоряжении легковые машины и небольшие легкие
сосуды Дьюара (15—20 л) с «рабочим» запасом спер­
мы, объезжают пункты по определенным кольцевым
маршрутам, производя искусственное осеменение жи­
вотных.
По целому ряду объективных причин у нас получи­
ла преимущественное развитие система «госплемстан­
ция — пункты», хотя там, где имеются в наличии опре­
деленные условия, применяется система «маршрутно­
кольцевого» обслуживания.
Совершенно очевидно, что в условиях преобладания
системы «госплемстанция—пункты», при которой сперма
стационарно хранится в жидком азоте на каждом пунк­
те, качество сосуда Дьюара приобретает решающую
роль.
Прежде чем рассматривать эту роль, нужно ответить
на вопрос: что такое «качество сосуда Дьюара»? В об­
щем случае этот термин является понятием собиратель­
ным, охватывающим совокупность всех технических,
эксплуатационных и экономических показателей сосуда.
40


Однако можно упростить этот критерий и свести его,
применительно к оценке качества сосудов для сельского
хозяйства, к следующему ряду показателей (парамет­
ров):
вес сосуда без жидкого азота;
абсолютные потери жидкого азота от испарения в
единицу времени;
срок полного испарения жидкого азота (величина,
обратная относительным потерям жидкого азота);
диаметр горловины;
габаритная высота;
цена сосуда.
Для сосудов, различающихся по своему назначению,
каждый из этих параметров играет неодинаковую роль
(исключение составляет цена сосуда, которая должна
быть возможно меньшей во всех случаях).
Практика установила следующую градацию сосудов
Дьюара по назначению:
сосуды для стационарного хранения семени живот­
ных на пунктах;
сосуды для «маршрутно-кольцевого» обслуживания;
сосуды для ручной переноски спермы.
Для первой группы сосудов первостепенное значение
имеют абсолютная испаряемость жидкого азота, срок
его хранения до полного испарения, цена. Разберем
подробнее значение каждого параметра.
Поскольку речь идет о сосудах для хранения спер­
мы на пунктах, то количество расходуемого на нужды
животноводства жидкого азота будет определяться аб­
солютными потерями азота в сосудах, на которые при­
ходится 85—90% всего потребляемого азота (остальное
расходуется на станции). Расход азота определяет не
только уровень экономичности низкотемпературного ме­
тода хранения спермы животных, но и саму возмож­
ность широкого практического распространения этого
метода, так как во многих районах имеются источни­
ки жидкого азота лишь небольшой производитель­
ности.
Однако этим не ограничивается роль данного пара­
метра. Чем больше будет расходоваться жидкого азота,
тем больше госплемстанция должна будет приобретать
средств его доставки на пункты, следовательно, возрас­
тут затраты на доставку хладоагента. Но и это еще не
все. Поскольку возрастает количество транспортных ре­
41


зервуаров для доставки азота, постольку возрастают и
абсолютные потери жидкого азота при транспортиро­
вании.
Срок хранения жидкого азота в сосуде играет не ме­
нее важную (а в некоторых случаях и более важную)
роль. Чем больше этот срок, тем реже должна приез­
жать на пункт машина с жидким азотом для доливки
сосуда. В условиях сезонного бездорожья этот фактор
приобретает важнейшее значение. Можно сказать, что
проблема бездорожья для госплемстанций может быть
значительно смягчена применением сосудов Дьюара со
сроком полного испарения 70 дней и более, так как
двухмесячный срок между доливками уже дает опреде­
ленную возможность маневрировать сроками завоза азо­
та на пункт. Малый срок хранения жидкого азота в
сосуде приводит не только к обострению проблемы
бездорожья, но также ;(при большой абсолютной испа­
ряемости азота) к необходимости иметь большее коли­
чество средств доставки азота, а следовательно, к боль­
шим потерям жидкого азота при транспортировании (в
относительном и абсолютном выражении).
Цена сосуда также играет важную роль, так как
амортизационные отчисления от стоимости сосуда Дью­
ара составляют значительную долю в общих затратах
на содержание одного сосуда на пункте, например, для
СД-50 — 31%, для СД-20 — 34% (этот вопрос подробно
рассмотрен в соответствующем разделе брошюры).
Что же должен представлять собой сосуд Дьюара,
предназначенный для стационарного хранения спермы
животных на пунктах искусственного осеменения? С точ­
ки зрения уменьшения абсолютной испаряемости азота
это должен быть сосуд малого литража. Но сосуд мень­
шего литража по закону увеличения удельной поверх­
ности (поверхности, приходящейся на единицу объема)
тел с уменьшением их объема будет иметь большую
относительную испаряемость (доля потерь азота в сутки
от полной емкости). Как было сказано выше, срок хра­
нения жидкого азота до полного испарения есть вели­
чина, обратная относительной испаряемости. Поэтому
у меньшего по литражу сосуда, имеющего меньшую
абсолютную испаряемость, срок хранения жидкого азо­
та до полного испарения будет меньше, чем у сосуда
большего литража, с большей абсолютной испаряемо­
стью (при условии, что оба сосуда геометрически пр42


добиы, совершенно одинаковы по конструкции, MâTéриалу и технологии изготовления).

В качестве иллюстрации этого положения можно
сравнить три сосуда Дьюара фирмы Юнион Карбайд,
имеющих идентичную конструкцию и технологию изго­
товления:
LR-7 — емкость 7 л, испаряемость азота (абсолют­
ная) 8 г/ч, что равно относительной испаряемости
0,0344 г/г (3,44% в сутки), или 29 суток до полного ис­
парения азота.
LR-20S — емкость 21,7 л, испаряемость азота (аб­
солютная) 13,6 г/ч, что равно относительной испаряе­
мости 0,019 г/г (1,9% в сутки), или 53 суткам до пол­
ного испарения азота (по данным испытаний в
ВНИИКриогенмаш).
LD-50 — емкость 50 л, испаряемость азота (абсо­
лютная) 17 г/ч, что равно относительной испаряемости
0,01 г/г (1% в сутки), или 100 суткам до полного испа­
рения азота (у сосуда LD-50 нет полного геометриче­
ского подобия с LR-20S, так как диаметры горловин
равны соответственно 63 и 70 мм).
Ясно, что из трех рассматриваемых сосудов именно
50-литровый наиболее подходит для стационарного хра­
нения семени на пунктах. Однако может вызвать опа­
сения громоздкость такого сосуда, точнее вес. Ведь
стационарность сосуда не исключает необходимости пе­
реноски его вручную, например при операции доливки,
когда автомашина с резервуаром не может подъехать
близко к пункту, а также при опорожнении его от за ­
грязненных жидких остатков и т. д.
Опасения такого рода исчезают при ознакомлении
с весом пустого сосуда LD-50, который равен 18,5 кг.
Очевидно, сосуд такого веса, даже заполненный на 25%
жидким азотом, без особого труда может быть перене­
сен на несколько десятков метров одним человеком.
Естественно, сосуд LD-50 выполнен из тонколисто­
вого алюминиевого сплава (кожух имеет зиги для обес­
печения устойчивости к внешнему давлению). Посколь­
ку сосуд легкий, то и цена его невелика, что является
третьим необходимым условием для стационарного со­
суда Дьюара при массовом применении.
Малая испаряемость хладоагента достигается не­
сколькими мерами, в том числе уменьшением диаметра
горловины. Однако уменьшение диаметра горловины
43


влечет за собой уменьшение диаметра канистр, а следо­
вательно, объема хранимой в сосуде спермы и появле­
нию неудобства в работе с узкими канистрами. Поэто­
му при чрезмерно малом диаметре горловины у боль­
шого сосуда может возникнуть такое положение, когда
сперма израсходовалась намного раньше, чем испари­
лось 75% азота. Эксплуатация такого сосуда не даст
того экономического эффекта, который в нем заложен
по идее.
Итак, познакомившись с сосудом LD-50 (выпу­
скаемым серийно), можно дать точный ответ на вопрос,
что такое сосуд Дьюара для стационарного хранения
семени на пунктах.
Отечественный сосуд СД-50, предназначенный для
этой цели, как можно видеть из его технической харак­
теристики, по основным показателям значительно ниже
уровня, которого можно достигнуть для сосудов этого
класса. Объясняется это в основном применением уста­
ревшей порошково-экранно-вакуумной изоляции. Это
подтверждается результатами испытаний на Свердлов­
ском заводе кислородного машиностроения опытной
партии СД-50М, в которых порошковая изоляция была
заменена многослойно-вакуумной. Сосуды показали ис­
паряемость азота 25—29 г/ч, что соответствует сроку
хранения азота 70—60 суток. Учитывая, что диаметр
горловины у СД-50 равен 96 мм, можно считать качест­
во многослойной изоляции на этих образцах близким
к современному уровню.
Переход к многослойной изоляции привел к сниже­
нию веса пустого сосуда СД-50 с 33 кг до 24 кг. Умень­
шением толщины стенок сосуда можно получить даль­
нейшее снижение веса.
Следующая группа сосудов Дьюара по назначению —
сосуды для маршрутно-кольцевого обслуживания. По
существу эти сосуды универсальны, т. е. предназначе­
ны как для транспортирования спермы с жидким азо­
том, так и для длительного хранения (если не требуются
очень редкие заезды на пункты). Поэтому важнейшими
параметрами для них будут: вес с жидким азотом, ис­
паряемость азота, срок хранения азота до полного испа­
рения, диаметр горловины, габаритная высота, виброи тряскоустойчивость. Параметром, определяющим все
другие показатели, является вес с жидким азотом, ко­
торый у сосудов этого класса обычно не превышает
44


28 кг. Такой сосуд без приложения особых усилий мо­
жет быть перенесен одним человеком на несколько де­
сятков метров, поднят и поставлен в багажник автомо­
биля, вынут оттуда и т. д. Все эти манипуляции долж­
ны производиться именно одним человеком, что как раз
имеет место при маршрутно-кольцевом обслуживании.
Поэтому в понятие «транспортабельность» входит не
только устойчивость к тряске и вибрации, но и вес
«брутто», доступный одному человеку.
Исходя из веса сосуда «брутто» назначается литраж
сосуда, а из условий размещения сосуда в багажнике
легкового автомобиля — габаритная высота. Тряско­
устойчивость определяет способ крепления внутреннего
сосуда в кожухе, а также конструкцию горловины (гор­
ловины таких сосудов делают относительно большого
диаметра и гладкотрубными). Наконец, тщательным
изготовлением, применением многослойно-вакуумной
изоляции и других современных средств и материалов
достигают малой испаряемости и относительно большого
срока хранения азота.
Представителем этого класса можёт служить сосуд
LR-20S фирмы Юнион Карбайд. Благодаря примене­
нию алюминия при весе брутто 27,6 кг получен лит­
раж сосуда 21,7 л. Это, а также изготовление горлови­
ны из стеклопластика дало возможность получить срок
хранения азота 48 суток (минимальный срок по пас­
порту), несмотря на сравнительно большой диаметр
горловины — 70 мм.
Применение стеклопластика для горловин сосудов
Дьюара является прогрессивным методом (насколько
известно автору, из иностранных фирм этот материал
применяет для горловин только фирма Юнион Кар­
байд)*. Дело в том, что коэффициент теплопроводно­
сти стеклопластика в 30 раз меньше, чем нержавеющей
стали. А предел прочности и модуль продольной упру­
гости ненамного ниже. Поэтому стеклопластиковая гор­
ловина с толщиной стенки 1,8 мм прочнее и главное
жестче, чем горловина из нержавеющей стали со стен­
кой 0,3 мм, а тепла по первой идет в 5 раз меньше, чем
по второй. Следовательно, повышается жесткость и
уменьшаются теплопритоки.
* В новых типах отечественных сосудов для сельского хозяй­
ства также применены стеклопластиковые горловины.
45


Срок хране­
ния азота до
полного испа­
рения (сут.)

Вес пустого
сосуда (кг)

15

9,8

15

34

10,5

15

48

A-300S
LR-20S

21,7

(Г /Ч )

Литраж (л)

Марка сосуда

Испаряемость

Интересно сравнить сосуд LR-2ÖS с другим сосудом
этого класса A-300S фирмы Крио Диффузион, также
обладающим высокими показателями, но сконструиро­
ванным по несколько иным принципам.

Диаметр горловины
(мм)

50
(стальной силь­
фон)
70
(стеклопластико­
вая труба)

Эта сравнительная таблица наглядно показывает,
чего можно достигнуть, применяя новые материалы. При
практически одинаковом весе пустого сосуда, но при
значительно более широкой горловине сосуд LR-20S
испаряет азота столько же, сколько A-300S, но хра­
нит азот до полного испарения на 14 суток (на 41,%!)
больше. По тряскоустойчивости A-300S значительно
уступает LR-20S.
Большой срок хранения азота дает возможность ис­
пользовать LR-20S для длительного хранения спермы
в стационарных условиях. Этот сосуд с полным правом
можно назвать универсальным.
Выше не случайно было дано подробное описание
устройства сосуда LR-7, идентичного целому ряду сосу­
дов этой фирмы (10 л — 21,7 л — 28 л). Без преувели­
чения можно сказать, что конструкция и технология этих
сосудов являются суммой самых новейших достижений
в данной области. Серийный выпуск подобных сосудов
и опыт их эксплуатации — убедительный аргумент в
старом споре между сторонниками нержавеющей стали
и приверженцами алюминия.
Отечественный сосуд этого класса СД-20 значитель­
но уступает по своим показателям в основном из-за при­
менения устаревшей порошковой изоляции. Замена этой
изоляции на многослойную в опытной партии сосудов
СД-20М, произведенная на Свердловском заводе кисло­
родного машиностроения, дала испаряемость 15—
46


17 г/ч, а срок хранения азота до полного испарения —
444-40 суток (у этого сосуда имеет место уменьшение
испаряемости с понижением уровня азота). Одновремен­
но снизился вес пустого сосуда до 12,5 кг. Уменьшение
толщины стенок может дать дальнейшее снижение веса.
Третья группа сосудов Дьюара по назначению — со­
суды для ручной переноски спермы в жидком азоте. Для
этой группы наиболее важным параметром является
вес сосуда с жидким азотом, который не должен быть
более 7 кг. Небезразличен также и диаметр горловины,
поскольку требуется обеспечить удобство работы (что
затруднительно при узких канистрах). Желательно'иметь
и определенный запас по сроку хранения азота до пол­
ного испарения |(порядка 12—14 суток).
Представителем этой группы может служить сосуд
RCB-4 (фирма Эр Ликид). У нас в стране намечается
в 1973 г. производство сосуда для этих целей С Д -5.(ха­
рактеристика дана выше)*.
Интересно, что в некоторых странах (например, в
странах Скандинавии) такие сосуды получили весьма
широкое распространение.
СТАЦИОНАРНЫЕ ХРАНИЛИЩА
БИОМАТЕРИАЛОВ
На станциях искусственного осеменения животных,
в медицинских учреждениях биоматериалы накаплива­
ются и длительно хранятся в стационарных хранилищах
большой емкости (500—600 л). По принципу конструк­
ции эти емкости являются сосудами Дьюара, однако в
номенклатуре криогенной техники они именуются «ста­
ционарными хранилищами» для отличия их от сосудов
Дьюара средней и малой емкости.
ХСЖА. Хранилище ХСЖА (рис. 15) предназначено
для длительного хранения больших количеств спермы
животных в жидком азоте. Было снято с производства в
* В нашей стране в 1972 г. изготовлена опытная партия
легких унифицированных сосудов серии СДС: СДС-50 (рис. 12),
СДС-20 (рис. 13), СДС-5 (рис. 14), имеющих емкость 50, 20 и
б л. Вес 16, 10,5 и 4,5 кг; срок хранения азота до полного испа­
рения соответственно 100, 45 и 15 суток. Все сосуды имеют одина­
ковую горловину диаметром 75 мм и длиной 150 мм и одинако­
вые канистры, вмещающиеся во все сосуды. Серийное производст­
во их намечено на 197? г-

47


Рис. 12. Сосуд Дьюара СДС-50
(50 л).

Рис. 13. Сосуд Дьюара СДС-20
(20 л).

1967 г., но эксплуатируется на всех станциях искусст­
венного осеменения. Вмещает от 16 000 доз (в ампулах)
до 120 000 доз (в гранулах).
В процессе серийного производства хранилище под­
вергалось значительной модернизации. ХСЖА послед­
него выпуска имеет следующую конструкцию. Внутрен­
ний сосуд, выполненный из нержавеющей стали толщи­
ной 2 мм, имеет цилиндрическую форму с нижним
эллиптическим и верхним плоским днищами. Диаметр
(внутренний) 940 мм, высота (между днищами) 900 мм.
Кожух выполнен из углеродистой стали ст. 20 толщиной
5 мм, имеет цилиндрическую форму с эллиптическими
днищами. Опора хранилища кольцевая, диаметр кольца
1100 мм, из уголка 50x50. Габариты хранилища: диа­
метр 1260 мм, высота 1500 мм.
Внутренний сосуд закреплен внутри кожуха четырь­
мя стержнями с проставками из стекловолокнита, рас­
положенными в межстенном пространстве: один снизу
по оси сосуда фиксирует его в осевом направлении,
три — по окружности цилиндрической части сосуда (ра­
диальная фиксация).
48


Горловина хранилища вы­
полнена из сильфона (два
соединенных встык сильфо­
на) с внутренним диаметром
265 мм. Высота (глубина) гор­
ловины 290 мм. Ось горловины
смещена относительно оси со­
суда на 280 мм. Крышка гор­
ловины пенопластовая с алю­
миниевым корпусом в верхней
части.
Адсорбционная
камера
кольцевой формы укреплена
под днищем внутреннего сосу­
да и заполнена адсорбентом —
силикагелем.
Коллектор вакуумирования
выведен через нижнее днище
и оканчивается сильфонным
вентилем (Ду = 25 мм), кото­
рый позволяет производить за­
мер вакуума в межстенном
пространстве и периодически
возобновлять вакуум откачкой. Рис. 14. Сосуд Дьюара
Изоляция — порошковая СДС-5 (6 л).
(аэрогель) в количестве 120 кг.
Вакуумирование
ведется до остаточного давления
1 • ІО-1 мм рт. ст.
Хранилище имеет предохранительное устройство
(рис. 16), смонтированное на нижнем днище кожуха и
состоящее из вваренной в днище перфорированной пла­
стины, накрытой сверху (прижатой фланцем) резиновой
мембраной толщиной 3 мм. При наличии вакуума в
межстенном пространстве атмосферное давление при­
жимает мембрану к перфорациям, предотвращая про­
никновение воздуха внутрь. В случае появления в стен­
ках внутреннего сосуда течи жидкий азот, попав в
вакуумную полость, быстро испаряется и создает дав­
ление. которое при отсутствии мембраны привело бы
к смятию внутреннего сосуда и полному выходу храни­
лища из строя. Мембрана же под давлением газа в
межстенном пространстве выгибается наружу, натыка­
ется на острие «ножа», расположенного над мембраной,
и разрывается, давая выход газу в атмосферу.
4 И. М. Фарбер

49


Сухой а з о т

К

13 !5

из баллона

Рис. 15. Хранилище биопродуктов ХСЖА па 580 л (схема):
/ — горловина (сильфон); 2 —кожух; 3 — внутренний сосуд; 4 — трубопровод
вакуумирования; 5 —поворотный стеллаж; 6 — опора; 7 — адсорбент; 8 — опо
ра внутреннего сосуда; Р —мембрана кожуха;
10 — сильфонный вентиль;
/ / —фиксатор; 12 — ось стеллажа; 13—14 — крышка и трубы приспособле­
ния для слива жидкости из хранилища; /5 — фланец горловины кожуха.

Внутри сосуда имеется поворотный стеллаж для раз­
мещения канистр со спермой. Стеллаж представляет
собой цилиндр с плос­
2
ким днищем диаметром
890 мм,
разделенный
радиальными перего­
родками на шесть сек­
торов, в которые уста­
навливают канистры.
В каждый сектор мо­
жет поместиться 23 ка­
нистры
диаметром
Рис. 16. Предохранительная мембра­
на кожуха:
60 мм, всего в хранили­
/ — мембрана; 2 — крышка; 3 — перфори­
ще помещается 138 тзрованная плита; 4 — ноя*.
50


ких канйс'гр.
Стеллаж
вращается на оси, укреп­
ленной в обоих днищах
внутреннего сосуда. По­
ворот стеллажа осущест­
вляется вручную за шты­
ри, приваренные к перего­
родкам секторов. Расстоя­
ние между днищем стел­
лажа и верхним днищем
внутреннего
сосуда
825 мм.
Вес пустого хранили­
ща 525 кг, с жидким азо­
том — 992 кг.
Полная
гидравлическая емкость
хранилища 580 л. Испа­
ряемость азота в нор­ Рис. 17. Хранилище биопродук­
тов КВ 6202.
мальных
условиях
6,3 кг/сут (по паспорту),
что составляет 1,35% в
сутки от полной гидравлической емкости, или 74 суток
до полного испарения азота.
КВ 6202. Стационарное хранилище биоматериалов
КВ 6202 (рис. 17) выпускается серийно с 1968 г. Ис­
пользуется в животноводстве и медицине для длитель­
ного хранения больших количеств биоматериала в жид­
ком азоте.
Внутренний сосуд (рис. 18) цилиндрической формы,
с эллиптическим днищем (нижним), выполнен из не­
ржавеющей стали толщиной 1,6 мм. Верхнее днище фак­
тически отсутствует: цилиндрическая часть сосуда со­
единена с горловиной коротким коническим переходом.
Горловина хранилища выполнена из нержавеющей ста­
ли толщиной 0,3 мм (в первых выпусках 0,4 мм) и укре­
плена кольцами жесткости. Диаметр горловины 800 мм,
высота 270 мм. Диаметр внутреннего сосуда 1000 мм.
На расстоянии 120 мм от днища внутреннего сосуда
расположен стеллаж — плоское перфорированное «лож­
ное» днище (диаметр перфораций 35 мм), на которое
устанавливаются канистры со спермой.
Кожух выполнен из стали ст. 20 толщиной 5 мм.
Форма кожуха цилиндрическая со сферическими днища­
ми, верхнее днище усилено ребрами жесткости.
4*

51


Рис. 18. Хранилище
на 530 л (схема):

биопродуктов

КВ 6202

1 — крышка; 2 — горловина; 3 — радиальный фиксатор;
4 — внутренний сосуд; 5 —кожух; б — стеллаж; 7 —тру­
бопровод вакуумирования; 8 — сильфонный вентиль;
9 — адсорбент; 10 — нижний
фиксатор;
// — штуцер

засыпки изоляции; /2 — изоляция.

Цилиндрическая опора хранилища снабжена тремя
колесами (одно шарнирно-поворотное).
Адсорбент — активированный уголь в количестве
2,5 кг засыпан через засыпной карман в адсорбционную
кольцевую камеру, расположенную под днищем внут­
реннего сосуда. Коллектор вакуумирования выведен
через нижнее днище кожуха и заканчивается сильфон­
ным вентилем.
Внутренний сосуд подвешен на горловине и фикси­
рован от радиальных смещений стержневыми опорами:
одной в центре нижнего днища и тремя в верхней час­
ти, укрепленными изнутри на стенке кожуха равномер­
но по окружности. Крышка горловины состоит из двух
половин, прикрепленных петлями к кожуху. Каждая по­
ловина состоит из стального тонкостенного корпуса,
внутрь которого засыпан аэрогель. Толщина крышки
52


24Ö мм. Обе половины сопрйкасаются по наклонному
разъему, уплотненному профильной резиной.
Расстояние между нижней плоскостью крышки и
стеллажом 640 мм. Изоляция порошково-экранно-ва­
куумная (аэрогель с бронзовой пудрой БПИ). Вакууми­
рование— до остаточного давления 1 • ІО-2 мм рт. ст.
Габариты хранилища: диаметр 1260 мм, высота
1265 мм. Вес пустого хранилища 530 кг, с жидким азо­
том 974 кг. Полная гидравлическая емкость 535 л.
Испаряемость азота в нормальных условиях — 9,3 кг/сут.
,(по паспорту), что составляет 2,2% в сутки от полной
гидравлической емкости, или 46 суток до полного испа­
рения азота.
В 1973 г. планируется выпуск хранилища емкостью
250 л с испаряемостью 1,66% в сутки и диаметром гор­
ловины 400 мм (разработан ФТИНТ АН УССР).
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СОСУДОВ ДЬЮАРА
И СТАЦИОНАРНЫХ ХРАНИЛИЩ
Входной контроль. Эксплуатация сосудов Дьюара и
хранилищ должна обязательно начинаться с так назы­
ваемого входного контроля. В понятие «входной конт­
роль» входит внешний осмотр с целью проверки отсут­
ствия внешних дефектов (вмятины на кожухе, содран­
ная краска, сбитый защитный колпачок трубки вакуу­
мирования и пр.), проверка наличия и состояния ком­
плектующих изделий (пенопластовая крышка, канист­
ры и другие изделия, указанные в паспорте), проверка
наличия и состояния запасных частей, если таковые
указаны в паспорте. При осмотре хранилищ обращают
внимание на сильфонный вентиль и корпус мембраны
кожуха. При обнаружении дефектов, которые ухудшают
основные параметры сосуда или хранилища и не могут
быть устранены своими силами (большие вмятины на
кожухе, сломанные канистры, крышки и т. д.), состав­
ляется акт-рекламация, которая отсылается на заводизготовитель с требованием замены детали или всего
изделия (подробнее порядок подачи рекламаций осве­
щен ниже). Лакокрасочное покрытие обычно восста­
навливается на месте.
Кроме того, в понятие «входной контроль» входит
проверка соответствия основных технико-эксплуатаци53


онных показателей данного изделия величинам, указан­
ным в паспорте. Поскольку речь идет о сосудах Дьюара
и хранилищах, то проверяется испаряемость жидкого
азота или срок хранения его до полного испарения.
Это нужно делать по двум причинам. Во-первых,
возможно поступление бракованных изделий (иногда
ставших таковыми при транспортировании и перегруз­
ках). Разумеется, эксплуатация таких изделий ничего,
кроме убытков, принести не может. Кроме того, возмож­
но поступление изделий, находящихся на грани бра­
ка, у которых действительная испаряемость азота
равна испаряемости, допустимой по паспорту (ТУ на
изготовление), или близка к ней. Хотя на такие изделия
рекламации быть поданы не могут, но с большой долей
уверенности можно сказать, что еще до истечения га­
рантийного срока эксплуатации такие изделия достиг­
нут предельного (допустимого) значения испаряемости
и перейдут его. Такие сосуды и хранилаща вводить в
эксплуатацию можно, но они нуждаются в постоянном
контроле и должны находиться недалеко от централь­
ной станции. Испаряемость азота в них следует прове­
рять раз в квартал, с тем чтобы, установив момент
превышения допустимой величины испарения азота, ис­
пользовать право подачи рекламации до истечения га­
рантийного срока. Если этого не сделать, то вскоре при­
дется все равно восстанавливать вакуум в таком изде­
лии, но уже за счет станции, так как гарантийный срок
истечет. Поскольку у сосуда или хранилища уже при
вводе в эксплуатацию обнаружилась тенденция к повы­
шению испаряемости хладоагента ,(т. е. к понижению
вакуума), то есть основания считать, что эта тенден­
ция будет прогрессировать и очень быстро вызовет не­
обходимость перевакуумирования изделия. Это прежде
всего относится к сосудам, стоящим по испаряемости
при вводе в эксплуатацию на грани брака.
Таким образом, входной контроль на испаряемость
позволяет выявить не только брак, но также изделия,
стоящие «на грани»; это, в свою очередь, позволяет
установить за ними контроль и своевременно использо­
вать право на гарантийный ремонт или замену изделия,
предотвратить непроизводительные расходы станции.
Во-вторых, входной контроль, выявляя фактическую
испаряемость азота в сосудах, позволяет эксплуатиро­
вать каждый сосуд по его «возможностям», т. е. мак54


симально эффективно. Здесь требуются пояснения. И з­
вестно, что в любой партии сосудов Дьюара существует
разброс по значениям испаряемости в отдельных сосу­
дах. Иногда этот разброс достигает существенных ве­
личин, особенно у сосудов с порошковой изоляцией. Д е­
ло в том, что на качество порошковой изоляции в боль­
шой степени влияет влажность порошка (аэрогеля). Час­
то на завод-изготовитель поступает аэрогель с повы­
шенной (против значения по ТУ на этот продукт) влаж­
ностью. Проводимая заводом сушка аэрогеля результа­
та не достигает, так как переувлажненный аэрогель те­
ряет свою структуру, которая при сушке не восстанав­
ливается. Второй причиной пониженного в некоторых
случаях качества порошковой изоляции является не­
возможность обеспечения стабильной равномерности
смешения аэрогеля с бронзовой пудрой, а также стабиль­
ной оптимальности плотности засыпки смеси в изоля­
ционное пространство. В сосудах с многослойной изоля­
цией существует несколько меньший разброс величин
испаряемости хладоагента. Здесь он является в основ­
ном следствием невозможности обеспечить стабильность
необходимой силы натяжения экранов при намотке, осо­
бенно при ручном способе изготовления изоляции. Дей­
ствует и ряд других причин. Разброс показателей по
испаряемости в партии сосудов одного типа имеет мес­
то даже в продукции лучших фирм и является, по-види­
мому, присущим процессу изготовления сосудов Дьюара
и хранилищ. Поэтому заводы-изготовители у нас и за
рубежом, как правило, указывают в паспорте допу­
стимую по ТУ испаряемость жидкого азота или соот­
ветственно минимальный срок хранения азота до пол­
ного испарения в спокойных (нерабочих) условиях.
Иногда, например, в паспортах сосудов СД-50 и
СД-20 указывается еще и фактическая испаряемость
азота в данном сосуде, полученная при испытании на
заводе-изготовителе (без канистр в спокойных услови­
ях). Однако отказаться от проведения испытаний на
испаряемость при входном контроле этих сосудов на том
основании, что в их паспортах уже имеется величина
фактической испаряемости, нельзя. Эта испаряемость
получена за 8 зачетных часов и, следовательно, может
существенно зависеть от погрешностей взвешивания и
колебаний барометрического давления. Поэтому фак­
тическую испаряемость, записанную в паспортах некото-


рых типов сосудов, следует рассматривать лишь как
ориентировочную, приблизительную величину. Кстати,
проверка испаряемости сосудов на госплемстанциях под­
тверждает это.
Из чего же все-таки вытекает необходимость вход­
ного контроля сосудов на испаряемость? Рассмотрим
следующий пример. Одна из госплемстанций получила
50 сосудов СД-20. При входном контроле на определе­
ние срока полного испарения азота (с канистрами) бы­
ли получены данные, которые позволили разделить все
сосуды на четыре группы: первая группа — 11 штук,
срок хранения азота 20—22 суток; вторая группа —
15 штук, срок хранения азота 23—26 суток; третья груп­
па — 14 штук, срок хранения азота 27—30 суток; чет­
вертая группа — 10 штук, срок хранения азота 31—38
суток. Каждая из четырех групп сосудов была рас­
ставлена на пунктах искусственного осеменения по од­
ному из маіршрутов движения автомобилей-заправщиков.
Для доливки сосудов типа СД-20 необходимо при­
менять резервуар ТРЖК-4М (о причинах этого будет
сказано ниже). Поскольку этот резервуар заправляет
за один рейс 13— 15 сосудов СД-20, то можно считать
вторую и третью группы укомплектованными полностью,
а первую и четвертую — подлежащими доукомплектова­
нию из новой партии сосудов. В силу того обстоятельст­
ва, что на каждый маршрут выставлены сосуды с почти
одинаковым сроком хранения азота, автомобиль-заправ­
щик, двигаясь по данному маршруту, может доливать
сосуды именно тогда, когда в них испарилось около
75% жидкого азота. В данном случае на первом марш­
руте сосуды доливаются через 15 дней, на втором — че­
рез 18, на третьем — через 21, на четвертом — через 24.
Таким образом, входной контроль на срок хранения
жидкого азота до полного испарения выявил «возмож­
ности» каждого сосуда и позволил организовать экс­
плуатацию наиболее экономичным путем.
Если входной контроль на испаряемость азота или
на срок полного испарения не проводить и расставить
сосуды по пунктам произвольно, то прежде всего вста­
нет вопрос: через какое время их доливать? Если с
пунктами имеется надежная связь, то ответ на этот во­
прос можно, например, получить эмпирическим путем —
с каждого пункта сообщают о необходимости доливки в
тот день, когда из сосуда испарилось около 75% жидко56


го азота или несколько меньше. Но так как расстановка
сосудов по пунктам была произведена вслепую, то со­
суды, стоящие на одном маршруте, будут достигать мо­
мента доливки в разное время, и сообщения с пунктов о
необходимости доливки сосуда будут поступать тоже в
разное время. В этом случае остается неизвестным, ког­
да же все-таки отправлять автомобиль-заправщик по
данному маршруту. И если машина все же будет от­
правлена, то на первом пункте она может долить сосуд
после испарения 75% азота, на втором — после испаре­
ния только 30% азота, на третьем — после испарения
90% азота, а на четвертый прибыть тогда, когда в сосу­
де азота уже не осталось и сперма погибла. Такое по­
ложение вполне реально, если учесть, что разброс испа­
ряемости в сосудах одной партии может достигать дву­
кратной величины.
Одним из элементов экономичной эксплуатации со­
судов на пунктах является доливка сосудов после испа­
рения возможно большего количества азота в них. Пре­
дел этому количеству ставит температура паров в верх­
ней зоне сосуда ,(у горловины), при которой сперма
может гарантированно сохраняться. Хотя теоретически
сперма не погибает при повышении температуры вплоть
до минус 60° С, на практике принимают допустимую
температуру паров в верхней зоне сосуда минус 150° С,
учитывая, что при работе с сосудом (при вынимании
крышки, подъеме и опускании канистр) температура в
этой зоне кратковременно повышается на 30—40°. Тем­
пературе паров в верхней зоне сосуда минус 150° С со­
ответствует разное понижение уровня жидкого азота у
стальных и алюминиевых сосудов. Некоторую роль игра­
ют также высота и материал горловины. Не вдаваясь
в подробности, укажем лишь, что в стальных сосудах
Дьюара (имеется в виду материал внутреннего сосуда)
этой температуре соответствует положение уровня после
испарения азота около 75% от полной емкости, в алю­
миниевых сосудах — около 90% от полной емкости (при
испарении 75% азота температура паров в верхней зо­
не алюминиевых сосудов равна минус 185—189°С).
На практике стальные и алюминиевые сосуды доли­
вают одинаково после испарения 75% жидкого азота,
хотя алюминиевые сосуды имеют еще значительный
запас автономности и допускают опоздания с долив­
кой.
57


Доливка сосудов на пунктах после испарения 50, 40,
30% азота в них ведет к снижению экономичности экс­
плуатации, так как увеличивает количество рейсов автомобилей-заправщиков, что, в свою очередь, ведет к
дополнительным потерям азота при транспортировании
и при доливке сосудов и к удорожанию доставки азота.
Испытания на испаряемость жидкого азота в сосу­
дах и хранилищах. Подача рекламаций. Испытания на

испаряемость являются не только основным содержа­
нием входного контроля, но проводятся в течение всего
срока эксплуатации сосудов и хранилищ регулярно один
раз в год. (Экземпляры, имеющие испаряемость, рав­
ную допустимой величине или близкую к ней, испыты­
ваются раз в квартал.)
Испытания на испаряемость азота в сосудах Дьюара
проводятся тремя способами: методом взвешивания,
методом газового счетчика и проверкой на полную испа­
ряемость. Применение того или другого способа зави­
сит от паспортных данных сосуда. Если в паспорте испа­
ряемость азота выражена в г/час, то применяется метод
взвешивания и метод газового счетчика, а если в пас­
порте указан срок полного испарения азота, то приме­
няется третий способ. Принципиальных различий между
тремя способами испытаний нет. Испаряемость, полу­
ченная первым и вторым способами и выраженная в
г/час, может быть переведена в срок полного испарения
азота, и наоборот. Для этого нужно знать лишь полную
гидравлическую емкость сосуда.
Испытания м е т о д о м в з в е ш и в а н и я проводят­
ся следующим образом. Сосуды Дьюара, извлеченные
из тары, заливают ;(без канистр) жидким азотом на
полную гидравлическую емкость. Через двое суток после
заливки производят первое контрольное взвешивание
сосуда с жидким азотом (за прошедшие двое суток
происходит стабилизация испаряемости, так как
охлажденный адсорбент доводит вакуум в межстенном
пространстве до рабочей величины постепенно).
Через двое суток (если позволяет время, нужно наз­
начать 6—8 суток) после первого взвешивания произ­
водят второе контрольное взвешивание сосуда с азо­
том. Затем вычисляют разницу между первым и вто­
рым взвешиваниями, которую делят на количество про­
шедших между взвешиваниями часов. Таким образом,
находят фактическую испаряемость азота из сосуда (на58


чальную), которую нужно выразить в г/час. Найденную
испаряемость приводят к испаряемости при нормальной
температуре (20°С).
g 20 = g г

216__

196-И

(г/ч ),

где
g 2o — испаряемость

при нормальной температуре
(20° С);
g t— фактическая испаряемость при среднесуточной
температуре испытаний (t° С) ;
t — среднесуточная температура воздуха около со­
суда при испытаниях (t°C) (необходимо учи­
тывать знак температуры).
По этой зависимости можно проследить влияние из­
менения температуры воздуха на испаряемость.
Подставим в формулу значения температуры испытаний:
+ 10° С, 0°С, —10° С, —20° С. Получим следующие соотношения
между приведенной испаряемостью и фактической: g 2o=fficr1,048;
g 2 o = go -1,102; g 2o = g - io - 1,162; g 2o= £ - 2 0 • 1,227. Как видим, ис­
паряемость при плюс 20° С больше, чем испаряемость при плюс
10°С, на 4,8%, при 0 ° С — на 10,2%, при минус 10°С — на 16,2%.
при минус 20° С — на 22,7%.
Подсчитаем, насколько увеличится испаряемость при увеличе­
нии температуры выше нормальной. Подставим значения темпера­
туры: +30° С, +40° С, +50° С. Получим: испаряемость при плюс
20°С меньше, чем при плюс 30°С, на 4,5%, при плюс 40° — на
8,5%. при плюс 50° — на 12,2%.

Как видим, темп изменения испаряемости при пони­
жении и повышении температуры неодинаков. Испаряе­
мость уменьшается быстрее при охлаждении окружаю­
щего воздуха и увеличивается медленнее при нагрева­
нии его.
Поэтому нет ничего удивительного в том, что сосуд
со сроком хранения азота 33 дня простоял с азотом на
морозе в 30° С около 50 дней.
Приведенную к 20° С испаряемость азота следует
сравнить с ее допустимой величиной, указанной в пас­
порте. Например, для СД-50 допустимая испаряемость
азота равна 60 г/ч, для СД-20 — 30 г/ч. Если фактиче­
ская приведенная испаряемость азота больше допусти­
мой величины и срок гарантии еще не истек, то состав­
ляется акт и протокол с подробным описанием порядка
проведения испытаний и расчетов. Протокол испытаний
и акт, содержащий требование о приеме данного сосуда
на гарантийный ремонт или замену, отправляют на за59


вод-изготовитель. Завод обязан в течение 10 дней рас­
смотреть представленную рекламацию и в случае несо­
гласия направить потребителю письмо с разъяснением
своей позиции или командировать своего представителя
для выяснения обстоятельств. Если в течение 10 дней
с момента отправки рекламации (с учетом времени пе­
ресылки туда и обратно) потребитель не получит ника­
кого уведомления от завода, это служит признаком со­
гласия завода с рекламацией. Бракованный сосуд поме­
щают в тару и отправляют на завод-изготовитель.
Решая вопрос о посылке рекламации, нужно принять
во внимание увеличение испаряемости в данном типе
сосуда против паспортной величины к концу гарантий­
ного срока. Это увеличение составляет 25% и специаль­
но оговаривается в паспорте в разделе «Гарантии». По­
этому, если испытания проведены в конце гарантийно­
го срока (или близко к нему), то бракованным будет
считаться сосуд, показавший приведенную испаряе­
мость большую, чем допустимая испаряемость, увеличен­
ная на 25%.
Например, для сосуда СД-50 этот «порог» к концу гарантий­
ного года составляет уже не 60 г/'ч, а 75 г/ч, а для СД-20 —
37,5 г/ч. Если в паспорте указан минимальный срок хранения азо­
та до полного испарения (не менее... суток), а к концу гарантий­
ного срока оговаривается увеличение испаряемости азота на 25%,
то нужно привести в соответствие эти две величины. Допустимое
увеличение испаряемости нужно выразить через допустимое умень­
шение срока полного испарения.
Например, если в паспорте указан срок полного испарения не
менее 35 суток, а сосуд имеет емкость 30 л, то допустимая испа­
ряемость будет равна 28,8 г/ч, а с увеличением на 25% — 36 г/ч,
и, следовательно, паспортный срок хранения азота до полного ис­
парения к концу гарантийного срока составит 28 суток, т. е.
меньше исходного на 20%. Как видим, увеличение испаряемости
К концу года на 25% не эквивалентно уменьшению срока хранения
азота на 25%. Это объясняется обратной зависимостью между сро­
ком полного испарения азота и относительной испаряемостью:
т = — — (суток),
ёота

Поскольку увеличение абсолютной испаряемости па 25% озна­
чает увеличение и относительной испаряемости ( g 0 тн) на это же
количество процентов, то в нашем случае новое время полного ис­
парения азота, подсчитанное по этой формуле, будет равно:

1
§ отн '

60

1.25

1

= 28 суток.


Как видим, новый допустимый минимальный срок хранения
азота до полного испарения подсчитывается очень просто по дан­
ной формуле. Достаточно знать исходный срок хранения азота и
процент увеличения абсолютной испаряемости. Оба эти параметра
оговорены в паспорте.

Г арантийные обязательства заводов-изготовителей
почти одинаковы в отношении сосудов Дьюара: 3 меся­
ца хранения сосуда на складе потребителя и 12 меся­
цев эксплуатации. Если срок хранения на складе потре­
бителя увеличивается на несколько месяцев свыше трех,
то на столько же месяцев сокращается срок эксплуа­
тации. Таким образом, гарантийный срок— 15 месяцев.
Разница в гарантийных условиях заводов-изготовителей
заключается только в величине допускаемого увеличе­
ния начальной испаряемости азота к концу годового
срока эксплуатации.
Испытания методом взвешивания требуют наличия
весов достаточной точности. Грузоподъемность весов
должна быть соизмерима с весом залитого азотом сосу­
да. Для взвешивания малых сосудов удобны и дают
нужную точность взвешивания почтовые весы (грузо­
подъемностью 50 кг). Они малогабаритны, могут легко
транспортироваться с пункта на пункт при необходимо­
сти испытаний на испаряемость сосудов на пунктах.
Для взвешивания крупных сосудов предпочтительны
медицинские весы грузоподъемностью 150 кг.
Весы должны систематически проверяться госповерителем. Выше говорилось об ошибке взвешивания. По­
пробуем оценить эту погрешность. Если весы имеют
точность взвешивания 25 г, зачетное время испарения
составляет, допустим, 8 часов, а испаряемость азота
26 г/ч, то после определения разности двух взвешиваний
и деления этой разности на 8 часов можно ожидать та­
кой результат:
26-8+25
8

= 28,1 г/ч.

Полученная величина на 2,1 г/ч больше истинной ис­
паряемости, а это уже считается существенной ошиб­
кой. Чтобы свести ошибку взвешивания к минимуму
(особенно это важно в период гарантийного срока экс­
плуатации), зачетное время испытания нужно брать
не менее двух суток, и чем больше, тем лучше.
61


Испытания сосудов па
испаряемость м е т о д о м
газового счетчика
проводятся при отсутст­
вии весов достаточной
точности и соответствую­
щей
грузоподъемности.
Для испытаний применя­
ется
газовый
счетчик
ГСБ-400 (газовый счетчик
барабанный на номиналь­
ный расход газа 400 л/ч).
Это (рис. 19) компакт­
ный, легкий прибор пер­
вого класса, т. е. его по­
грешность измерения не
может превышать 1% от
максимального значения
шкалы (± 4 л/ч). Счетчик суммирует объемы каж ­
дой из четырех полостей барабана, наполняемых пооче­
редно проходящим через прибор газом. Перед работой
счетчик заливается дистиллированой водой нормальной
температуры до определенного уровня, который дол­
жен быть точно выдержан. В паспорте каждого счетчи­
ка указана его погрешность (фактическая), которую
можно учесть в его показаниях.
Объем прошедшего газа определяется в литрах
(дм3). Имеются термометры для замера температуры
проходящего газа и температуры залитой воды. Гидрав­
лическое сопротивление счетчика очень мало. Макси­
мальный расход измеряемого потока газа не должен
превышать 600 л/ч.
Пользуются счетчиком следующим образом. В гор­
ловину сосуда Дьюара, подвергаемого испытанию на
испаряемость, вместо штатной пенопластовой крышки с
прорезями для подвески канистр вставляют пенопласто­
вую пробку такой же длины, но с уплотнением (рис. 20).
В пробке проделывают четыре радиальных и один цент­
ральный канал диаметром 12—16 мм, в который встав­
ляют короткий отрезок медной '(алюминиевой, сталь­
ной) трубки. Трубка должна быть вставлена в канал
достаточно плотно, чтобы исключить утечку газа. Пено­
пластовая пробка верхней частью также плотно долж­
на быть вставлена в горловину. Из алюминиевой или
62


Рис. 20. Пробка
(пенопласт) для
проверки сосудов на испаряемость
азота методом газового счетчика.

медной трубки длиной 3—4 м, имеющей наружный диа­
метр 12—16 мм и толщину стенки 1— 1,5 мм, сворачи­
вают в несколько витков змеевик, который присоединя­
ют короткими кусками резинового шланга одним кон­
цом к трубке сосуда, другим — к штуцеру счетчика
«вход» (в центре задней крышки).
Таким образом, испаряющийся азот из сосуда по­
падает в змеевик, где он приобретает температуру окру­
жающего воздуха (или близкую ей). Момент присоеди­
нения счетчика к сосуду является моментом начала от­
счета времени испытаний. Перед этим сосуд должен
быть выдержан с жидким азотом (если он до этого был
без жидкого азота), залитым на полную емкость, не
менее двух суток, чтобы стабилизировать испаряемость.
Перед включением счетчика на измерение нужно спи­
сать показания интегратора, которые вычитаются после
окончания испытаний из новых показаний. Время испы­
таний — не менее двух суток. Разность показаний инте­
гратора, выраженную в литрах, переводят в вес газа,
делят на время испытаний и приводят полученную ис­
паряемость к нормальной температуре (20° С) и давле­
нию 760 мм рт. ст. Делается все это по формуле:
_ 1,16- V 293
В_ -216
ё20~
X ' 273-Иі "760 ' 196-М ’
63


где g w — испаряемость азота, приведенная к нормаль­
ной температуре (20°С), и давлению 760 мм
рт. ст. (г/ч);
1,16— уд. вес газообразного азота при температуре
20°С и давлении 760 мм рт. ст. (г/л);
V — разность показаний счетчика до и после испы­
таний ,(л);
т — время испытаний (часы);
t x — средняя за время испытаний температура га­
зообразного азота в счетчике (° С, учитывать
знак температуры);
В — барометрическое давление в мм рт. ст. во вре­
мя испытаний (вычисленное как среднее по
замерам через каждый час);
t — средняя за время испытания температура воз­
духа (°С, учитывать знак температуры).
Чтобы оценить границы применения счетчика
ГСБ-400, подсчитаем его пропускную способность при
номинальном расходе 400 л/ч газообразного азота при
20° С.
g2o— 4 0 0 - 1,16=465 г/ч.

Как видим, все сосуды Дьюара и даже хранилище
ХСЖА можно испытывать на испаряемость с помощью
счетчика ГСБ-400.
Следует коснуться вопроса о влиянии колебаний ба­
рометрического давления на испаряемость азота в со­
судах и хранилищах. Обычно для жидкого азота реко­
мендуется следующая формула для внесения поправок
на влияние изменений барометрического давления:
^ бар = 1Л4-10-4. 0 . ^ ( к г / ч ) ,
где g 6ap— величина поправки (кг/ч);
G— вес жидкого азота в сосуде (кг) ;
— — изменение барометрического давления
Ах

•

за

время испытаний (мм рт. ст./ч).
При уменьшении барометрического давления поправ­
ка вычитается из испаряемости, полученной при испы­
таниях, а при увеличении давления — прибавляется.
Попробуем оценить влияние этой поправки на окончательный
результат испытаний. ‘Допустим, что испытывается сосуд СД-50
емкостью 52 л, время испытаний — двое суток. Обычно за сутки
64


барометрическое давление изменяется на 3—5 мм рт. ст. Возьмем
для расчета 5 мм рт. ст./сут. Предположим, что давление увешчилось во время испытаний. Тогда поправка будет равна:
£ 6ар = 1,14' 10—4-52■ 0,804-

J

= 0,00095 кг/ч = 0,95 г/ч.

При средней испаряемости сосуда СД-50, равной 40 г/'час, эта
поправка составляет 2,4%. В то же время испытания при понижен­
ной (или повышенной) температуре окружающего воздуха лишь
на 10° против нормальной приводят, как было показано выше, к
уменьшению (или увеличению) испаряемости почти на 5%. Отсюда
ясно, что влияние изменения температуры окружающего воздуха
более существенно, чем влияние изменения барометрического дав­
ления. Поэтому при обычных изменениях давления до 5—6 мм
рт. ст. в сутки поправку не вычисляют. Если испытания велись
несколько суток и барометрическое давление за это время внача­
ле увеличивалось, а потом уменьшалось (или наоборот), то по­
правки, вычисленные за эти отрезки времени, будут иметь противо­
положные знаки и вообще практически не повлияют на конечный
результат.

Испытания сосудов Дьюара на п о л н о е и с п а р е ­
н и е а з о т а проводятся в следующем порядке. Сосу­
ды (без канистр) до заливки жидкого азота в них взве­
шиваются с точностью не менее ± 5 0 г. Полученные ве­
са записываются в журнале испытаний против завод­
ского номера каждого сосуда. Затем сосуды заливаются
жидким азотом на полную емкость и выдерживаются
2 суток для стабилизации испаряемости. По истечении
этого срока сосуды доливаются до полной емкости, по­
скольку за период стабилизации часть азота испаряет­
ся, и опечатываются. С этого момента ведется отсчет
времени испарения азота. По прошествии времени, рав­
ного 50% от паспортного срока полного испарения азо­
та для данного типа сосуда, делают первое контрольное
взвешивание, которым определяют темп испарения азота
в каждом сосуде. Исходя из полученного таким путем
темпа испарения, подсчитывают для каждого сосуда
приблизительный срок окончания испарения. За дватри дня до этого срока начинают взвешивать каждый
сосуд ежесуточно, а в последний день — через каждые
3—4 часа, до получения веса пустого сосуда. Таким об­
разом, точно устанавливается момент полного испаре­
ния азота.
Чтобы внести поправку на температуру окружающе­
го воздуха при испытаниях, нужно определить средне­
S И , М , Ф арбер

65


суточную температуру за весь период испытаний, под­
считать для каждого сосуда фактическую среднюю ис­
паряемость (делением веса залитого азота на срок
полного испарения), привести ее к 20°С и рассчитать
на основе приведенной испаряемости срок полного испа­
рения азота при 20° С.
Если этот срок будет меньше паспортного, то на
завод-изготовитель направляется акт-рекламация с про­
токолом испытаний.
Испытания на полную испаряемость занимают мно­
го времени и в отличие от двух описанных выше видов
испытаний требуют больше жидкого азота. Однако
этот вид испытаний дает намного более надежные дан­
ные о сроке полного испарения азота в сосуде, на осно­
вании которого можно точно определить и среднюю
испаряемость.
Дело в том, что у сосудов, изготовленных из нержа­
веющей стали (внутренний сосуд), как было сказано
выше, с понижением уровня жидкого азота уменьшает­
ся испаряемость. Разница между начальной и конечной
испаряемостью может достигать 10—15%. Поэтому срок
полного испарения азота, подсчитанный по величине ис­
паряемости за первые несколько суток (что имеет мес­
то при испытаниях методом взвешивания и методом га­
зового счетчика), для таких сосудов оказывается мень­
ше действительного. Это следует учитывать, особенно
при проведении испытаний в период гарантийного сро­
ка. Во избежание недоразумений, могущих возникнуть
при подаче рекламации в результате неправильно вы­
бранного метода испытаний, следует проводить испы­
тания стальных сосудов, в паспорте которых оговорен
минимальный срок хранения азота, только на полное
испарение.
При проведении испытаний в конце гарантийного
срока нужно корректировать полученное время хране­
ния азота с учетом оговоренного в паспорте 25%-ного
увеличения испаряемости (а не срока испарения), о чем
подробно сказано выше.
Проверку сосудов Дьюара на испаряемость азота
следует производить не только при входном контроле
и в период гарантийного срока, но также при дальней­
шей их эксплуатации. Однако здесь нужно внести не­
которые уточнения. Дело в том, что задача — испыты­
вать раз в год все сосуды Дьюара, находящиеся в экс-

66


нлуатации на пунктах искусственного осеменения жи­
вотных — является практически невыполнимой. Имеют­
ся в виду даже быстрые способы испытания — взвеши­
ванием и с помощью газового счетчика. Если сокра­
тить время испытаний до одних суток (что, конечно, от­
разится на точности результатов, то и в этом случае по­
требуется затратить на это мероприятие столько дней
(практически больше), сколько пунктов обслуживается
данной госплемстанцией. Обычно количество пунктов,
а следовательно, и сосудов равно нескольким сотням,
а иногда приближается к тысяче и даже больше. Име­
ется в виду такой метод работы: от пункта к пункту
следует автомашина с транспортным резервуаром, за ­
правленным жидким азотом, с весами (или газовым
счетчиком) и одним-двумя сосудами Дьюара. На пункте
из сосуда, подлежащего испытанию, канистры со спер­
мой перекладываются в привезенный (подменный) со­
суд, залитый жидким азотом. Испытуемый сосуд доли­
вается до полной емкости, взвешивается первый раз и
через сутки — второй раз. Определяется испаряемость.
Канистры со спермой перекладываются обратно, а под­
менный сосуд с жидким азотом перевозится на следую­
щий пункт, где повторяется описанная процедура. Ж ид­
кий азот при таком способе тратится только на доливку
испытываемых сосудов и на потери в транспортном
резервуаре.
Задачу точного определения испаряемости во всех
сосудах описанным способом можно сделать выполни­
мой, если одновременно направить несколько автома­
шин по разным маршрутам, сократив тем самым срок
проведения всей работы. Но и в этом случае для многих
госплемстанций работу не удается закончить раньше,
чем через несколько месяцев. При этом будет отвлече­
но от своих прямых обязанностей несколько транспорт­
ных резервуаров, что во многих случаях является про­
сто невозможным.
По-видимому, следует отказаться от идеи тоталь­
ной проверки на испаряемость раз в год всех сосудов,
стоящих на пунктах. Это относится, конечно, к тем госплемстанциям, где сосуды эксплуатируются на пунктах
в течение всего года непрерывно. Если же сосуды ис­
пользуются сезонно, то их следует после окончания ра­
боты сосредоточивать в нескольких точках и проводить
массовое испытание на испаряемость.
5*

67


При непрерывной эксплуатации сосудов на пунктах
реально осуществимым способом контроля испаряемо­
сти может быть следующий. Зоотехник, работающий на
пункте, непрерывно и строго регулярно (допустим, один
раз в неделю) определяет положение уровня жидкого
азота. Первый замер уровня делается ровно через не­
делю после доливки, которая должна производиться
всегда на полную емкость. Второй замер — через неде­
лю после первого. Результаты замеров должны фикси­
роваться в специальном журнале. Для сосудов, доли­
ваемых через три недели и больше, нужно делать третий
замер уровня азота. Вместе с положением уровня азота
должна фиксироваться и температура окружающего
воздуха, а также должны записываться данные о том,
сколько раз открывался сосуд и извлекалась сперма
за прошедшую неделю.
Анализ этих данных, собранных за год, дает воз­
можность установить существенное увеличение испа­
ряемости азота в сосуде (на 20% и более), если оно
имело место. При обнаружении увеличения испаряе­
мости проводят испытания данного сосуда (в нерабо­
чих условиях без канистр) взвешиванием или газовым
счетчиком в течение нескольких суток. Результат этого
испытания сравнивается с результатом входного конт­
роля, проводимого для каждого сосуда при вводе в
эксплуатацию. Если подтверждается увеличение испа­
ряемости в сосуде на величину, достаточную для отправ­
ки сосуда на гарантийный ремонт (если не истек срок)
или на восстановление вакуума, то принимается соот­
ветствующее решение.
Таким образом, невыполнимая задача проверки на
испаряемость азота один раз в год во всех сосудах
Дьюара заменяется выполнимой задачей постоянного
контроля уровня жидкого азота в каждом сосуде, опре­
деления темпа его понижения за длительный срок и
проведения испытаний точными методами лишь ограни­
ченного количества сосудов с явно выраженным уве­
личением испаряемости азота.
Прибор, с помощью которого определяют уровень
жидкого азота в сосудах и хранилищах, весьма прост.
Он представляет собой пенопластовый диск толщиной
20—25 мм, плотно насаженный на деревянный круглый
(диаметр 15—18 мм) или квадратный стержень длиной
1— 1,5 м. Диаметр пенопластового диска должен позво­
68


лять свободно опускать прибор в горловину сосуда, в
который вставлены канистры. Прибор медленно опу­
скают в сосуд, и при соприкосновении нижней плоскости
диска с поверхностью жидкого азота раздается шипе­
ние — звук вскипающего азота. Опускание прибора в
этот момент прекращают и наносят карандашом риску
на стержень. Риска наносится на уровне верхней плос­
кости горловины. Для большей точности следует на
горловину сосуда (поперек) поставить на ребро линей­
ку и наносить риску на стержень по линейке. Вынув
прибор из сосуда, согревают в руке пенопластовый
диск и повторяют замер уровня. Нанесенная при пер­
вом замере риска позволяет опуЪкать прибор второй
раз быстро и только, когда до совмещения риски с
линейкой остается 1—1,5 см, опускают прибор медлен­
но. Сохранившееся благодаря быстрому опусканию теп­
ло в диске вызывает при соприкосновении с зеркалом
жидкости резкое вскипание азота, что сопровождается
отчетливо слышимым резким шипением. Опускание
прибора мгновенно прекращают и проверяют (уточня­
ют) положение риски относительно линейки. Вся про­
цедура двукратного измерения высоты уровня азота в
сосуде занимает 1—2 минуты. Сам прибор, называемый
щупом-уровнемером, и действия с ним предельно про­
сты, измерения могут быть повторены при необходимо­
сти многократно в течение нескольких минут, что ис­
ключает всякую ошибку. Точность измерения положе­
ния уровня 1—2 мм.
Достоинство этого прибора заключается в том, что
им можно обеспечить каждый пункт искусственного
осеменения и измерять положение уровня азота, не пре­
рывая эксплуатации сосуда. Этот метод позволяет опре­
делить и испаряемость азота по двум замерам уровня.
Необходимо только, чтобы первый и второй замеры про­
изводились тогда, когда зеркало жидкого азота нахо­
дится в пределах цилиндрической части внутреннего со­
суда. Зная диаметр внутреннего сосуда (дм), расстоя­
ние между двумя замеренными уровнями (дм) и вре­
мя между замерами (часы), можно легко вычислить
объем испарившегося азота, вес и испаряемость. Ко­
нечно, сравнивать полученную таким способом испа­
ряемость с результатами входного контроля нельзя, так
как, помимо неточности самого метода, некоторое иска­
жение вносят канистры со спермой: они занимают оп­

69


ределенный объем в сосуде (который при желании
можно учесть при вычислении объема испарившегося
азота) и, кроме того, увеличивают испаряемость на
6—8% за счет теплопритока по стержням (эта цифра
относится к стеклопластиковым стержням). Работа с
сосудом — извлечение спермы из канистр — в наиболь­
шей степени увеличивает испаряемость азота. Это уве­
личение может достигать 20—25% у стационарных со­
судов и 50% — у транспортируемых в легковых автомо­
билях (последнее по данным фирмы Юнион Карбайд).
Сокращение срока хранения азота до полного испа­
рения за счет влияния факторов эксплуатации нужно
учитывать при определении срока доливки сосудов, вы­
ставляемых на пункты. Теоретический срок между до­
ливками, равный 75% от срока полного испарения азо­
та в нерабочих условиях .(определяемого при входном
контроле), можно рекомендовать уменьшать на 20—
25%. В дальнейшем, основываясь на регулярных заме­
рах уровня азота в сосудах на пунктах, этот срок нуж­
но уточнять.
Выше упоминалось о том, что распределение темпе­
ратур в объеме внутреннего сосуда у алюминиевых
сосудов более равномерное, чем у стальных. Если при
испарении 75% жидкого азота температура паров в
верхней зоне (у горловины) в стальных сосудах равна
минус 145—150° С, то в алюминиевых — минус 185—
189° С. Это объясняется тем, что вследствие большой
теплопроводности (в 20 раз больше, чем у нержавею­
щей стали) алюминиевая оболочка очень хорошо вы­
полняет роль выравнивателя температур во всем объ­
еме. У алюминиевых сосудов не наблюдается поэтому
уменьшения испаряемости с понижением уровня жидко­
го азота, вследствие чего для них срок полного испа­
рения азота может быть определен расчетом по началь­
ной испаряемости за первые несколько суток испыта­
ний.
В стальных сосудах оболочка внутреннего сосуда, вы­
полненная из нержавеющей стали, играет роль терми­
ческого сопротивления. Чем тоньше стенка сосуда, тем
заметнее уменьшение испаряемости с понижением уров­
ня азота. Но при этом становятся все менее холодными
пары азота в верхней зоне сосуда, а это уже неблаго­
приятно для условий сохранения спермы, особенно при
вынимании крышки горловины и извлечении спермы из
70


канистр. Поэтому стальные сосуды более требователь­
ны к своевременной доливке жидким азотом, тогда как
алюминиевые менее прихотливы в этом отношении и
допускают просрочку доливки (до испарения 90% азо­
та) без существенного отепления паров в верхней зоне
сосуда.
Для стальных сосудов определение полного срока
испарения азота расчетным путем по начальной испа­
ряемости будет неверным (заниженным).
Одним из важных вопросов эксплуатации сосудов
Дьюара и хранилищ, тесно связанных с рентабельностью,
является восстановление вакуума в них. Как показывает
практика, с течением времени в части сосудов Дьюара
заметно увеличивается испаряемость азота в результате
уменьшения вакуума в изоляционном пространстве. Это
происходит или из-за недоброкачественного изготовле­
ния или в результате появления микронеплотностей в
процессе эксплуатации (удары, падения, тряска при
транспортировании, переворачивания с жидкостью
и т. д.). Для сосудов с многослойной изоляцией причи­
ной может быть также отсутствие в их конструкции
химпоглотителя водорода.
Как отразится на работе госплемстанции эксплуа­
тация сосудов с увеличивающейся испаряемостью?
Прежде всего уменьшается срок между доливками азо­
та в такие сосуды, а следовательно, возрастает частота
заездов автомобилей-заправщиков и обостряется про­
блема бездорожья. Повышенная частота заездов и по­
вышенный расход азота в сосудах требуют увеличения
парка автомобилей-заправщиков, что, в свою очередь,
дополнительно увеличивает потери жидкого азота за
счет потерь в более часто курсирующих транспортных
резервуарах, количество которых увеличилось. Станция
несет дополнительные расходы на приобретение лиш­
них автомобилей, резервуаров, их эксплуатацию и на
оплату дополнительного количества жидкого азота. Все
это увеличивает себестоимость одного осемененного жи­
вотного или одной дозы спермы. Есть и другой аспект
этой проблемы: там, где источники жидкого азота име­
ют ограниченную производительность, может возникнуть
обыкновенная нехватка хладоагента.
Совершенно ясно, что сохранение первоначальной
испаряемости азота в сосудах в течение возможно боль­
шего срока эксплуатации приобретает для животновод­
71


ства чрезвычайно большое значение. Поэтому нормы
допустимого увеличения испаряемости к концу гаран­
тийного срока эксплуатации 15 месяцев, оговариваемые
нашими заводами в паспортах, равные 25, 30% от пас­
портной испаряемости (т. е. от максимально возможной
для данного типа сосуда), являются для сельского хо­
зяйства неприемлемыми.
Фактически сосуд, увеличивший за год испаряемость
на У4 ,(а если считать от действительной испаряемости,
которая почти всегда меньше допустимой, то процент
увеличения может оказаться равным 40, 50 и более;
например, для СД-50, имеющего начальную действитель­
ную испаряемость, допустим, 40 г/ч, увеличение на 25%
от допустимой испаряемости 60 г/ч составит 15 г/ч, т. е.
37,5% от действительной), должен быть признан непри­
годным уже при выпуске с завода. Это подтверждается
еще и тем, что зарубежные фирмы гарантируют в тече­
ние первого года эксплуатации сохранение паспортной
испаряемости для сосудов Дьюара.
Разумеется, совершенно не обязательно, что все со­
суды к концу гарантийного срока увеличат испаряемость
на оговоренное в паспорте количество процентов. Но эта
оговорка лишает потребителя возможности предъявить
рекламацию на фактически непригодный сосуд и тем
самым создать стимул для совершенствования произ­
водства сосудов.
По существующему положению от госплемстанций
принимаются на восстановление вакуума сосуды с испа­
ряемостью, увеличенной против паспортной на 50%.
Эту норму следует также признать неприемлемой.
Она означает, что, например, сосуд СД-50 должен
эксплуатироваться вплоть до испаряемости 90 г/ч, т. е.
при сроке полного испарения азота, уменьшающегося
до 19 суток, а сосуд СД-20 — до испаряемости 45 г/ч
(срок полного испарения азота 15 суток). Невозмож­
ность эксплуатации таких сосудов в животноводстве
является очевидной.
Сосуды целесообразно направлять на перевакуумирование, как только обнаружилось увеличение испаряе­
мости азота на 15—20% против паспортной величины.
Каждый завод-изготовитель принимает на перевакуумирование сосуды своих марок. Сосуды марок АТ-4 и АТ-6
следует направлять для восстановления вакуума на
Куйбышевский ремонтный завод «Сельхозтехники».
72


Сосуды, потерявшие вакуум полностью, на восста­
новление не принимаются. Стопроцентная потеря ваку­
ума свидетельствует о наличии в оболочках или гор­
ловине сосуда щели, найти которую можно только
путем тщательного обследования, в большинстве слу­
чаев с разрезанием кожуха сосуда и извлечением изо­
ляции.
Такой восстановительный ремонт экономически не
оправдан, так как стоит почти столько же, сколько
изготовление нового сосуда. Сосуд с полной потерей
вауума обнаруживается очень просто: будучи залит
жидким азотом, он покрывается в верхней части кожу­
ха и горловине слоем снега, который увеличивается
вплоть до окончания испарения азота. У нормальных
сосудов появившийся в первые минуты после залив­
ки небольшой слой инея через 0,5—1 час исчезает
(тает).
Одним из важных вопросов эксплуатации сосудов
является экономия жидкого азота. Как было показано
выше, перерасход хладоагента вызывает целую цепочку
последствий, отражающихся крайне неблагоприятно на
экономической и организационной стороне дела. По­
этому наряду с решением задачи улучшения качества
выпускаемых сосудов Дьюара, поставленной перед за­
водами, научно-исследовательскими и проектными орга­
низациями, необходимо устранять причины повышенного
расхода азота в сосудах в процессе эксплуатации. Та­
ких причин несколько. Во-первых, допускают заливку
сосудов из транспортных резервуаров через прохудив­
шиеся шланги. Во-вторых, допускаются проливы жид­
кого азота через край горловины сосуда при переполне­
нии его в процессе заливки (об устранении этих причин
будет сказано ниже). В-третьих, штатные канистры за­
меняются мешочками из марли. Мешочки со спермой,
замороженной в форме гранул или в полиэтиленовых
пробирках, лежат на дне сосуда, а шнурки, которыми
затянуты мешочки-кисеты, выведены через горловину
сосуда наружу. Мешочки, являющиеся самодеятельной
формой хранения спермы в сосудах Дьюара, имеют
перед длинными канистрами то преимущество, что, рас­
полагаясь на дне сосуда, допускают увеличение срока
между доливками сосуда (хотя и канистры можно сде­
лать короткими и расположенными у самого дна). Кро­
ме того, мешочков может располагаться на дне сосуда
73


больше, чем канистр, количество которых определяется
диаметром горловины сосуда. Однако, помимо смерза­
ния мешочков после поднимания их в горловину и опу­
скания обратно в азот, они обладают одним сущест­
венным недостатком. Шнуры .(двойные, поскольку ими
затягивают мешочки) выполняются, как правило, из
бинтов или хлопчатобумажной тесьмы и играют роль
фитилей, по которым жидкий азот поднимается в верхнюю
теплую зону, где испаряется. Иногда можно наблюдать
до полутора-двух десятков таких «фитилей», свисаю­
щих из-под крышки сосуда. Испаряемость азота в та­
ком сосуде увеличена в 2 раза и более.
Можно предложить следующий способ ликвидации
«фитилирования» жидкого азота по шнурам. Из тонкой
проволоки (диаметром 0,8—1 мм) из нержавеюхцей
стали изготавливается петля-застежка (наподобие анг­
лийской булавки), имеющая диаметр кольца-петли не­
сколько меньший диаметра горловины сосуда. Второй
конец проволоки загибается крючком так, чтобы пет­
лю можно было подвесить на край горловины сосуда
(как канистры). В этом положении петля-застежка
должна располагаться под пенопластовой крышкой ни­
же края горловины сосуда. На концах всех шнуров де­
лаются петли, которыми шнуры нанизываются на зас­
тежку. К каждой петле шнура прикреплена бирка с
индексом спермы в данном мешочке. Таким образом,
большую часть времени шнуры расположены под крыш­
кой сосуда в холодной зоне и не вызывают дополнитель­
ного испарения жидкого азота. При необходимости из­
влечь сперму из определенного мешочка крышка вы­
нимается, петля-застежка вытягивается из горловины,
расстегивается, с нее снимается петля шнура нужного
мешочка, который затем подтягивается в верхнюю часть
горловины, раскрывается и из него вынимается нужное
количество доз. Затем все проделывается в обратном
порядке.
При эксплуатации нужно следить, чтобы сосуды не
стояли возле радиаторов, печей, нагревательных при­
боров, на прямом солнечном свету. Если сосуд легкий,
целесообразно использовать морозную погоду, выстав­
ляя его после окончания работы в неотапливаемую
часть помещения ' пункта.
G вопросом экономичной эксплуатации связан воп­
рос об амортизационных отчислениях. По существую­
74


щим нормам амортизационные отчисления с балансовой
стоимости сосудов Дьюара, хранилищ и транспортных
резервуаров составляют 7,9% в год («Нормы амортиза­
ционных отчислений по основным фондам народного
хозяйства СССР» § 41706: емкости для хранения сжи­
женных газов).
Это значит, что указанные изделия должны нахо­
диться на балансе госплемстанции 127г лет. Однако
современное качество этой техники дает основания сом­
неваться в том, что сосуды прослужат такой срок. За
127 г лет все сосуды придется перевакуумировать, а
многие из них не один раз. О сроках службы сосудов
Дьюара существуют официальные указания. Например,
ГОСТ на сосуды Дьюара общего назначения (серии
АСД и ЦСД) определяет срок их эксплуатации в 6 лет.
Зарубежные фирмы определяют срок эксплуатации со­
судов Дьюра как общего, так и специального назначе­
ния (для животноводства) также в 6 лет. Общесоюз­
ного стандарта на сосуды Дьюара специального наз­
начения (сельскохозяйственные) пока не существует, и
срок их эксплуатации в настоящее время определяется
нормой амортизационных отчислений. Этот срок в два
раза выше технически обоснованного срока эксплуата­
ции 6 лет и, очевидно, должен быть приведен в соответ­
ствие с последним.
Эксплуатация стационарных хранилищ спермы —
ХСЖА, КВ 6202, импортных марок — осуществляется
в общем так же, как и сосудов Дьюара. Но есть и неко­
торые особенности. Прежде всего испытания на испа­
ряемость. На госплемстанциях нет таких весов, которы­
ми можно было бы взвешивать хранилища, залитые
азотом, с достаточной точностью. Поэтому хранилища
с горловиной порядка 265—400 мм, имеющей фланец
для присоединения плоской крышки (болтами на ре­
зиновой прокладке), должны испытываться методом
газового счетчика (счетчик ГСБ-400). Если фланец
горловины хранилища не имеет отверстий для болтов
,(болты М8 или М12), их нужно просверлить ручной
дрелью. Изготавливается плоская крышка из стали мар­
ки ст. 20 или XI8H10T под диаметр фланца горловины
толщиной 10—12 мм с отверстиями, совпадающими с
отверстиями под болты во фланце. Из листовой резины
толщиной 3—5 мм вырезается кольцевая плоская про­
кладка с отверстиями под болты. Сквозь крышку в
75


центре должна быть про­
пущена (приварена) ко­
роткая трубка, на кото­
рую будет надеваться ре­
зиновый шланг, ведущий
{Щ . изоляция
к
газовому
счетчику.
К крышке нужно при­
клеить (эпоксидным кле­
ем) пенопластовую проб­
ку для образования коль­
щели (шириной
УВнут ренний цевой
1
мм),
по
которой должен
со су д
проходить газообразный
азот, охлаждая горлови­
Рис. 21. Пробка (пенопласт) для
ну. В верхней части проб­
проверки ХСЖА на испаряе­
ки сверлятся четыре ра­
мость азота методом газового
счетчика.
диальных канала, подво­
дящих азот к центру (в
трубку, ведущую к счетчику). Такое приспособление
пригодится в дальнейшем для опорожнения хранилища
от жидких остатков способом пневматического выдав­
ливания.
Если горловина хранилища не имеет фланца, то для
испытаний на испаряемость можно применить пено­
пластовый диск (рис. 21) толщиной 50—60 мм, который
нужно плотно вставить в верхнюю часть горловины
хранилища, не допуская утечки газа через неплотно­
сти. Через диск пропускается (плотно) короткая труб­
ка. К диску подклеивается пробка с радиальными ка­
налами в верхней части, подводящими азот к центру
диска.
Для хранилищ с горловиной диаметром 800 мм
(КВ 6202, импортные) изготовить пенопластовый диск
такого диаметра несколько сложнее, так как его при­
ходится склеивать из частей. Однако практически это
выполнимо. Здесь особенно нужно следить, чтобы не
было утечки газа через неплотности при испытании га­
зовым счетчиком.
Конечно, испытания на полное испарение азота при­
менимы для всех типов хранилищ, за исключением
хранилищ, имеющих внутри поворотный стеллаж. У
этих последних невозможно точно установить момент
окончания испарения азота ни визуально, ни взвешива­
нием, ни щупом-уровнемером ,(в крайнем случае можно
I К газовому
I счет чику .

76

/


Применить газовый счетчик, стрелка которого переста­
ет двигаться, как только испарится весь азот).
Интересно оценить роль потерь жидкого азота в
хранилищах в общем балансе жидкого азота для зоны
обслуживания одной госплемстанции. В практике на­
блюдается такое примерно соотношение между количе­
ством хранилищ и сосудов: на одно хранилище емко­
стью 500—600 л — 100 сосудов Дьюара на пунктах. Если
на пунктах стоят сосуды емкостью около 50 л (напри­
мер, СД-50, «Харьков-15»), испаряющие в среднем в
сутки 1 кг жидкого азота, то с учетом потерь жидкого
азота в резервуаре при развозе и заправке сосудов в
количестве 30% (эти расчеты даются ниже) в год на
100 сосудов потребуется азота:
100 • 1,3 •365 = 47 400 кг = 47,4 т/год.
На одно хранилище ХСЖА, испаряющее по пас­
порту 6,3 кг/сут жидкого азота, потребуется в год
365 • 6,3=2300 кг=2,3 т/год, что составит
• 100=4,85 %
47,4

от количества азота, расходуемого на сосуды, стоящие
на пунктах. Если к расходу в хранилищах прибавить
расход жидкого азота на процесс замораживания спер­
мы, то можно считать, что в среднем доля потребления
азота самой госплемстанцией составляет 6—10% в
общем балансе потребляемого жидкого азота.
Использование хранилищ КВ 6202, испаряющих по
паспорту 9,6 кг/сут азота, вместо ХСЖА приводит к
дополнительному расходу 3,3 кг азота на одно хранили­
ще в сутки, или 3,3-365 = 1200 кг=1,2 т/год. Это состав12
ляет
100=2,5% от расхода азота на пунктах, т. е.
практически несущественную величину. Однако эксплуа­
тационные преимущества хранилища с горловиной
800 мм без вращающегося стеллажа несомненны. Это
прежде всего свободный доступ к любой точке объема
внутреннего сосуда и свободный обзор без применения
переносных ламп. Отсутствие стеллажа с перегородка­
ми дает дополнительное пространство для размещения
материала. Затем, что особенно важно, отсутствие по­
воротного стеллажа и широкая горловина позволяют
легко проводить операцию удаления закислороженных
остатков и различного мусора, твердых предметов, по­
павших в сосуд, а также чистить, обтирать стенки внут­


реннего сосуда и дезинфицировать их в случае необ­
ходимости. Например, удаление всей жидкости из хра­
нилища осуществляется простым вычерпыванием.
В ХСЖА для этого надо применить специальное
приспособление, а удалить мусор вообще невозможно,
не переворачивая хранилище, что чревато последст­
виями.
Видимо именно преимуществом в удобстве работы
объясняется появление за последние годы в числе про­
дукции ведущих зарубежных фирм хранилищ с гор­
ловиной 800 мм, без внутренних поворотных стелла­
жей (RCB-400, емкостью 420 л, фирмы «Эр Ликид»;
LD-200, емкость 240 л, фирмы «Юнион Карбайд»).
Хранилища ХСЖА и КВ 6202 имеют габаритный
диаметр порядка 1,25 м. Это вызывает затруднения при
затаскивании их в помещение. Часто приходится рас­
ширять дверные проемы, ломать стены. Поэтому не
рекомендуется заделывать проломы до окончания ис­
пытаний хранилища на испаряемость, так как в случае
обнаружения брака придется вытаскивать хранилище
обратно. Порядок предъявления рекламаций на хра­
нилища такой же, как па сосуды.
Хранилище ХСЖА, если оно было отеплено, а за ­
тем снова должно заливаться азотом, нужно перед
заливкой тщательно просушить, подавая внутрь воздух
нормальной температуры (без следов масла), иначе
после заливки азота стеллаж может заклинить в опо­
рах замерзшей влагой.
Поскольку увеличение испаряемости в хранилищах
незначительно влияет на общий баланс жидкого азота,
можно направлять на восстановление вакуума храни­
лища с увеличенной на 30—40% паспортной испаряе­
мостью. Для ряда территориальных зон страны опреде­
лены предприятия, которые принимают на восстанов­
ление вакуума хранилища (и транспортные резервуары)
от госплемстанций. В основном это специализирован­
ные предприятия по производству товарного жидкого
азота, имеющие участки вакуумирования крупных ре­
зервуаров.
Хранилища в процессе эксплуатации нужно раз в
год испытывать на испаряемость азота с помощью га­
зового счетчика, не извлекая канистры со спермой, так
как они заключены внутри сосуда и не вызывают теп­
лопритока по стержням. Испытывать нужно двое суток,
78


в течение которых вполне можно обойтись без работы
с хранилищем. В хранилищах без стеллажей определять
испаряемость можно по двум уровням, измеренным
щупом-уровнемером (аналогично сосудам Дьюара).
В практике работы госплемстанций периодически
возникает потребность в антисептической обработке со­
судов Дьюара и хранилищ. Однако криогенная техника
обладает некоторыми специфическими свойствами,
незнание которых может привести к неожиданным и
неприятным последствиям.
В качестве примера рассмотрим следующий вопрос,
можно ли подвергать сосуды Дьюара чистке, промывке
и дезинфекции, а если можно, то каким образом? Этот
вопрос приобрел в последнее время актуальность, так
как много госплемстанций работают с жидким азотом
в течение 2—3 лет. За это время на дне сосудов ско­
пились различные предметы: ампулы, пробирки, за­
мороженная сперма и пр. Часто можно наблюдать
слой «ила» — тонкодисперсного порошка темного цвета,
принесенного в сосуд вместе с жидким азотом. Не ли­
шено оснований и предположение о бактериальной за­
грязненности жидкого азота. Возможно наличие масла
в азоте, получаемом с блоков высокого давления.
Итак, налицо ряд факторов, создающих впечатление
негигиеничное™ и вызывающих стремление организо­
вать периодическую промывку и дезинфекцию сосудов
и хранилищ. Нет недостатка в различных рекоменда­
циях: предлагают, например, подвергать сосуды горя­
чей обработке. Те, кто сделали попытку последовать
этому совету, получили совершенно неожиданный эф­
ф ект— сосуды потеряли вакуум. Такое положение до­
пускать нельзя и вот почему.
Возьмем сосуд Дьюара, полученный с завода-изготовителя, и зальем его жидким азотом. Адсорбент,
расположенный в адсорбционной камере под днищем
внутреннего сосуда и охлаждаемый через его стенку
жидким азотом, начинает активно сорбировать {(по­
глощать поверхностью) молекулы воздуха, оставшиеся
после откачки в межстенном пространстве сосуда. При
этом вакуум в данном пространстве постепенно увели­
чивается на 1—2 порядка (в 10—100 раз), что обес­
печивает сосуду расчетную величину испаряемости азо­
та. Так как сосуды не обладают абсолютной герметич­
ностью, воздух непрерывно проникает в вакуумное

79


пространство, где происходит его поглощение адсорбен­
том. Таким образом предотвращается уменьшение ва­
куума.
Количество проникающего в изоляционное простран­
ство воздуха может быть различным в зависимости от
качества изготовления сосуда и контролируется на про­
изводстве величиной так называемого натекания. Сосуд
признается годным, если натекание не превышает оп­
ределенного предела.
Теперь попробуем слить жидкий азот из сосуда, на­
ходившегося в эксплуатации, допустим, два года. Сосуд
начинает нагреваться (отепляться) и через некоторое
время достигает температуры окружающего воздуха.
Этого вполне достаточно, чтобы из адсорбента улету­
чилась (десорбировалась) большая часть воздуха, по­
глощенного за период пребывания жидкого азота в со­
суде. Последствия десорбции воздуха могут быть раз­
личными, вплоть до повышения давления в изоляцион­
ном пространстве до критической величины и разрыва
оболочки, поскольку воздух не может быстро выйти
наружу через микронеплотность.
Если сосуд изготовлен достаточно тщательно и на­
текание воздуха в него мало, то при отеплении сосуда
до нормальной температуры десорбированный воздух
может лишь уменьшить в той или иной степени вакуум.
Последующая заливка азота вводит адсорбент в «ра­
боту», и вакуум восстанавливается.
Иная картина будет наблюдаться при нагревании
сосуда до 130—150° и выше. В этом случае не только
произойдет полная регенерация адсорбента (активиро­
ванного угля), но будут выделяться (в основном из изо­
ляции) неконденсируемые газы, большей частью водо­
род. Такая потеря вакуума — процесс необратимый.
Следовательно, чем больше натекание в сосуд и чем
дольше сосуд стоял с криогенной жидкостью, тем менее
желательно его отепление. Нагревание же сосудов не­
допустимо.
Очищать сосуды от твердых тел и «ила» можно путем
промывания чистым азотом при сливании закислороженных остатков. Дезинфекцию сосудов нужно прово­
дить в случае крайней необходимости и способами, не
вызывающими цагревание сосуда до температуры вы­
ше комнатной. Если же сосуд отеплен, то перед дезин­
фекцией (особенно при наличии масла в сосуде) его
$0


целесообразно промывать раствором поверхностно ак­
тивного вещества ОП-7 .(моющее средство) в воде норнальной температуры, после чего ополоснуть. После
заливки азота сосуд будет производить впечатление по­
терявшего вакуум. Но с окончательным выводом спе­
шить не нужно, так как восстановление вакуума проис­
ходит в течение нескольких суток.
Удалять воду из сосуда надо полностью, но особен­
но тщательно из АТ-4. В этом изделии нижнее днище
внутреннего сосуда расположено выпуклостью внутрь,
поэтому между цилиндрической обечайкой и донышком
образуется кольцевая щель, имеющая в сечении форму
острого клина. Если в этом «клине» остается вода, то
после заливки азота она замерзает, расширяется и мо­
жет нарушить герметичность сварного шва.
Бактериальная загрязненность жидкого азота про­
исходит, видимо, оттого, что азот в сосуды нередко за ­
ливают через грязные шланги. Другое объяснение най­
ти трудно, поскольку из воздухоразделительного блока
криогенные жидкости выходят стерильными. Шланги
необходимо периодически дезинфицировать, а в кузовах
автомобилей транспортировать в плотных чехлах (осо­
бенно следует предохранять конец шланга, который
погружается в сосуд при доливке). На заводах-поставщиках
следует
избегать
получения
остатков
жидкого азота, с которыми и проникает так называе­
мый «ил».
При эксплуатации сосудов Дьюара и стационарных
хранилищ необходимо строго соблюдать определенные
правила безопасности. Перечислим наиболее важные
из них:
обязательная защита глаз (очками, прозрачными
щитками) и кожного покрова тела от попадания жид­
кого азота и соприкосновения с металлическими пред­
метами, извлеченными из жидкого азота;
обязательная приточно-вытяжная вентиляция по­
мещений, где ведется работа с жидким азотом;
применение для закрывания горловины сосуда толь­
ко пенопластовой крышки, входящей в комплект дан­
ного сосуда;
предотвращение падений сосудов и ударов по ним;
обязательная изоляция при отогреве (на 3 суток) в
отдельном помещении (куда запрещен доступ людям)
сосудов, потерявших вакуум: покрывшихся слоем снега
6 И. М. Фарбер

91


в верхней части кожуха, что обнаруживается при испы­
таниях на испаряемость азота;
контроль накопления кислорода в жидкости, находя­
щейся в сосуде, и своевременное ее удаление при до­
стижении концентрации кислорода 15%.
Остановимся подробнее на последних двух прави­
лах. При испытаниях на испаряемость все сосуды Дьюа­
ра, будучи залиты в теплом состоянии жидким азотом,
испаряют в первые часы значительное количество азота
(в 4—5 раз больше нормы). При этом горловина ко­
жуха, крышка, а иногда и верхнее днище кожуха по­
крываются (вследствие охлаждения большим количест­
вом отходящих паров азота) инеем и снегом вымер­
зающих из воздуха паров воды. У качественных сосу­
дов Дьюара уже через 1,5—2 часа после заливки азота
иней и снег тают полностью. Но иногда у некоторых
сосудов Дьюара слой снега продолжает расти и дости­
гает толщины 4—5 мм. Это свидетельствует о том, что
испаряемость азота в несколько раз превышает норму,
следовательно, сосуд потерял вакуум, и в стенках сосу­
да имеется щель. Но, как мы уже знаем, адсорбент,
охлажденный до температуры жидкого азота, усилен­
но поглощает воздух, проникающий в межстенное про­
странство через неплотность в стенке сосуда, потеряв­
шего вакуум. После того как весь азот из такого сосу­
да испарится, сосуд начинает так же быстро отогре­
ваться, поскольку изоляция из порошково-вакуумной
превратилась в порошковую и потеряла свою высокую
изолирующую способность. При быстром нагревании
адсорбента из него начинает быстро выделяться (десор­
бироваться) весь поглощенный ранее воздух, который
Т ^ т р е м и т с я выйти из межстенного пространства через ту
же щель, в которую поступал. Но при обратном ходе
воздуха порошок, захваченный потоком, может заку­
порить мельчайшую щель, и тогда десорбирующийся
воздух поднимает давление в межстенном пространстве
до величины, разрывающей сосуд. Происходит взрыв.
Конечно, описанная картина происходит не всегда,
но несколько таких случаев зафиксировано. Поэтому
сосуды, у которых наблюдается нарастание слоя снега
в процессе испытаний, необходимо освободить от остав­
шегося жидкого азота и отогревать (не менее 3 суток) в
изолированном помещении. По истечении этого срока
к сосуду может быть разрешен доступ людям. Потеря
82


вакуума может произойти и в период эксплуатации со­
суда. Первый признак этого — появление снеговой «шу:
бы» на кожухе сосуда. Нужно возможно быстрее пере­
ложить биопродукт в другой сосуд, а испортившийся —
поместить на отогрев в изолированную комнату на
3 суток.
Последнее правило безопасности отражает особен­
ность эксплуатации сосудов Дьюара и хранилищ в жи­
вотноводстве и медицине. Эта особенность заключается
в том, что не допускается испарение жидкого азота,
залитого в сосуд, до конца. Обычно оставляют 74 от
полной гидравлической емкости сосуда, после чего со­
суд снова доливают полностью. Если бы сосуд зали­
вался каждый раз совершенно чистым (100%-ной кон­
центрации) жидким азотом, то отпала бы необходи­
мость в данном пункте правил техники безопасности.
Однако технический жидкий азот, получаемый с про­
мышленных предприятий, содержит некоторое коли­
чество кислорода (по ГОСТу технический жидкий азот
может содержать до 4% кислорода), а также может
содержать незначительные количества масла, ацетиле­
на и других углеводородов.
Кипение (испарение) жидкой смеси азота и кисло­
рода происходит по следующей закономерности: в па­
рах над жидкостью содержится больше низкокипящего
компонента (в данном случае азота), а в жидкости
увеличивается содержание высококипящего компонента
(кислорода). Это происходит вследствие разницы в
температурах кипения азота (минус 196° С) и кисло­
рода (минус 183°С при нормальном давлении).
Если пользоваться, например, 95%-'ным жидким
азотом и доливать каждый раз сосуд доверху после
испарения половины залитого азота, то будем наблю­
дать следующую картину. Перед пятой доливкой кон­
центрация кислорода в оставшейся в сосуде жидкости
будет равна 19%, после пятой доливки 95%-го азота
концентрация кислорода в жидкости уменьшится до
12%. После испарения половины жидкости (перед ше­
стой доливкой) кислорода будет содержаться в ней
22%, после шестой доливки — 13,5%, перед седьмой —
25% и т. д.
Следовательно, использование жидкого азота, за­
грязненного кислородом, приводит к постепенному на­
коплению кислорода в оставшейся в сосуде жидкости.

6*

83


Повышение концентрации кислорода происходит тем
быстрее, чем больше кислорода содержится в исходном
азоте и чем больше относительная испаряемость азота
в сосуде Дьюара. Использовать жидкость с содержа­
нием 18—20% кислорода не разрешается ввиду ее ог­
неопасности. Жидкость следует удалять из сосудов
Дьюара и хранилищ спермы после накопления кислоро­
да в количестве 15%. Удаление такой смеси из сосу­
дов Дьюара производится выливанием (с предвари­
тельным перенесением биоматериала в запасной сосуд)
в безопасное место, очищенное от бумаги, тряпок, дере­
вянных палок, щепок, сухого навоза и прочих предме­
тов органического происхождения (особенно масла и
нефти).
Из хранилища КВ 6202 жидкость удаляется обыч­
ным вычерпыванием (черпаком емкостью 1,5—2 л на
ручке из стальной трубки). В стеллаже этого храни­
лища имеются четыре лючка, закрытых крышками, что
позволяет вычерпывать жидкость из пространства меж­
ду днищем сосуда и стеллажом.
Некоторую сложность представляет удаление жид­
кости из хранилища ХСЖА, поскольку стеллаж не
имеет люка. Здесь применяется приспособление, поз­
воляющее удалить жидкость методом пневматического
выдавливания. Приспособление (рис. 15) аналогично
применяемому для проверки на испаряемость методом
газового счетчика (описано на стр. 62). Отличие за ­
ключается в том, что через диск-крышку проходит не
одна, а две трубы, которые привариваются к крышке
герметично. Крышка и трубы должны быть из нержа­
веющей стали Х18Н0Т. Первая труба короткая, пред­
назначена для подачи внутрь хранилища газообразного
азота из баллона. Вторая труба длинная, внутренним
диаметром 16—18 мм не должна доходить до дна хра­
нилища на 3—5 мм, когда диск-крышка поставлен на
горловину хранилища (для прохода трубы в одном из
секторов стеллажа имеется отверстие). Для присоеди­
нения крышки-диска с трубами к горловине хранилища
во фланце горловины равномерно по окружности свер­
лят 10—12 отверстий диаметром 10 мм для болтов
М8. Такие же отверстия сверлят и в крышке приспо­
собления. Из листовой резины вырезают по диамет­
рам фланца прокладку, в которой прорезают отверстия
для болтов. К концу длинной трубки выше крышки при84


йаривают штуцер с резьбой М ЗО хіД к которому при­
винчивают гибкий шланг 01 8 мм для направления
струи азота. Для выдавливания жидкости из хранили­
ща достаточно создать в нем избыточное давление
0,2—0,25 атм. На боллоне с азотом должен быть
редуктор с исправными манометрами. Подавать дав­
ление в хранилище нужно осторожно, все время следя
за показаниями манометра после редуктора. Нельзя
поднимать давление в хранилище выше 0,3 кг/см2. Вы­
текающий из трубы жидкий азот принимается в неболь­
шие сосуды Дьюара, которые выносят и опорожняют в
безопасном месте.
Удалять обогащенную кислородом жидкость из хра­
нилища путем интенсивного выпаривания нельзя по
следующей причине. Как было сказано выше, техни­
ческий жидкий азот, загрязненный кислородом, может
содержать небольшие количества ацетилена и других
углеводородов. Эти примеси присутствуют в раство­
ренном состоянии. При многократных доливаниях азота
эти примеси постепенно накапливаются в жидком остат­
ке. Если такой остаток подвергнуть выпарива­
нию, то концентрация ацетилена и других примесей
(поскольку они не переходят в пар) в жидком остатке
растет, и наступает момент, когда примеси начинают
выпадать в осадок, обладающий способностью взры­
ваться. По этой же причине нельзя допускать и естест­
венного испарения (медленного) в сосудах Дьюара и
хранилищах обогащенной кислородом жидкости до
конца.
Для установления момента удаления жидкости из
сосуда или хранилища (15% кислорода) необходимо
периодически, один раз в год, брать пробу жидкости
из сосуда (хранилища) на анализ кислорода. Проще
всего воспользоваться услугами аналитической лабо­
ратории завода-поставщика жидкого азота или завода,
производящего автогенный кислород (которые имеются
почти в каждом областном центре), а также лаборато­
рий газового анализа учебных институтов или универ­
ситетов. Можно доставить в небольшом сосуде Дьюара
пробу жидкости (2—4 л) в лабораторию или пригласить
лаборанта с газоанализатором на станцию или пункт.
Можно приобрести в специализированных магазинах
лабораторных приборов один-два газоанализатора
ГХП-3 (рис. 22). Это переносный портативный стеклян85


пый прибор в плоском фа­
нерном ящике, простой в
обслуживании. Необходи­
мый
для определения
больших количеств кисло­
рода
медно-аммиачный
раствор нужно получить
в упомянутых лаборато­
риях. Если анализ будет
производиться своими си­
лами, то необходимо пра­
вильно взять пробу на
анализ кислорода в жид­
кости (а не в парах над
жидкостью, поскольку в
парах содержится меньше
кислорода, чем в жидко­
сти). Для взятия пробы
необходимо конец резино­
вого шланга газоанализа­
Р и с . 2 2 . Лабораторный перенос­
тора надеть на медную,
ный газоанализатор ГХП-3:
стальную или алюминие­
1 — измерительная бюретка; 2 — пог­
вую трубку диаметром
лотительные сосуды; 3 — распредели­
тельная гребенка; 4 — напорный со­
6—10
мм, длиной 1—1,5 м,
суд; 5 — резиновая груша.
которую опустить в жид­
кость на глубину 10—
15 см, после чего произвести продувку прибора и заса­
сывание пробы газа.
Если сосуды Дьюара, стоящие на пунктах, примерно
одинаковы по относительной испаряемости, введены в
эксплуатацию с незначительной разницей во времени
(2—3 месяца) и заливаются азотом одного завода-поставщика, то определять концентрацию кислорода до­
статочно в двух-трех сосудах, и, если она близка 15%,
производить слив жидкости из всех сосудов. Во всяком
случае, контролю подлежат в первую очередь сосуды
Дьюара (в которых биопродукт хранится длительно)
с большей относительной испаряемостью.
На случай, когда отсутствует всякая возможность
определения фактической концентрации кислорода с
помощью газоанализатора, можно рекомендовать сли­
вать жидкость из сосудов и хранилищ перед 13-й до­
ливкой жидкого, азота. Эта рекомендация основана на
результатах расчета накопления кислорода в нечистом
86


азоте, проведенного по равновесной диаграмме двойной
смеси «азот — кислород» при давлении 760 мм рт. ст.
Исходные данные, принятые в расчете: чистота доли­
ваемого азота — 96%, доливка происходит после испа­
рения из сосуда (хранилища) трех четвертей жидкого
азота от полной емкости сосуда. Результаты расчета
представлены в таблице 1. Как видим, концентрация
кислорода около 15% имеет место перед 13-й доливкой.
Таблица

1

Концентрация азота в жидкости ( %)

Заливка сосуда
1-я доливка
2-я
»
З-я
»
4-я
»
5-я
»
6-я
»
7-я
»
8-я
»
9-я
»
10-я
»
11-я
»
12-я
»
13-я
»

перед доливкой

после доливки

_

96,0
95,7
95,2
94,8
94,4
94,2
94,0
93,86
93,75
93,64
93,5
93,4
93,28
93,15

94,8
93,0
91,0
89,8
88,7
88,0
87,5
87,0
86,6
86,1
85,7
85,2
84,7

П р и м е ч а н и е . Концентрация
заливаемого
азота — 96%;
доливка — после испарения азота в количестве 75% от полной
емкости сосуда.

При желании можно, пользуясь упомянутой рав­
новесной диаграммой, провести расчет при любой кон­
центрации исходного жидкого азота. 96%-ная чистота
взята как наименьшая по ГОСТу для товарного жидкого
азота. Чем выше чистота исходного жидкого азота,
тем большее количество доливок допускает сосуд (хра­
нилище). Разумеется, чем реже происходят доливки
(чем меньше испаряемость азота из сосуда), тем боль-ший промежуток времени охватят 13 доливок и тем
реже потребуется опорожнять сосуд (хранилище) от
закислороженной жидкости.
Есть еще одна причина, по которой нельзя допускать
большого накопления кислорода в жидкости. Большин­
87


ство сосудов Дьюара, предназначенных для биомате­
риалов, имеют в качестве адсорбента активированный
уголь, который, будучи пропитан жидким воздухом
(21% кислорода), превращается во взрывчатое веще­
ство— оксиликвит. Опасность этого может возникнуть
в случае появления течи во внутреннем сосуде.
В помещениях, где установлены хранилища, должна
быть хорошая приточно-вытяжная вентиляция. При пло­
хой вентиляции у работающих в этом помещении людей
возникают головные боли, а иногда и головокружения.
Если содержание кислорода в помещении снизилось
до 16% (в результате проливов жидкого азота или по
другим причинам), то человек впадает в обморочное
состояние без предварительных симптомов.
При эксплуатации сосудов Дьюара и хранилищ сле­
дует учитывать еще одно важное обстоятельство. При
соприкосновении атмосферного воздуха с металличе­
скими поверхностями, охлажденными жидким азотом
до температуры минус 196°, на них начинает конден­
сироваться (сжижаться) кислород. Если оставить сосуд
или хранилище с открытой горловиной, то атмосферный
кислород, проникая внутрь и конденсируясь на стенках
внутреннего сосуда, будет дополнительно увеличивать
концентрацию кислорода в жидкости. Поэтому нужно
следить за тем, чтобы сосуды и хранилища были по­
стоянно закрыты своими крышками (за исключением
моментов работы с ними). В этом случае пары азота,
выходящие под небольшим напором из сосуда по коль­
цевой щели между горловиной и крышкой, препятст­
вуют проникновению атмосферного воздуха внутрь.
Помимо перечисленных выше основных правил без­
опасности при стационарной эксплуатации, существуют
правила безопасности при транспортировке сосудов с
жидким азотом. При перевозке в автомобилях (а так­

же на тракторных прицепах, на подводах и пр.) необ­
ходимо крепить сосуды так, чтобы была исключена вся­
кая возможность падения, ударов их один о другой и
о стенки кузова или кабины. Не допускается наличия
в кузове незакрепленных предметов: домкратов, ломов,
лопат, цепей, канистр и пр. Необходимо предусматри­
вать амортизирующие подкладки под сосуды. Если
сосуд с азотом транспортируется в кабине шофера или
в легковой автомашине (не в багажнике), нужно обес­
печивать вентиляцию кабины.
88


При отправке сосудов самолетами или вертолетами
(Министерство гражданской авиации СССР в 1968 г.
дало указание всем аэропортам принимать от госплемстанций к перевозкам на всех типах самолетов, а также
на вертолетах сосуды Дьюара с жидким азотом и спер­
мой животных) необходимо заливать жидким азотом
только на половину их емкости. При этом надо учиты­
вать, что Аэрофлот гарантирует доставку сосуда не поз­
же чем через 15 суток, а также то, что в самолетах
будет несколько повышенная испаряемость азота вслед­
ствие несколько меньшего (по сравнению с 760 мм
рт. ст.) давления, поддерживаемого в кабинах реак­
тивных самолетов. Чтобы исключить интенсивное ки­
пение азота при перевозке сосудов на поршневых са­
молетах и вертолетах, их высота полета с этим грузом
ограничена 3 км.
ТРАНСПОРТНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ
ДЛЯ ЖИДКОГО АЗОТА
Перевозка жидкого азота осуществляется в спе­
циальных транспортных резервуарах типа ТРЖ К
(расшифровывается как транспортный резервуар для
жидкого кислорода). Этот тип резервуара имеет ряд
размеров емкости: ТРЖК-4М (320 л), ТРЖК-2У
(1150 л), ТРЖК-7М (1830 л), ТРЖК-8 (2750 л),
ТРЖК-3 (7380 л) и др. Эти резервуары предназначе­
ны для перевозки жидких кислорода и азота автомо­
бильным транспортом (в кузовах и автоприцепах),
а также другими видами транспорта, в том числе са­
молетами.
ТРЖ К по принципу конструкции представляет собой
двустенный цилиндрический резервуар типа «сосуд в со­
суде» (аналогично сосудам Дьюара и хранилищам), не
имеющий горловины и снабженный системой трубо­
проводов для подачи в резервуар и выдачи из него
жидкого продукта и для отвода паров. Эти процессы
осуществляются с помощью запорной арматуры, спе­
циальных приспособлений и контрольно-измеритель­
ных приборов.
Для ознакомления с устройством и работой транс­
портных резервуаров рассмотрим ТРЖК-2У (рис. 23).
Это резервуар средней емкости (1150 л), устанавливае89


Рис. 23. Транспортный резервуар ТРЖК-2У (1155 л).

Рис. 24. ТРЖК-2У на автомобиле.


мый на автомобиль грузоподъемностью 2,5 т (рис. 24).
Цилиндрический внутренний сосуд диаметром 0,94 м с
элиптическими днищами изготовлен из нержавеющей
стали толщиной 2 мм, расположен горизонтально и
прочно закреплен внутри кожуха. Система крепления
внутреннего сосуда кожуха, применяемая также и в
других резервуарах (рис. 25, 26), заключается в сле­
дующем. Кожух имеет два внутренних кольцевых (ко­
робчатого поперечного сечения) пояса жесткости, на
нижней половине которых расположены четыре «подуш­
ки» из стекловолокнита, на которые опирается внут­
ренний сосуд. От смещений в горизонтальном направле­
нии (вперед — назад) и от смещений вверх ;(так как
сосуд на «подушки» только опирается) его удерживают
четыре горизонтальные и четыре вертикальные растяж­
ки с тарельчатыми пружинами.
В верх и низ цилиндрической части внутреннего со­
суда вварены трубопроводы для наполнения — выда­
чи жидкого хладоагента, подачи внутрь (из испарите­
лей) и отвода в атмосферу паров хладоагента, измере­
ния уровня жидкости и давления паров. На заднем
днище сосуда расположена адсорбционная камера для
засыпки адсорбента-силикагеля (поскольку активиро­
ванный уголь применен быть не может, так как резер­
вуар предназначен и для перевозки жидкого кисло­
рода).
Кожух диаметром 1,25 м выполнен из стали ст. 20
толщиной 5 мм. Снаружи на цилиндрической части ко­
жуха (на силовых поясах) расположены четыре крюка
для крепления резервуара к платформе кузова авто­
мобиля или в самолете. На заднем днище расположе­
на предохранительная мембрана кожуха (рис. Ш).
К переднему днищу крепится арматурный шкаф из
алюминиевого сплава, в котором заключены трубо­
проводы, выведенные из кожуха резервуара. На перед­
ней стенке, а также сверху шкафа (рис. 27) располо­
жены управляющие органы запорной арматуры, предо­
хранительные устройства и приборы контроля.
Снизу к кожуху приварены салазки, являющиеся
опорой резервуара. Салазки несут на себе две пары
роликов, которые поворотом осей (гаечным ключом)
могут быть поставлены в рабочее положение (ниже
салазок), что дает возможность сравнительно легко
перемещать резервуар по твердой поверхности.
91


■внутренний сосуд; 2 — кожух; 3 — днище заднее; 4 — арматурный
шкаф; 5 — испаритель; 6 — щит прибо; 7 — опора; 8 — люк; 9 — гайка «Рот» 0 40; 10 — штуцер 0 28; 11 — штуцер 0 28; 12 — штуцер 0 1 6 ; 13 — гай«Рот» 0 40; 14 — огнетушитель; 15 — дверцы шкафа.


Вид А

засыпки адсорбента.


Рис. 27. О рганы управления и контроля ТРЖК-2У:
/ — манометр; 2 — штуцер «наполнение» 018; 3 — вентиль
газосброса из шланга
040; 4 — вентиль газосброса из
сосуда; 5 —вентиль
подачи
жидкости в испаритель;
6 — вентиль
выдачи 018; 7 — штуцер
«выдача» 018;
8 — влагоотделительные
баллоны-компенсаторы;
9 — вен­
тиль газосброса из шланга 018; 10 — трехходовой вен­
тиль; 11— У Ж К ; /2 — штуцер «наполнение-выдача» 040
(закрыт
заглушкой);
13 — предохранительный
клапан;
14 — вентиль «наполнение—выдача» 040.

Над салазками снаружи кожуха расположены гори­
зонтальные трубы-испарители двустенной конструкции
(для увеличения поверхности теплообмена с окружаю­
щим воздухом).
Межстенное пространство резервуара заполнено по­
рошковой изоляцией (аэрогель) и отвакуумировано до
статического остаточного давления 1 • 10-1 мм рт. ст.
При заливании хладоагентов остаточное давление бла­
годаря работе адсорбента уменьшается до ІО-2 мм
рт. ст.
Откачка межстенного пространства осуществляется
через коллектор вакуумирования, расположенный в
изоляционном пространстве. Коллектор выведен наружу
94


4

и заканчивается сильфон­
ным вентилем (рис. 28), ко­
торый обеспечивает возмож­
ность замера вакуума и пе­
риодического восстановле­
ния его при необходимости.
Вес пустого ТРЖК-2У
1035 кг, с жидким азотом —
1965 кг. Габариты: длина
2,58 м, ширина 1,28 м, высо­
та 1,43 м. Потери жидкого
азота от испарения по пас­
порту (на стоянке) не более
0,8 кг/час (эта величина мо­
жет иметь разное значение
в паспортах резервуаров в
зависимости от года изготов­
ления). Потери жидкого азо­
та от испарения при движе­ Рис. 28. Сильфонный вентиль
нии
—
ориентировочно Ду-25:
/ —ксфпус; 2 — прокладка; 3 —
1,8 кг/час (в паспортах эта крышка;
4 — винт; 5 — седло; 6 —
прокладка;
величина часто не оговоре­ ка корпуса. 7 — сильфон; 9 — крыш­
на) . Причина увеличенных
потерь в движении — заплес­
кивание жидкости в верхнюю теплую зону внутреннего
сосуда.
Допустимые углы наклона резервуара: в продоль­
ном направлении ±30°, в поперечном ±45°. В этих
пределах наклоны не вызывают выплескивания жидко­
сти из резервуара по трубе газосброса.
В комплект резервуара, кроме технической докумен­
тации, запасных частей, инструмента, входят при­
надлежности для работы с резервуаром: металличе­
ские гибкие шланги диаметром 40 мм и длиной 2,5 м —
2 шт., диаметром 18 мм и длиной 2,5 м — 3 шт., а так­
же очки для защиты глаз, брезентовые рукавицы, алю­
миниевый молоток, переходники, заглушки и пр.
Как работает резервуар, становится ясным из рас­
смотрения принципиальной схемы ТРЖК-2У (рис. 29).
Здесь условно изображен продольный разрез резервуа­
ра, основные функциональные узлы, система трубопро­
водов, арматура, приборы контроля.
Систему трубопроводов можно разделить на сле­
дующие линии:
95


t

2

3

4

5

6

6

?

Рис. 29. Принципиальная схема ТРЖК-2У:
1 — внутренний сосуд; 2 — кожух; 3 — вентиль «наполнение—выдача» 040;
4 —• предохранительная мембрана шланга; 5 — штуцер «наполнение—выда­
ча» 040; 6 — вентиль газосороса из шлаага; 7 — УЖК; Я — трехходовой
вентиль; 9 — штуцер «наполнение» 018; 10 — предохранительный клапан;
/ / — манометр; 12 — предохранительная мембрана сосуда; 13 — вентиль газо­
сброса из сосуда; 14 — штуцер «выдача» 018; 15 — вентиль «выдача» 018;
16 — вентиль «подача в испаритель»; 17 — испарители; 18— коллектор ваку­
умирования;
19 — сильфонный
вентиль; 20 — адсорбент; 21 — изоляция;
22 — предохранительная мембрана кожуха.

а) линия наполнения — выдачи диаметром 40 мм
(основная линия наполнения резервуара жидким азо­
том и выдачи его из резервуара). Начинается на пе­
редней стенке арматурного шкафа половиной гайки
«Рот», проходит через арматурный шкаф, входит через
сильфон (компенсатор температурных удлинений) в
межстенное пространство, затем через верхнюю часть
внутреннего сосуда проходит почти до его низа. На этой
линии расположен вентиль № 1 — угловой запорный
вентиль с вертикально направленным шпинделем, вы­
ходящим наружу через верхнюю стенку арматурного
шкафа. От этой линии отходят два ответвления (перед
вентилем № 1), на концах которых находятся предо­
хранительная мембрана шланга 0 40 мм '(рис. 30) и
вентиль № 4 для сброса в атмосферу испаряющегося
в шланге жидкого азота.
К этой линии (к гайке «Рот») присоединяется ме­
таллический гибкий шланг 0 40 мм, на концах которого
также находятся половины гайки «Рот». Гайка «Рот»
(рис. 31) является быстроразъемным соединением, уп­
лотняемым специальным медным вкладышем с латун­
ной разрезной пружинящей втулкой. После того как
обе половины гайки введены в зацепление своими кри96


t

Рис. 30. Узел мембраны:
/

—• корпус;
3 — мембрана;
жимное.

2 — крышка;
4 — кольцо на­

Рис. 31. Переходник от
гайки «Рот» к шлангу 018:
1 — гайка «Рот» 040; 2 — коль­
цо уплотнительное с пружинной
втулкой; 3 — штуцер с резьбой
М 30X1,5.

волинейнымн концами, производят уплотнение соеди­
нения постукиванием алюминиевым молотком по концам половины гайки шланга (вращая ее по часовой
стрелке).
От линии 0 40 мм отходит еще одно ответвление, но
уже после вентиля № 1, Это труба 0 18X1, оканчиваю­
щаяся на передней стенке шкафа штуцером с резьбой
М30ХІ.5, закрывающимся заглушкой. Обозначение шту­
цера — «Наполнение 0 16», назначение — заливка ре­
зервуара жидким кислородом от кислорододобываю­
щих станций;
б) линия выдачи диаметром 16 мм (размер относит­
ся к шлангу). Является трубой 0 12X1 мм, берущей на­
чало от низа внутреннего сосуда и заканчивающейся на
передней стенке шкафа штуцером с резьбой МЗОХІД
к которому присоединяется гибкий металлический
шланг 0 16 мм (в более поздних выпусках имеет диа­
метр 18 мм при той же резьбе штуцера М30Х1,5). Ли­
ния перекрывается запорным угловым вентилем № 5,
маховичок которого выведен на переднюю стенку шка­
фа. До вентиля № 5 линия имеет два ответвления, на
концах которых стоят предохранительная мембрана
7 И. М. Ф арбер

97


шланга 0 16—18 (рис. 30) и
запорный угловой вентиль № 8
для сброса в атмосферу испа­
ряющегося в шланге 0 16—18
жидкого азота. Назначение ли­
нии — выдача жидкости в сосу­
ды малой емкости;
в)
ру газообразного азота из со­
суда (газосброс). Начинается
в верхней части внутреннего
сосуда двумя трубами 0 2 8 X
ХІ,5, которые соединяются в
одну, проходящую через меж­
стенное пространство, днище
кожуха и попадающую в кол­
лектор. Из коллектора эта ли­
ния выведена на правую сторо­
ну шкафа, где заканчивается
штуцером с резьбой М30ХІ,5.
На этом участке линия пере­
крывается угловым запорным
вентилем № 3, маховик которо­
го выведен на переднюю стен­
ку шкафа. От коллектора газо­
сброса отведены две трубы
0 18x1: одна на правую сто­
рону шкафа, где заканчивается предохранительной
мембраной внутреннего сосуда ,(рис. 30), а другая — на
переднюю стенку шкафа, где заканчивается предохра­
нительным клапаном (рис. 32);
г)
линия подачи жидкого азота в испаритель и от­
вода газа из испарителей обратно в сосуд. Первая часть
линии выполнена трубой 0 12X1, вторая — трубой 22X1.
Жидкий азот отводится от линии «выдача 0 16» и че­
рез вентиль запорный № 2 попадает по двум трубам
0 12X1 в правый и левый испарители. Из испарителей
газообразный азот попадает по двум трубам 0 22X1
в коллектор, оттуда по линии газосброса (в обратном
направлении) в сосуд.
Коллектор газосброса и оба испарителя имеют про­
дувочные отверстия, закрытые пробками-заглушками
на резьбе. Трубы, подводящие жидкий азот к испарите­
лям и отводящие газ в коллектор из испарителей,—
98


съемные, присоединяются к штуцерам накидными гай­
ками с прокладками.
Назначение линии — создание в сосуде газового дав­
ления за счет испарения части жидкого азота в испа­
рителях;
д)
линии измерительных трубок 0 6X 1. Одна труб­
ка начинается вверху сосуда, проходит межстенное
пространство и через днище кожуха выходит на перед­
нюю стенку шкафа к баллону-компенсатору. Вторая
трубка начинается внизу сосуда и, пройдя тем же пу­
тем, выходит ко второму баллону-компенсатору. От
баллонов-компенсаторов трубки ведут к трехходовому
вентилю, а от него — к указателю жидкого кислорода
(азота) УЖК.
Еще одна измерительная трубка 0 8X1 ведет от
коллектора газосброса к манометру.
Как видим, резервуар имеет два контрольно-изме­
рительных прибора: манометр и указатель уровня жид­
кости. Манометр измеряет и показывает величину га­
зового давления во внутреннем сосуде. Класс маномет­
р а — 2,5, т. е. максимальная возможная погрешность
измерения равна ±2,5% от максимального значения
шкалы прибора (4 кг/см2). Манометр присоединяется
к трубке штуцерным соединением с плоской проклад­
кой и накидной гайкой. На цифре «2» стоит красная
черта, так как рабочее давление резервуара 2 кг/см2.
Рассмотрим подробнее устройство и работу указа­
теля уровня УЖК (рис. 33). Этот прибор по принципу

Рис. 33. Схема УЖК:
/ — мембранная коробка; 2 — корпус УЖК; 5 —стек­
лянная крышка;- 4 — стрелка;
5 — зубчатый
сектор;
6 —- сосуд; 7 — прижимное кольцо.

7*

99


действия является дифференциальным (разностным)
манометром класса 2,5. Чувствительным элементом
прибора служит мембранная коробка, спаянная из двух
гофрированных (концентрические гофры) мембран. Ко­
робка помещена в металлический корпус цилиндриче­
ской формы, передняя стенка которого стеклянная, гер­
метично прижата кольцом-обтюратором |(на резьбе че­
рез прокладку) к торцу корпуса. В задней стенке
имеются два штуцера с накидными гайками для при­
соединения двух трубок, ведущих от «низа» ( + ) и от
«верха» ( —) внутреннего сосуда. Штуцер ( + ) сооб­
щается короткой трубкой с внутренней полостью мем­
бранной коробки.
Рассмотрим работу прибора. Пока во внутреннем
сосуде жидкого азота (кислорода) нет, давление
газа, подаваемое внутрь корпуса прибора (от «верха»
сосуда) и действующее на мембранную коробку сна­
ружи, равно давлению газа, подаваемого внутрь мем­
бранной коробки (от «низа» сосуда). Если в сосуд
залито какое-то количество жидкого азота (кислорода),
то по трубке «верх» будет подаваться в корпус УЖК
давление, равное газовому давлению в сосуде. А по
трубке «низ» внутрь мембранной коробки будет по­
даваться давление, равное сумме газового давления
и гидростатического давления столба жидкого азота
(кислорода). Следовательно, мембранная коробка под
действием наружного давления будет сжиматься (сплю­
щиваться), а под действием внутреннего давления —
расширяться. Практически это выражается в перемеще­
нии верхней половины коробки, так как нижняя поло­
вина жестко соединена с корпусом прибора. Вследствие
того, что внутрь коробки подается давление большее,
чем снаружи, коробка будет расширяться, ее верхняя
половина поднимется на определенную высоту, пропор­
циональную разности внутреннего (большего) и наруж­
ного (меньшего) давлений. Эта разность равна:
Ар = Рнііз — Рверх— (р га з + Уж.аз ’ h ) ргаз. — У’ж.аз ' h .
Как видим, разность двух давлений, действующих
на коробку в двух противоположных направлениях, рав­
на величине гидростатического давления столба жид­
кого азота (кислорода), которое, как известно, выража­
ется через произведение удельного веса жидкости
(у ж .а з) на высоту столба жидкости ( h) . Следовательно,
100


величина перемещения верхней стенки мембранной ко­
робки ( S ) будет пропорциональна величине гидроста­
тического давления жидкости в сосуде:
S~,(YHt.a3 - h) .

Если в сосуд заливается определенная жидкость, то
удельный вес является величной постоянной, и тогда
перемещение стенки коробки будет пропорционально
только высоте столба жидкости, т. е. положению уров­
ня жидкости.
Упругие перемещения мембраны коробки передаются
через рычажную систему на стрелку прибора. Каждо­
му положению стрелки соответствует определенная вы­
сота уровня данной жидкости. Поскольку резервуар
предназначен одновременно для жидкого кислорода и
жидкого азота, прибор имеет две шкалы: верхнюю —
для кислорода, нижнюю (внутреннюю) — для азота.
Обе шкалы отградуированы сразу в килограммах жид­
кости, так как, зная высоту уровня, можно определить
объем жидкости и ее вес. Обе шкалы неравномерные,
поскольку внутренний сосуд (цилиндр) занимает го­
ризонтальное положение, и изменение объема жидко­
сти имеет сложную зависимость от изменения высоты
уровня.
УЖК включается в работу при помощи трехходово­
го вентиля (рис. 34). Это сдвоенный мембранный кла­
пан, состоящий из корпуса с системой каналов, двух

Рис. 34. Схема трехходового вентиля:
/ — сосуд; 2 — манометр; 3 — УЖК; 4 — уравнительный баллон; 5 — резино­
вая мембрана; 6 — шток; 7 — маховик шпинделя; 8 — толкатель; 9 ~ штанга;
10 — шпиндель;
— дюза; 12 — крышка; 13 — клапан; 14 — пружина.
’
101


резиновых мембран (плоских пластин) с пружинами,
двух тарельчатых клапанов, шпинделя (с резьбой),
штанги и штока.
При вращении маховичка против часовой стрелки
шпиндель получает осевое перемещение влево. Пружи­
на мембраны, освобождаясь, отжимает ее от централь­
ного канала, который перед этим был закрыт мембра­
ной. Вследствие того, что шпиндель жестко связан
штангой со штоком, последний переместился на такое
же расстояние влево и прижал тарельчатым клапаном
правую мембрану к центральному каналу, закрыв его.
Теперь можно проследить пути передачи давления
от «низа» и «верха» сосуда. В данном положении трех­
ходового вентиля «низ» сосуда связан через левую по­
лость трехходового вентиля и центральный канал со
штуцером ( + ) УЖК, т. е. с внутренней полостью мем­
бранной коробки. «Верх» сосуда через правую полость
вентиля связан со штуцером ( —) УЖК, т. е. с внут­
ренней полостью корпуса УЖК- Следовательно при­
бор УЖК включен на измерение.
При вращении маховика трехходового вентиля по
часовой стрелке происходят обратные перемещения
шпинделя и штока, закрывается левый конец централь­
ного канала и открывается правый, тем самым пере­
крывается линия от «низа» сосуда, а внутрь мембран­
ной коробки УЖК подается давление от «верха» сосу­
да. Мембранная коробка оказывается нагруженной сна­
ружи и изнутри одинаковым давлением, перемещений не
испытывает, вследствие чего стрелка УЖК показывает
«О», т. е. прибор выключен.
Чтобы не путать направление вращения маховика
трехходового вентиля при необходимости включить или
выключить УЖК, на маховике имеются стрелки и над­
писи «включен» — «выключен».
Объемы внутренней полости корпуса УЖК и мем­
бранной коробки сильно отличаются. Поэтому при вклю­
чении УЖК давление внутри мембранной коробки дос­
тигает своей величины намного быстрее, чем снаружи
ее — в корпусе УЖК. Это может привести к выходу
прибора из строя. Во избежание этого приняты меры к
выравниванию объемов: перед УЖК в линию «низа»
включен уравнительный баллон.
Для того чтобы резкие изменения давления в сосуде
(например, при движении автомобиля по неровной до­
102

Z\


роге, когда УЖК остался включенным, или при за­
правке резервуара) не отражались на работе УЖК, при­
няты меры к смягчению их влияния: газ попадает в
полости трехходового вентиля через калиброванные от­
верстия (дюзы) диаметром 0,5 мм.
При заполнении теплого резервуара криогенной жид­
костью может получиться закупорка измерительных
трубок льдом, вымерзающим из воздуха, заполняюще­
го систему. Во избежание этого в линии трубок встроены
влагоотделительные баллоны, имеющие в донышках
пробки. Эти пробки при заливке криогенной жидкости в
резервуар вывинчивают и продувают испаряющимся
хладоагентом систему. Влагоотделительные баллоны
играют также роль компенсаторов изменений давления
в сосуде.
Измерительные трубки присоединяются к УЖК и
трехходовому вентилю (к дюзам) быстроразъемным
ниппельным соединением.
Резервуар имеет ряд защитных устройств. Для пре­
дотвращения чрезмерного повышения давления во внут­
реннем сосуде служит предохранительный клапан
(рис. 32). Клапан прижат к седлу пружиной, силу сжа­
тия которой можно регулировать вращением крышки
клапана (колоколообразной формы). Эту операцию
можно проделать, только вынув контрящий штифт,
опломбированный на заводе-изготовителе. Предохрани­
тельный клапан установлен на давление открытия 2,1—
2,3 кг/см2. Для принудительного открытия клапана на
хвостовой части шпинделя имеется кольцо, за которое
вручную поднимают клапан.
В случае, если внутренний сосуд будет разгерметизи­
рован и жидкий азот проникнет в изоляционное прост­
ранство, в последнем произойдет повышение давления.
В результате будет смят внутренний сосуд, и резервуар
будет выведен из строя без возможности восстановле­
ния. Во избежание этого на заднем днище кожуха смон­
тирована предохранительная мембрана (рис. 16). При
вакуумировании резервуара мембрана (плоская круг­
лая пластина из вакуумной резины толщиной 3 мм)
прижимается силой атмосферного давления к перфори­
рованной стальной пластине, вставленной в днище, и
закрывает в ней все отверстия. При появлении в изоля­
ционном пространстве давления, превышающего атмо­
сферное на 0,2—0,4 кг/см2, мембрана выгибается нару­
103


жу, натыкается на острую пластинку-«нож» и разрыва­
ется, давая выход газу наружу.
В гибких металлических шлангах также может воз­
никнуть большое давление в результате испарения хла­
доагента, если будут закрыты вентили заводской емко­
сти и резервуара, и шланг окажется «запертым» с
двух сторон. Для предотвращения разрыва шлангов на
линиях наполнения — выдачи 0 40 и выдачи 0 16
установлены предохранительные мембраны — диски из
алюминиевой фольги толщиной 0,1—0,07 мм, которые
разрываются при давлении 2,4—3,2 кг/см2. Мембраны
закладываются в корпус на кольцевую прокладку и
прижимаются крышкой (на резьбе) через кольцо
(рис. 30).
Третья такая же мембрана (на линии газосброса)
защищает внутренний сосуд от повышенного давления
в том случае, если не сработает предохранительный
клапан.
Шланги для заправки резервуара жидким хладоагентом представляют собой металлические тонкостен­
ные гофрированные трубы. Шланг 0 40 — из латуни
(цельная труба), шланг 0 18 — из нержавеющей сталь­
ной ленты, навитой спирально и пропаянной по спираль­
ному стыку твердым (серебряным) припоем.
Гофрированные трубы оплетены снаружи оплеткой
из тонкой стальной проволоки (нержавеющая сталь).
К концам труб приварены (припаяны) присоединитель­
ные элементы: у шланга 0 40 — латунные штуцера со
свободно сидящими на них гайками «Рот», у шланга
0 18 — штуцер из нержавеющей стали ХІ8НІ0Т с резь­
бой М30ХІ,5 (на одном конце) и ниппель с накидной
гайкой с резьбой М30ХІ,5 (на другом конце). Уплотне­
ние гаек «Рот» происходит по медному вкладышу-кольцу
с латунной разрезной втулкой, а у шлангов 0 18 — бла­
годаря определенной форме соприкасающихся поверхно­
стей ниппеля (сферическая поверхность) и штуцера
(коническая поверхность).
Оба конца шлангов закрываются штатными заглуш­
ками: у шланга 0 40 — подпружиненные крышки и бре­
зентовые чехлы, у шланга 0 18 на штуцер навинчи­
вается пластмассовая крышка, а в накидную гайку
ввинчивается алюминиевая пробка.
Шланги одинакового диаметра могут соединяться
между собой своими присоединительными элементами.
104


Шланги разного диаметра также могут соединяться
друг с другом через переходник, представляющий собой
гайку «Рот» со штуцером, имеющим резьбу МЗОХІД
Через этот переходник шланг 0 18 может быть присо­
единен к штуцеру резервуара «Наполнение — выдача
0 40».
Резервуар ТРЖК-2У имеет брезентовый чехол. Как
было сказано выше, резервуар комплектуется запасны­
ми частями, инструментом и приспособлениями. Из наи­
более важных запасных частей следует назвать УЖК-5;
манометр; вентиль сильфонный; вентиль трехходовой;
клапаны вентилей: наполнения 0 40, газосброса из со­
суда, газосброса из шлангов, предохранительного кла­
пана; шпиндели вентилей: подачи в испаритель, газо­
сброса из сосуда, газосброса из шлангов. Кроме того,
имеются запасные мембраны, медные уплотнительные
кольца к гайке «Рот», фторопластовые сальниковые
кольца к вентилям, прокладки к вентилям, пружина
предохранительного клапана, накидная гайка к мано­
метру.
В комплект инструмента входят: гаечные ключи, от­
вертки, плоскогубцы, трехгранный и круглый напильни­
ки, слесарный молоток.
В состав технической документации входят следую­
щие документы: техническое описание и инструкция по
эксплуатации, паспорт резервуара, формуляр, паспорта
на шланги, манометр и УЖК. Все принадлежности, зап­
части, инструмент и техдокументация уложены в ящик
ЗИП.
Конструкция резервуара ТРЖК-2У повторяется
почти без изменений во всех остальных резервуарах,
за исключением ТРЖК-4М, поэтому рассмотрим вкрат­
це лишь их особенности.
ТРЖК-7М (рис. 35). Этот резервуар представляет
собой увеличенный до 3,49 м в длину ТРЖК-2У. Пред­
назначен для автомобильных газификационных уста­
новок (АГУ). С этой целью резервуар (в обычном ис­
полнении) имеет колодец, проходящий через межстен­
ное пространство. В колодце крепится погружной на­
сос с электродвигателем для подачи жидкого азота в
газификатор. Резервуары, поставляемые сельскому хо­
зяйству, не имеют колодца и погружного насоса. Поэто­
му потери жидкого азота в них меньше, чем в резер­
вуарах нормального исполнения.
105


Рис. 35. Транспортный резервуар ТРЖК-7М (1830 л).

Рис. 36. Транспортный резервуар ТРЖК-3 (7380 л).

В отличие от ТРЖК-2У этот резервуар крепится к
платформе кузова автомобиля не растяжками, а длин­
ными болтами. Это следует иметь в виду при провер­
ке наличия комплектующих принадлежностей. Резер­
вуар отправляется с завода потребителю без упаковки
в решетчатый ящик. Арматурный шкаф закрывается
защитной крышкой. Рабочее давление 2 кг/см2. Так
106


Рис. 37. Принципиальная схема ТРЖК-3:
/ — сосуд; 2 — кожух; 3 —изоляция; 4 — предохранительная мембрана сосуда;
5 — предохранительный
клапан;
6 — вентиль
наполнения — выдачи 0 70;
7 — предохранительная мембрана шланга; 8 — штуцер наполнения 0 18;
9 — штуцер наполнения — выдачи 0 70 (гайка «Рот» ); 10 — вентиль газо­
сброса (продувки) из шланга; // — вентиль газосброса из сосуда; 12 — шту­
цер газосброса из сосуда; 13— У Ж К ; /9 — манометр; 15 — трехходовой вен­
тиль; 15 — вакуумметр; 17 — сильфонный
вентиль;
18 — штуцер
выдачи
0 18; 19 — вентиль подачи в испаритель; 20 — испарители; 21 — коллектор
вакуумирования; 22 — сильфонный вентиль; 23 — адсорбент; 24 — мембрана
кожуха.

как ТРЖК-7М имеет объем больший, чем ТРЖК-2У,
то УЖК-5 (имеющий градуировку по ТРЖК-2У) снаб­
жен таблицей пересчета.
ТРЖК-3 (рис. 36). Кожух резервуара выполнен из
алюминиевого сплава АМГ-6. Арматурный шкаф имеет
дверцы. Расположение органов управления несколько
отличается от предыдущих резервуаров. В принадлеж­
ности входят шланги 0 40 и 0 70. С завода-изготовителя резервуар отправляется потребителю без упаков­
ки. Диаметр внутреннего сосуда (материал — нержавею­
щая сталь ХІ8НІ0Т) 1,6 м, длина 4 м, толщина стенки
3 мм. Диаметр кожуха 1,9 м, толщина стенки 8 мм.
Изоляция порошково-вакуумная, толщина изоляции
150 мм (такая же, как в ТРЖК-2У и ТРЖК-7М). Резер­
вуар укомплектован УЖК-6. Имеется мановакуумметр.
Рабочее давление 2,5 кг/см2 (рис. 37).
ТРЖК-8 (рис. 38). Это наиболее совершенный из ре­
зервуаров большой емкости. Серийное производство его
планируется в 1972 г. (рис. 39).
107


Рис. 38. Транспортный резервуар ТРЖК-8 (2750 л.)


Рис. 39. Принципиальная схема ТРЖК-8:
/ — внутренний сосуд; 2 — кожух; 3 — изоляция; 4 — штуцер к газификатору;
5—11—18 — предохранительные
клапаны
внутреннего сосуда и шлангов;
6 — предохранительная мембрана внутреннего сосуда; 7 — штуцер «наполнение»
0 1 8 ; 8 — вентиль газосброса из сосуда; 9 — штуцер газосброса из сосуда
(гайка
«Рот»); 10 — вентиль «наполнение — выдача»
0 40; 12 — штуцер
«наполнение — выдача» 0 40; 13 — вентиль газосброса (продувки) из шланга
0 40; 14 — УЖК; 15 — манометр; 16 — трехходовой вентиль;
17 — штуцер
«выдача» 0 18;

19 — вентиль

газосброса

(продувки)

из шланга 0 18;

20 — вентиль «выдача» 0 1 8 ; 21 — вентиль подачи в испаритель; 22 — испари­
тели; 23 — коллектор вакуумирования; 24 — к лапан вакуумирования; 25— ад­
сорбент; 26 — предохранительная мембрана кожуха.

Остановимся на некоторых конструктивных отличи­
ях этого резервуара. Отношение длины внутреннего со­
суда к его диаметру меньше, чем, например, у ТРЖК-7
и ТРЖК-З, поэтому резервуар не кажется таким длин­
ным и узким.
Диаметр внутреннего сосуда 1,2 м,. длина 2,6 м, тол­
щина стенки 3 мм, материал — сталь ХІ8НІ0Т. Рабочее
давление 2,5 кг/см2.
Диаметр кожуха 1,6 м, толщина стенки 8 мм, мате­
риал — алюминиевый сплав АМг-5. .Изоляция порошково-вауумная. Толщина изоляции 200 мм (на 50 мм
больше, чем у ТРЖК-2У, ТРЖК-7М и ТРЖК-З). Внут­
ренний сосуд крепится в кожухе (рис. 26, 25) по обычной
силовой схеме, но количество растяжек (расположен­
ных под углом к оси сосуда) всего 4. Внутренний сосуд
имеет в зоне вывода жидкости в испаритель углубле­
ние в стенке сосуда — отстойник. Линия подачи газа
из испарителей кончается длинной трубой, расположен­
ию


Рис. 40. Установка ТРЖК-8 на автомобиль «Урал-375»:
/ — растяжка; 2 — рым-болт; 3 — шайба; 4 — гайка М 24.

;

ной внутри внутреннего сосуда в верхней его части
вдоль оси.
Абсолютные потери жидкого азота в резервуаре та­
кие же, как и в ТРЖК-2У, хотя емкость последнего в
2,4 раза меньше. Адсорбционные камеры расположены
на обоих днищах внутреннего сосуда. Резервуар, так
же как и ТРЖК-7М, предназначен для транспортиро110


Рис. 41. Установка ТРЖК-8 на автомобиль ЗИЛ-131:
/ — растяжка; 2 — рым-болт; 3 — шайба; •/ — гайка М 24.

вания в- основном на автомобилях грузоподъемностью
не менее 5 т (рис. 40, 41), но в отличие от последнего
повышает коэффициент использования грузоподъемно­
сти автомобиля, поскольку вмещает 2,2 т жидкого азо­
та вместо 1,4 т (ТРЖК-7М). Арматурный шкаф и рас­
положение органов управления аналогичны ТРЖК-3
(рис. 25). Резервуар комплектуется ротаметром РС-3
для проверки на испаряемость и УЖК-6 с таблицей
пересчета. Имеется вакуумметр. Вместо мембран шлан­
гов — предохранительные клапаны.
Ш


Рис. 42. Транспортный резервуар ТРЖК-4М
(320 л.).

ТРЖК-4М (рис. 42). Этот резервуар — наименыщй
по емкости и отличается по конструкции некоторых
узлов от рассмотренных выше резервуаров. Ось резер­
вуара расположена вертикально. Кожух опирается на
три лапы. Испаритель — медная труба, изогнутая П-образно, несущая кольцевые поперечные ребра (для ин­
тенсификации процессов испарения) и расположенная
под днищем кожуха. Предохранительная мембрана на­
ходится на верхнем днище кожуха.
Внутренний сосуд (из стали XI8HI0T толщиной
2 мм) диаметром 0,8 м подвешен внутри кожуха на спе­
циальной подвеске с нетеплопроводной стекловолокнитовой проставкой. Подвеска одна, расположена централь­
но. На нижнем днище внутреннего сосуда имеется ра­
диально фиксирующее устройство. Кожух диаметром
0,94 м выполнен из стали er. 20 толщиной 3 мм.
112


/

Рис. 43. Принципиальная схема ТРЖК-4М:
/ — м ембрана кож уха и узел подвески; 2 — трубопровод газосброса из со­
суда; 3 — адсорбент;
4 — трубопровод
наполнения — вы дачи;
5 — вентиль
наполнения — вы дачи; 6 — ш туцер наполнения — выдачи; / — вентиль газо­
сброса из ш ланга; 8 — м ембрана ш ланга; 9 — заглуш ка: / 0 — венГиль по­
дачи в испаритель; 11 — испаритель; 12 — трубопровод газосброса из ш ланга;
13 — штуцер газосброса из сосуда;
14 — вентиль
газосброса
из сосуда:
13 — предохранительный клапан;
16 — м ембрана сосуда;
/ 7 — сильфонный
вентиль; 18— 19 — измерительные трубки; 20 — влагоотделительные баллоныкомпенсаторы; 21 — УЖК; 22 — трехходовой вентиль; 23 — вакуум метр; 24 —
манометр; 25 — изоляция; 26 — уравнительный баллон.

Подача жидкости в резервуар осуществляется
,(рис. 43) через трубу наполнения — выдачи 018, вхо­
дящую во внутренний сосуд через нижнее днище, а от­
вод паров — через трубу, проходящую через нижнее
днище почти до верха внутреннего сосуда. Жидкость
в испаритель отбирается от линии наполнения — выдачи
в точке, расположенной за пределами изоляционного
пространства (перед вентилем наполнения — выдачи
№
1).
Адсорбционная камера имеет кольцевую форму и
расположена под нижним днищем внутреннего сосуда.
Изоляция порошково-вакуумная. Толщина изоляцион­
ного слоя 70 мм.
8 И. М. Фарбер

из


Рис. 44. Органы управления и контроля ТРЖК-4М:
1 — вентиль наполнения — выдачи; 2 — вентиль подачи в испаритель; 3 — вен­
тиль Газосброса из сосуда; 4 — вентиль
газосброса из
ш ланга; 5 — УЖК;
6 — трехходовой вентиль; 7 — сильфонный вентиль (к вакуум м етру); 8 — ваку ­
ум метр; 9 — манометр;
10 — влагоотделительные
баллоны-компенсаторы;
И — ш туцер
газосброса;
12 — предохранительный
клап ан ; 13 — м ембрана
сосуда: 1 4 — мембрана ш ланга; 15 — уравнительный
баллон;
10 — ш ланг

0 18.

Система трубопроводов и органов управления
(рис. 43, 44) более простая по сравнению с другими
резервуарами. Имеется только два штуцера: наполне­
ния— выдачи с резьбой М 30ХІ.5 и газосброса (с та­
кой же резьбой).
Предохранительный клапан, узел мембраны, силь­
фонный вентиль, манометр и УЖК являются унифици­
рованными (УЖК-П имеет градуировку шкалы, соот­
ветствующую емкости данного резервуара).
В комплект принадлежностей входят шланг 0 18,
длиной 2,5 м (3 шт.) и шланг 0 8, длиной 2,5 м (2 шт.
предназначены для заправки жидким кислородом само­
летных систем).
114


Резервуар снабжен прибором для измерения ваку­
ума — вакуумметром. Чтобы включить вакуумметр на
измерение вакуума в межстенном пространстве, нужно
снять колпачок с сильфонного вентиля, расположенно­
го перед вакуумметром (предварительно сняв пломбу),
гаечным ключом ,(8 мм), повернуть шпиндель вентиля
против часовой стрелки на 1—1,5 оборота, снять пока­
зания вакуумметра, быстро повернуть шпиндель силь­
фонного вентиля ключом в обратном направлении до
упора (плотно), поставить колпачок на место.
Резервуар крепится к платформе кузова автомобиля
шестью болтами.
Рабочее давление 2 кг/см2. При полностью откры­
том вентиле подачи жидкости в испаритель давление в
сосуде растет намного быстрее, чем в других ТРЖК.
Сб. 00Ж/ТРЖК-4М (рис. 45). Этот резервуар яв­
ляется модификацией ТРЖК-4М и изготавливается
только для нужд животноводства. От ТРЖК-4М отли-

Рис. 45. Транспортный резервуар сб. ООЖ/ТРЖК-4М.

Рис. 46. Конструктивная
сб. 00Ж/ТРЖК-4М:

схема

/ — воронка;
2 — накидная
гайка:
3 — рукоятка; 4 — трубопровод зал и ва
без давления (0 2 0 X 1 ); 5 — внутренний
сосуд; б — кож ух; 7 — изоляция; 8 —
узел подвески сосуда.

8*

115


чается наличием приспособления для заливки жидкого
азота без давления (из сосудов Дьюара), улучшенной
порошково-вакуумной экранированной изоляцией (за
счет примеси бронзовой пудры), отсутствием вакууммет­
ра и увеличенным габаритом по высоте (на 80 мм).
Приспособление для залива азота (рис. 46) без дав­
ления состоит из трубы 0 20X1 (сталь XI8HI0T), про­
ходящей через межстенное пространство и верхнее дни­
ще внутреннего сосуда до нижнего днища, штуцера с
трапециевидной резьбой, расположенного на верхнем
днище кожуха, и воронки с накидной гайкой, навинчи­
вающейся на штуцер. Уплотнение между воронкой и
штуцером достигнуто применением уплотняющих по­
верхностей «сфера — конус». Все детали выполнены из
стали XI8HI0T. При снятой воронке на штуцер навин­
чивается заглушка, входящая в комплект приспособле­
ния.
Воронка имеет в конической части впаянную латун­
ную сетку, препятствующую попаданию в резервуар му­
сора и льда. Сосуд Дьюара АСД-15 ,(или АСД-25), за­
литый жидким азотом, ставится в перевёрнутом поло­
жении на фланец воронки, обшитый войлоком. После
опорожнения сосуд снимается с воронки.
Таблица 2

Основные технические параметры транспортных резервуаров
( п о техническим условиям, введенным с 1 января 1971 г.)

5,1

Рабочее давление
(кг/см)

1,9
1,2

С жидким
азотом

1,5
1,6

пустой

0,35
0,69
0,81
0,45
1,38

Емкость (л)

ТРЖК-4М
ТРЖК-2У
ТРЖК-7М
ТРЖК-8
ТРЖК-3

в движе­
нии

Марка

на стоянке

Испаряемость
жидкого азота
(кг/ч)

320
1155
1830
2750
7380

230
1035
1490
1800
2740

486
1965
2960
4010
8670

2,5
2,5
2,5
2,5
2,5

Вес (кг)

Габариты:
д ли н ах
ХширинаХ
Хвысота (м)

І,2Х 1,05X1,22
2,59X1,28X1,43
3,49X1,28X1,43
3,57X1,62X1,76
4,97X1,93x 2,0

П р и м е ч а н и я . 1. Гарантии завода-изготовителя: сохранение
работоспособности резервуаров в течение 5 лет (для ТРЖК-7М —
2 года) эксплуатации или хранения в консервации; срок эксплуа­
тации до капитального ремонта — 6 лет; срок эксплуатации до
списания — 10 лет.
2. Испаряемость азота — не более указанных величин.
116


•

Резервуар предназначен для накопления жидкого
азота, получаемого в холодильно-газовых агрегатах
(ЗИФ-702, ЗИФ-1002 и др.), и заправки им транспорт­
ных резервуаров (за счет давления, создаваемого в со.
00Ж/ТРЖК-4М обычным способом через испаритель).
Резервуаром сб. ООЖ/ТРЖК можно пользоваться
и как обычным ТРЖК, не применяя заливки без давления.
Основные технические данные резервуаров, употреб­
ляемых в животноводстве, даны в сводной таблице 2.
Все ТРЖ К изготавливаются на Омском заводе кисло­
родного машиностроения.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ
РЕЗЕРВУАРОВ
ТРЖ К — сосуд, работающий под давлением. Поэто­
му на него распространяется действие правил Госгор­
технадзора СССР (Комитет по надзору за безопасным
ведением работ в промышленности и горному надзору
при Совете Министров СССР). Они называются «Пра­
вила устройства и безопасной эксплуатации сосудов,
работающих под давлением».
Для работников госплемстанций важно знать те
пункты правил, которые определяют порядок регистра­
ции, эксплуатации, испытаний, переосвидетельствования
резервуаров. Поэтому в процессе изложения настояще­
го раздела мы будем касаться соответствующих П ра­
вил Госгортехнадзора.
Ввод ТРЖК в эксплуатацию должен начинаться с
подготовки обслуживающего персонала. На госплемстанциях ТРЖК, как правило, обслуживаются одним
человеком — шофером автомобиля, на котором установ­
лен резервуар, и лишь в случае, когда ТРЖК использу­
ется в качестве накопителя, его обслуживают другие
сотрудники госплемстанций (если резервуар установ­
лен как накопитель на заводе-поставщике жидкого азо­
та, он остается принадлежностью госплемстанций со
всеми вытекающими отсюда последствиями).
Обучение персонала должно начинаться с изучения
технической документации, сопровождающей резервуар,
и «Инструкции по технике безопасности». (Правила
безопасной эксплуатации резервуаров освещены ниже.)
Лицо, которое будет назначено ответственным за экс­
117


•

плуатацию данного резервуара, должно знать его уст­
ройство и принципиальную схему, назначение различ­
ных линий трубопроводов, элементов арматуры и орга­
нов управления ими, принцип действия и устройство
приборов контроля, порядок действий и положение ор­
ганов управления при наполнении резервуара жидким
хладоагентом, опорожнении его, при транспортирова­
нии, на стоянке. Необходимо знать также порядок и
сроки проведения испытаний, порядок ведения техдоку­
ментации, порядок устранения различных неисправно­
стей и замены износившихся деталей.
После изучения и твердого усвоения литературных
и инструкционных материалов персонал, готовящийся
к обслуживанию ТРЖК, должен пройти стажировку,
целью которой является приобретение практических на­
выков в работе с резервуаром. Стажировку следует
проводить на соседних госплемстанциях (если не име­
ется своих действующих резервуаров), на заводах, про­
изводящих товарный жидкий азот, или в других орга­
низациях, эксплуатирующих ТРЖК.
После стажировки (которая должна предусматри­
вать самостоятельное выполнение учеником всех опера­
ций по наполнению жидкостью резервуара на заводепоставщике или от другого источника хладоагента,
транспортированию, выдаче жидкого хладоагента в со­
суды Дьюара и хранилища) от лица, прошедшего обу­
чение, должны быть приняты зачеты (несколько конт­
рольных вопросов) и выдано удостоверение на право
эксплуатации ТРЖК. Одновременно по госплемстанции
издается приказ о закреплении данного ТРЖК за дан­
ным лицом, фамилия которого вместе с номером при­
каза о закреплении резервуара заносится в формуляр
ТРЖК. Обучение, стажировка, принятие зачетов, выда­
ча удостоверения должны производиться под руковод­
ством инженера по криогенной технике госплемстанции.
Следует практиковать зональные, кустовые, кратко­
срочные курсы по обучению эксплуатации ТРЖК, про­
водимые инженером по криогенной технике Министер­
ства сельского хозяйства республики или союзного ми­
нистерства.
Лицо, получившее право на эксплуатацию ТРЖК,
должно произвести приемку, извлечение из тары, про­
верку наличия комплекта ЗИП, расконсервацию резер­
вуара, установку его на автомобиль.
118


Как уже упоминалось, в сплошной деревянной таре
поступают только ТРЖК-4М и сб. 00Ж/ТРЖК-4М.
ТРЖК-2У поступают в решетчатом деревянном ящике,
а все остальные резервуары — без таковых (с 1971 г.
крупные резервуары поставляют сельскому хозяйству
в деревянном решетчатом ящике).
Сплошной деревянный ящик состоит из плоской плат­
формы на двух полозьях, к которой прикреплен болта­
ми резервуар, и верхней крышки в форме перевернутого
ящика. Крышка присоединена к платформе четырьмя
болтами. Нужно свинтить гайки с болтов, а крышку
поднимать вверх осторожно, без перекосов и наклонов
в стороны. В противном случае можно зацепить за ма­
ховики вентилей и погнуть шпиндели (такие случаи
наблюдались).
После вскрытия тары (тару следует сохранить на
случай отправки резервуара на завод-изготовитель)
нужно снять болты, крепящие резервуар к основанию
тары, и приступить к внешнему осмотру и проверке на­
личия ЗИП.
Внешним осмотром устанавливается отсутствие (или
наличие) дефектов кожуха, арматурного шкафа, испа­
рителей, трубопроводов, предохранительного клапана,
маховиков вентилей, приборов контроля, сильфонного
вентиля. Обращают особое внимание на наличие пломб
на предохранительном клапане, сильфонном вентиле,
манометре, а также на состояние крышки мембраны
кожуха.
При наличии серьезных дефектов (содранная краска
дефектом не считается), например, больших вмятин на
кожухе, стенках шкафа, трубах испарителя, погнутых
шпинделей, разбитых маховиков вентилей, разбитых
стекол УЖК и манометра, составляется акт-реклама­
ция, которая отправляется на завод с требованием за ­
менить деталь, прибор или весь резервуар (порядок
подачи рекламаций такой же, как и для сосудов Дьюара
и хранилищ).
После внешнего осмотра приступают к проверке на­
личия ЗИП (запчасти, инструмент, принадлежности).
Вскрывают ящик ЗИП, извлекают сумку с техдокумен­
тацией, достают «Техническое описание и инструкцию тю
эксплуатации» и проверяют по содержащейся в этом
документе комплектовочной ведомости наличие в ящике
ЗИП необходимых принадлежностей, запасных частей
119


и инструмента. В случае отсутствия каких-либо ЗИП со­
ставляется акт-рекламация. В дальнейшем ящик ЗИП
следует хранить в сухом помещении под замком (мно­
гие запасные узлы являются ценными и дефецитными).
Следующая операция — расконсервация сосуда. Сни­
мают парафинированную бумагу с маховиков вентилей,
труб испарителей, заглушек штуцеров и корпусов мем­
бран. Если на них имеются следы парафина, их уда­
ляют чистой ветошью, смоченной в бензине Б-70. Затем
снимают пломбы с маховиков вентилей, заглушек шту­
церов и с дверцы арматурного шкафа, а также с заглу­
шек гибких шлангов. После этого удаляют консерви­
рующую смазку с инструмента, чалочных канатов и
растяжек путем обтирки ветошью с последующим уда­
лением остатков смазки бензином Б-70 (инструмент
можно для предварительного удаления толстого слоя
смазки опустить в ведро с горячей водой).
После расконсервации приступают к установке
т р ж к на автомобиль (если он предназначен для транс­
портирования жидкого азота). Резервуары устанав­
ливаются на автомобили следующих марок:
ТРЖК-4М и сб. 00Ж/ТРЖК-4М — на УАЗ-452Д
(0,8 т с двумя ведущими осями);
ТРЖК-2У — на ГАЗ-66 и другие автомобили грузо­
подъемностью не менее 2,5 т;
ТРЖК-7М — на ЗИЛ-130, ЗИЛ-157 и другие авто­
мобили грузоподъемностью не менее 5 т;
ТРЖ К -8— на ЗИЛ-130, УРАЛ-375 и другие авто­
мобили грузоподъемностью не менее 5 т;
ТРЖК-3 — на КРАЗ-257 и другие автомобили гру­
зоподъемностью не менее 10 т.
Резервуары могут быть установлены на прице­
пы (одноосные — ТРЖК-4М, двухосные — остальные
ТРЖК) и полуприцепы. Не рекомендуется устанавли­
вать ТРЖК-4М и сб. ООЖ/ТРЖК-4М на ГАЗ-69, так
как вес этого резервуара с азотом 0,5 т, что как раз и
составляет грузоподъемность ГАЗ-69. Это вызывает по­
ломку рессор при езде по проселочным дорогам.
Кроме автомобильного транспорта, все резервуары
могут перевозиться (с жидким азотом) железнодорож­
ным транспортом, а ТРЖК-2У, ТРЖК-8 и ТРЖК-3 —
также и авиационным транспортом.
Если автомобиль с ТРЖК курсирует по шоссейным
дорогам, то для повышения коэффициента использова120


ния грузоподъемности автомобиля, а также во избежа­
ние использования по хорошим дорогам вездеходов
(ГАЗ-66, ЗИЛ-157 и др.) можно устанавливать на
ЗИ Л -130 два резервуара ТРЖК-2У (оси резервуаров
направлены по ходу автомобиля). При этом борта сни­
маются, а резервуары выступают за габариты кузова
по 0,25 м на каждую сторону, т. е. ровно на столько, на
сколько полагается по правилам ГАИ.
Резервуары поднимают автокраном соответствую­
щей грузоподъемности с помощью чалочных стальных
канатов, входящих в ЗИП. Устанавливают ТРЖ К в ку­
зове строго симметрично ;(относительно колес автомо­
биля), арматурным шкафом в сторону, противополож­
ную движению, и так, чтобы к переднему днищу кожу­
ха был свободный доступ.
Рядом с полозьями резервуара к настилу кузова при­
бивают деревянные бруски, фиксирующие резервуар в
установленном положении (если резервуар крепится
растяжками), затем размечают и сверлят в настиле
кузова отверстия под рым-болты для растяжек. Приболченные к настилу рым-болты должны образовывать
четырехугольник со сторонами:
для ТРЖК-2У — 2200X1600 мм (первый размер —
вдоль кузова),
для ТРЖК-8 — 3000X2200 мм.
Резервуары
ТРЖК-4М,
сб.
00Ж/ТРЖК-4М,
ТРЖК-7М крепятся к платформе кузова сквозными
болтами с широкими шайбами под головки болтов.
Цепи-растяжки натягиваются с одинаковым натя­
жением путем поворачивания рукой стяжных гаек.
После закрепления резервуара в кузове автомобиля
необходимо перекрасить отличительную полосу на ко­
жухе резервуара, поскольку резервуары общего назна­
чения (выпускаемые не только для сельского хозяйст­
ва) имеют голубую полосу. Так как в животноводстве
ТРЖ К используются только для доставки жидкого азо­
та, то отличительная полоса должна быть черного цве­
та, надпись «азот» — желтого цвета. Для полосы
применяется пентафталевая эмаль ПФ-115, черный, для
надписи — пентафталевая эмаль ПФ-115, желтый. Су­
шат окраску 48 часов при температуре 18—23° С.
Если на кожухе резервуара имеются участки с со­
дранной краской, их нужно подкрасить. Оголенный ме­
талл нужно зачистить стальной проволочной щеткой
121


или куском пемзы, промыть бензином Б-70 и протереть
чистой тряпкой. Затем нанести один слой грунта ГФ-020
ГОСТ 4056—63 (для кожуха из стали ст. 20), или
ФЛ-ОЗ-Ж ГОСТ 9109—59 (для алюминиевого кожуха).
После высыхания грунта (до отлипа) наносят слой
пентафталевой эмали АС-730 ТУ 35-ХІІ № 807-65. Эмаль
имеет серебристый цвет и стойка при температуре ми­
нус 196° С. Сушку производить два часа при темпера­
туре 18—23° С.
Изнутри к бортам кузова следует привинтить не­
сколько пружинных скоб из полосовой стали для за­
крепления в них гибких шлангов 0 40 и 0 18. Шлан­
ги, особенно 0 18, при перевозке их в кузовах автома­
шин в незакрепленном виде выходят из строя.
Вместе с резервуаром в автомобиле должны нахо­
диться, кроме шлангов, сумка с инструментом, алюми­
ниевый молоток, переходник, защитные очки, брезен­
товые рукавицы, запасные мембраны, чалочные канаты,
прокладки, сальниковые кольца, запасной крепеж. Все
это должно находиться в ящике, закрывающемся на за­
мок и прикрепленном к настилу кузова.
Если в кузове предполагается транспортировать так­
же и сосуды Дьюара с жидким азотом и семенем, то
для них должны быть оборудованы места с крепления­
ми, исключающими возможность падения сосудов или
их смещения.
После выполнения всех перечисленных операций ре­
зервуар готов к эксплуатации. Однако перед тем, как
наполнить резервуар жидким азотом, необходимо вспом­
нить о первом требовании Госгортехнадзора — о реги­
страции резервуаров.

Регистрации в местных органах Госгортехнадзора,
имеющихся в областных центрах и на крупных пред­
приятиях, подлежат все резервуары, у которых произве­
дение полной емкости (в литрах) на величину рабочего
давления ;(в атмосферах) равно или больше 5000. Сле­
довательно,
не
регистрируются
ТРЖК-4М,
сб.
00Ж/ТРЖК-4М, ТРЖК-2У и ТРЖК-7М. Регистриру­
ются ТРЖК-8 и ТРЖК-3. Для регистрации предъявля­
ется резервуар, его паспорт и формуляр, в которохМ
должна быть сделана запись о закреплении данного ре­
зервуара за определенным лицом. Перед предъявлени­
ем резервуара на регистрацию (или перед началом экс­
плуатации) нужно убедиться в том, что срок очередной
122


проверки манометра не истек (запись в паспорте на ма­
нометр). В противном случае снять манометр и предъ­
явить его для проверки в местные органы Комитета по
делам стандартов, мер и измерительных приборов или
в лабораторию КИП, имеющую право проверки (обыч­
но на крупных предприятиях).
Лицу, изучающему техдокументацию на ТРЖК, а
затем приступающему к его эксплуатации, нужно иметь
в виду следующее. Запись в некоторых инструкциях по
обслуживанию, гласящая, что «...запрещается допускать
к эксплуатации резервуар с истекшими сроками обезжи­
ривания узлов и деталей» касается только резервуаров,
заливаемых жидким кислородом. Этих же резервуаров
касаются и пункты инструкции о периодическом обез­
жиривании внутренних сосудов, а также пункты правил
безопасности (в инструкции по обслуживанию), связан­
ные с огнеопасностью и взрывоопасностью жидкого кис­
лорода. Резервуары, используемые в животноводстве,
заливаются только жидким азотом концентрацией не
м е н е е 96%. Процесс обогащения жидкости кислородом
(имеющий место в сосудах Дьюара и хранилищах) в
ТРЖК отсутствует, поскольку жидкий азот в резервуаре
обменивается полностью при каждой заправке.
Заправка резервуара жидким азотом. Завод-изгото­
витель перед отправкой ТРЖК потребителю наполняет
внутренний сосуд сухим газообразным азотом под дав­
лением 0,5 атм., плотно закрывает все вентили и ставит
все заглушки. Это нужно для того, чтобы при хранении
внутрь сосуда и в коммуникации не попал воздух, ко­
торый всегда содержит влагу. Поэтому не следует сни­
мать заглушки и открывать вентили до наполнения ре­
зервуара жидким азотом. Однако при длительном хра­
нении давление азота в сосуде постепенно уменьшается
вследствие наличия неплотностей в соединениях и за­
порных органах, и воздух все же может проникнуть
внутрь сосуда и прежде всего в трубки. При заливке
азота влага, попавшая с воздухом, замерзает и закупо­
ривает трубки, ведущие к приборам. Резервуар с нера­
ботающими приборами (прибором) эксплуатировать не­
возможно. Влага может закупорить и некоторые комму­
никации, например, подачу жидкости в испаритель, а
также «прихватить» шпиндели или клапаны вентилей.
Чтобы этого не случилось, теплый резервуар (т. е.
заправляемый впервые, или спустя более 12 часов после
123


полного опорожнения) должен быть продут парами
азота. Порядок операций следующий:
снять манометр, снять (свинтить) заглушки на всех
штуцерах (газосброса, наполнения — выдачи и пр.), вы­
винтить пробки на испарителях и коллекторе газосбро­
са, открыть полностью все вентили, выключить УЖК,
вывинтить пробки влагоотделительных баллонов-ком­
пенсаторов;
снять крышки и чехлы с гибкого шланга 0 40 (или
свинтить заглушки с концов шланга 0 18 у ТРЖК-4М),
присоединить один конец шланга к штуцеру заправля­
ющей емкости, другой — к гайке «Рот» штуцера напол­
нения-опорожнения 0 40 заправляемого резервуара
(или к штуцеру наполнения — выдачи 0 18 у
ТРЖК-4М), уплотнить соединение ударами алюминие­
вого молотка по концам гайки «Рот»;
дать команду на медленное открытие вентиля за*
правляющей емкости, наблюдать за выходом паров азо­
та из всех штуцеров и отверстий резервуара, прикрывая
вентилями те из них, через которые идет слишком мно­
го паров;
закрывать вентили штуцеров, через которые начи­
нает идти холодный газ, а после закрытия всех венти­
лей (кроме газосброса) поднять шпиндель предохрани­
тельного клапана за кольцо и продуть его газооб­
разным азотом;
поставить на место манометр, завинтить пробки бал­
лонов-компенсаторов, испарителей и коллектора газо­
сброса, навинтить заглушки на все штуцера (кроме га­
зосброса, который открыть полностью), дать команду на
увеличение подачи жидкого азота из заправляющей ем­
кости;
включить УЖК и наблюдать за наполнением резер­
вуара жидким азотом, которое должно происходить при
давлении в нем не более 0,5 кг/см2 (по манометру), в
противном случае дать команду на прикрытие вентиля
выдачи на заправляющей емкости;
при подходе стрелки УЖК к красной черте на шкале
азота дать команду на закрытие вентиля заправляю­
щей емкости, открыть вентиль газосброса из шланга
0 40 (или 0 18 у ТРЖК-4М) и закрыть вентиль на­
полнения — выдачи резервуара, выключить УЖК;
разъединить с помощью алюминиевого молотка со­
единения гаек «Рот», поставить крышки шланга 0 40 на
124


место ,(или навинтить заглушки на концы шланга 0 18
у ТРЖК-4М), надеть чехлы на концы шланга, уложить
шланг в пружинные держатели — скобы вдоль борта
кузова, закрыть вентиль газосброса из шланга.
Резервуары (помимо ТРЖК-4М) иногда заправляют
через шланг 0 18, который присоединяется к штуцеру
наполнения — выдачи 0 40 (к гайке «Рот») через пе­
реходник. Это имеет то преимущество, что можно не
снимать шланг со штуцера наполнения — выдачи 0 40
и по прибытии на пункт искусственного осеменения для
заливки сосудов не проделывать операцию присоедине­
ния шланга 0 18 к гайке «Рот». Однако в этом случае
нужно твердо соблюдать правило — не изгибать круто
холодный шланг во избежание разрыва паяного шва и,
кроме того, принимать меры к закреплению (к борту
кузова) загнутого участка шланга: незакрепленный хо­
лодный шланг при движении автомобиля свободно рас­
качивается и нередко разрушается в месте припайки к
штуцеру.
При пользовании для наполнения резервуара шлан­
гом 0 40 после отсоединения шланга нужно поставить
на штуцер наполнения — выдачи штатную заглушку
(такую же гайку «Рот» с вкладышем). Часто этого не
делают и в результате получается следующее: в открытую
трубу 0 40 при движении автомобиля вследствие со­
здающегося за ним завихрения заносится много пыли
и мелкого песка. Если резервуар везут на заливку со­
судов, то вся эта грязь (несмотря на тщательное пред­
охранение шлангов заглушками и чехлами) смывается
в первый сосуд. Если ТРЖК следует на заправку, то
грязь оказывается во внутреннем сосуде, а в дальней­
шем проникает в линию подачи жидкости в испаритель
и закупоривает ее (в лучшем случае грязь оседает в
испарителях). Очень часто можно, отвинтив пробку ис­
парителя, наблюдать, как из отверстия высыпается мел­
кий песок. Это является часто причиной засорения изме­
рительной трубки «низ» и плохой работы УЖК.
Заправка холодного резервуара (сохранившего остат­
ки жидкого азота или опорожненного менее чем за
10 часов до заправки) отличается от заправки теплого
ТРЖК тем, что операция продувки сосуда и коммуни­
каций не проводится. Однако обязательно должна про­
водиться продувка шланга: перед открытием вентиля
на заправляющей емкости (вентиль открывается осто­
125


рожно) нужно открыть полностью вентиль газосброса
из шланга, а вентиль наполнения — выдачи резервуара
закрыть. Продуть в течение 1—2 минут шланг, после
чего вентиль наполнения — выдачи открыть, а вентиль
газосброса из шланга закрыть и начать подачу жидко­
го азота в резервуар нормальным темпом.
Продувать шланги перед заправкой необходимо по
следующим причинам. В плохо закрытый крышками
(пробками) шланг проникает воздух, из которого на
холодных стенках шланга конденсируется влага. Эта
влага в сырую и холодную погоду надолго остается
внутри шланга и в момент подачи через шланг жидкого
азота, первые порции которого испаряются и погло­
щают влагу (поскольку пары азота абсолютно сухие),
заносится частично внутрь резервуара, где оседает на
дне в виде ледяных гранул. Кроме того, воздух, содер­
жащийся внутри шланга (даже при отсутствии капель­
ной влаги на его стенках), проталкивается парами азо­
та внутрь резервуара, внося с собой небольшое коли­
чество влаги, которая раз от разу накапливается. Ледя­
ные гранулы заносятся током жидкого азота в трубу
подачи жидкости в испаритель, где смерзаются и заку­
поривают ее (от этой неприятности частично освобож­
ден ТРЖК-8, имеющий отстойник).
Движение с резервуаром, залитым жидким азотом,
должно происходить при открытом вентиле газосброса
из сосуда и закрытых всех других вентилях. УЖК дол­
жен быть выключен. Нельзя забывать, что центр тяже­
сти заправленного резервуара расположен довольно
высоко над платформой кузова, это уменьшает устойчи­
вость автомобиля. Скорость движения должна соответ­
ствовать профилю и состоянию дороги и во всех случаях
быть умеренной. Движение резервуара без жидкого
азота происходит при всех закрытых вентилях.
Выдача жидкого азота из резервуара. Выдача жид­
кости из ТРЖК происходит по принципу пневматиче­
ского выдавливания, т. е. часть ее направляется в испа­
рители, где она превращается в пар (газ), который
поступает обратно в сосуд, создает в нем давление, за
счет которого из сосуда выдавливается жидкость. По­
рядок проведения этой процедуры заключается в сле­
дующем:
присоединяют один конец шланга 0 18 к штуцеру
наполнения — выдачи 0 40 (через переходник) или к
126


штуцеру наполнения — выдачи 0 18 (16) (у ТРЖК-4М
имеется только один штуцер 0 18), другой конец шлан­
га опускают в сосуд Дьюара (или в хранилище) до са­
мого дна и прикрепляют шланг к ручке сосуда во избе­
жание его выброса из сосуда в момент подачи жидкого
азота (не забывать снимать со шланга заглушки!);
закрывают вентиль газосброса из сосуда, проверяют
закрытие вентиля газосброса из шланга (иначе при от­
крытии вентиля выдачи могут быть облиты жидким
азотом стоящие рядом люди), а также закрытие за ­
глушки на штуцере «наполнение 0 18», включают
УЖК;
медленно открывают вентиль подачи жидкости в ис­
паритель, наблюдая за ростом давления в сосуде по
манометру, и при достижении давления 0,6—0,8 кг/см2
(хранилища заправляют при 1 кг/см2) немного прикры­
вают вентиль подачи в испаритель и открывают (мед­
ленно) вентиль выдачи жидкого азота до полного от­
крытия;
ведут выдачу азота, поддерживая давление в задан­
ных пределах регулировкой вентилем подачи в испари­
тель;
при приближении момента полного заполнения сосу­
да (что при определенном навыке отмечается по харак­
терному звуку) начинают закрывать вентиль выдачи,
стараясь не допустить переполнения сосуда и пролива
жидкого азота, а затем закрывают вентиль подачи в
испаритель, после чего открывают вентиль газосброса
из сосуда (резервуара) и сбрасывают давление до 0;
вынимают конец шланга из сосуда (хранилища),
ставят на него заглушку, надевают чехол, осторожно
изгибают и закрепляют в кузове;
выключают УЖК и начинают движение к следующе­
му пункту.
Особенность работы с вентилем подачи в испаритель
заключается в том, что после поворота маховичка дав­
ление в резервуаре изменяется не сразу, а с отстава­
нием. Поэтому поворачивать вентиль нужно на 7б—
Чі часть оборота, дожидаясь реакции манометра.
У резервуара ТРЖК-4М давление изменяется значи­
тельно быстрее, чем в остальных ТРЖК, поэтому рабо­
тать с ним нужно более осторожно.
При переливании жидкого азота из резервуара в ре­
зервуар с каждым из них проделываются соответствую­
127


щие операции по пунктам, изложенным выше (для за­
правляемого резервуара — по пункту «Заправка тепло­
го или холодного резервуара», для заправляющего — по
пункту «Выдача жидкого азота»). После окончания пе­
реливания первым закрывается вентиль выдачи заправ­
ляющего резервуара, а вторым — вентиль заправляе­
мого. Не рекомендуется сливать из резервуара жидкий
азот полностью, следует оставлять 3—5%.
Некоторые особенности имеются в работе с резер­
вуаром сб. 00Ж/ТРЖК-4М. Как было упомянуто вы­
ше, этот резервуар позволяет, помимо обычного спосо­
ба залива под давлением, заливать его из сосудов Дью­
ара (без давления, самотеком). Это — ценное свойство,
так как в ряде случаев (из ректификационных колони
холодильно-газовых агрегатов, из воздухоразделитель­
ных блоков с небольшим отбором жидкого азота в
процессе получения кислорода) жидкий азот может
быть выдан только в сосуды Дьюара. В таком виде его
нельзя залить в ТРЖК, чтобы развезти по пунктам ис­
кусственного осеменения. Необходим резервуар, кото­
рый бы заливался без давления, а выдавал азот под
давлением.
Таким
резервуаром
является
сб.
00Ж/ТРЖК-4М.
Заливка из сосудов Дьюара происходит следующим
образом. Резервуар сб. 00Ж/ТРЖК-4М подготавлива­
ют к эксплуатации так же, как все другие ТРЖ К (по­
рядок подготовки описан выше). Затем свинчивают гай­
ку-заглушку со штуцера залива без давления (на верх­
нем днище кожуха), навинчивают на штуцер воронку,
уплотняют соединение легким постукиванием по руко­
яткам накидной гайки воронки, снимают заглушку со
штуцера газосброса и открывают вентиль газосброса.
Если резервуар «теплый», то коммуникации подготав­
ливают к продувке в описанном выше порядке.
Затем берут сосуд Дьюара АСД-15 или АСД-25, за­
литый жидким азотом, и ставят его в перевернутом по­
ложении на воронку. 15 л жидкого азота (емкость
АСД-15) выливаются за 3 минуты. В процессе вылива­
ния снаружи на стенке воронки можно наблюдать тем­
ную пленку конденсирующего воздуха. Верхняя граница
этой пленки соответствует уровню жидкого азота в во­
ронке. Таким способом можно определить момент
опорожнения сосуда Дьюара. Опорожнившийся со­
суд снимают и ставят на воронку другой. При непре128


[жвном заливании из сосудов АСД-15 резервуар запол­
няется на полную емкость за 2 часа. По мере подъема
уровня жидкого азота в резервуаре время опорожнения
сосудов увеличивается (за счет увеличения гидравли­
ческого сопротивления в сливной трубке).
Если заливается «теплый» резервуар, то продувку
заканчивают, когда из отверстий начинает идти холод­
ный газ. Обычно на продувку и охлаждение теплого ре­
зервуара расходуется 3—4 сосуда АСД-15. Все опера­
ции по продувке резервуара выполняются согласно об­
щему порядку проведения этой процедуры.
Когда сосуды АСД-15 ставятся на воронку не друг
за другом, а с некоторым интервалом, рекомендуется
воронку не снимать и накрывать ее плоской крышкой
(металлической, деревянной, фанерной и т. п.). Это нуж­
но для того, чтобы внутри воронки иметь газообразный
азот (выходящий из штуцера). В противном случае при
отеплении воронки на ее внутренних стенках будет кон­
денсироваться влага воздуха, которая при последующем
заливании азота превращается в ледяные гранулы,
скапливающиеся на сетке и мешающие опорожнению
сосуда. Если сетка крупная или порвана, ледяные гра­
нулы попадают внутрь резервуара и закупоривают ком­
муникацию наполнения — выдачи.
Заливку заканчивают, когда стрелка УЖК становит­
ся на красную черту. При хранении жидкого азота в
резервуаре воронку снимают и ставят заглушку. Выда­
ча жидкого азота из резервуара осуществляется обыч­
ным способом. Перед поднятием давления нужно уплот­
нить заглушку штуцера воронки постукиванием по ру­
кояткам, иначе для поддержания давления надо будет
тратить лишний жидкий азот в испарителях. Резервуар
может заливаться и обычным способом — через шланг.
Сб. 00Ж/ТРЖК-4М, несмотря на наличие трубы
0 20X1 для залива без давления, имеет испаряемость
азота несколько меньшую, чем ТРЖК-4М, благодаря
применению порошково-экранно-вакуумной изоляции.
Для удобства работы с этим резервуаром нужно из­
готовить деревянную площадку высотой 0,5 м с двумятремя ступенями.
Испытания на испаряемость. Введенные в эксплуа­
тацию резервуары нужно испытать на испаряемость
азота. Хотя потери жидкого азота в транспортных ре­
зервуарах не являются определяющими, но в общем
9 И. М. Ф арбер

129


количестве расходуемого хладоагента составляют зна­
чительную величину, порядка 13—17% (имеются в ви­
ду потери только от испарения в ТРЖК, без учета по­
терь на поднятие давления). Поэтому, если допустить
эксплуатацию резервуаров (особенно развозящих азот
по пунктам) с испаряемостью, увеличенной против пас­
портной, допустим, вдвое, то потери от испарения азота
в ТРЖК будут составлять примерно одну треть в общем
балансе госплемстанции.
Испытания резервуаров на испаряемость азота ме­
тодом взвешивания или до полного испарения для госплемстанций неприемлемы. Доступными методами явля­
ются два: по р а з н о с т и п о к а з а н и й УЖК и г а ­
з о в ы м с ч е т ч и к о м или р о т а м е т р о м .
Испытание на испаряемость по разности показаний
УЖК занимает больше времени (рекомендуется 5 су­
ток), чем по расходомеру. Это объясняется тем, что
благодаря грубой градуировке шкалы УЖК (велика це­
на одного деления) при малом времени испытаний воз­
можна большая погрешность. Однако испытания по раз­
ности двух показаний УЖК за определенное время наи­
более просты, хотя и требуют выключения ТРЖК из
работы на несколько суток, что часто бывает невыпол­
нимо. Для этого способа необходимо наличие исправно
работающего УЖК; ошибка самого прибора значения
не имеет, так как при взятии разности показаний она
исключается. При испытаниях резервуаров на испаряе­
мость действует общее правило: «теплый» резервуар
после заливки азота (на полную емкость) выдержать
2 суток для стабилизации испаряемости.
Наиболее точно и быстро дают результат испытания
газовым счетчиком. Как было показано выше, макси­
мально допустимый расход газа через счетчик ГСБ-400
при температуре газа 20° С равен 600 л/час ,(по паспор­
ту). При удельном весе газообразного азота при этой
температуре 1,16 г/л это составит 700 г/час. Как видим,
в эту норму «укладывается» испаряемость ТРЖК-4М,
сб. 00Ж/ТРЖК-4М и ТРЖК-8. Испаряемость других
ТРЖК выше пропускной способности счетчика ГСБ-400.
Однако из этого положения есть простой выход: приоб­
рести два счетчика .(ішна ГСБ-400 около 100 руб.) и
включать их в линию газосброса параллельно. Перед
испытаниями плотно перекрывают все вентили резер­
вуара, кроме газосброса. Особенно необходимо убедить130


ся в плотности перекрытия линии подачи жидкости в
испарители (отсоединив от испарителя медные жидкост­
ные трубы и обмылив их конец), так как просачивание
жидкого азота в испарители через вентиль вызывает
дополнительное образование пара и вносит искажения
в результат испытаний. Затем навинчивают на штуцер
газосброса шланг 0 18, на другой конец шланга навин­
чивают штатное приспособление для залива узкогорло­
вых сосудов Дьюара (изогнутая под 90° трубка со шту­
цером) и соединяют конец трубки и штуцер «вход» счет­
чика коротким отрезком резинового шланга. Все соеди-

Рис. 47. Ротаметр:
/ — входной
штуцер;
2 — поплавок;
3 — стеклянная
трубка;
4 — опора;
5 — шток; 6 — выходной штуцер.

9*

Рис. 48. Вентиль наполнения-^
выдачи Ду-40 (ТРЖК-8) :
/ — корпус; 2 — шпиндель; 3 — кла­
пан; 4—5 — неметаллические прос­
тавки; 6 — уплотнительные кольца.

131


Рис. 49. Вентиль подачи в ис­
паритель Ду-25 (ТРЖК-8):
1 — корпус; 2 — шпиндель; 3 — клапан; 4 — уплотнительные кольца.

Рис. 50. Вентиль газосброса
Ду-15 из шлангов 0 40 и
0 1 8 (ТРЖК-8):
І — корпус; 2 — шпиндель; 3 — кла­

пан; 4 — неметаллическая простав­
ка; 5 — уплотнительные кольца.

нения линии газосброса должны быть плотными. Газ,
проходя по металлическому шлангу, приобретает тем­
пературу окружающего воздуха перед входом в счетчик.
Для лучшего теплообмена рекомендуется в эту линию
включать змеевик, навитый из 3—4-метровой медной
или алюминиевой трубки диаметром 12—16 мм. Испы­
тания счетчиком проводятся при плюсовых температу­
рах воздуха (зимой змеевик и счетчик должны стоять
в отапливаемом помещении). Формула для приведения
показаний счетчика к нормальным условиям дана вы­
ше (см. испытания сосудов Дьюара). Продолжитель­
ность испытаний счетчиком 8—12 часов.
132


Испытания на испа­
ряемость азота методом
измерения расхода газа
можно проводить с помо­
щью индикатора расхода,
называемого р о т а м е т ­
р о м (рис. 47). Существу­
ет широкий ряд ротамет­
ров для жидкостей и га­
зов на различные расхо­
ды: РС-1.6Г (1,6 м3/ч
воздуха), PC -1Г (1-м3/ч),
РС-0,63Г (0,63 м3/ч ), PC0,4Г (0,4 м3/ч). Ротаметр
представляет собой стек­
лянную трубку со слабо
выраженной конусностью
внутреннего канала. Внут­
ри трубки находится ме­
таллический (или из дру­
гого материала) попла­
вок, имеющий наклонные
насечки. Вес поплавка Рис. 51. Вентиль вакуумирования
уравновешивается подпо­ ТРЖК-8.
ром газа, проходящего
снизу вверх через коль­
цевую щель между поплавком и стенками трубки.
Каждой величине расхода газа (жидкости) соответству­
ет определенное положение поплавка по высоте трубки:
поплавок как бы «выбирает» такое место в конической
трубке, где ширина щели создает подпор газа, равный
весу поплавка.
Ротаметр РС-3 входит в комплект принадлежностей
ТРЖК-8. Приобретают ротаметры и газовые счетчики
в обычном порядке (как контрольно-измерительные
приборы).
Однако ротаметр в отличие от газового счетчика яв­
ляется прибором, показывающим величину мгновенно­
го расхода. Поэтому нужно в Течение всего времени
испытаний (8—12 часов) снимать показания ротаметра
с тем, чтобы вывести среднюю величину. Обычно сни­
мают показания каждый час, йо если положения по­
плавка неустойчивы, снимать показания нужно чаще.
Если поплавок находится в непрерывном движении, ста133


раются определить среднюю величину «размаха», кото­
рую и записывают. Ротаметры — приборы класса точ­
ности 2,5. Каждый ротаметр имеет паспорт, в котором
записана его конкретная погрешность, которую нужно
учитывать при расчетах.
Поскольку ротаметры градуированы по воздуху при
20° С, а измеряется при испытаниях на испаряемость
расход азота, то формула пересчета и приведения к
нормальным условиям имеет следующий вид:
293

273-Кі 760

где

216
(кг/ч),
196-И

g 2o — испаряемость азота, приведенная к
20° С и давлению 760 мм рт. ст.;
V — усредненное показание
ротаметра
(м3/ч), в котором учтена погрешность
прибора;
1,16 и 1,20 — удельные веса газообразных азота и
воздуха при 20° С и 760 мм рт. ст.
(кг/м3);
В — показание барометра, усредненное за
время испытаний ,(мм рт. ст.);
t i — средняя за время испытаний темпера­
тура выходящего из ротаметра азота

ГС);

— средняя температура воздуха возле
резервуара за время испытаний (°С ).
Полученную величину испаряемости азота в дан­
ном ТРЖ К нужно сравнить с его паспортной испаряе­
мостью и, если она выше последней на существенную
величину (15% и более), предъявить заводу-изготовителю рекламацию (порядок предъявления рекламаций
описан в разделе «Испытания сосудов и хранилищ»).
Завод гарантирует сохранение паспортной испаряемо­
сти хладоагентов в течение первого (гарантийного) го­
да эксплуатации резервуаров, в который не входят 6 ме­
сяцев хранения.
В паспортах некоторых резервуаров не указывается
величина потерь жидкого азота (а только кислорода).
В каких соотношениях находятся величины испаряемо­
сти азота и кислорода из одного и того же резервуара
(сосуда, хранилища) — вопрос, окончательно не выяс­
ненный,
t

134


Если учесть только те параметры, от которых в ос­
новном зависит весовая испаряемость хладоагента из
одного и того же сосуда, а именно: теплоту испарения
жидкости ,(г) и разность температур между поверхно­
стью кожуха (обычно 20°С) и жидкостью ( A t ) , то мож­
но сказать, что тот хладоагент, у которого отношение
— больше, имеет и большую величину весовой испаряемости из одного и того же сосуда. Для жидкого азо216
л Ко
та это отношение равно ——■= 4 ,о З , а для ж идкого кис-

**»*
203
лорода — ——= 4,03. Следовательно, испаряемость азо50,9

та больше испаряемости кислорода в ^ -^ -= 1 ,1 3 раза,
4,03

или на 13%. Однако в этом расчете не отражен тот
факт, что адсорбент при температуре жидкого азота
создаст несколько более глубокий вакуум, чем при тем­
пературе жидкого кислорода, и в какой-то степени
уменьшит разницу в испаряемости этих двух хладоагентов. Установить влияние всех факторов на соотно­
шение испаряемостей азота и кислорода можно только
сравнением практических данных по каждому резервуа­
ру (сосуду, хранилищу), поскольку играют некоторую
роль тип изоляции и адсорбента и степень вакуума. По­
этому при отсутствии в паспорте резервуара величины
испаряемости азота нужно пользоваться коэффициен­
том пересчета Омского завода кислородного машино­
строения, равным 1. Хотя следует признать, что найден­
ный в свое время заводом «Красный молот» коэффици­
ент пересчета 1,06 является более правильным.
С целью уменьшения испаряемости в теплое время
года и для предохранения эмалевого покрытия рекомен­
дуется на все ТРЖ К сшить брезентовые чехлы. Нуж­
но помнить, что испаряемость азота прямо пропорцио­
нальна температуре кожуха. Поэтому нельзя подвер­
гать резервуар действию прямых солнечных лучей.
Технический уход за резервуаром. ТРЖ К является
достаточно сложным техническим изделием. Поэтому
поддержание его в рабочем состоянии требует квалифи­
цированного технического ухода, состоящего из еже­
дневного о с м о т р а (выявления и устранения обнару­
женных неисправностей), периодических и с п ы т а ­
ний и п е р е о с в и д е т е л ь с т в о в а н и й .
135


П е р е о с в и д е т е л ь с т в о в а н и я . В некоторых
экземплярах технической документации ТРЖ К имеется
следующая запись: «...один раз в три года резервуар
предъявлять к техническому освидетельствованию ин­
спекции Котлонадзора по месту его регистрации».
Эту запись следует считать недействительной. 26 сен­
тября 1966 г. Министерством химического и нефтяного
машиностроения были утверждены «Методические ука­
зания по техническому освидетельствованию цистерн
для жидкого кислорода (азота) на заводах-изготовителях или других специализированных заводах химичес­
кого и нефтяного машиностроения». Эти «Методические
указания» согласованы с Госгортехнадзором СССР
(письмо № 06—6/17в от 24 сентября. 1966 г.). Раздел
«Общие положения» этих методических указаний начи­
нается следующим пунктом: «1. Настоящие указания
распространяются на резервуары (цистерны) для жид­
кого кислорода (азота) емкостью до 25 м3, конструктив­
но выполненные без лаза и подлежащие освидетельст­
вованию на заводе-изготовителе или на других специа­
лизированных заводах химического и нефтяного маши­
ностроения с о с м о т р о м в н у т р е н н е г о с о с у д а
р а з в 10 л е т».
Пункт 3 гласит: «Техническое освидетельствование
производится в такой последовательности:
а) проверка документации;
б) продувка изоляционного пространства и внутрен­
него сосуда газообразным азотом;
в) вырезка люка в наружном кожухе и внутреннем
сосуде;
г) вентиляция внутренней полости сосуда чистым
сухим воздухом в течение времени, необходимого для
полного удаления азота;
е) заварка сосуда, его гидравлическое и пневмати­
ческое испытания, проверка вакуумной плотности;
ж) восстановление кожуха, вакуумирование изоля­
ционного пространства;
з) запись в паспорт.
Пункт 4 гласит: «При отсутствии предусмотренной
правилами Котлонадзора технической документации ре­
зервуары (цистерны) на завод для освидетельствований
не принимаются».
Таким образом, с сентября 1966 г. вступил в силу
порядок, согласно которому через 10 лет после изготов­
136


ления ТРЖК госплемстанция должна направить его на
техническое освидетельствование на завод — изготови­
тель этого резервуара или на предприятие, выпускаю­
щее резервуары или цистерны для криогенных жидко­
стей. Вместе с ТРЖК обязательно отправляется техни­
ческий паспорт и формуляр.
Всякий другой порядок предъявления ТРЖ К к осви­
детельствованию следует считать утратившим силу.
П е р и о д и ч е с к и е и с п ы т а н и я проводятся об­
служивающим персоналом и включают испытания на
испаряемость азота (один раз р 6 месяцев) и испыта­
ния на плотность коммуникаций и арматуры (один раз
в год). После аварий ТРЖ К оба вида испытаний
проводятся обязательно и независимо от очередных
сроков.
И сп ы т а н и я н а плотность проводятся следующим об­
разом. В «теплый» ТРЖ К впускают газообразный азот
от заводской линии или от другого ТРЖ К с жидким
азотом, соединив штуцера газосброса обоих резервуа­
ров шлангом 0 18 и создавая давление подачей жид­
кости в испаритель. Доведя давление до 2 кг/см2 (по
манометру испытуемого ТРЖ К), закрывают плотно вен­
тиль газосброса и проверяют закрытие всех других вен­
тилей и заглушек. Записывают точное значение давле­
ния по манометру и оставляют ТРЖ К на 8 часов. Плот­
ность коммуникаций считается достаточной, если паде­
ние давления за 8 часов будет не более 0,1 кг/см2.
Если падение давления за 8 часов больше 0,1 кг/см2,
то производится обмыливание всех вентилей (выход
шпинделя из сальника), мест присоединения корпусов
вентилей и штуцеров к трубопроводам, ниппельных
соединений измерительных трубок с приборами, заглу­
шек испарителей и коллектора, разъемных соединений
труб, мест прилегания стекла к корпусу УЖК (по резь­
бовому кольцу), крышек трехходового вентиля, а также
проверяют отсутствие выхода газа из штуцеров напол­
нения — выдачи и газосброса. Для обмыливания гото­
вят мыльную воду, которую наносят мягкой волосяной
кистью (помазком) на проверяемое соединение. Выход
газа обнаруживается появлением пузырей.
Неплотности устраняют после сброса давления в ре­
зервуаре подтягиванием накидных гаек сальников, гаек
(или болтов) фланцевых соединений, сменой сальнико­
вых фторопластовых колец и прокладок фланцев, под­


тягиванием пробок испарителей и коллектора, крышки
корпуса, мембраны сосуда и т. д.
Снова создают давление в резервуаре 2 кг/см2 и,
если падение давления за 8 часов более 0,1 кг/см2, про­
водят вторичное обмыливание всех указанных мест, а
также сварных и паяных соединений всех трубопрово­
дов. При обнаружении течи из штуцеров газосброса и
наполнения — выдачи, не устраняемой плотным закры­
тием вентилей, разбирают вентили (после сброса давле­
ния в резервуаре) и осматривают уплотняющие поверх­
ности клапанов и шпинделей (у некоторых вентилей в
контакт с седлом входит непосредственно шпиндель).
При обнаружении задиров, забоин, выработки или де­
формации поверхности уплотнения клапан (или шпин­
дель) заменяют новым из ЗИ П ’а или производят шли­
фовку и притирку его.
Места пропусков газа в трубопроводах запаивают
твердым припоем (латунью или серебряным припоем).
Запайку ведут при опорожненном и отогретом резер­
вуаре.
Если утечки газа все же имеют место после устране­
ния всех обнаруженных неплотностей, то обследуют
предохранительный клапан. Поднятием за кольцо про­
дувают клапан. Если это не дает результата, снимают
пломбу (предварительно сбрасывают давление в резер­
вуаре), разбирают клапан и осматривают уплотняющие
поверхности. Грязь удаляют промывкой бензином Б-70
и протиркой чистой тряпкой. Если обнаружены следы
износа или забоины, царапины и другие дефекты, ста­
вят новый клапан (деталь) из ЗИ П ’а или производят
шлифовку или притирку дефектного. После этого клапан
собирают и отправляют в ближайшую лабораторию
КИП, имеющую стенд регулировки предохранительных
клапанов, для установки его на давление срабатывания
2,1—2,3 кг/см2 и опломбирования.
После обмыливания необходимо протиркой мокрой
тряпкой, а затем сухой удалить следы мыльной пены
со всех мест, подвергавшихся обмыливанию.
Контрольно-измерительные приборы УЖК и мано­
метр должны проверяться один раз в год.
Е ж е г о д н а я п р о в е р к а м ано м ет р а заключается в срав­
нении его показаний с показаниями эталонного или
образцового манометра, устанавливаемого на испыта­
тельном стенде параллельно с проверяемым.
138


Производить
проверку
манометра, пломбировать и
выдавать разрешение на его
дальнейшую эксплуатацию
имеет право госповеритель
(сотрудник местной органи­
зации Комитета по делам
стандартов, мер и измери­
тельных приборов), а также
лаборатории КИП некото­
рых крупных предприятий.
После
каждой
проверки
должна производиться за­ Рис. 52. Схема проверки УЖК:
пись в формуляр ТРЖК.
1 — УЖК: 2 — резиновый баллон
Не разрешается эксплуа­ (камера); 3 — водяной манометр;
4 — зажим; 5 — крестовина.
тировать
манометр
без
пломбы, с просроченным
сроком проверки, с разбитым стеклом и со стрелкой,
не стоящей в пределах нулевого деления при отсутствии
давления в резервуаре. Неисправный манометр следу­
ет заменить запасным из ЗИПа и отдать в ремонт
и поверку.
Ежегодная проверка У Ж К на точность показаний
проводится обслуживающим персоналом. Перед провер­
кой на точность целесообразно проверить УЖК на гер­
метичность, подняв в ТРЖК давление до 2 кг/см2 и
произведя обмыливание ниппельных соединений и мест
присоединения стекла к корпусу.
Проверка УЖК на точность показаний проводится
следующим образом (рис. 52). Берут U-образный стек­
лянный манометр (длиной 0,6—0,7 м), заливают его на
половину длины трубок водой, один конец манометра
соединяют резиновым шлангом через крестовину (две
крестообразно соединенных трубки) со штуцером «низ»
УЖК (штуцер «верх» должен быть открыт). На один
свободный конец крестовины надевают несильно наду­
тую (на 0,1—0,12 кг/см2) волейбольную камеру, трубка
которой пережата пружинным зажимом, на другой —
кусок резинового шланга с таким же зажимом (для
сброса давления), подкладывают миллиметровую бу­
магу с нанесенными в обе стороны от «0» («0» совмещают
с уровнем воды) делениями через каждые 10 мм. Если
нет изогнутой U-образной стеклянной трубки, можно
сделать манометр из двух прямых трубок, соединив их
139


нижние концы резиновым шлангом. Несколько удобнее,
чашечный манометр, состоящий из закрытого сосуда
с двумя патрубками (в верхнем и нижнем донышке) и
стеклянной трубки. В чашечном манометре удобнее брать
отсчет от нуля (только в одну сторону).
Осторожно отпуская зажим камеры, создают в ма­
нометре и УЖК давление, при котором стрелка УЖК
должна встать на первую контрольную точку, а мано­
метр показывать давление в мм в. ст., соответствующее
давлению столба жидкого кислорода при уровне, отме­
чаемом УЖК. Проверяя УЖК по кислородной шкале,
мы тем самым определяем погрешность и по азотной
шкале, так как последняя получена из первой простым
пересчетом по отношению удельных весов жидкого азота
и кислорода. Ниже приводятся давления (мм в. ст.)
для контрольных точек кислородных шкал УЖК раз­
личных резервуаров (табл. 3).
Таблица 3

Таблицы проверки УЖК-11 (ТРЖК-4М, сб. 00Ж/ТРЖК-4М),
УЖК-5 (ТРЖК-2У, ТРЖК-7М), УЖК-6 (ТРЖК-8, ТРЖК-3)
Показания манометра,
мм в. ст.

0

Показания УЖК-11, кг
(кислор. шкала)

0

107 162 211

260

310

360

408

75

100

125

150

175

457

508 556 605

655

706

766

849

Показания УЖК-11, кг
(кислор. шкала)
200

225 250 259

275

300

325

350

Показания манометра,
мм в. ст.

0

356 552 714 874 1034 1194 1370 1630

Показания УЖК-6, кг
(кислор. шкала)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Показания манометра,
мм в. ст.

25

50

Показания манометра,
мм в. ст.

0

230 376 500

620

908

1022

Показания УЖК-5, кг
(кислор. шкала)

0

200 400 600

800 1000 1200

1300

140

750


Создавая поочередно в манометре давления, соот­
ветствующие контрольным точкам шкалы УЖК, оцени­
вают разницу между значением контрольной точки (на­
пример, 50, 100, 150 кг и т. д.) и действительным пока­
занием стрелки УЖК (например, 48, 96 кг и т. д.). Раз­
ница не должна превышать ±2,5% от максимального
значения проверяемой шкалы (для УЖК-11 не более
±8,7 кг, для УЖК-5 — не более ±32 кг и т. д.). Дойдя
до последней контрольной точки, делают паузу (10—
15 минут) и, сбрасывая давление, проходят поочередно
все контрольные точки в обратном направлении, опреде­
ляя ошибки показаний УЖК, которые также не должны
превышать ±2,5% (делая паузу, дают возможность
проявиться гистерезису — запаздыванию действий упру­
гих сил мембранной коробки УЖК).
УЖК с погрешностью большей ±2,5% заменяют
запасным из ЗИ П ’а. О проведении проверки делают за­
пись в формуляр ТРЖК.
Е ж е д н е в н ы е о с м о т р ы ТРЖК проводятся об­
служивающим персоналом с целью обнаружения и не­
медленного устранения неисправностей, удаления с ре­
зервуара, приборов и органов управления влаги, сне­
га, грязи, пыли, восстановления эмалевого покрытия,
отличительной полосы и надписи (в случае их повреж­
дения).
Кузов автомобиля необходимо ежедневно очищать
от мусора. Никаких посторонних предметов в кузове
быть не должно. Из практики известны случаи, когда
незакрепленные домкраты, ломы делали вмятины на
испарителях ТРЖК, выводя его из строя.
Погнутое оребрение на испарителе ТРЖК-4М нуж­
но выправлять плоскогубцами. Оборванные цепочки, на
которых висят заглушки штуцеров, необходимо восста­
навливать. Разбитые карболитовые маховики вентилей
нужно снимать и заменять подходящими по форме ме­
таллическими, Если ослабла затяжка сальников венти­
лей (определяется по слишком свободному вращению
шпинделя), нужно подтянуть накидную гайку (но не
чрезмерно).
Нужно обращать внимание на наличие пробок испа­
рителей (они иногда от вибрации ослабевают и самоот­
винчиваются). Проверить крепление резервуара к на­
стилу кузова, ослабевшие растяжки подтянуть (поворо­
том гаек рукой), вместо отвинтившихся и утерянных га­
141


ек поставить новые (с применением пружинных шайб
или контргаек). Ежедневно следует очищать шланги от
грязи и пыли, следить за наличием на них заглушек и
чехлов. Утерянные болты, крепящие люки арматурного
шкафа, нужно восстанавливать, погнутые дверцы шка­
фа — выправлять.
Как уже было сказано выше, на резервуары, постав­
ляемые без чехлов, нужно сшить чехлы из брезента. Че­
хол играет важную роль: предохраняет резервуар от
воздействия прямых солнечных лучей, осадков, пыли,
защищает эмалевое 'покрытие. Нужно своевременно
ремонтировать чехлы, не допуская наличия протертостей,
разрывов, прорезов и т. п.
Если резервуар залит азотом и находится на простое,
обращают внимание на состояние испарителей (не по­
крыты ли инеем), на интенсивность выхода паров азота
из штуцера газосброса (закрыв ладонью на несколько
секунд штуцер и затем быстро открыв, можно соста­
вить представление о степени интенсивности газосбро­
са). Заметное увеличение выхода паров из штуцера га­
зосброса на простое может служить косвенным призна­
ком уменьшения вакуума или неплотного закрытия ли­
нии подачи в испаритель.
При выдаче жидкого азота из ТРЖ К нужно обра­
щать внимание на поведение предохранительного клапа­
на (не срабатывает ли при давлении, меньшем
2,1 кг/см2), на характер движения стрелки УЖК и со­
ответствие его показаний действительному наличию или
отсутствию жидкого азота в резервуаре (характер дви­
жения стрелки может подсказать причину неисправно­
сти прибора).
Транспортные резервуары являются аппаратами, вы­
полняющими чрезвычайно ответственную работу по до­
ставке жидкого азота на пункты искусственного осеме­
нения животных. Поскольку перебои в доставке азота
недопустимы, а на госплемстанциях, как правило, за­
пасных ТРЖ К не бывает, то ежедневный технический
осмотр и уход за резервуаром как средство поддержа­
ния его в рабочем состоянии имеет особое значение.
Устранение неисправностей. Как во всяком сложном
механизме, в транспортном резервуаре возможны раз­
личного рода неисправности. Особенности эксплуатации
ТРЖК в животноводстве, когда резервуар, отправляе­
мый для доливки сосудов жидким азотом, отрывается
142


от госплемстанции на несколько суток и удаляется на
100—200 и даже более километров, предъявляют к
обслуживающему персоналу повышенные требования в
знании материальной части резервуара и работы аппа­
рата в целом и отдельных его узлов, ибо это дает воз­
можность быстро и точно определить причину неис­
правности и устранить ее.
Однако не только этим диктуется необходимость
тщательного изучения устройства и работы ТРЖК.
У технически грамотного обслуживающего персонала
неисправности случаются гораздо реже, поскольку глу­
бокое знание аппарата не позволяет совершать дейст­
вий, влекущих возникновение неисправностей и аварий­
ных ситуаций.
Практика использования ТРЖ К на госплемстанциях
выявила наиболее часто возникающие неисправности.
Ниже дается перечень этих неисправностей и способов
их устранения.
З а м е р з а н и е р е з е р в у а р а . Эта неисправность
стоит в ряду всех прочих неполадок на первом месте,
так как надолго (на несколько суток) выключает ре­
зервуар из работы, что, в свою очередь, неблагоприятно
отражается на регулярности подвода жидкого азота на
пункты, а в ряде случаев (когда замерзает крупный ре­
зервуар) может создать критическую ситуацию с под­
возом жидкого азота. Поэтому, учитывая, что замерза­
ние резервуара — тяжелый момент в жизни госплемстанций, следует самое серьезное внимание обратить
на профилактические меры:
обязательная продувка шлангов перед заполнением
ТРЖК азотом;
нежелательность полного опорожнения ТРЖК от
жидкого азота;
закрытие всех вентилей после полного опорожнения
резервуара;
своевременная и тщательная проверка плотности
коммуникаций, запорной арматуры, заглушек, пробок
и т. п.
Для резервуара сб. 00Ж/ТРЖК-4М, как упомина­
лось выше, необходимо, кроме того, создавать в ворон­
ке азотную атмосферу, препятствующую проникновению
в нее воздуха, из которого конденсируется влага. Для
этого воронку в паузах между опорожнениями сосудов
Дьюара нужно накрывать плотной крышкой.
143


Замерзанию резервуаров способствует проникновение
внутрь мелкого песка и пыли, образующих грязь. Про­
филактическими мерами против этого будут:
закрывание шлангов крышками, заглушками и чех­
лами;
закрывание всех штуцеров наполнения — выдачи
штатными заглушками;
избегание получения на заводах-поставщиках остат­
ков жидкого азота (в заводских емкостях).
Первым следствием замерзания резервуара являет­
ся невозможность слить из него жидкий азот, т. е. со­
здать во внутреннем сосуде давление путем подачи
жидкости в испаритель, поскольку забита льдом трубка,
по которой жидкий азот поступает в испарители.
Следовательно, прежде чем приступать к устране­
нию замерзания резервуара, нужно каким-то способом
слить ж и д к и й азот из него. Иначе остается ждать, пока
азот испарится сам, а это займет много дней. Проще
всего задача слива азота из замерзшего резервуара
решается в крупных ТРЖК, имеющих дополни­
тельные линии опорожнения. Прежде всего надо сде­
лать попытку опорожнить резервуар
(ТРЖК-2У,
ТРЖК-7М, ТРЖК-8 и др.) через основную линию на­
полнения — опорожнения 0 40.
Возникает вопрос, как создать давление в сосуде —
ведь испарители не работают. Самым простым спососом будет следующий. Берут баллон с азотом (баллон
с газообразным азотом нужно всегда иметь на госплемстанции), соединяют редуктор баллона со штуцером
газосброса ТРЖ К (трубка с одной стороны должна
оканчиваться ниппелем с накидной гайкой под резьбу
штуцера газосброса или переходника); медленно откры­
вая редуктор и наблюдая за манометром резервуара,
создают в нем давление 0,6—0,8 кг/см2. Перед этим,
разумеется, должны быть выполнены все операции под­
готовки резервуара к опорожнению.
Если вентиль № 1 по какой-либо причине открыть
не удается, то нужно сбросить давление в резервуаре
(закрыв вентиль газосброса, отсоединив трубку баллона
от штуцера газосброса и снова открыв вентиль газо­
сброса), снять шланг со штуцера наполнения — опо­
рожнения 0 40 и присоединить его к штуцеру «напол­
нение 0 18». После этого вновь поднять давление в
резервуаре и полностью слить весь жидкий азот.
144


Другой способ подъема давления в замерзшем ре­
зервуаре заключается в следующем. Какой-либо ТРЖК
с жидким азотом ставят рядом с замерзшим, соединя­
ют шлангом 0 18 штуцера газосбросов обоих резер­
вуаров и, подавая жидкость в испаритель исправного
резервуара, создают давление в обоих ТРЖК.
В случае отсутствия второго (исправного) ТРЖ К с
азотом прибегают к следующему способу: закрывают
плотно все вентили, прогоняют автомобиль с резервуа­
ром по дороге в течение 3—5 минут, в результате чего
в резервуаре поднимается давление. Доведя давление
таким способом до 0,6—0,8 кг/см2, машину возвращают
к месту опорожнения и ведут слив азота до тех пор,
пока давление упадет до 0,4 кг/см2. После этого снова
прогоняют резервуар по дороге, набирают давление и
повторяют слив.
Если замерз стационарный резервуар, то можно
«набрать» давление в резервуаре при закрытых венти­
лях за счет естественного испарения азота.
В крайнем случае можно использовать для подъ­
ема давления воздушный компрессор (предварительно
сменив или промыв насадку масляного фильтра ком­
прессора во избежание попадания масла вместе с воз­
духом в резервуар).
В случае забивки льдом трубы наполнения — опо­
рожнения 0 40 можно попробовать продуть ее кратко­
временной подачей азота-газа через штуцер «наполне­
ние 0 18» под давлением 2 кг/см2 (от баллона), пред­
варительно заглушив мембрану шланга 0 40.
Если жидкий азот не идет и через трубу наполне­
ния — выдачи 0 40, остается испробовать последнее
средство — слить азот через измерительную трубку
«низ» (это все же быстрее, чем ждать испарения азота
из резервуара). Правда, при таком способе слива боль­
шая часть жидкости перейдет в пар, но выигрыш во
времени опорожнения ТРЖ К несомненно будет. Надо
развинтить ниппельное соединение на трубке «низ» (до
баллона-компенсатора) и присоединить металлическую
(или резиновую) трубку, через которую принимать жид­
кий азот в сосуд Дьюара. Трубку «верх» надо отъеди­
нить от трехходового вентиля и заглушить (чтобы дать
возможность работать манометру).
Из резервуара сб. 00Ж/ТРЖК-4М можно почти
полностью слить жидкий азот также через трубу за­
10 И. М. Фарбер

J45


лива без давления (обратным ходом), поднимая давле­
ние в резервуаре описанными выше способами. Правда,
азот будет лететь в воздух и испаряться. Однако жид­
кость можно не потерять, если изготовить (из стали
XI8HIOT или Х21Г7АН5) вторую заглушку штуцера за­
лива без давления, имеющую канал с резьбой под шланг
0 8. Остатки жидкого азота следует выпарить естест­
венным путем.
Слив жидкий азот из замерзшего резервуара, при­
ступают к его о т огреву. Для отогрева нужен сжатый
воздух, очищенный от масла и нагретый до 70° С (не
выше).
Если на госплемстанции имеется воздушный ком­
прессор, то прежде всего принимают меры к воз­
можно более полной очистке воздуха от масла. Из
фильтра компрессора вынимают фильрующий материал
и тщательно промывают его в бензине (или ставят но­
вый материал — стеклянную вату). Если кольца порш­
ней изношены, ставят новые кольца. Воздух считается
очищенным от масла, если белый лист бумаги, на кото­
рый направлена струя воздуха, не желтеет в течение
30 секунд. Попадание масла внутрь резервуара недо­
пустимо, так как при отогреве и дальнейшей сушке ре­
зервуара масло не испарится и останется в коммуника­
циях, а при заливе жидкого азота снова замерзнет и
закупорит трубы. Потребуется крайне сложная операция
по обезжириванию резервуара.
Изготавливают змеевик из стальной трубы внутрен­
ним диаметром 10—12 мм ,(6—10 витков диаметром 120—
140 мм), к одному концу которого приваривают штуцер
о внутренней резьбой М 30X1,5 для присоединения к пе­
реходнику штуцера наполнения — выдачи 0 40 (или
непосредственно к штуцеру наполнения — віыда'чи у
ТРЖК-4М). На другой конец змеевика надевают рези­
новый шланг от компрессора.
Перед тем как пустить компрессор, выполняют все
операции по подготовке резервуара к продувке (см. за ­
правку теплого резервуара), а также снимают предо­
хранительный клапан, мембраны сосуда и шлангов, за­
глушки испарителей и коллектора. Пустив компрессор,
устанавливают по его манометру давление воздуха не
более 2 кг/см2 и начинают нагревать змеевик пламенем
паяльной лампы. Температуру нагрева воздуха конт­
ролируют термометром, вводя его в струю воздуха, вы146


ходяіцего из змеевика (перед тем, как присоединить
змеевик к штуцеру наполнения — выдачи). Если тем­
пература воздуха выше 70° С, уменьшают пламя горел­
ки или отдаляют ее от змеевика.
По мере отогревания резервуара регулируют прикры
ванием вентилей количество выходящего из штуцеров и
трубок воздуха, направляя больше туда, откуда воздух
выходит холоднее. После отогрева резервуара до тем­
пературы таяния льда начинается п е р и о д с у ш к и р е з е р ­
в у а р а и к о м м у н и к а ц и й . Сушку заканчивают, когда из
всех труб и отверстий воздух выходит с температурой
30° С. В последнюю очередь ставят заглушки на испа­
рители и закрывают вентиль подачи в испаритель, ста­
раясь использовать весь поток воздуха для продувки
этой линии. Вентиль газосброса после окончания сушки
закрывают полностью.
Если отогрев резервуара не требуется проводить мак­
симально быстро, то после слива жидкого азота резер­
вуар нужно отогревать естественно в течение суток
(т. е. дать ему сутки постоять). В этом случае понадо­
бится меньше теплого воздуха и будет «загнано» внутрь
меньше воды.
Операция сушки проходит быстрее и оканчивается
при нормальной температуре, если вместо воздуха в ре­
зервуар подавать газообразный азот, например, из
штуцера газосброса другого ТРЖ К с жидким азотом,
газифицируя его в испарителях и подогревая в этом же
змеевике. Азот, будучи абсолютно сухим, не заносит
влагу внутрь резервуара и жадно поглощает имеющую­
ся там. Если операция отогрева проводится на заводепоставщике жидкого азота (в случае отсутствия на госплемстанции компрессора), то использование азота при
сушке резервуара весьма целесообразно.
Для отогрева ТРЖ К можно использовать установ­
ку УОР-1 (установка для обезжиривания резервуаров),
имеющую, кроме узла обезжиривания, центробежную
воздуходувку и электронагреватель воздуха. Установка
монтируется на шасси автомобиля, будет выпускаться
Омским заводом кислородного машиностроения с 1972 г.
Неправильные
п о к а з а н и я У Ж К- Без
УЖК работать невозможно, поэтому прибор должен
всегда быть в рабочем состоянии. В большинстве слу­
чаев причиной неправильной работы УЖК является
з а с о р е н и е д ю з трехходового вентиля.
Какая из
10*

147


дюз засорена, Можно определить по поведению стрел­
ки УЖК. Например если при з а л и в а н и и
жид­
ко, г о а з о т а в ТРЖК стрелка прибора показывает
уменьш ение
жидкости,
то засорилась дюза
трубки «низ» (так как внутрь мембранной коробки не
может быстро проникнуть изменение давления газа и
столба жидкости, в то время как снаружи на нее дейст­
вует через дюзу «верх» несколько увеличивающееся при
заливке газовое давление: коробка сжимается и стрел­
ка идет в сторону меньших цифр шкалы). Этот же эф­
фект «с л и в а н и я ж и д к о с т и » будет наблюдаться
при засоренной дюзе «низ» во время п о д п я т и я
д а в л е н и я в резервуаре (без опорожнения его).
Если при поднятии давления в резервуаре и с л и ­
в а н и и ж и д к о с т и стрелка УЖК показывает увели­
чение и даже переходит красную черту,— засорена дю­
за трубки «верх» (так как увеличивающееся газовое
давление передается только внутрь коробки, что при­
водит к ее расширению и перемещению стрелки вправо).
Этот же эффект «н а п о л н е н и я р е з е р в у а р а »
будет наблюдаться при р а з б и т о м с т е к л е
УЖК
во время опорожнения резервуара или при п о д н я ­
т и и д а в л е н и я в нем.
Дюзы нужно прочистить тонкой проволокой (0,3—
0,4 мм), предварительно сняв накидные гайки ниппе­
лей соответствующих трубок. Разбитое стекло заменить
целым.
Эти внешние признаки неисправностей имеют место
также при з а с о р е н и и и з а м е р з а н и и и з м е р и ­
т е л ь н ы х т р у б о к . Убедиться в том, какая трубка
не работает, можно, отсоединив их от трехходового
вентиля и закрыв вентиль газосброса при наличии азо­
та в резервуаре. Трубка, из которой не будет выходить
газ, засорена или замерзла (при проверке трубки «низ»
нужно быть осторожным, так как возможны выбросы
жидкости). Можно попытаться продуть засорившуюся
трубку, «набрав» давление в резервуаре до 1 кг/см2,
или подавая в трубку давление от баллона с азотом, но
обычно
замерзшую трубку «низ» не удается ни про­
дуть ни отогреть, так как ледяная пробка, как правило,
находится в трубке на выходе ее из сосуда. В таких
случаях требуется полный отогрев резервуара.
Иногда наблюдается полная н е п о д в и ж н о с т ь
с т р е л к и УЖК во время включения прибора при на­
148


личии жидкого азота в ТРЖ.К, хотя трубки не засорены
и не замерзли, дюзы чисты, стекло цело, мембраны трех­
ходового вентиля исправны. Причина такого поведения
стрелки УЖК заключается в р а з р е г у л и р о в к е
т р е х х о д о в о г о в е н т и л я : при повороте маховичка
против часовой стрелки (на включение УЖК) не проис­
ходит синхронного открытия плюсовой стороны централь­
ного канала вентиля («низ») и закрытия минусовой
стороны канала («верх»), обе полости УЖК остаются
сообщенными как с «низом», так и с «верхом» сосуда.
Это происходит оттого, что гайка, фиксирующая тол­
катель (см. схему трехходового вентиля, рис. 34) в опре­
деленном положении в серьге штанги, от вибрации от­
винтилась, толкатель повернулся на несколько оборотов
и отошел от клапана. Обнаружив эту неисправность,
нужно отрегулировать трехходовой вентиль на синхрон­
ность: провернуть маховичок влево до отказа, вставить
отвертку в прорезь на торце толкателя и повернуть его
по часовой стрелке до упора, после чего навинтить гай­
ку (М8) на резьбовую часть толкателя до упора в серь­
гу и, придерживая толкатель отверткой от проворачи­
вания, затянуть гайку ключом, после чего поставить
вторую (контрящую) гайку.
Неправильные
показания
манометра
имеют причиной или засорение трубки, или перекрытие
проходного сечения штуцера перекосившейся проклад­
кой. Манометр надо снять, трубку продуть, перекосив­
шуюся прокладку заменить новой. Обмылить линию
манометра и манометровую гайку при давлении в со­
суде, неплотности устранить.
Как было сказано выше, манометр без пломбы, с
разбитым стеклом и стрелкой, не возвращающейся на
нуль, эксплуатировать нельзя. Неисправный манометр
заменить исправным из ЗИ П ’а и отправить в ремонт.
М е д л е н н о п о д н и м а е т с я д а в л е н и е в ре­
зервуаре при подаче жидкости в испарители. Поиск при­
чины ведут в следующем порядке. Осматривают заглуш­
ки коллектора и испарителей, убеждаясь в их наличии
и плотной затяжке. Обращают внимание на степень об­
мерзания труб, подводящих жидкость к испарителям.
Если одна из труб обмерзла меньше или совсем не об­
мерзла, то эта труба засорена или забита льдом.
После окончания выдачи азота, сброса давления и отецления труб замерзшую трубу отъединяют, продувают
149


и просушивают. Если испарители обмерзают одинаково
и быстро после начала открытия вентиля подачи в ис­
паритель, то осматривают узел мембраны сосуда. По­
рванную мембрану заменяют целой из ЗИ П ’а. Пропуск
газа через мембрану устраняют подтяжкой крышки
корпуса мембраны. При исправном узле мембраны ос­
матривают предохранительный клапан. Пропуск газа
через клапан можно обнаружить по шипению. При­
подняв клапан за кольцо, продувают его. Если продув­
ка не помогает, то после окончания выдачи азота и
сброса давления производят замену предохранительного
клапана на запасной, а дефектный разбирают и устра­
няют неисправность, после чего отправляют на регу­
лировку и опломбирование в лабораторию КИП.
Если причиной медленного поднятия давления явля­
ется обнаруженная в трубах щель или разрыв швов,
то после слива азота и отепления (естественного) ре­
зервуара производят запайку щели твердым припоем.
Пропуск газа через вентиль газосброса устраняют его
плотным закрытием, а если это не помогает, после окон­
чания выдачи азота и сброса давления разбирают вен­
тиль и, если обнаружен сильный износ клапана, заменя­
ют его на новый из ЗИ П ’а. Твердые частицы, попавшие
под клапан, удаляют промывкой бензином Б-70, про­
тиркой чистой тряпкой (заодно чистят и седло клапана).
П р о п у с к г а з а и жидкости через саль­
н и к и вентилей устраняют подтяжкой накидной гайки
сальника или заменой износившихся фторопластовых
колец сальниковых уплотнений. Для замены сальнико­
вых колец нужно отвинтить гайку маховика, снять ма­
ховик, свинтить ключом накидную гайку сальника, на­
деть маховик и, вращая его против часовой стрелки,
вывинтить из корпуса шпиндель с клапаном (или без
клапана). Затем снять нажимную втулку, снять уплот­
нительные кольца, надеть новые кольца из ЗИ П ’а и
проделать все в обратном порядке.
Увеличение и с п а р я е м о с т и а з о т а в ре­
з е р в у а р е может быть следствием изношенности вен­
тиля подачи в испаритель или попадания между клапа­
ном и седлом твердых частиц, в результате чего жид­
кость просачивается в испарители и дает дополнитель­
ное количество пара. Вентиль нужно быстро открыть
(дать поток жидкости) и быстро и плотно закрыть. Если
это не помогает, нужно после слива жидкого азота ра­
150


зобрать вентиль, осмотреть и при необходимости заме­
нить шпиндель на новый из ЗИГГа. При обнаружении
грязи протереть седло и клапан чистой тряпкой, смо­
ченной в бензине Б-70, а затем сухой.
Если установлено повышение испаряемости при
исправно работающем вентиле подачи в испаритель, то
в зависимости от величины повышения решают или про­
должать эксплуатацию, или отправлять резервуар на
восстановление вакуума. Обычно считают целесообраз­
ным восстанавливать вакуум при увеличении испаряе­
мости на 100% против паспортной. Восстановление ва­
куума в ТРЖ К производится некоторыми специализи­
рованными предприятиями, производящими товарный
жидкий азот и имеющими оборудование для вакууми­
рования крупных транспортных резервуаров и цистерн
для жидкого азота.
Все неисправности и меры по их устранению должны
обязательно записываться в формуляр резервуара.
Р а з р ы в ш л а н г о в . Выход из строя шлангов —
чрезвычайно распространенное явление при эксплуата­
ции ТРЖК на госплемстанциях. Шланги довольно бы­
стро начинают протекать, т. е. в стенке трубы шланга
образуется щель. В основном это происходит от недо­
статочно аккуратного обращения со шлангом. Допуска­
ются две главные ошибки: после залива азота холод­
ный шланг круто изгибают, забрасывая в кузов авто­
мобиля, не снятый со штуцера холодный шланг оставля­
ют свободно болтаться при движении автомобиля, не
принимая мер к закреплению висящего участка шланга.
Кроме того, допускают удары по шлангу, наступание
ногами, наезды. В результате лопаются паяные швы,
особенно у шланга 0 18.
Выше упоминалось, что шланг 0 1 8 — это тонкая
(0,3 мм) неширокая
профилированная
спирально
навитая внахлестку лента из нержавеющей стали, про­
паянная по всей длине непрерывного спирального стыка
краев серебряным припоем или сваренная контактной
сваркой. Паяные швы не обладают прочностью основно­
го металла, к тому же при глубоком охлаждении сни­
жается их пластичность и ударная вязкость.
Работа с прохудившимися шлангами вызывает преж­
де всего перерасход жидкого азота, а если дело проис­
ходит в помещении, способствует уменьшению концент­
рации кислорода в атмосфере помещения, что недопу­
151


стимо. Кроме того, имеется опасность обливания жид­
ким азотом людей.
Требование снабжать госплемстанции дополнитель­
ным комплектом шлангов, правильное само по себе, не
решает проблемы шлангов там, где с ними работают
небрежно, с нарушением правил эксплуатации. К этому
нужно заметить, что гибкий металлический шланг для
криогенных жидкостей, к тому же, — недешевое из­
делие.
Отсюда ясно, что повышение культуры обслужива­
ния резервуара — первое условие длительной «жизни»
шланга.
Устранить течь в шланге можно следующим обра­
зом. Над тем местом, где замечена течь, разрезают оп­
летку (продольный разрез длиной 60—80 мм) и пропа­
ивают обнаруженную щель твердым припоем — сереб­
ряным (ПСр-45) или в крайнем случае латунью. После
ликвидации течи оплетку в зоне разреза обматывают
тонкой проволокой.
Правила безопасной эксплуатации ТРЖК. Транс­
портный резервуар, как мы уже установили,— это сосуд,
работающий под давлением. Рабочей средой, заполня­
ющей сосуд, является криогенная жидкость — жидкий
азот. Эти два обстоятельства служат потенциальными
источниками опасности для обслуживающего персонала
и окружающих при несоблюдении определенных пра­
вил безопасной работы.
Во избежание несчастных случаев работник, допу­
щенный к эксплуатации ТРЖК, должен твердо знать и
неукоснительно выполнять все правила безопасности
при работе с транспортным резервуаром.
Прежде чем будет издан приказ по госплемстанстанции о закреплении резервуара за данным лицом, от
него должны быть приняты зачеты на знание техники
безопасности в полном объеме.
Правила безопасной работы с ТРЖК заключаются
в следующем:
не заливать резервуар жидким воздухом и жидким
кислородом, так как порядок эксплуатации ТРЖК на
госплемстанциях (описанный выше) не предусматрива­
ет проведения необходимых для этого операций (обез­
жиривания и пр.);
не ставить вместо штатных предохранительных мем­
бран никаких других (иногда мембрану вырезают из


крышки от бутылки из-под молока), а также не ставить
на один штуцер две мембраны;
не пользоватся предохранительным клапаном как
еще одним отверстием для выхода паров при заливке
жидкого азота в ТРЖК (что иногда делают, чтобы за­
лить резервуар побыстрее), так как возможно пример­
зание клапана и несрабатывание его в нужный мо­
мент;
не пользоваться (не эксплуатировать резервуар) не­
исправным манометром: с разбитым стеклом, со стрел­
кой, не возвращающейся на нуль, с неправильными пока­
заниями (отставание от действительного значения дав­
ления, запаздывание во времени и др.)> а также мано­
метром с просроченным сроком поверки;
не допускать движения при закрытом вентиле газо­
сброса автомобиля с ТРЖК, залитым жидким азотом;
при езде по неровным дорогам, на поворотах сни­
жать скорость во избежание опрокидывания автомобиля
(помнить, что залитый азотом ТРЖК значительно по­
вышает общий центр тяжести);
не поднимать рабочее давление в резервуаре выше
красной черты на манометре;
не подтягивать фланцевые, ниппельные и другие сое­
динения, не разбирать вентили, не отвинчивать пробки
и заглушки при наличии давления в резервуаре;
не производить ремонтные работы (разборка, пай­
ка, сварка) на трубопроводах и арматуре при наличии
жидкого азота в резервуаре;
при наполнении резервуара-и опорожнении его от
жидкого азота обязательно надевать защитные очки
(или щитки из оргстекла) и брезентовые рукавицы, не
дотрагиваться до сильно охлажденных металлических
деталей (шлангов, накидных гаек, заглушек, труб) го­
лыми руками во избежание ожогов;
при заливке азота в сосуды Дьюара и хранилища
опускать шланги до дна и прикреплять их к ручкам со­
суда (хранилища) во избежание выброса шланга си­
лой реакции вытекающей струи азота;
предупреждать перелив жидкого азота через край
горловины сосудов, для чего не применять при заливке
сосудов Дьюара шланг 0 40 и не поднимать давление
в резервуаре выше 1,5 кг/см2 при заливке хранилищ,
1,0 кг/см2 при заливке еосудов Дьюара;
не эксплуатировать резервуар с неисправным УЖК;
153


не производить заливку и опорожнение резервуара
через прохудившиеся шланги;
своевременно восстанавливать содранную краску на
кожухе резервуара, применяя только указанные выше
грунты и эмаль (см. раздел «Устранение неисправно­
стей») ;
при заливке резервуара сб. 00Ж/ТРЖК-4М через
воронку применять только узкогорлые сосуды Дьюара
АСД-15 и АСД-25, так как применение сосудов с горло­
виной диаметром 30 мм и более (даже если сосуд ма­
лолитражный) ведет к переполнению воронки и выли­
ванию азота через ее край;
не допускать наличия в кузове автомобиля с ТРЖК
незакрепленных предметов;
при необходимости подъема резервуара применять
подъемные устройства (краны, кран-балки, тали, тель­
феры и пр.) достаточной грузоподъемности и использо­
вать для подвески только штатные чалочные канаты.
Поднимать ТРЖК-3 только за буксировочные крюки, а
ТРЖК-8 — за шкворни, вставляемые в специальные
отверстия опор.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ЭКОНОМИКИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ
В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
Применение жидкого азота как среды для длитель­
ного хранения замороженной спермы животных дает
большие экономические преимущества по сравнению с
методом хранения спермы в среде тающего льда (нуле­
вым методом).
Не вдаваясь в подробный анализ всех слагаемых
экономического эффекта от применения нового метода,
рассмотрим лишь те, которые связаны с технической
стороной дела.
При «нулевом» методе применяется весьма простое
оборудование — двустенные ящики (термосы) с про­
стейшей тепловой изоляцией (пенопласт, перлит, аэро­
гель), в которые загружаются лед и ампулы или про­
бирки с охлажденной спермой. Хранение охлажденной
спермы при 0° С приводит к ее гибели уже на третьи сут­
ки. Поэтому не использованная в течение первых двух
суток охлажденная сперма, доставленная на пункты
154


искусственного осеменения животных, попросту выбра­
сывается. Следовательно, технические средства, приме­
няемые при нулевом методе, при всей их простоте, деше­
визне и общедоступности приводят к потере больших
количеств дорогостоящего и ценного семенного биома­
териала и вызывают необходимость приобретать и эк­
сплуатировать (а также ремонт) большой парк авто­
мобилей, непрерывно курсирующих между госплемстанцией и пунктами искусственного осеменения жи­
вотных (автомобили ГАЗ-69).
В глубоком холоде замороженная сперма может хра­
ниться неограниченно долго. А раз так, то на пунктах
искусственного осеменения можно создать некоторый за­
пас спермы, достаточный для работы пункта в течение,
допустим, одного-двух месяцев. Сперма, которая не бу­
дет использована, помещается обратно в хранилище и
не теряет своей активности. Следовательно, потери цен­
ного биоматериала исключаются, а парк автомобилей
резко сокращается, так как доставлять сперму требу­
ется теперь не через три, а через тридцать, к примеру,
дней.
Однако создание глубокого холода и поддержание
его на нижнем уровне требуют наличия определенного
хладоагента, в данном случае жидкого азота, опреде­
ленного набора аппаратов, сосудов Дьюара, хранилищ,
транспортных резервуаров для периодической достав­
ки хладоагента (а в некоторых случаях холодильно­
газовых агрегатов для производства хладоагента на
месте).
Таким образом, при переходе на новый метод мы
имеем: в активе — сокращение расходов на приобрете­
ние и эксплуатацию автомобильного транспорта плюс
экономию за счет ликвидации потерь спермы, в пасси­
ве — увеличение расходов на приобретение нового, бо­
лее сложного и более дорогого оборудования плюс по­
явление новой статьи расходов — на непрерывный
подвоз хладоагента. Правда, у нового метода есть еще
несколько активных статей, — сокращение количества
станций искусственного осеменения животных, а значит,
уменьшение накладных расходов и расходов на содер­
жание животных-производителей и др. Поэтому общий
баланс при правильной организации дела, высоком ка­
честве и оптимальном количестве оборудования, деше­
вом хладоагенте, как правило, положительный. И наобо­
155


рот, при неправильной организации обслуживания
пунктов, невысоком качестве оборудования, неопти­
мальном его количестве экономический эффект нового
метода, как показывает практика, может не иметь явно
выраженного положительного знака.
Значение качества криогенного оборудования, осо­
бенно сосудов Дьюара, чрезвычайно велико. Этот вопрос
был подробно рассмотрен выше. Добавим лишь, что
приняты меры к серьезному повышению качества отече­
ственных сосудов Дьюара в ближайшие годы.
Отпускная цена жидкого азота для нужд животно­
водства установлена с 1 января 1971 г. в размере
42 руб/т для всех предприятий-поставщиков (мини­
мальная прейскурантная цена жидкого азота).
Понятие «правильная организация обслуживания
пунктов» и «оптимальное количество оборудования» бо­
лее сложны и менее ясны и, очевидно, требуют поясне­
ний.
П равильная

о р ган изация

обслуж ивания

п ункт о в

заключается в выполнении следующих условий:
правильный подбор оборудования для пунктов. Мож­
но привести высказывание французской фирмы Эр Ликид: «... если срок подвоза замороженного семени на
подстанцию (в нашей терминологии — «пункт искусст­
венного осеменения») совпадает со сроком подвоза жид­
кого азота, то считается, что оборудование на подстан­
ции подобрано правильно». Нельзя не согласиться с этим
утверждением. Действительно, задача заключается
в том, чтобы не делать лишних рейсов на пункт. А если
сперма кончается, когда в сосуде имеется еще, допустим,
две трети жидкого азота, или когда в сосуде осталось
20% жидкого азота, а сперма еще не израсходована и
наполовину, то приходится делать несовмещенные (лиш­
ние) рейсы;
распределение поступивших на станцию сосудов
(и поступающих в дальнейшем) по пунктам таким об­
разом, чтобы на каждом маршруте стояли сосуды с при­
мерно одинаковым сроком доливки азота;
в транспортном резервуаре, следующем по маршру­
ту, должно хватить жидкого азота на сосуд, стоящий
на последнем пункте (иногда начинают доливку с по­
следнего пункта, чтобы в случае нехватки азота недо­
литыми остались близлежащие к станции сосуды), а
также не должно оставаться значительного количества
156


азота при возвращении на станцию (или к месту за­
правки резервуара);
должны приниматься организационные меры к эко­
номии жидкого азота, а именно: на доливку малолит­
ражных сосудов (10—20 л) направлять только резерву­
ары малой емкости (ТРЖК-4М, сб. 00Ж/ТРЖК-4М ).
а на доливку крупных сосудов (30—50 л )— резервуары
ТРЖК-2У, ТРЖК-7М;
подвоз жидкого азота от завода-поставщика к госплемстанции (если он выполняется резервуарами стан­
ции), особенно при больших расстояниях, должен осу­
ществляться возможно более емкими резервуарами
(ТРЖК-3, ТРЖК-8, ТРЖК-7М);
за каждым автомобилем-азотовозом, работающим по
доливке сосудов на пунктах, закрепляется определен­
ное количество пунктов (сосудов); работа азотовозов
должна быть непрерывной и ритмичной, т. е автомобиль
должен курсировать по замкнутому маршруту «пункт
заправки — пункты искусственного осеменения — пункт
заправки» и т. д.
О п т и м а ль н о е ко ли ч ес т во к р и о г е н н о г о о б о р у д о в а ­
н и я — понятие, представляющее особый интерес и имею­

щее важное значение. Речь в основном идет о наиболее
правильном соотношении между количеством сосудов
Дьюара (стоящих на пунктах) и количеством транспорт­
ных резервуаров для доливки сосудов.
Дело в том, что транспортный резервуар — дорогое
изделие (в два—пять раз дороже автомобиля, на кото­
ром он установлен).
К тому же ТРЖК, курсирующие по пунктам искус­
ственного осеменения, установлены, как правило, на
автомобилях высокой проходимости, весьма дефицитных,
В отличие от сосудов Дьюара, стоящих на пунктах,
ТРЖК находятся целиком на балансе госплемстанции,
являющейся хозрасчетной организацией.
Поэтому, когда госплемстанция насчитывает в сво­
ей зоне обслуживания несколько сотен сосудов Дьюара
и расходует в год несколько сотен тонн жидкого азота,
вопрос о правильном соотношении между количеством
сосудов и количеством резервуаров становится весьма
важным.
В настоящее время, когда станции искусственного
осеменения животных находятся в стадии интенсивного
перехода с «нулевого» метода на низкотемпературный,
157


и в больших количествах заказывают и приобретают
криогенное оборудование, необходимо возможно более
точно опредёлить действительные потребности каждой
станции в этом оборудовании. С этой точки зрения пред­
ставляет интерес нахождение методики, с помощью
которой можно было бы рассчитать, принимая реальные
исходные данные, некое образцовое соотношение между
сосудами и ТРЖК, к которому можно было бы стре­
миться на практике.
Ниже приводится расчет, проведенный по методике,
предложенной автором. Расчет относится к одному из
частных случаев практики.
Расчет количества сосудов СД-50, обслуживаемых одним ре­
зервуаром ТРЖК-2У при непрерывной работе. С х е м а р а б о т ы
Т Р Ж К : резервуар заправляется жидким азотом на пункте зап­
равки (завод-поставщик азота или накопитель большой емкости,
установленный на станции или в другом месте) и следует к перво­
му пункту искусственного осеменения. Прибыв на пункт, водитель
поднимает давление в резервуаре и выдает из него в сосуд Дьюара
определенное количество жидкого азота, доливая сосуд до пол­
ной емкости. Затем сбрасывает давление в резервуаре до 0 и
двигается к следующему пункту, где снова поднимает давление,
доливает сосуд до полной емкости, затем сбрасывает давление до
О и движется к третьему пункту. Таким путем доливается какое-то
количество сосудов (допустим 30), после чего резервуар возвра­
щается на пункт заправки, принимает жидкий азот и движется к оче­
редному (допустим 31-му) пункту, где производит доливку со­
суда. Далее, пройдя еще по 30 пунктам, ТРЖК снова возвращает­
ся на пункт заправки и, приняв жидкий азот, движется к очеред­
ному (допустим, 61-му) пункту. В определенный момент времени, а
имено, когда в сосуде (пункте) № 1 испарилось 75% жидкого азо­
та, транспортный резервуар прекращает дальнейшее движение по
очередной группе пунктов и возвращается к сосуду № 1 для его
доливки. Затем повторяется весь предыдущий цикл работы.
Таким образом, время одного цикла работы ТРЖК (в один
цикл входит несколько рейсов по замкнутому маршруту «заправ­
к а — пункты — заправка») является временем испарения 75% жид­
кого азота из сосуда Дьюара данного типа. За это время резер­
вуар успевает долить определенное количество сосудов на пунк­
тах. Это количество сосудов и есть зона обслуживания одного
ТРЖК.
Исходны е данные

Полная емкость сосуда СД-50 ........................
Срок хранения жидкого азота до полного
испарения (в с р е д н е м )...................................
Время между доливками сосуда (75% от
срока полного и с п а р е н и я )...........................
Количество доливаемого а з о т а .......................
Емкость Т Р Ж К -2 У ...............................................
158

52 л
40 суток
30 суток
39 л
1150 л


Потери жидкого азота в ТРЖК-2У (по пас*
порту):
на х о д у ...............................................................
2,0 кг/час=2,5 л/'ч
на с т о я н к е ...........................................................
0,8 кг/час=1 л/ч
Время на движение:
от пункта заправки до первого пункта
искусственного осем енения....................
10 часов
от пункта к п у н к т у ....................................
1,5 часа
на возвращение с последнего пункта . .
10 часов
на доливку одного с о с у д а ........................
0,5 часа
Перерыв в работе (в с у т к и ) ............................
14 часов
Расчет

Предварительно принимаем количество сосудов СД-50, долитых
из ТРЖК-2У за один рейс, равным 21 (с последующей проверкой).
Определим потери жидкого азота в резервуаре за один рейс.
Эти потери Складываются из:
потерь жидкого азота на поднятие давления в резервуаре при
доливках сосудов;
потерь жидкого озота от испарения в шлангах в процессе до­
ливки сосудов;
потерь жидкого азота от испарения в самом резервуаре на
ходу и на стоянках.
Потери жидкого азота на поднятие давления. На первый пункт
ТРЖК-2У прибывает залитым полностью. Для выдачи жидкого
азота из резервуара нужно поднять в нем давление. Принимаем
для расчета давление выдачи, равное 1 кг/сма по манометру (из­
быточное давление или 2 кг/см2 — абсолютное давление). После
выдачи в первый сосуд необходимых 39 л в резервуаре освобо­
дится от жидкости такой же объем 39 л, который будет заполнен
газообразным азотом под абсолютным давлением 2 кг/см2. Газооб­
разный азот при давлении 2 кг/см2 и температуре минус 196° С
имеет удельный вес 8,8 кг/см3.
После доливки первого сосуда давление в ТРЖК-2У сбрасыва­
ется до 0 по манометру (или до 1 кг/см2 абсолютного давления),
т. е. выбрасывается половина находящегося в резервуаре газооб­
разного азота.
Для того чтобы перед доливкой второго сосуда снова поднять
в ТРЖ К давление до 2 кг/см2 (абсолютных), нужно заполнить
имеющийся там объем 39 л таким же количеством газа, который
там находится. Это равносильно подаче туда из испарителей 39 л
газа под давлением 1 кг/см2, удельный вес которого равен 4,4 кг/м3.
После этого давление в резервуаре станет равным 2 Кг/см2 (абс.)
и начнется процесс выдачи жидкости во второй сосуд. При этом
освободится от жидкости еще 39 л объема резервуара, который
будет заполняться газообразным азотом, имеющим давление
2 кг/см2 (абс.).
Затем давление опять сбрасывается до 1 кг/см2 (0 кг/см2 по
манометру), и в резервуаре остается объем 39 +39 = 78 л, заполнен­
ный газом под давлением 1 кг/см2.
Перед доливкой третьего сосуда в резервуаре опять поднима­
ется давление до 2 кг/см*, что можно представить как подачу из
испарителей 78 л газа под давлением 1 кг/см2. При выдаче жид159


кости в третий сосуд в резервуаре освобождаются от жидкого азо­
та очередные 39 л, которые заполняются в процессе выдачи газом
под давлением 2 кг/см2.
Перед заливкой последнего 21-го сосуда газообразным азотом
под давлением 1 кг/см2 заполняется объем, равный 1150—39=1111 л,
и после подъема давления до 2 кг/см2 освобождающиеся от жид­
кости последние 39 л заполняются газом под давлением 2 кг/см2
Весь процесс можно представить в виде заполнения газом оп­
ределенных объемов под определенным давлением:
1- я заливка:
39 л (давление 2 кг/см2);
2- я заливка:
ЗЭ л (1 кг/'см2) +39 л (2 кг/см2);
3- я заливка: 2-39 л (1 кг/'см2) +39 л (2 кг/см2);
4- я заливка:3-39 л (1 кг/'см2) +39 л (2 кг/ см2);

21-я заливка: 1111 л (1 кг/см2)+ 3 9 л (2 кг/'см2).
Как легко заметить, сумма всех первых слагаемых равна
арифметической прогрессии, у которой первый и последний члены
соответственно 39 и 1111, а число членов равно 20. Эта сумма
равна:

■0 ± 1 1 П ) ; 2 О , , 11500 д в І 1 і 5 м,
Конечно, точное значение постоянного члена не 39, а (39+П ),
где П — нарастающая величина потерь жидкости (в литрах) от
испарения в шлангах, а также в резервуаре на стоянках и в дви­
жении в промежутках между заливками сосудов. Но от этого
сумма прогрессии практически не меняется.
Вес этой части газообразного азота (уд. вес 4,4 кг/м3) равен
II,5'4,4=50,8 кг.
Сумма вторых слагаемых равна 39• 21 =820 л=0,82 м3.
Вес этой части газообразного азота (уд. вес 4,4 кг/м3) равен
0,82-8,8=7,2 кг.
Следовательно, потери жидкого азота па поднятие давления за
один рейс составляют 50,8+7,2=58 кг, или в переводе на жидкость

58
Ô3Ô4 = 67

Однако найденная нами величина в действительности намно­
го больше. Дело в том, что выдаче жидкости из резервуара под
давлением сопутствует процесс так называемого п е р е г р е в а ж и д к о ­
с т и , который заключается в следующем. Жидкий азот, находя­
щийся в испарителях под давлением 2 кг/см2, испаряется при
температуре не минус 196° С (как при 1 кг/'см2), а минус 190° С.
Пары азота с температурой минус 190° С поступают в резервуар,
где приходят в соприкосновение с жидкостью, имеющей темпера­
туру минус 196° С. При этом пары охлаждаются и частично кон­
денсируются, а тепло конденсации передается верхним слоям жид­
кости, которые нагреваются. Состояние жидкости, когда она не­
сколько холоднее, чем ей полагается быть при данном давлении,
называется с о с т о я н и е м п е р е о х л а ж д е н и я (в данном случае жидкий
азот холоднее на 6°). В этот момент в резервуаре происходит как
160


бы передача тепла от воздуха, окружающего испарители, к жид­
кости внутри резервуара, осуществляемая газообразным азотом.
Происходит так называемое с н я т и е п е р е о х л а ж д е н и я ж и д к о с т и .
Но в момент сброса давления из резервуара после окончания
выдачи жидкость, нагревшаяся до минус 190° С, оказывается более
теплой, чем ей полагается быть при давлении 1 кг/см2. Это состоя­
ние называется п е р е г р е в о м ж и д к о с т и . Перегретая жидкость бурно
кипит, на что расходуется ее тепло, и она постепенно остывает до
температуры, соответствующей новому давлению.
Таким образом, тепло, «загнанное» в жидкий азот в процессе
выдачи его из резервуара, вызывает дополнительное испарение
жидкости после сброса давления. Расчет этих потерь ввиду его
сложности здесь не приводится. Дадим лишь окончательный ре­
зультат расчета, выполненного применительно к рассматриваемому
случаю, т. е. жидкий азот выдается из ТРЖК-2У под давлением
2 кг/см2 (1 кг/см2 по манометру) в течение 20 минут (время за­
ливки одного сосуда СД-50). В результате частичного перегрева
испаряется после сброса давления 2,3 л жидкого азота.
Следовательно, за 21 поднятие давления в ТРЖК-2У испарится
от перегрева 21-2,3=48 л жидкого азота.
Истинные потери на поднятие давления за один рейс составят:
67-(-48=115 л жидкого азота.
Потери в шланге 0 18 длиной 5 м в течение одной заливки под
давлением 2 кг/см2 (абс.) составляют около 3 л. За 21 заливку
потери в шланге составят 21-3=63 л.
Потери на испарение в резервуаре. Время на движение от 1 до
21 пункта равно (21—1) • 1,5=30 часов.
Время на заливку 21 сосуда равно 21-0,5=10,5 часа.
Суммарное время обслуживания 21 сосуда равно 30+10,5=
= 40,5 часа.
Количество суток на обслуживание 21 сосуда (по условию в
40,5
сутках 10 часов рабочих) равно ——— = 4 суток.
Время стоянок с жидким азотом за 4 суток равно 4-24 —40,5=
= 55,5 часа.
Количество суток на один рейс (с учетом движения от завода-поставщика к первому пункту и от последнего пункта к заво10+40,5+10
ду) равно ------- —------ = 6 суток.
Потери жидкого азота от испарения в резервуаре составляют:
в движении (10+ 30)-2,5= 100 л,
на стоянках 55,5-1=55,5 л.
Всего потерь жидкого азота от испарения в резервуаре:
100+55,5=155,5 л.
Сумма всех потерь жидкого азота в ТРЖК-2У за один рейс
333 5
равна 115+63+155,5=333,5 л, или
-L ' • 100=29,2% «30% .
1150
1150-333,5
= 20,9=21.
Проверяем количество долитых сосудов:
39
Количество рейсов за 30 суток (время между доливками сосу30
да СД-50) равно — т ~ = 5 рейсов.
6

П И . М. Фарбер

161


Количество сосудов СД-50, обслуживаемых ТРЖК-2У за
5 рейсов, равно 5-21 = 105 сосудов (пунктов).
Итак, мы нашли оптимальное соотношение между сосудами
СД-50 и ТРЖК-2У: на один резервуар — 105 сосудов. Примерно
такое же соотношение (1 : 100) дает расчет и для сосудов «Харь­
ков-15». Вообще, пользуясь этой методикой, вводя в расчет кон­
кретные исходные данные, имеющие место на какой-либо госплемстанции, можно определить соотношение между любым резервуаром
и любым типом сосудов. Расчет ведется методом постепенного
приближения: принимают какое-то количество доливаемых за один
рейс сосудов, и если при проверке получается другая цифра, вно­
сят соответствующее изменение в принятую и повторяют расчет
до совпадения при проверке. Сложность представит определение
потерь от перегрева (поскольку расчет не приводится). Нужно
поступать следующим образом: брать за исходную величину потерь
от перегрева в ТРЖК-2У за одно поднятие давления и изменять
ее пропорционально отношению площадей продольных сечений
в диаметральной плоскости внутренних сосудов резервуаров, т. е.
рассчитываемого и ТРЖК-2У (продольное сечение можно в данном
случае определить как произведение диаметра на длину внутрен­
него сосуда). Затем найденную величину помножить на количество
доливок за рейс.
Во многих случаях госплемстанции применяют сосуды малого
литража для хранения спермы на пунктах, поскольку срок испаре­
ния азота в таких сосудах не меньше (а часто и больше), чем в
больших, но абсолютные потери азота намного меньше. Ниже
дается расчет соотношения малолитражных сосудов (для расчета
взят СД-20) и резервуаров ТРЖК-4М, применяемых для их до­
ливки.
Расчет количества сосудов СД-20, обслуживаемых одним ре­
зервуаром ТРЖК-4М, при непрерывной работе. Схема работы та
же, что и в предыдущем расчете.
И с хо дн ы е данны е

Полная емкость сосуда СД-20 ..................................
Срок хранения жидкого азота в СД-20 до пол­
ного испарения (в средн ем )..................................30
Время между доливками азота (75% от срока
полного испарения) ...............................................
Количество азота, доливаемого в СД-20 . . .
Емкость Т Р Ж К -4 М ......................................................
Потери жидкого азота в ТРЖК-4М (по паспорту) :
на х о д у ........................................ ......

20 л
суток
23 суток
15 л
320 л

1 кг/час=І,25
л/ч
на с т о я н к е .............................................................0,4 кг/час=0,5
л/ч
Время на доливку одного с о с у д а ...........................0,33 часа
(20 мин)
Время на движение, на перерывы в работе такое же, как в
предыдущем расчете.
Время на возвращение с последнего пункта к заводу 7 часов,
так как обслуживается за рейс меньше пунктов.
162


Р асчет

Принимаем количество СД-20, долитых за один рейс— 15 (с
последующей проверкой).
Потери жидкого азота на поднятие давления. Расход газа в
процессе доливки можно записать в следующем виде:
1234-

я
я
я
я

доливка:
15 л (под давл. 2 кг/см2);
доливка: 15 л (давл. 1кг/см2) + 15 л (давл. 2 кг/см2);
доливка: 2-15 л
(давл.1 кг/см2) + 15л
(давл.2кг/см2);
доливка: 3-15 л
(давл.1 кг/см2) + 15л
(давл.2кг/см2);

15-я доливка: 305 л (давл. 1 кг/см2) + 15 л (давл. 2 кг/см2).
Сумма первых членов равна сумме арифметической прогрессии;
(15+305) ■ 14
= 2240 л=2,24 м3, или 2,24 • 4,4 = 9,85 кг газообраз-

2

ного азота.
Сумма вторых членов равна 15-25=225 л=0,225 м3, или
0,225-8,8=1,98 кг газообразного азота.
В сумме это составит 9,85 + 1,98=11,83 кг, или в переводе на
11,83
жидкость - - - = 14,7 л жидкого] азота.
U,oU4
Потери от перегрева жидкого азота за одну доливку (10 мин)
составляют (по расчету, который здесь не приводится) 0,62 л жид­
кого азота. За 15 доливок потери от перегрева будут равны:
0,62-15=9,3 л жидкого азота.
Общие потери на поднятие давления за один рейс составят:
14,7+9,3=24 л жидкого азота.
Потери в шланге за одну доливку через 5-метровый шланг
0 1 8 составляют около 1,5 л. За 15 доливок потери в шланге бу­
дут равны 15-1,5=22,5 л.
Потери от испарения в резервуаре.
Время на движение от 1 д о ’ 15 пункта равно (15 —1)-1,5 =
= 21 час.
Время на заливку 15 сосудов равно 15-0,33=5 часов.
Суммарное время обслуживания 15 сосудов равно 21+5 =
=26 часов.
Количество суток на обслуживание 15 сосудов (по условию в
26
сутках 10 часов рабочих) равно - ^ - = 2,6.
Время стоянок с жидким азотом за 2,6 суток равно 2,6-24—26 =
= 36 часов.
Количество суток на один рейс (с учетом движения от завода„
,
10+ 26+7
поставщика к пунктам и обратно) равно ---- —-----= 4,3.

11*

163


Потери жидкого азота от испарения в резервуаре составляют:
в движении (10+21) • 1,25=38,7 л,
на стоянках 36-0,5=18 л.
Всего потерь жидкого азота от испарения в резервуаре:
38,7+18=56,7 л.
Сумма всех потерь жидкого азота в ТРЖК-4М за один рейс
103,2
равна 24+22,5 + 56,7=103,2 л, или - — — •100=32% .

o*U

320—103
_
Проверяем количество долитых сосудов---- r z — =14,6=15.
1о
Количество рейсов за 23 суток (время между доливками
СД-20) равно

= 5,4 рейса.

Количество сосудов СД-20, обслуживаемых ТРЖК-4М за
5,4 рейса, равно 5,4-15=81 сосуд (пункт).
Выше утверждалось, что крупные сосуды Дьюара следует
заливать из крупных резервуаров, а малые сосуды — из малых
резервуаров. Теперь мы можем наглядно убедиться в правильно­
сти этого утверждения. Действительно, в ТРЖК-2У на одно под­
нятие давления (а также вследствие перегрева жидкости) расходуется в среднем

115 = 5,5
чч л жидкого азота.

Если доливается сосуд СД-50 (емкостью 52 л), то потери азота
5,5
на подъем давления составят —— -100=14 96 от заливаемого в со-

оУ

суд азота. Если доливается сосуд СД-20 (емк. 20 л), то потери
5,5
азота на подъем давления составят у ж е —~ -100 = 3796 от зали-

ІО

ваемого в сосуд азота. В то же время доливка сосуда СД-20 из
ТРЖК-4М приводит к потере при поднятии давления (в среднем)
лишь гг—гг - 100 = 10,7% от заливаемого в сосуд азота.
ІО * ! о
Большой интерес представляет вопрос о стоимости доставки
одной тонны жидкого азота на пункты искусственного осеменения
для доливки сосудов определенного типа. Ниже дается расчет для
двух конкретных случаев.
Расчет стоимости доставки 1 тонны жидкого азота в резервуаре
ТРЖК-2У для доливки сосудов СД-50 на пунктах
И сходны е

Марка

автомобиля

.

.

.

.

Стоимость тонно-километра .
Марка транспортного резервуара
Цена Т Р Ж К - 2 У ...........................
Вес пустого ТРЖК-2У
Амортизационные отчисления от
стоимости ТРЖК-2У . . . .
164

данны е

ГАЗ-66 (грузоподъемность
2,5 т)
0,08 руб/Ѵ-км
ТРЖК-2У (емк. 1150 л)
6355 руб.
1,035 т
8% в год


Расстояние между пунктами (в
среднем)
..................................12 км
Расстояние от завода до первого
п у н к т а .........................................
200 км
Продолжительность одного рейса по маршруту «станция —
пункты — станция» 6 суток (см. «Расчет количества сосудов СД-50
на один ТРЖК-2У»).
Количество доливаемых за один рейс сосудов СД-50 — 21 (см.
там же).
Расчет
Среднее расстояние (в один конец), проходимое автомобилем
при обслуживании 21 пункта за один рейс:
200 + (20X12)=440 км.
Количество рейсов, совершаемых в год одним ТРЖК-2У по
365
обслуживанию 105 пунктов: —g—= 61 рейс/год.
Амортизационные отчисления на ТРЖК-2У в год 6355 x0,08=
= 510 руб.
Количество жидкого азота, заливаемого в ТРЖК-2У, 1150х
X 0,804=925 кг.
Стоимость провоза ТРЖК-2У, залитого азотом, в один рейс:
(1,035 + 0,925) X 440 X 0,08 = 69 руб.
Стоимость провоза пустого ТРЖК-2У в один рейс (обратно):
1,035 X 440 X 0,08 = 36,5 руб.
Стоимость провоза ТРЖК-2У в оба конца за один рейс:
69 + 36,5 = 105,5 руб/рейс.
Стоимость 61 рейса в год с амортизацией ТРЖК-2У:
510 4- (61 X 105,5) = 6930 руб/год.
Количество перевезенного жидкого азота в год для 126 пунктов
61 X 0,925 = 56,2 т/год.
Стоимость доставки 1 т жидкого азота в ТРЖК-2У равна
6930
= 123 руб/т.
56,2
Расчет стоимости доставки 1 т жидкого азота в резервуаре
ТРЖК-4М для доливки сосудов СД-20 на пунктах
И схо дн ы е данны е

Марка автомобиля

.

Стоимость тонно-километра .
Марка транспортного резервуара
Цена Т Р Ж К - 4 М ...........................

УАЗ-452Д (грузоподъемность
0,8 т)
0,08 руб/т-км
ТРЖК-4М (емкость 320 л)
2930 руб.
165


Вес пустого ТРЖК-4М
. . .
Амортизационные отчисления от
стоимости ТРЖК-4М . .

0,5 т
8% в год

Продолжительность одного рейса по маршруту «станция —
пункты — станция»— 4,3 суток (см. «Расчет количества сосудов
СД-20 на один ТРЖК-4М»).
Количество доливаемых за один рейс сосудов СД-20 — 15 шт.
(см. там же).
Расстояние между пунктами (в среднем)— 12 км.
Количество обслуживаемых пунктов (сосудов СД-20) одним
ТРЖК-4М при непрерывной работе — 81 шт. (см. там же).
Расстояние от завода до первого пункта — 200 км.
Расчет
Расстояние, проходимое автомобилем (в один конец) при об­
служивании 15 пунктов 2 0 0 + (14X12) =368 км.
Количество рейсов, совершаемых в год одним резервуаром
ТРЖК-4М по обслуживанию 81 пункта,
365
= 86 рейсов/год.
Амортизационные отчисления на ТРЖК-4Л1 в год
2930 X 0,08 = 234 руб/год.
Количество жидкого азота, заливаемого в ТРЖК-4М
320 X 0,804 = 257 кг
Стоимость провоза ТРЖК-4М, залитого жидким азотом, в
один рейс
(0,5 + 0,257) X 368 = 0,08 = 22,3 руб.
Стоимость провоза пустого ТРЖК-4М в один рейс (обратно)
0,5 X 368 X 0,08 =14,7 руб.
Стоимость провоза ТРЖК-4М в оба конца за один рейс
22,3 + 14,7 = 37 руб/рейс.
Стоимость 85 рейсов в год с амортизацией ТРЖК-4М
234 + (85 X 37) = 3384 руб/год.
Количество перевезенного жидкого азота в год для 81 пункта
85 X 0,257 = 21,8 т/год.
Стоимость доставки 1 т жидкого азота в ТРЖК-4М. равна
3384
= 155 руб/т.
21,8
Как видим, доставка 1 т жидкого азота резервуаром ТРЖК-4М
для сосудов СД-20 обходится несколько дороже, чем доставка 1 т
166


азота резервуаром ТРЖК-2У для сосудов СД-50. Это происходит
потому, что у ТРЖК-4М отношение веса заливаемого в него жид257
кого азота к весу пустого резервуара, равное -ртт- = 0,513, значн-

üUU

тельно меньше, чем у ТРЖК-2У, у которого это отношение равно

^ = 0 ,9 .
1035

Стоимость доставки 1 т жидкого азота в большой степени за­
висит от расстояния от завода-поставщика (или пункта заправки)
до зоны обслуживания госплемстанции. Во многих случаях заводыпоставщики жидкого азота находятся в непосредственной близо­
сти от госплемстанции или на расстоянии нескольких десятков
километров. В этом случае стоимость доставки 1 т значительно
снижается. Пользуясь методикой приведенного расчета, можно
определить стоимость доставки 1 т азота на любое расстояние лю­
бым резервуаром.
Зная стоимость доставки 1 т жидкого азота данным резер­
вуаром к данному количеству сосудов определенного типа, можно
определить эксплуатационные расходы на содержание одного сосу­
да Дьюара, стоящего на пункте, а также расходы на содержание
всех сосудов на пунктах госплемстанции.
Проведем в качестве примера сравнительный расчет стоимости
содержания в год 400 сосудов Дьюара, находящихся в зоне обслу­
живания одной госплемстанции. Расчет проведем в двух вариан­
тах:
1- й вариант — сосуды СД-50 и резервуары ТРЖК-2У;
2- й вариант — сосуды СД-20 и резервуары ТРЖК-4М.
И сходны е

данны е

Отпускная цена жидкого а з о т а ............................................... 42 руб/т
Цена СД-50 ................................................................................. 300 руб.
Цена СД-20 ................................................................................. 200 руб.
Амортизационные отчисления на сосуд Дьюара . . . . 8% в год
РАСЧЕТ ПО ВАРИАНТУ № 1
Количество жидкого азота, потребляемое в год одним СД-50,
равно
365 • 52-‘° ’8 — у 365 • 1,05 = 3 8 3 кг/год=0,383 т/год.
40
Количество жидкого азота, расходуемого в сосудах СД-50 на
пунктах, составляет 100 —30=70% от заливаемого в ТРЖК-2У
(30% потери в резервуаре). Поэтому количество азота, потребляе­
мого в год одним сосудом СД-50 с учетом потерь в ТРЖК-2У, со­
ставит:
0.383
-------- = 0,548 т/год.
0,7
Стоимость годового количества жидкого азота для СД-50 равна
0,548-42=23 руб/год.
167


Стоимость доставки этого количества азота равна (доставка
1 т в ТРЖ К-2У— 123 руб/т) 0,548-123 = 67 руб/год.
Амортизация одного СД-50 в год равна 300-0,08=24 руб/год.
Расходы на содержание одного сосуда СД-50 в год составляют:
23 -f 67 + 24 = 114 руб/год.
Расходы на эксплуатацию 400 сосудов СД-50 в год состав­
ляют:
400 • 114 = 45 600 руб год.
РАСЧЕТ ПО ВАРИАНТУ № 2
Количество жидкого азота, потребляемое в год одним сосудом
СД-20, равно
20 • 0,804
365• — —— = 365-0,54 = 196 кг/год = 0,196 т/год.

oU

С учетом потерь в ТРЖК-4М (32%)
один сосуд СД-20 в год равно
0,196
0,287 т/год.

количество азота на

0,68

Стоимость годового количества азота равна 0,287-42=
= 12,1 руб/год.
Стоимость доставки этого количества азота равна (доставка
1 т в ТРЖ К-4М — 155 руб/т) 0,287-155=44,4 руб/год.
Амортизация одного СД-20 в год равна 200-0,08=16 руб/год.
Расходы на содержание одного сосуда СД-20 в год составляют:
12,1 + 44,4-+ 16 = 72,5 руб/год.
Расходы на эксплуатацию 400 сосудов СД-20 в год составляют:
400 • 72,5 = 29 000 руб/год.
Таким образом, в данном конкретном случае эксплуатация на
пунктах искусственного осеменения животных малолитражных со­
судов СД-20 вместо сосудов крупного литража СД-50 (вместе с
переходом на малый резервуар ТРЖК-4М), несмотря на некоторое
увеличение стоимости доставки 1 т жидкого азота, дает сущест­
венную экономию средств (на 36%) и уменьшает потребление жид­
кого азота (на 48%).
Недостаток — несколько более частые заезды на пункт для
доливки сосуда.

ПОЛУЧЕНИЕ ЖИДКОГО АЗОТА
С ПОМОЩЬЮ ХОЛОДИЛЬНО-ГАЗОВЫХ
АГРЕГАТОВ
Во многих случаях завод-поставщик товарного жид­
кого азота" расположен в 400 км и более от станции
искусственного осеменения животных. Стоимость кило­
168


грамма жидкого азота с доставкой при наименьшей
отпускной цене 4,2 коп/кг составляет в этом случае
15 коп. и более в зависимости от способа доставки
(имеется ли второй резервуар на прицепе и какова ем­
кость резервуара) и расстояния. Иногда плохие дороги
(а зимой снежные заносы) делают невозможной регу­
лярную доставку азота. И наконец, отсутствие предприя­
тий, производящих жидкий азот, в радиусе даже
600—700 км делает невозможным хранение биопродук­
тов в жидком азоте.
Существует большое количество типов мелких уста­
новок разделения воздуха на кислород и азот, стацио­
нарных и транспортных (на автомобилях), которые, на
первый взгляд, можно установить и эксплуатировать
на станциях искусственного осеменения животных. Не­
которые из них (например, АжА-0,04, КжАж-0,04) дают
именно такое количество жидкого азота в час
(30—35 кг/ч), которое может потребить область, край
(500—600 пунктов), и, следовательно, коэффициент
использования такой установки будет достаточно высо­
ким и жидкий азот — недорогим. Однако при ближай­
шем рассмотрении оказывается, что мелкие воздухоразделительные установки неприемлемы для животно­
водства в силу того, что обслуживаются в смену двумя
высококвалифицированными рабочими: машинистом
компрессора высокого давления и аппаратчиком блоков
очистки и разделения воздуха. Поскольку требуется
круглосуточная работа установки (так как часто оста­
навливать и снова запускать установку экономически
невыгодно: при запуске жидкий азот не выдается, а
электроэнергия длительно в большом количестве потреб­
ляется), то необходимо иметь и содержать минимум 8
высококвалифицированных машинистов и аппаратчи­
ков и одного инженера, что представляется неосущест­
вимым.
Таким образом, простота обслуживания является
первым обязательным требованием, предъявляемым к
воздухоразделительной установке, с помощью которой
будет вырабатываться жидкий азот на станции искусст­
венного осеменения животных или в медицинском уч­
реждении.
Такие установки существуют. Они состоят из двух
аппаратов: холодильно-газовой машины и ректификаци­
онной колонны. Отечественные холодильно-газовые
169


Рис. 53 Холодильно-газовый агрегат ЗИФ-1002:
1 — ректификационная
колонна;
2 — холодильно-газовая
машина;
3 — соединительная муфта с ограждением; 4 — контактный манометр;
5 — ротаметр-индикатор отсоса неоно-гелиевой смеси; 6 — контактный
вакуумметр; 7 — вентиль отсоса неоно-гелиевой смеси; 8 — сигнальные
лампы;
9 — кнопка
«включен»;
ІО — кнопка «стоп»; // — кнопка
«пуск»; 12 — электродвигатель; 13 — блок-фундамент; 14 —'резиновые
амортизаторы; /5 — воздушный клапан; 16 — сливная труба; 17 — рас­
ходомеры воздуха и кислорода; 18 —уровнемер жидкого азота.

агрегаты ЗИФ-702 и ЗИФ -1002 (рис. 53) установлены
и эксплуатируются на некоторых станциях искусствен­
ного осеменения животных.
Техническая характеристика агрегатов ЗИФ при­
ведена в таблице 4.
Принцип действия и устройств© холодильно-газового
агрегата типа ЗИФ. Для того чтобы получить азог

(газообразный или жидкий) из атмосферного воздуха,
его необходимо отделить от кислорода. Это достигается
в специальных аппаратах — разделительных колоннах,
170


i

Таблица

Техническая характеристика агрегатов ЗИФ
Параметр

Производительность по
жидкому азоту
Чистота жидкого азота
Длительность работы
между отогревами
Длительность отогрева
и продувки
Холодопроизводительность при температуре
минус 196° С
Потребляемая электрическая мощность
Напряжение электрической сети
Расход охлаждающей
воды
Температура воды на
входе
Давление воды на входе
Общая жесткость воды
Среднее рабочее давление гелия
Расход гелия (на
6000 час.)
Вес:
ХГМ
колонна
блок-фундамент
Габариты установки

Единица
измерения

ЗИФ-702

ЗИФ-1002

10

л/ч

5

%

суток

99,5
3

99,5
5

час.

6

6

700

1000

8

17

ккал/ч
КВТ
в

380/220

380/220

м3/ч

1 -1 ,3

1,3 -1 ,5

°с

10—20

10—20

кг/см2
мг*экв
кг/см2

1,5 -1 ,8
Не более 7
21

1,6—2
Не более 7
25

баллон
40 л
кг
»
»
м

4

4

500
500
105
105
700 -9 0 0
700-900
2,05X1,1X2,09 2,05 X 1,1X2,09

(д л и н а х ш и р и н ах

X высота)

в которых процесс отделения азота от кислорода осу­
ществляется способом ректификации жидкого воздуха.
Процесс сжижения воздуха может быть осуществлен
двояко: расширением в специальных расширительных
машинах-детандерах сжатого в компрессоре и предва­
рительно охлажденного воздуха, или осуществлением
этого же процесса над другим газом (имеющим темпе­
ратуру конденсации более низкую, чем у воздуха) и
передачи полученного холода воздуху для его сжижения.
Первый способ широко применяется в промышленных
воздухоразделительных установках (крупных, средних
171


и мелких). Второй способ применен в холодильно­
газовых машинах (сокращенно ХГМ). Следовательно,
холодильно-газовый агрегат состоит из ХГМ, осуществ­
ляющей сжижение атмосферного воздуха, и ректифика­
ционной колонны, разделяющей жидкий воздух на
кислород и азот. Азот отводится из колонны в виде жид­
кого продукта, кислород — в виде отбросного газа как
побочный продукт.
Хо л о д ил ь но - г аз о в а я м а ш и н а т и п а ЗИФ.
Холодильно-газовая машина является по существу сов­
мещенным поршневым компрессором-детандером, т. е.

Рис. 54. Схематический разрез ХГМ:
/ — изоляция;
2 — трубка
отсоса неоно-гелиевой смеси; 3 — регенератор;
4 — предохранительный клапан; 5 — водяной холодильник; 6 — пусковой бал­
лон;
7 — перепускной клапан; 8 — палец поршня; 9 — электродвигатель;
Ю — соединительная муфта; 11 — шатун вытеснителя; 12 — коленчатый вал;
13—>масляный насос; 14 — шатун поршня; 15 — поршень; 16 — шток вытес­
нителя; 17 — обратный клапан; 18 — вытеснитель; 19 — ожижитель; 20 — по­
лость ожижителя; 21 — воздушный патрубок; 22 — заглушка; 23 — крейцкопф.

172


осуществляет попеременно сжатие газа и его расшире­
ние с совершением полезной механической работы.
Если обычный компрессор непрерывно засасывает извне
газ, сжимает его и выталкивает под давлением в ком­
муникацию, а обычный детандер непрерывно получает
сжатый газ, расширяет его и выдает в технологическую
линию в охлажденном состоянии, то холодильно-газо­
вая машина совершает эти процессы над одним и тем
же количеством газа, заключенным в рабочем простран­
стве машины. Этот газ называется р а б о ч и м т елом м а ­
ш и н ы . В качестве рабочего тела обычно применяют
гелий или водород, так как температура конденсации их
намного ниже, чем таких газов, как воздух, азот, аргон,
для сжижения которых применяются ХГМ (при нор­
мальном давлении температура конденсации водорода
минус 253°С, гелия — минус 269°С). На всех стадиях
процесса сжатия — расширения, протекающих в ХГМ,
рабочее тело остается в газообразном состоянии.
Будучи іпоршневым компрессором, ХГМ состоит из
основных узлов, присущих любой поршневой машине,
а именно (рис. 54): цилиндра (точнее цилиндровой
гильзы), поршня, шатуна, коленчатого вала, водяного
холодильника. Для того чтобы компрессор мог выпол­
нять еще и роль детандера, имеются дополнительные
узлы: теплообменник-ожижитель (рис. 55), регенератор
и вытеснитель. Вытеснитель представляет собой пор­
шень, несущий на себе длинный тонкостенный стакан,
перевернутый вверх дном и заполненный внутри шерстя­
ной ватой. Вытеснитель перемещается в цилиндрическом
пространстве, образованном внутренними втулками во­
дяного холодильника, генератора и ожижителя. Уплот­
няющий и направляющий элементы вытеснителя (раз­
резное капроновое кольцо и разрезное деревянное
кольцо, пропитанное маслом) скользят по стенкам
втулки водяного холодильника.
Рабочее пространство машины разделено вытесни­
телем на две части (зоны): зона сжатия («горячая»
зона) — между поршнем и вытеснителем, зона расшире­
ния («холодная зона») — между вытеснителем и ожи­
жителем. Вытеснитель сделан тонкостенным, длинным
и пустотелым (с заполнением изоляцией) для того,
чтобы исключить передачу тепла из «горячей» зоны в
«холодную» по телу вытеснителя. Роль вытеснителя в
том, чтобы перемещать сжатый газ в зону расширения
173


Рис. 55. Регенератор и ожижитель:
1 — регенератор; 2 — ожижитель; 3 — изоляция; 4 — заглушка; 5 — проклад­
ка; ff — прокладка;
7 — уплотнительное кольцо; 8 — уплотнительное коль­
цо; 9 — шпилька; 10 — защитный колпак.

и обратно (после расширения) в зону сжатия, обеспе­
чивая тем самым «прокачку» рабочего тела через водяной
холодильник и регенератор в прямом и обратном направ­
лении.
Прямолинейные возвратно-поступательные движения
поршня и вытеснителя, преобразованные кривошипно­
шатунным механизмом из вращательного движения
коленчатого вала, совершаются в определенной после­
довательности; а именно: вытеснитель достигает верх­
ней «мертвой» точки (а также и нижней) раньше, чем
поршень. Это обеспечивается тем, что шатунная шейка
коленчатого вала, на которую посажен шатун вытесни­
теля, сдвинута на угол 70° (если смотреть по оси ко­
ленвала) относительно двух шеек для вильчатого ша­
туна поршня.
Механизм движения ХГМ достаточно сложен и вы­
полнен по высокому классу точности, что необходимо
для получения возможно меньших зазоров между дета­
лями, движущимися относительно друг друга. Это
требование, в свою очередь, накладывается тем обстоя­
174


тельством, что рабочими телами служат газы с высокой
проникающей способностью — гелий и водород, а так­
же необходимостью предотвратить попадание жидкой
смазки из картера (нижней части корпуса) машины в
рабочее пространство (особенно в регенератор.)
Шатун поршня выполнен в виде вилки и посажен на
две крайние шейки коленвала. Средняя шейка колен­
вала несет на себе шатун вытеснителя, который другим
концом связан с ползуном-крейцкопфом, скользящим
своими направляющими по стенкам цилиндра. Наличие
крейцкопфа позволяет осуществить необходимое пря­
молинейное возвратно-поступательное движение штока
вытеснителя, поскольку шток должен проходить через
поршень. Внутри поршня находится узел уплотнения
штока, смонтированный на упругом основании (для
компенсации сдвигов в зазорах и перекосов).
Для того чтобы воздух и азот мог конденсировать­
ся на поверхности ожижителя при атмосферном давле­
нии, температура стенки ожижителя должна быть около
минус 200° С. Эта температура достигается следующим
образом. Благодаря тому, что вытеснитель опережает
поршень на 70° С (по ходу вращения коленвала), в тот
момент, когда поршень движется с максимальной ско­
ростью (т. е. находится в середине пути от верхней
«мертвой» точки к нижней или обратно), вытеснитель
перемещается около верхней или нижней «мертвых»
точек, т. е. совершает незначительные перемещения
в вертикальном направлении. Упрощая эту картину,
можно сказать, что в тот момент, когда поршень дви­
жется, вытеснитель стоит на месте, и наоборот, когда
поршень стоит на месте (в крайних положениях), вы­
теснитель движется с максимальной скоростью.
Весь ц и к л работ ы к о м п р е с с о р а -д е т а н д е р а можно
разбить на 4 фазы (рис. 56). Исходное положение: ге­
лий заполняет максимальный объем рабочего простран­
ства, поршень занимает крайнее нижнее положение и
движется с минимальной скоростью (как бы стоит на
месте). Вытеснитель находится в середине пути и дви­
жется снизу вверх с максимальной скоростью, вытал­
кивая из камеры расширения гелий через регенератор
и водяной холодильник в камеру сжатия. Давление ге­
лия минимальное. 1-я ф а за : вытеснитель «стоит на ме­
сте» в верхнем положении, вытеснив весь гелий в каме­
ру сжатия, поршень прошел половину пути, уменьшив
175


объем рабочего пространства наполовину, вследствие
чего давление гелия увеличилось. 2 -я ф а за : поршень
занял крайнее верхнее положение, максимально умень­
шив объем рабочего пространства; давление гелия и его
температура (вследствие сжатия) наибольшие. Вытес­
нитель прошел половину пути, вытесняя сжатый гелий
из камеры сжатия через водяной холодильник и реге­
нератор в камеру расширения. В холодильнике гелий
проходит внутри большого количества тонких трубок,
омываемых проточной холодной водой. Вода отбирает
тепло сжатия гелия, охлаждая его до первоначальной
температуры (перед сжатием). 3 -я ф а за : закончилось
перемещение сжатого гелия в камеру расширения (вы­
теснитель пришел в крайнее нижнее положение), куда он
поступил в охлажденном водой до исходной темпера­
туры и сжатом до максимального давления состоянии.
Поршень начал движение вниз и прошел половину
пути, увеличивая объем рабочего пространства. Движе­
ние поршня вниз происходит в этой фазе уже не под
действием вращающего момента, развиваемого электро­
двигателем, а под действием силы давления на поршень
сжатого гелия. Теперь уже не электродвигатель враща­
176


ет коленчатый вал, преодолевая сопротивление сжимае­
мого газа, а энергия сжатого гелия, преобразованная
кривошипно-шатунным механизмом в крутящий момент,
преодолевает сопротивление ротора электродвигателя.
Асинхронный электродвигатель превратился в динамомашину и уже не потребляет электроэнергию из сети, а
вырабатывает ее и отдает в сеть. Таким образом, при
движении поршня вниз сжатый гелий расширяется
(поскольку увеличивается объем рабочего пространства)
и совершает полезную механическую работу, преобра­
зуемую в электродвигателе в электрическую и отдава­
емую обратно в сеть. В этой фазе (и в 4-й) ХГМ рабо­
тает не как компрессор, а как детандер. 4 -я ф а за : пор­
шень пришел в крайнее нижнее положение. Объем ра­
бочего пространства максимальный, давление гелия
наименьшее. При расширении гелия (с совершением
полезной работы) его температура понизилась на не­
сколько градусов. Вытеснитель прошел половину пути
снизу вверх, вытесняя расширившийся и охлажденный
при этом гелий в камеру сжатия из камеры расширения.
По пути охлажденный гелий проходит через регенера­
тор, охлаждая насадку регенератора (тонкую медную
проволоку) и нагреваясь при этом до температуры, ко­
торую он имел перед сжатием.
К началу 1-й фазы весь расширенный и охладивший­
ся гелий вытеснен в камеру сжатия; холод, полученный
при расширении гелия, запасен в насадке регенератора.
Таким образом, закончен полный цикл сжатия — рас­
ширения рабочего тела, при котором получено и запасе­
но некоторое количество холода, а часть энергии, за­
траченной на сжатие газа, возвращена в сеть.
За второй оборот коленчатого вала происходит
второй цикл сжатия — расширения, отличающийся от
первого следующим. Сжатый гелий, вытесняемый вы­
теснителем из камеры сжатия в камеру расширения,
после охлаждения в водяном холодильнике до исходной
температуры вступает затем в соприкосновение с более
холодной насадкой регенератора, охлажденной в пре­
дыдущем цикле расширенным гелием. Поэтому во вто­
ром цикле сжатый гелий попадает в камеру расшире­
ния с температурой, более низкой, чем в первом цикле,
а насадка регенератора нагревается до исходной темпе­
ратуры (температуры гелия после холодильника). Рас­
ширяясь во втором цикле от более низкой начальной
177


температуры, гелий в конце расширения также имеет
более низкую температуру по сравнению с первым цик­
лом. Следовательно, и насадка регенератора, играющая
роль аккумулятора холода, будет к концу второго цикла
охлаждена до более низкой температуры, чем к концу
первого цикла.
Повторение циклов сжатия — расширения приводит
к тому, что перед каждым последующим расширением
гелий имеет температуру ниже, чем перед предыдущим,
а значит, и в конце каждого следующего расширения
становится более холодным по сравнению с предыду­
щим. Весь получаемый при расширении гелия холод
запасается в насадке регенератора, которая от цикла
к циклу становится все более холодной.
Примерно через 5—6 минут работы ХГМ температу­
ра гелия в «холодной» зоне, а следовательно, и ожижи­
теля (представляющего собой медный толстостенный
блок, оребренный с наружной и внутренней стороны)
понижается до минус 200° С, и на поверхности ожижи­
теля начинает конденсироваться воздух. Начиная с это­
го момента понижение температуры гелия прекращает­
ся, так как вырабатываемый холод расходуется не на
понижение температуры насадки регенератора, а на
сжижение атмосферного воздуха, имеющего свободный
доступ через центральное отверстие в изоляционном
колпаке к оребренной поверхности ожижителя. С мо­
мента начала конденсации воздуха температурный ре­
жим ХГМ стабилизируется на уровне минус 200° С.
Превращающийся в жидкость атмосферный воздух
стекает по соединительной трубе в ректификационную
колонну, а к ожижителю подходят новые порции воз­
духа.
Холодильно-газовая машина имеет три системы
обеспечения бесперебойной работы: система заполнения
и подпитки гелием, система смазки и система охлаж­
дения.
Система заполнения гелием (рис. 57). Из баллона,
в котором газообразный технический гелий находится
под давлением 150 атм., через редуктор (вентиль, пони­
жающий давление газа) с двумя манометрами, один из
которых показывает давление гелия до редуктора (в бал­
лоне), другой— давление после редуктора, гелий попа­
дает по тонкой медной трубке в осушитель — баллончик
с силикагелем, расположенный на приборном щите, да178


Рис. 57. Система заполнения ХГМ гелием:
/ —пусковой баллон; 2 — картер; 3 — обратный клапан; 4 — буферная
полость; 5 — клапан маслоотделителя; 6 — поплавок; 7 — распредели­
тельная камера; 8 — клапан заполнения; 9 — клапан продувочный;
/0 — клапан обратный; // — осушитель; 12 — редуктор; 13 — вентиль за­
порный; 14 — баллон с гелием.

лее по трубке через клапан
наполнения (на корпусе
машины) в распределительную камеру, закрытую свер­
ху заглушкой на резьбе. Через обратный клапан рас­
пределительной камеры гелий попадает в картер маши­
ны, а оттуда в клапан маслоотделителя (по верхнему
каналу). Здесь поток гелия закручивается, захваченные
газом капельки масла центробежной силой отбрасыва­
ются к стенкам и стекают вниз, попадая через нижний
канал обратно в картер.
Из маслоотделителя гелий попадает в так называ­
емое буферное (промежуточное) пространство — коль­
цевую камеру вокруг верхней части цилиндра. Буфер­
ное пространство сообщается трубкой с пусковым
баллоном (расположенным на задней стороне фундамен­
та машины). По наклонному каналу, который перекры­
вается обратным клапаном, гелий из буферного прост­
ранства попадает в рабочее пространство машины. Та179


Вода

Рис. 58. Система смазки ХГМ:
/ — рубашка цилиндра; 2 — клапан переливной; 3 — манжета; / — рас­
пределительная камера; 5 — фильтр; б — магнит; 7 — электроконтакт;
8 — масляный насос; 9 — фильтр; 10 — холодильник масла; И — пере­
ливная трубка.

ким образом, и пространство под поршнем (картер) и
рабочее пространство машины (над поршнем) заполне­
ны гелием.
Система смазки (рис. 58). Поверхности движущихся
частей машины смазываются жидкой смазкой (турбин­
ное масло марок 22П или ТСП 22). Часть деталей
смазывается посредством подачи масла к ним под дав­
лением по специальным каналам, остальные детали
смазываются благодаря Масляному туману, образую­
щемуся в картере при вращении кривошипно-шатун­
ного механизма.
Масло, находящееся в поддоне картера, засасывает­
ся шестеренчатым масляным насосом, приводимым в
движение от коленчатого вала через пару шестерен. Под
давлением, создаваемым насосом, масло прокачивается
через холодильник, омываемый проточной водой, и
180

і


фильтр и попадает в полость левого коренного подшип­
ника. Отсюда по системе осевых и радиальных кана­
лов в теле коленчатого вала и шатунов охлажденное
масло под давлением попадает в подшипники шатунов
и пальцы поршня, а также в полость правого коренного
и упорного подшипников коленчатого вала (упорный
подшипник воспринимает силу давления гелия на левый
конец вала, так как правый конец вала выходит из кор­
пуса машины в атмосферу и не воспринимает давление
гелия). Отсюда масло попадает в переливной клапан,
который открывается под давлением масла снизу, и да­
лее в «рубашку» вокруг цилиндра. Здесь масло выпол­
няет роль охладителя цилиндра. При повышении уровня
масла в «рубашке» (выше верхнего края переливной
трубки) масло стекает по ней обратно в картер. Для
очистки масла от металлических частиц в поддоне кар­
тера установлен постоянный магнит.
Попаданию масла в рабочее пространство машины
препятствуют кольца на поршне: одно маслосъемочное
и два компрессионных.
Полость левого коренного подшипника связана
трубкой с обратным клапаном буферного пространства.
Картер имеет смотровое стекло, на которое нанесены
две риски (черты) — верхняя, до которой заливается
масло в нерабочую машину, и нижняя, ограничивающая
минимальный уровень масла в картере работающей
машины.
Система водяного охлаждения. Холодильно-газовая
машина должна охлаждаться водой. Нижний предел
температуры воды на входе в машину равен 5° С. Верх­
ний предел определяется температурой воды на выходе
из ХГМ.
Опытом найдено, что максимальная температура
воды после ХГМ должна быть не выше 29° С (если
вода недистиллированная). Следовательно, допускае­
мая температура воды на входе будет меньше 29° С на
величину нагрева воды в ХГМ. Нагрев воды в ХГМ
зависит от давления гелия в машине. Например, если
ЗИФ-700 заправлена гелием под давлением 19 кг/см2,
то нагрев воды (при чистых трубках холодильника) бу­
дет равен 7° С, и воду в машину нужно подавать с тем­
пературой 22° С. При увеличении заправочного давле­
ния нагрев воды в ХГМ будет больше. Нагрев воды на
7° С получается при расходе воды (через ЗИФ-700)
181


1 м3/час. Если воды подается меньше, нагрев ее увели­
чивается, что сразу же видно по повышению температу­
ры на выходе.
Температура воды на выходе из ХГМ может увели­
читься не только от уменьшения подачи насосрм (или
от падения давления в линии водопровода), но также
от засорения фильтра, от появления накипи на трубках
холодильника машины, наконец просто от повышения
температуры воды на входе. Если имеет место медлен­
ное непрерывное увеличение температуры воды на выхо­
де в течение всего времени работы ХГМ в период меж­
ду отогревами, то причиной обычно служит нарастание
накипи (карбонатных солей кальция) или отложение
гидроокиси железа, которая содержится в воде часто
в больших количествах.
Уменьшение расхода воды через машину в случае
отложения солей на трубках холодильника происходит
автоматически: появление слоя соли уменьшает про­
свет между трубками, гидравлическое сопротивление
водяного тракта холодильника увеличивается, воды
вследствие этого проходит через холодильник меньше
(при сохранении напора насоса или водопровода), тем­
пература ее на выходе увеличивается, что, в свою оче­
редь, вызывает еще большее отложение солей (так как
температура гелия в зоне холодильника достигает
130— 150° С), дальнейшее уменьшение расхода воды и
еще большее повышение температуры воды на выходе.
Процесс нарастает лавинообразно.
Превышение температуры воды на выходе свыше
29° С неблагоприятно отражается на работе ХГМ и яв­
ляется предпосылкой аварийных ситуаций. Эта темпе­
ратура должна периодически (4—5 раз в смену) конт­
ролироваться термометром.
Опыт эксплуатации агрегатов ЗИФ-702 и ЗИ Ф -1002
на госплемстанциях показал, что водяное охлаждение
ХГМ в условиях сельской местности является пробле­
мой № 1, так как завод выпускает машины, рассчитан­
ные на подключение при монтаже к водопроводным
линиям питьевой воды, имеющим давление не менее
2 кг/см2 и расход, достаточный для питания нескольких
агрегатов. Как правило, таких условий на госплемстан­
циях не имеется.
Поэтому перед монтажом агрегатов следует решить
вопрос о водяном охлаждении. Основные условия, предъ182


являемые к системе водяного охлаждения, заключают­
ся в следующем:
— чистота воды должна соответствовать требовани­
ям ГОСТ 2874—54 на питьевую воду (в частности, общая
жесткость не более 7 мг-экв);
— минимальный расход воды на каждую машину —
не менее 1 м3/ч;
— температура воды на входе в машины — не ниже
5° С и не выше 20—22° С.
Существует несколько систем водяного охлаждения,
которые могут быть осуществлены на госпЛемстанциях.
Проточное
о х л а ж д е н и е . Применяется при
наличии артезианской скважины. Если не хватает есте­
ственного напора воды для обеспечения расхода 1 м3/час
через каждую машину, то ставят центробежный насос,
подбирая его по требуемой производительности. Насос
надо ставить рядом со скважиной, чтобы он имел мини­
мальное гидросопротивление на всасывании. Дебит сква­
жины не должен быть меньше суммарного расхода воды
через все ХГМ. Перед началом работ необходимо ре­
шить вопрос о том, куда сливать большое количество
воды из ХГМ (в ренку, пруд, арык, на орошение планта­
ций и т. д.). Необходимо проверить пригодность арте­
зианской воды анализом на жесткость, аммиак, железо
и другие элементы. Анализ проводят обычно санэпидем­
станции. Можно использовать воду и с несколько боль­
шей жесткостью, чем по ГОСТ 2874—54, но в этом
случае придется чаще промывать холодильники машин
соляной кислотой.
Постоянство температуры артезианской воды (около
10—12° С) создает благоприятные условия для рабо­
ты ХГМ.
Замкнутое циркуляционное
охлажде­
ние . В этой системе охлаждающая вода циркулирует
в замкнутом контуре, количество ее невелико (1,5—2 м3)
и остается постоянным (если не считать небольшой по­
тери на испарение). Если бак и трубы выполнены из
нержавеющей стали, меди или латуни, то в систему
может быть залита дистиллированная вода, чем значи­
тельно уменьшается образование накипи и отложение
других твердых осадков на трубках холодильника. На
госплемстанциях можно осуществить две разновидности
циркуляционного охлаждения: водо-водяное и с по­
мощью фреонового холодильного агрегата ХМВ-ФУБС-9.
183


В о д о - в о д я н о е о х л а ж д е н и е имеет следующую
схему. Изготавливается бак емкостью 1,5—2 м3, в кото­
рый самотеком стекает теплая вода из ХГМ. Необходи­
мость стекания теплой воды самотеком диктуется осо­
бенностью работы водоструйного насоса, создающего
разрежение для отсоса неоно-гелиевой смеси из-под
колпака ХГМ: насос не может работать с противодав­
лением. Поэтому трубопровод после водоструйного на­
соса должен быть разомкнут, чтобы дать возможность
воде изливаться в пространство (атмосферу) с нулевым
избыточным давлением.
Для обеспечения слива воды в бак последний уста­
навливается в приямке так, чтобы уровень воды в баке
был несколько ниже патрубка водоструйного насоса.
Далее поступают в зависимости от возможностей. Или
изготавливают (на каком-либо предприятии) кожухо­
трубный теплообменник, который должен быть рассчи­
тан на передачу необходимого количества тепла (одна
машина ЗИФ-700 выделяет в час около 7000 ккал теп­
ла). По трубкам пропускают теплую воду'из ХГМ, а в
межтрубное пространство — холодную загрязненную
воду (из реки, озера, пруда и т. д.). Подачу теплой воды
в теплообменник и далее в ХГМ осуществляют центро­
бежным насосом (обычно марки 2К-6), который уста­
навливают рядом с баком на дне приямка. Подачу хо­
лодной загрязненной воды осуществляют другим центро­
бежным насосом большей производительности и напора,
поскольку эту воду придется подавать на некоторую
высоту (из реки, озера), в большем количестве и по
более длинному трубопроводу. На каждой водяной ли­
нии устанавливают параллельно по два насоса (один
запасной).
Водо-водяное охлаждение можно организовать более
простым способом: осуществлять теплообмен между
теплой и холодной водой не в отдельном кожухотрубном
теплообменнике, а в баке, куда стекает теплая вода.
Нужно изготовить плоский змеевик (или несколько
змеевиков, включенных параллельно), имеющий доста­
точную поверхность теплопередачи, поместить его в бак,
концы вывести наружу и пропускать через него холод­
ную воду.
Хотя змеевик изготовить проще, чем кожухотрубный
теплообменник, но эффективность теплопередачи будет
ниже, поскольку теплая вода, находящаяся в баке,
184


почти неподвижна относительно змеевика. Дело можно
несколько улучшить, поставив в бак лопастную мешал­
ку или включив второй (параллельный) насос на цир­
куляцию теплой воды в самом баке. Эффективность
водо-водяного охлаждения зависит также и от темпера­
туры охлаждающей воды; если вода берется из откры­
того водоема, то летом ее температура может значитель­
но повышаться и не обеспечивать необходимый теплосъем.
Охлаждение с помощью холодильного агрегата
ХМВ-ФУБС-9 (рис. 59) имеет ту же схему, что и водо­
водяное охлаждение. Но вместо змеевика, через который
пропускают холодную воду, в бак с теплой водой поме­
щают два ребристо-трубных испарителя ИРСН-12, кото­
рые берут из комплекта агрегата ХМВ-ФУБС-9. Длина
бака должна быть не менее 2,5 м для того, чтобы там
могли поместиться испарители. Фреоновый холодильный
агрегат ХМВ-ФУБС-9 имеет холодопроизводительность
9000 стандартных килокалорий в час (при температуре
испарения фреона минус 15°С). А это значит, что при
температуре испарения плюс 5—10° С, которая требуется
в данном случае, холодопроизводительность агрегата
повысится до 21 000—22 000 ккал/час. Следовательно,
агрегат может обеспечить охлаждение трех одновремен­
но работающих ЗИФ-702. Агрегат ХМВ-ФУБС-9 един­
ственный из агрегатов сравнительно большой холодо­
производительности, который имеет воздушное охлаж­
дение. Именно благодаря воздушному охлаждению эту
машину возможно применять для решения проблемы
получения холодной воды для охлаждения холодильно­
газовой машины.
Испарители ИРСН-12 включаются в линию фреона
параллельно, перед каждым испарителем ставится тер­
морегулирующий вентиль (ТРВ-4М), который открыва­
ется полностью, т. е. на максимальную холодопроизводительнгсть и наибольшую температуру. Если не хвата­
ет двух испарителей, следует поставить параллельно еще
два (из комплекта агрегата) со своими ТРВ.
В баке следует организовать циркуляцию воды с по­
мощью небольшого (например, 1,5К-6) центробежного
насоса, забирая воду из бака снизу (в насос) и пода­
вая ее обратно в бак сверху. Это необходимо для
повышения коэффициента теплоотдачи от воды к труб­
кам испарителей.
185


S
я
о >,
н с.

I

S

<o с.

ct<гI>
О
гк-ст...>
^гаи
а
>>
О0
1CÛ
«х
* га
2S Яs*
О.

§1
Ks
га

5«
Ч *Ш
<,
адX
2C

Й?
ЦО>
OCO


Цена агрегата 1000 руб. Монтаж агрегата может
быть выполнен по договору специальными организация­
ми по установке холодильного оборудования в торговых
предпиятиях (такие организации имеются в каждом
областном центре). Эта же организация по договору
осуществляет наладку и периодическое техобслуживание
(а также ремонт) агрегата.
Охлажденная вода поступает через фильтр ХГМ
сначала в холодильник гелия, оттуда в масляный холо­
дильник и далее в водоструйный вакуум-насос, создаю­
щий разрежение, под действием которого из-под колпа­
ка ожижителя отсасывается неоно-гелиевая смесь (если
не отводить неон и гелий, содержащиеся в воздухе в
незначительных количествах и не конденсирующиеся
при температуре минус 200° С, то эти газы, постепенно
накапливаясь и заполняя пространство над ожижителем,
будут уменьшать поверхность ожижения и ухудшать
работу ХГМ). Степень разрежения в водоструйном насо­
се зависит от расхода воды через него. Поэтому элек­
троконтактный вакуумметр, показывающий разрежение
в водоструйном насосе, является косвенным указателем
расхода воды. Количество отсасываемой неоно-гелие­
вой смеси указывается индикатором расхода — ротамет­
ром (поплавок ротаметра должен находиться между
двумя рисками на стеклянном корпусе ротаметра) и ре­
гулируется вентилем. После водоструйного насоса вода
сбрасывается в канализацию или по трубе направляет­
ся в бак для охлаждения тем или иным способом.
Каждая из трех систем холодильно-газовой машины
имеет чувствительный элемент, реагирующий на умень­
шение одного из параметров циркулирующей в системе
среды: давления гелия (электроконтактный манометр),
давления масла (мембрана с электроконтактом), рас­
хода охлаждающей воды (электроконтактный вакуум­
метр). При уменьшении любого из этих параметров
ниже определенного предела (на контактном манометре
и вакуумметре нижние пределы могут устанавливаться
и изменяться в зависимости от условий эксплуатации,
па масляном выключателе предел установлен постоян­
но) происходит отключение электродвигателя машины
от сети. Эта система автоблокировки позволяет эксплу­
атировать ХГМ без непрерывного надзора за ней.
Холодильно-газовая машина устанавливается на бе­
тонный фундамент-блок весом 800—900 кг, который, в
187


свою очередь, свободно устанавливается на шести рези­
новых амортизаторах прямо на пол помещения, что
позволяет при необходимости перемещать машину вме­
сте с фундаментом-блоком без особых затруднений.
Ректификационная колонна. В этом аппарате проис­
ходит разделение воздуха на азот и кислород. Процесс
этот протекает следующим образом (рис. 60). После
запуска холодильно-газовой машины, примерно через
5—6 минут, на поверхности ее ожижителя начинает кон­
денсироваться атмосферный воздух, который по наклон­
ной соединительной трубе стекает в колонну, где попа­
дает в нижнюю часть устройства, называемого «газлиф­
том».
Газлифт представляет собой «трубу в трубе», внут­
ренняя (тонкая) труба не доходит до дна наружной
(толстой) трубы. Газлифт — это подъемник жидкости.
Принцип действия его заключается в том, что большая
масса пузырьков газа, подаваемого непрерывно в ниж­
нюю часть внутренней трубы, всплывает в окружающей
жидкости вверх и силой трения на границе пузырька и
жидкости увлекает последнюю вверх. В данном случае
газ в газлифт не подается извне, а образуется из самой
криогенной жидкости, заполняющей нижнюю часть
газлифта и испаряемой посредством подвода тепла по
массивной медной пластине от циркулирующей по труб­
кам воды (к колонне подводится небольшая часть воды,
охлаждающей ХГМ).
Первые порции жидкого воздуха, испаряясь в «теп­
лой» колонне, постепенно охлаждают ее. Пары воздуха
попадают по наклонной соединительной трубе обратно
в ХГМ, поскольку здесь (в полости ожижителя) суще­
ствует некоторое разрежение, образующееся при резком
уменьшении объема газа, превращаемого в жидкость
(объем уменьшается в 700 с лишним раз). Соприкаса­
ясь с поверхностью ожижителя, воздух снова конденси­
руется и опять стекает в колонну. Когда газлифт и при­
легающие к нему участки охладятся до температуры
конденсации воздуха, начинается накапливание жидко­
го воздуха в колонне. Газообразный воздух взамен
ожиженного поступает в ХГМ из атмосферы. Уровень
жидкого воздуха в наружной трубе газлифта непрерывно
поднимается, что фиксируется указателем уровня (стек­
лянным дифференциальным манометром, заполненным
подкрашенной водой, по принципу действия аналогичным
188


Рис. 60. Схематический разрез ректификацион­
ной колонны:
/ — изоляция; 2 — переходник; 3 — газлифт; 4 — плас­
тина для подвода тепла; 5 — регулирующий стер­
жень; 6 — сетка; 7 — змеевик-вымораживатель; £ —
куб колонны; 9 — фильтр воздуха; ІО — сливной кран
для воды; П — предохранительный клапан; 12 — ис­
паритель кислорода; 13 — гидрозатвор; 14 — дроссель­
ный вентиль; 15 — сливная труба; 16 — выморажива­
ющая сетка; 17 — насадка; 18 — предохранительный
клапан.


прибору УЖК в резервуарах ТРЖ К), расположенным
на корпусе колонны. Когда уровень жидкого воздуха
достигнет черты на трубке уровнемера, накопление воз­
духа заканчивают и начинают процесс разделения воз­
духа на кислород и азот. Отверстие, через которое ат­
мосферный воздух попадал в полость ожижителя ХГМ,
закрывают заглушкой на резьбе и открывают впускной
воздушный
клапан (на нижней
части
корпуса
колонны) и выпускной кислородный клапан. С этого
момента атмосферный воздух начинает поступать
(за счет разрежения в полости ожижителя ХГМ)
непосредственно в колонну, а кислород как побочный
продукт в виде газа выбрасывается в окружающее про­
странство.
В нижней, более широкой части корпуса колонны
расположен теплообменник-вымораживатель, изготов­
ленный из медных труб в виде змеевика. Внутри трубок
змеевика движется газообразный холодный кислород.
Воздух, поступающий в колонну из атмосферы, проходя
между трубками змеевика, передает тепло кислороду,
сам при этом охлаждаясь. Таким образом происходит
рекуперация (возврат) холода, содержащегося в от­
бросном продукте — кислороде. При соприкосновении
воздуха со все более холодными участками змеевика на
поверхности трубок начинает оседать в жидком, а за­
тем и в твердом виде сначала вода, содержащаяся в
воздухе, а затем и углекислота. Воздух перед входом в
колонну проходит между вертикальными трубками ис­
парителя, в которых за счет тепла воздуха поддержива­
ется непрерывное кипение жидкого кислорода, посту­
пающего из сборника кислорода, так называемого куба
колонны. На сетке, окружающей трубки испарителя,
происходит окончательное вымораживание из воздуха
углекислоты. Для механического отделения от воздуха
мелких кристаллов твердой углекислоты, которые могут
нарушить работу колонны, перед входом в нее воздух
проходит через мелкопористую насадку-фильтр, поме­
щенную в сетчатый стакан.
Далее воздух проходит вверх по кольцевому простран­
ству вокруг колонны, заполненному сетками, на кото­
рых происходит вымораживание из воздуха ацетилена
и других углеводородов (в этой зоне температура возду­
ха приближается к температуре его конденсации). Очи­
щенный от примесей и охлажденный до состояния насы190


t°c

>00
О

75
25

50
50

25201510 5 О % кислорода
75
wo % азота

Рис. 61. Диаграмма равновесия смеси азот—кислород.

щенного пара воздух вводится в колонну между ее
верхней и нижней частью. В нижней части колонны про­
исходит первичное разделение воздуха, в верхней ча­
сти — почти полная очистка азота от примеси кислорода.
Обе части колонны представляют собой трубу, за­
полненную сетчатой насадкой. Процесс разделения
воздуха осуществляется способом ректификации, при
котором сверху на насадку льется чистый жидкий азот,
а снизу по насадке поднимаются пары кислорода, ки­
пящего в испарителе куба колонны.
Сущность процесса ректификации можно объяснить,
пользуясь диаграммой равновесия двойной смеси «кис­
лород—азот» (рис. 61). Если взять жидкую смесь кисло­
рода с азотом какой-нибудь концентрации и поместить
жидкость, например в сосуд Дьюара, то пары этой
жидкости в зоне, непосредственно к ней прилегающей,
будут находиться в равновесии с жидкостью, т. е. иметь
с ней одинаковую температуру и давление. При этом
концентрация кислорода и азота в парах будет равно­
весной, т. е. отличной от концентрации этих компонен­
тов в жидкости. Равновесная концентрация паров по
191


известной концентрации жидкости (или наоборот) на­
ходится по равновесной диаграмме.
Равновесная диаграмма состоит из двух кривых:
верхняя — линия пара, нижняя — линия жидкости. По
вертикали отложена температура, по горизонтали —
концентрация компонентов. Данная диаграмма постро­
ена для давления 760 мм рт. ст. Чтобы найти, например,
концентрацию паров, находящихся в равновесном со­
стоянии с жидкостью, содержащей 25% кислорода
(75% азота), проводим из точки 25% кислорода (на
горизонтальной оси — абсциссе диаграммы) вертикаль­
ную линию до пересечения с линией жидкости, а затем
из точки пересечения проводим горизонтальную линию
(линию постоянной температуры) до пересечения с
линией пара. Из этой точки пересечения снова возвра­
щаемся по вертикали на ось диаграммы и читаем кон­
центрацию кислорода в парах: 9% (91% азота). Попут­
но узнаем, что данная жидкая смесь кипит (при давле­
нии 760 мм рт. ст.) при температуре минус 193,7° С.
Уменьшение концентрации кислорода в парах по срав­
нению с жидкостью происходит вследствие разницы в
температурах кипения кислорода (минус 183° С) и азо­
та (минус 196° С).
С помощью этой диаграммы можно проследить за
процессом ректификации. Воздух (21% кислорода),
введенный в колонну в жидком состоянии (сконденсиро­
вавшийся насыщенный пар), а следовательно, имеющий
температуру минус 194° С, стекает по насадке вниз
(точка А ). Навстречу ему поднимается пар, представ­
ляющий в этом сечении колонны смесь кислорода с азо­
том (точка Б). Для упрощения картины допустим, что
концентрация пара равна концентрации введенной жид­
кости (21% кислорода), т. е. является неравновесной,
имеющей температуру минус 191,6° С. Более теплый
пар, вступая в соприкосновение с более холодной жид­
костью, частично конденсируется. При этом жидкость
и пар приходят в равновесное состояние, т. е. приобре­
тают одинаковую температуру (предположим, минус
192,8° С — точка В). Отрезок AB пропорционален коли­
честву испарившейся жидкости, а отрезок ВБ — количе­
ству сконденсировавшегося пара. В результате этого
процесса образовался новый пар с концентрацией кис­
лорода 13,5% (точка Д) и новая жидкость с концентра­
цией кислорода 34% (точка Г). Проследим дальнейший
192


путь пара. В новом, расположенном выше сечении
колонны пар снова встречается со стекающей вниз жид­
костью. Предположим (для простоты картины), что
концентрация жидкости равна концентрации пара
(13,5% кислорода), а следовательно, является нерав­
новесной, имеющей температуру минус 194,6° С (точ­
ка Е). Снова происходит контакт теплого пара с хо­
лодной жидкостью, частичная конденсация пара и ча­
стичное испарение жидкости, принятие обеими фазами
одной температуры, допустим, минус 193,7°С (точкаЖ ).
Отрезок ЕЖ — испарившаяся жидкость, отрезок Ж Д —
сконденсировавшийся пар. Опять образовался новый пар
(точка 3) с концентрацией 8% кислорода и новая жид­
кость с концентрацией 25% кислорода (точка И ).
Если следить таким образом за движением пара
вверх, то можно заметить, как по мере подъема по
сечениям колонны пар все более обогащается низкокипящим компонентом — азотом. Жидкость же, стекая
вниз, все более обогащается кислородом и обедняется
азотом. Таким образом, вверху колонны получаются
высокой чистоты (99,9%) пары азота, которые движутся
в зону пониженного давления— в полость ожижителя
ХГМ, где конденсируются и стекают обратно в колонну
(в газлифт). Газлифтом жидкий азот непрерывно по­
дается на верх колонны для орошения насадки.
Внизу колонны получается жидкий кислород, не­
сколько загрязненный азотом (85—82% кислорода),
который собирается в кубе колонны, а оттуда поступа­
ет в трубки испарителя. Здесь происходит интенсивное
образование паров кислорода, частично подаваемых
снова в колонну через дроссельный регулирующий вен­
тиль, а частично направляемых в змеевик вымораживателя и далее в окружающее пространство.
Для того чтобы выбрасываемый кислород мог пре­
одолеть гидравлическое сопротивление трубок змеевика
и выйти из колонны наружу, в кубе колонны должно
поддерживаться давление несколько выше атмосферно­
го. С этой целью создан гидравлический затвор — высо­
кая труба, в которой жидкий кислород, стекающий из
колонны в испаритель создает столб жидкости, доста­
точный для того, чтобы своим весом «запирать» куб
колонны.
Жидкий азот в виде продукта отводится из наруж­
ной трубы газлифта. Этот процесс происходит автома­
193


тически, по мере подъема уровня жидкого азота к от­
верстию отводной трубки. Чем выше уровень азота над
отверстием отводной трубки, тем интенсивнее вытекает
жидкий азот. Из колонны в приемный сосуд Дьюара
жидкий азот подается по сливной трубе с двойными
стенками, пространство между которыми вакуумиро­
вано.
Для автоматического регулирования соотношения
потоков жидкости и пара, движущихся в колонне, суще­
ствует специальное приспособление — массивный мед­
ный стержень с коническим концом, опущенным в жид­
кий кислород в кубе колонны.
Верхним концом стержень соединен с медной пла­
стинкой, по которой подводится тепло от воды к газ­
лифту.
Предположим, что интенсивность кипения кислорода
в испарителе и количество поступающих в колонну па­
ров уменьшились и уровень жидкого кислорода в кубе
стал повышаться При этом конический стержень ока­
зывается погруженным в кислород глубже, а следова­
тельно, количество тепла, отдаваемого стержнем кисло­
роду, увеличилось. Но при этом одновременно уменьши­
лось количество тепла, идущего по медной полосе в
газлифт, вследствие чего интенсивность кипения азота
в газлифте уменьшилась и на верх колонны стало по­
ступать меньше жидкого азота. Таким образом, умень­
шение количества паров кислорода повлекло за собой
требуемое (для
поддержания высокой концентрации
продукта — азота) уменьшение подаваемого на верх ко­
лонны жидкого азота. Также увеличение количества па­
ров кислорода в колонну вызывает увеличение количе­
ства подаваемого наверх жидкого азота.
Колонна имеет тепловую порошковую (аэрогель)
изоляцию. Два предохранительных клапана (один на
нижней части, другой на верхней крышке корпуса ко­
лонны) предупреждают повышение давления до опас­
ной величины в изоляционном пространстве в аварий­
ных случаях.
Эксплуатация холодильно-газовых агрегатов. Мон­
таж холодильно-газовых агрегатов производится брига­
дой специалистов-монтажников завода-изготовителя.
Ими же производится пробный пуск агрегатов. Однако
в дальнейшем эксплуатация и проведение необходимых
работ по восстановлению работоспособности ХГМ (так
194


называемое регламентное обслуживание) осуществля­
ется персоналом станции. При этом каждый раз произ­
водятся все операции, подготовляющие агрегат к пуску,
начиная с наполнения ХГМ рабочим телом.
Н а п о л н е н и е Х Г М г е л и е м . Проводится в сле­
дующем порядке. Открытием запорного вентиля на бал­
лоне с гелием (редукционный вентиль должен быть за­
крыт) убеждаются в наличии гелия в баллоне под
необходимым давлением (по левому манометру редук­
тора не менее 25 кг/см2. Проверяют, закрыты ли про­
дувочный клапан и обратный клапан распределитель­
ной камеры, завернута ли плотно заглушка пускового
баллона. После этого медленно открывают редукцион­
ный вентиль (рядом с баллоном), устанавливая
давление (по правому манометру редуктора) после
редукционного вентиля 25 кг/см2. После этого открывают
обратный клапан на 2—3 оборота и следят за показа­
ниями электроконтактного манометра (на щите управ­
ления). При достижении давления 12 кг/см2 закрывают
редукционный вентиль и запорный вентиль на баллоне.
Открывают (на 2—3 оборота, но не полностью) заглушку
на пусковом баллоне и продувочный клапан, выпуская
гелий (до давления 2 кг/см2) из машины в атмосферу.
Затем закрывают заглушку пускового баллона, проду­
вочный клапан и обратный клапан. Снова открывают
запорный вентиль на баллоне, редукционный вентиль
(до давления 25 кг/см2 на редукционном манометре),
обратный клапан и следят за электроконтактным мано­
метром. При давлении 15 кг/см2 закрывают запорный
вентиль баллона и редукционный вентиль. Открывают
заглушку пускового баллона (на 2—3 оборота) и про­
дувочный клапан, снова сбрасывая гелий из машины в
атмосферу.
Двукратное наполнение и выпуск из ХГМ гелия
необходимы для полного удаления воздуха из всех по­
лостей и каналов машины, поскольку конденсация воз­
духа нарушит работу ХГМ.
После удаления воздуха снова закрывают (плотно)
заглушку пускового баллона, продувочный и обратный
клапаны. Затем, открывая последовательно запорный
вентиль на баллоне, редуктор и обратный клапан, за­
полняют машину гелием до давления (на электроконтактном манометре) 20—21 кг/см2. После этого все
вентили и обратный клапан закрывают.
195


Списанные операций проделывают всякий раз, когда
машина подвергалась разборке (при регламентных
работах) или гелий выпускался из машины полностью.
При необходимости поднять давление гелия в машине
(с течением времени давление гелия в машине умень­
шается из-за естественных утечек через мельчайшие
неплотности в соединениях) операцию сброса гелия из
машины не проводят. Пополнение ведется в описанном
выше порядке.
Наполнение
Х Г М м а с л о м . При монтаже
ХГМ, а также при смене масла в картер заливается
1,25 л турбинного масла марок 22П или ТСП22. Масло
заливается (до заполнения машины гелием) через во­
ронку в штуцер, расположенный на корпусе машины над
смотровым стеклом.
При понижении уровня масла ниже нижней черты
на смотровом стекле (при работе машины) масло до­
ливают. Доливку производят только в неработающую
машину (заполненную гелием). Перед доливкой масла
проверяют, закрыты ли запорный вентиль баллона,
редукционный вентиль, продувочный и обратный кла­
паны распределительной камеры. После этого отвинчи­
вают крышку распределительной камеры и заливают в
нее масло (не доливая на 1 см до верха камеры во из­
бежание попадания воздуха в машину). Завинчивают
плотно крышку камеры и открывают сначала запорный
вентиль баллона, затем редуктор, устанавливая на ма­
нометре редуктора давление гелия на 1—2 кг/см2 боль­
ше, чем в машине. После этого открывают обратный
клапан. После того как повышение уровня масла в кар­
тере прекратится, закрывают обратный клапан и венти­
ли баллона и редуктора. При необходимости операцию
доливки повторяют.
П у с к Х Г М производится в следующем порядке.
Нажатием кнопки «вкл.» подают напряжение на щит
управления. Открытием водопроводного вентиля или
пуском электродвигателя насоса включают в работу
систему водяного охлаждения. При этом стрелка ваку­
умметра проходит ограничитель минимума расхода во­
ды, разрывая цепь, вследствие чего загорается левая
сигнальная лампа на щите управления. Если расход
воды недостаточен и стрелка не переходит ограничитель
минимума, лампа не загорается (двигатель не запу­
стится).
196


Убедившись в достаточном расходе охлаждающей
воды, нажимают кнопку «Пуск» и держат ее нажатой
до тех пор, пока не загорятся средняя и правая сигналь­
ные лампы на щите управления. В промежутке време­
ни (15—45 сек) между пуском электродвигателя и за ­
жиганием ламп происходит следующее. С началом
вращения ротора электродвигателя приходит в движе­
ние масляный насос, давление масла постепенно увели­
чивается, и при достижении величины 2,5 кг/см2 мем­
брана, воспринимающая давление масла, замыкает кон­
такты масляного выключателя, в результате загорается
средняя сигнальная лампа.
До этого момента ХГМ работала на холостом ходу:
давление в рабочем пространстве при ходе поршня вверх
не повышалось, так как рабочее пространство было со­
общено с буферной полостью, которая, в свою очередь,
соединена трубкой с пусковым баллоном, имеющим объ­
ем намного больше, чем рабочее пространство. Холостой
ход облегчает запуск машины.
Как только масляный насос создал необходимое дав­
ление масла, обратный клапан буферной полости
(мембрана которого воспринимает давление масла) разъ­
единяет рабочее пространство и буферную полость.
Давление гелия в рабочем пространстве при ходе порш­
ня вверх начинает повышаться, машина переходит на
рабочий режим. Стрелка электроконтактного манометра,
указывающего давление (усредненное) гелия в рабочем
пространстве машины, при своем движении вверх по
шкале проходит ограничитель минимального давления
гелия (22 кг/см2), разрывает цепь, в результате заго­
рается правая сигнальная лампа. После этого можно
отпустить кнопку «Пуск». Усредненное рабочее давле­
ние гелия должно находиться в пределах 25—26 кг/см2.
Электроконтактный манометр воспринимает давле­
ние гелия через трубку, связывающую манометр с пере­
пускным клапаном (на буферной полости). Перепуск­
ной клапан, как показывает его название, осуществляет
перепуск гелия из картера машины в рабочую полость
при ходе поршня вниз, так как в этой фазе давление
гелия в картере становится больше, чем в рабочем про­
странстве, что создает ненужное сопротивление расши­
рению рабочего тела.
Н а к о п л е н и е ж и д к о с т и в к о л о н н е . После
запуска ХГМ отвинчивают заглушку центрального от­
197


верстия колпака машины, открывая доступ атмосфер­
ному воздуху в полость ожижителя. На колонне долж­
ны быть закрыты воздушный и кислородный клапаны
(рукоятка воздушного — в положении 3, рукоятка ки­
слородного — в положении 2), дроссельный вентиль
открыт до красной отметки, на все продувочные и слив­
ные штуцера колонны должны быть надеты резиновые
колпачки (краник слива воды из поддона колонны за­
крыт).
Через 5—6 минут после запуска машины в полости
ожижителя образуется жидкий воздух, который стекает
в колонну. Начинается процесс охлаждения колонны и
накопления жидкости. В этот период внимательно на­
блюдают за работой всех систем машины и показаниями
приборов. При необходимости регулируют расход ох­
лаждающей воды, проверяя термометром ее температуру
на входе и выходе из машины. Регулируют (очень плав­
но) отсос неоно-гелиевой смеси, если поплавок ротамет­
ра отклонился от положения между двумя рисками.
Нагрев корпуса электродвигателя не должен превышать
60° С (эту температуру выдерживает рука человека).
В к л ю ч е н и е к о л о н н ы в р а б о т у . Примерно
через 2 часа после начала работы машины уровень
индикаторной жидкости в указателе уровня достигает
верхней риски. Пусковой период закончен, жидкость в
колонне накоплена в достаточном'количестве и колонну
включают на ректификацию воздуха: ставят заглушку
воздухозаборного штуцера машины, открывают воздуш­
ный клапан (ручку ставят в положение 4) и кислород­
ный клапан (ручку ставят в положение 3) колонны.
При этом наблюдают за показаниями расходомеров
воздуха и кислорода. Расходомеры являются дифферен­
циальными (разностными) стеклянными манометрами,
заполненными подкрашенной водой, воспринимающими
разность давлений до и после сужения в патрубках воз­
душного и кислородного клапанов (разность давлений
зависит от скорости газа в сужении, а следовательно,
и от расхода).
Для поддержания высокой чистоты отбираемого из
колонны жидкого азота нужно выдерживать соотноше­
ние засасываемого в колонну воздуха и выбрасываемого
из колонны кислорода, равное 4 :1 (т. е. 25% кислорода
от воздуха). Хотя в воздухе содержится 21% (по объ­
ему) кислорода и, следовательно, столько же надо было
НІ8


бы и выводить из колонны, требуемое соотношение 4: 1
объясняется законами процесса ректификации, согласно
которым для получения очень чистого азота нужно
отводить больше грязного (загрязненного азотом) кис­
лорода. Поэтому для получения 99,6—99,8%-ного азота
мы должны отводить кислород чистотой 80%, составля­
ющий (вследствие присутствия в нем азота) 25% от за­
сасываемого воздуха.
Сужения в патрубках воздушного и кислородного
клапанов имеют такие диаметры, что при соотношении
воздуха и кислорода 4:1 уровни жидкости в обоих рас­
ходомерах находятся на одной вертикальной линии.
Поэтому после включения колонны в работу вращением
маховичка дроссельного вентиля регулируют количество
подаваемого в колонну кислорода (а значит, и количе­
ство выбрасываемого наружу кислорода), подводя уро­
вень жидкости в кислородном расходомере к уровню
в воздушном. Регулировку ведут постепенно, помня, что
процессы в колонне изменяются медленно и поворот
дросселя отразится на показаниях расходомера не сразу.
Прием жидкого азота ведут в сосуд Дьюара АСД-15,
имеющий такую габаритную высоту, при которой слив­
ная трубка устанавливается под нужным наклоном (не
менее 5°). «Носик» сливной трубки должен входить в
горловину сосуда во избежание потерь азота от испаре­
ния, так к а к азот вытекает из трубки тонкой струйкой.
После наполнения сосуда его заменяют пустым. З а ­
полненный сосуд опорожняют в накопитель сб.
ООЖ/ТРЖК-4М через воронку.
О с т а н о в к а м а ш и н ы осуществляется нажатием
кнопки «Стоп» на щите управления (автоматическая
остановка машины происходит в случае уменьшения
расхода воды, давления масла и гелия).
Остановка машины производится при появлении
признаков перебоев в процессе ректификации: показа­
ния уровнемера и расходомеров воздуха и кислорода
становятся неустойчивыми. Это происходит вследствие
нарастания на трубках вымораживателя большого слоя
снега воды и углекислоты и увеличения сопротивления
проходу воздуха в колонну. Это наступает примерно
через 3 суток непрерывной работы агрегата ЗИФ-702
и через 5 суток — ЗИФ -1002 (при относительной влаж­
ности воздуха 60%; если влажность больше, сроки не­
прерывной работы агрегатов сокращаются).
199


О т о г р е в , п р о д у в к а , з а п у с к . Для удаления
вымерзшей из воздуха влаги и углекислоты колонну,
а также и машину отогревают теплым воздухом. Для
этого присоединяют шланг пылесоса (с электроподо­
гревателем воздуха), работающего в режиме воздухо­
дувки, к патрубку воздушного клапана колонны, закры­
того резиновым колпачком (колпачок снимают). Цирку­
ляцию воды прекращают. Кран отсоса неоно-гелиевой
смеси закрывают, заглушку на колпаке машины снима­
ют. Рукоятку клапана переводят в положение 1. Теп­
лый воздух попадает в колонну и выходит из нее через
другое отверстие воздушного клапана наружу. Рукоят­
ка кислородного клапана должна быть установлена в
положение 1 (воздух из колонны выходит в атмосферу
через другое отверстие). Дроссельный вентиль повер­
нуть до красной отметки. Колпачки со всех штуцеров
снять, и все сливные вентили открыть. Открыть сливной
краник для спуска воды из поддона колонны и подста­
вить под него емкость на 5 л.
Через 4 часа прогрев заканчивают и начинают про­
дувку (просушку), поскольку нельзя допустить, чтобы в
колонне осталась вода. Ручку воздушного клапана ста­
вят в положение 2 (выход воздуха через воздушный
клапан закрыт, воздух выходит через штуцера и слив­
ную трубу). Ручку кислородного клапана ставят в по­
ложение 2 (клапан перекрыт). Дроссельный вентиль
открывают полностью. Ставят заглушку на колпаке
машины. Продувку заканчивают, когда из всех штуце­
ров и сливной трубы начнет выходить воздух с темпера­
турой 20—25° С. После этого надевают все колпаки, за­
крывают все вентили, ручку воздушного клапана ставят
в положение 3. В этом положении агрегат готов к пуску
или стоянке.
О б с л у ж и в а н и е а г р е г а т а . При работе ХГМ
масло из картера машины в небольших количествах все
же попадает в рабочее пространство, а следовательно,
и в регенератор. Накапливание масла на насадке реге­
нератора ухудшает процесс теплопередачи, что выража­
ется в уменьшении количества выдаваемого колонной
жидкого азота. Это происходит примерно через 800—
1000 часов работы машины, в зависимости от степени
уплотнения поршня в цилиндре. Для восстановления ра­
ботоспособности ХГМ через указанный промежуток
времени производят частичную разборку: отъединяют
200


ХГМ от колонны, предварительно выпустив из машины
гелий (свинчивают накидную гайку), затем снимают
колпак с ожижителем и регенератором с машины, свин­
чивая гайки с 10 стяжных шпилек. После этого извле­
кают регенератор, вынимают заостренным стержнем из
канавки уплотняющее резиновое кольцо (в месте стыка
регенератора с холодильником). Затем помещают реге­
нератор в специальный промывочный бачок (в принад­
лежностях) и выливают малой струей равномерно по
всей насадке регенератора 200 г авиационного бензина
Б-70. Операцию промывки повторяют до тех пор, пока
стекающий бензин будет оставаться бесцветным. После
этого на бачок ставят крышку с переходником, присо­
единяют шланг пылесоса-воздуходувки и ведут в тече­
ние 45 минут сушку насадки регенератора теплым
воздухом.
После промывки регенератора производят промывку
внутренних пазов ожижителя: выливают равномерно
по всем пазам 200 г бензина Б-70 и, наклоняя ожижи­
тель во все стороны (в перевернутом положении), про­
мывают пазы. Слив бензин, сушат пазы теплым возду­
хом.
После промывки ожижителя промывают внутрен­
нюю поверхность трубок водяного холодильника: отъ­
единяют водоподводящие шланги, выдувают воду из
межтрубного пространства холодильника, вывинчивают
винты, крепящие холодильник к корпусу цилиндра.
Прокручивая коленчатый вал за соединительную муфту,
поднимают холодильник вместе с вытеснителем над
корпусом цилиндра. Затем, установив под корпус холо­
дильника (диаметрально противоположно) две гайки и
продолжая прокручивать коленвал, опусканием вытес­
нителя снимают с него холодильник. Далее, выливая
внутрь трубок бензин, промывают холодильник от мас­
ла, после чего продувают трубки теплым воздухом.
После промывки трубок от масла производят опера­
цию удаления накипи с наружной поверхности трубок
холодильника. Для этого заливают в межтрубное про­
странство 30%-ную соляную кислоту (100 мл) на 10 ми­
нут, затем кислоту выливают и пространство промывают
в течение 10 минут проточной водой с последующей
сушкой теплым воздухом.
Перед постановкой холодильника на место нужно
закрепить капроновое кольцо в его канавке на вытес201


Интеле. Для этого, поставив капроновое кольцо на пру­
жинные кольца, надевают на него приспособление —
хомутик. Затягивая винт хомутика, вдавливают капро­
новое кольцо в канавку. Затем, надев холодильник па
вытеснитель, легкими ударами ладони по холодильнику
сверху, насаживают его на вытеснитель. После этого
производят все операции по установке холодильника,
регенератора и ожижителя (заменив поврежденное ре­
зиновое уплотнительное кольцо регенератора на новое
из ЗИ П ’а).
Присоединение колонны к машине должно произво­
диться так, чтобы была обеспечена строгая вертикаль­
ность колонны (по уровню) и возможно меньшая вибра­
ция. Последнего добиваются поочередным регулирова­
нием винтов трех опор колонны.
В промежутках между периодическими разборками
машины с промывкой от масла и накипи указанных выше
узлов проводятся следующие операции по обслужива­
нию машины: продувка буферной полости и пускового
баллона, смена масла, очистка фильтра и масляного
насоса.
Если наблюдается повышение температуры воды на
выходе из машины свыше 29° С, не связанное с умень­
шением напора насоса или засорением водяного фильт­
ра, то машину останавливают и промывают холодиль­
ник 30%-ной соляной кислотой, предварительно спустив
из него воду и продув воздухом для удаления остатков
воды. Кислоту заливают через штатный резиновый
шланг в количестве 100 мл на 10 мин, после чего кисло­
ту сливают, опустив второй шланг в ведро с водой,
и сразу же, присоединив шланг к штуцерам, включают
насос на подачу воды через машину. Промывку ведут
в течение 10 минут. Если замер количества проходящей
через машину воды (замер ведут по секундомеру за
30 сек, подавая воду из водоструйного насоса в ведро)
дает величину меньше 1 м3/час, то обработку трубок
холодильника соляной кислотой повторяют. После про­
мывки колонну и машину отогревают, сушат и запу­
скают.
Перед пуском (после отогрева колонны) агрегата
следует проверить, совмещены ли уровни индикаторной
жидкости в указателе уровня и в расходомерах с нуле­
вым делением. При необходимости — долить жидкость
(несовмещение уровня с нулем является одной из при­
202


чин неправильных показаний приборов). Следует перио­
дически проверять герметичность машины: падение дав­
ления гелия не должно превышать 1 кг/см2 за 12 часов.
Утечки ищут методом обмыл ива ния.
Персонал, обслуживающий холодильно-газовые аг­
регаты, обязан изучить «Инструкцию по технике безо­
пасности при эксплуатации криогенного оборудования
на государственных станциях и пунктах искусственного
осеменения сельхозживотных», выпущенную МСХ СССР
в 1968 г. Напомним лишь основные правила безопас­
ности:
— не включать агрегаты в работу во время прове­
дения на территории станции газосварочных работ, так
как повышенная концентрация ацетилена в воздухе
может привести к проскоку его через вымораживающие
сетки колонны в жидкий кислород, выпадению его в
осадок и взрыву колонны;
— соблюдать осторожное обращение с баллонами
(находящимися под давлением 150 атм) при их пере­
носке и перевозке; — обеспечить вентиляцию помещения во время
работы агрегатов.
Агрегаты для обеспечения себестоимости 1 кг жид­
кого азота в пределах 9—9,5 коп. (для 5—6 штук)
должны эксплуатироваться в течение 6000 часов в год.
Норма расхода гелия — 1 баллон (40 л) на 1 агрегат
в квартал.
Требования к помещению для
монта­
ж а X Г М. Помещение, в котором предполагается уста­
новка холодильно-газовых агрегатов, должно иметь
прочный и жесткий (не прогибающийся под сосредото­
ченным грузом 1,5 т) пол. Агрегаты желательно разме­
щать в каменных зданиях. Приточно-вытяжная венти­
ляция в местностях с большим запылением воздуха
должна иметь в приточной части фильтры воздуха.
Стены, пол и потолок должны допускать влажную
уборку.
Помещение должно иметь площадь из расчета:
на каждый агрегат площадка размером 3,5X1,5 м.
В этом же помещении должен находиться накопитель
жидкого азота сб. ООЖ/ТРЖК-4М, который устанав­
ливают ближе к окну (для передачи по гибкому шлан­
гу накопленного жидкого азота через окно в другой
транспортный резервуар).
203


Весьма желательно, чтобы в смежном помещении
располагались стационарные хранилища биоматериа­
лов в азоте и воздух поступал в агрегаты оттуда.
Трехфазное (380/220 в) электропитание должно
быть проведено кабелем. При выборе сечения жилы ка­
беля (а также трансформатора) нужно учитывать, что
отношение пускового тока к номинальному у электро­
двигателей агрегатов ЗИФ равно 4,5.
Помещение должно отапливаться в холодное время:
температура воздуха в помещении не должна быть
ниже 5° С. Пуск машины при температуре ниже 5° С
может привести к аварии — обрыву шатунных болтов
вследствие загустения смазки.

ПРЕДМЕТНЫЙ
Адсорбент 19
Адсорбция 19
Азот жидкий 11
Алитирование 24
Анализ на кислород 85
Аэрогель 25
«Бинтование сосудов» 18
Вакуум 18
Вентиль сильфонный 95
Включение колонны в рабо­
ту 198
Воздух жидкий 12
Восстановление вакуума 72
Выдача азота из ТРЖ К 126
Вытеснитель 173
Вязкость ударная 16
Газоанализатор ГХП-3 85
Горловина сосуда 20
Движение резервуара 126
Дезинфекция сосудов и хра­
нилищ 79
Десорбция 20
Детандер 9
Диаграмма равновесия кисло­
род—азот 191
Дросселирование 9
Заливка резервуара сб. 00Ж/
ТРЖК-4М из сосудов 128
204

УКАЗАТЕЛЬ
Замерзание резервуара 143
Заправка резервуара 123
Излучение инфракрасное 15
Изоляция:
порошково-вакуумная 17
многослойно-вакуумная 17
Испытания сосудов на испа­
ряемость:
методом взвешивания 58
методом газового счетчи­
ка 62
на полное испарение 65
Испытания хранилищ 75
Испытания ТРЖ К на испаряе­
мость 129
Испытания ТРЖК на плот­
ность 137
Канистра 25
Качество сосуда Дьюара 41
Кислород жидкий 12
Колонна ректификационная 188
Количество криогенного обору­
дования (оптимальное) 157
Конструкция сосуда (оптималь-1
ная) 22
Конвекция 14
Контроль входной 53
Криогенная жидкость 10


Коэффициент теплопроводнос­
ти:
нержавеющей стали 21
тепловой изоляции 21
Машина холодильНо-газовая
ЗИФ 172
Методы хранения спермы:
«нулевой» 154
в глубоком холоде 155
Накопление кислорода в жид­
ком азоте 87
Накопление жидкости в колон­
не 197
Наполнение ХГМ:
гелием 195
маслом 196
Неисправности УЖК 147
Неисправности манометра 149
Нормы увеличения испаряе­
мости 72
Нормы амортизации оборудо­
вания 75
Обслуживание агрегата ЗИФ
200

Ожижитель 174
Опорожнение хранилищ 84
Органы управления и конт­
роля:
ТРЖК-2У 94
ТРЖК-4М 114
Организация обслуживания
пунктов (правильная) 156
Осмотр резервуаров:
внешний 119
ежедневный 141
Отогрев резервуара 146
Отогрев,
продувка,
запуск
ХГМ 200
Охлаждение ХГМ:
проточное 183
замкнутое циркуляционное
183
водо-водяное 184
с фреоновым агрегатом 185
Параметры технические резер­
вуаров 116
Переосвидетельствование
ре­
зервуаров 136
Подача рекламаций 59
Поле температурное сосуда 70
Потери жидкого азота в ТРЖК:
на поднятие давления 159

на испарение 161
в шланге 161
Правила безопасности при эк­
сплуатации:
сосудов и хранилищ 81
транспортных резервуаров
152
холодильно-газовых агрега­
тов 203
Правила Госгортехнадзора 117
Принцип действия ХГМ 170
Признак потери вакуума сосу­
дом 82
Проверка:
манометра 138
УЖК 139
ЗИП 119
Промывка сосудов 81
Процесс ректификации 191
Пудра металлическая 17
Радиация 15
Разрыв шлангов 151
Расконсервация ТРЖ К 120
Расчет:
количества сосудов СД-50
на один ТРЖК-2У 158
количества сосудов СД-20
на один ТРЖК-4М 162
стоимости доставки 1 т
азота в ТРЖК-2У 164
стоимости доставки 1 т
азота в ТРЖК-4М 165
стоимости содержания со­
судов 167
Регенератор 174
Регистрация ТРЖ К 122
Резервуар транспортный:
ТРЖК-2У 89
ТРЖК-7М 105
ТРЖК-3 107
ТРЖК-8 107
ТРЖК-4М 112
сб. 00Ж/ТРЖК-4М 115
Ротаметр 131
Сильфон 21
Системы обслуживания:
«госплемстанция—пунк­
ты» 40
«маршрутно-кольцевое» 40
Системы ХГМ:
заполнения гелием 178
смазки 180
водяного охлаждения 181
205


Сосуд Дьюара:
СД-50 23
«Харьков-15» 26
АТ-4 28
СД-20 30
АТ-6 32
«Харьков-30» 33
СД-5 33
АСД-50 34
A-300S 35
А-1000 36
RCB-4 36
RCB-12 37
LR-7 37
LR-2CS 38
LD-50 43
Сосуд внутренний ТРЖК-8 93
Схема принципиальная:
ТРЖК-2У 96
ТРЖК-8 109
ТРЖК-3 107
ТРЖК-4М 113
Схема конструктивная ТРЖК-8
92
Схема трехходового вентиля
101

Схема установки ТРЖК-8 на
автомобиль ПО
Счетчик газовый 62
Сушка резервуара 147
Тело рабочее 173
Тепловой мост 20

Типы сосудов:
стационарный 42
транспортно-стационарный
44
ручной 47
Требования к помещению для
ЗИФ 203
Увеличение испаряемости
ТРЖК 150
Указатель уровня УЖК 99
Установка ТРЖК на автомо­
биль 120
Установки воздухоразделитель­
ные 169
Устранение неисправностей
ТРЖ К 142
Уход технический за ТРЖ К 135
«Фитилирование» азота 74
Характеристика техническая аг­
регатов ЗИФ 171
Химпоглотитель 20
Хранилище стационарное:
ХСЖА 47
КВ 6202 51
Цена жидкого азота 156
Цикл работы компрессора-де­
тандера 175
Шланг металлический 104
Щуп-уровнемер 68
Экран 16
Эксплуатация агрегатов ЗИФ
194


С О Д Е Р Ж А Н И Е

Предисловие
.........................................................................................3
Введение
................................................................................................^
Способ получения глубокого холода
.........................................
9
Свойство сжиженных г а з о в ........................................................... И
Способ длительного хранения глубокого холода
. . . . 13
Принципиальная схема сосуда Дьюара. Типы изоляции .
14
Конструкция современного сосуда Дьюара.
. . . .
20
Сосуды Дьюара для хранения и транспортирования биомате­
риалов в жидком азоте. Стационарные хранилища
. 23
Системы использования сосудов Дьюара. Значение качества
сосудов. Классификация сосудов по назначению
. . .
39
Стационарные хранилища б и о м а т е р и а л о в .........................47
Эксплуатация сосудов Дьюара и стационарных хранилищ
. 53
Транспортные резервуары для жидкого азота
. . . .
89
Эксплуатация транспортных резервуаров
. . . .
П6
Некоторые вопросы экономики эксплуатации криогенной тех­
ники в ж и в о тн о в о д ств е..........................................................154
Получение жидкого азота с помощью холодильно-газовых аг­
регатов
............................................... ' .....................................168


Фарбер Игорь Маркович
ТЕХНИКА ГЛУБОКОГО ХОЛОДА
В Ж И ВОТНОВОД СТВЕ
Р едактор В, Г. Федотов
Художник А . И. Осминин
Художественный редактор Н. Ф. Шлезингер
Технический редактор Г. Б. Слабнова
Корректор А. В. Пригарина
С дано в набор 15/1 1973 г. Подписано к печати
26/1V 1973 г. Т-06737. Ф ормат 84Х108Ѵзг- Бум ага
тип. № 2. Усл.-печ. л. 10,92. Уч.-изд. л. 11,05.
И зд. № 45. Т ираж 11 000 экз. З а к а з № 6374.
Ц ена 34 коп.
Ордена Трудового К расного Знамени
издательство «Колос», 103716, ГСП, М осква, К-31,
ул. Д зерж инского, д. 1/19.
Т ипография им. Смирнова Смоленского
облуправления издательств, полиграфии
и книжной торговли, г. Смоленск,
пр, им. Ю. Гагарина, 2.
»


/

H.
I

\* À " '

И

ri

-

5'
Л-

v{«'

■ъ ?

•w .
Л

: \


34 коп.

ГБ 4 4 1 и
А

\ы ц.