Теплообменник для систем локального охлаждения тела человека

Полезная модель относится к трубчатым спиральным теплообменникам и может быть использована в системах локального охлаждения тела человека. Теплообменник содержит, по меньшей мере, одну металлическую трубу, предназначенную для циркуляции хладоносителя, и, по меньшей мере, одну металлическую трубу, предназначенную для циркуляции хладагента. Трубы свиты в одинаковые плоские спирали, витки которых расположены вплотную друг другу. Каждая спираль расположена соосно другой спирали в контакте с ней. Свободное пространство между трубами заполнено теплопроводящим материалом с образованием теплообменного блока. Трубы имеют равный диаметр, а теплообменный блок заключен в теплоизолирующий кожух. Полезная модель решает задачу создания теплообменника малых габаритных размеров, простого в изготовлении и обеспечивающего высокую эффективность теплообмена.

Полезная модель относится к трубчатым спиральным теплообменникам и может быть использована в системах локального охлаждения тела человека.

Известен теплообменник, содержащий две металлические трубы, предназначенные, соответственно, для циркуляции охлаждающей рабочей среды и жидкости, подлежащей охлаждению, свитые в цилиндрические спирали, витки которых расположены вплотную друг к другу (см. US 1799081, 30.05.1931). В известном теплообменнике спирали расположены соосно, одна внутри другой, в контакте друг с другом, а свободное пространство между трубами заполнено теплопроводящим материалом с образованием теплообменного блока.

Известный теплообменник принят в качестве ближайшего аналога заявленного теплообменника.

Недостатками известного теплообменника являются сложность его изготовления и значительные габаритные размеры, что обусловлено навивкой труб в цилиндрические спирали.

Задачей заявленной полезной модели является создание теплообменника малых габаритных размеров, простого в изготовлении и обеспечивающего высокую эффективность теплообмена.

Указанная задача решается в теплообменнике, содержащем, по меньшей мере, одну трубу, предназначенную для циркуляции хладоносителя, и, по меньшей мере, одну трубу, предназначенную для циркуляции хладагента, в котором каждая из труб свита в спираль, витки которой расположены вплотную друг другу, каждая спираль расположена соосно другой спирали в контакте с ней, а свободное пространство между трубами заполнено теплопроводящим материалом с образованием теплообменного блока, при этом трубы имеют равный диаметр, свиты в одинаковые плоские спирали, а теплообменный блок заключен в теплоизолирующий кожух.

В частном варианте выполнения теплообменника труба, предназначенная для циркуляции хладоносителя, имеет на своем протяжении, по меньшей мере, один дополнительный патрубок, снабженный сменным дросселем и отсечным клапаном.

Это дополнительно позволяет при необходимости использовать теплообменник в таких системах локального охлаждения тела человека, где требуется охлаждение различных участков тела с различной температурой и скоростью подведения хладоносителя, в частности, в системах краниоцеребральной гипотермии. различных участков тела с различной температурой и скоростью подведения хладоносителя, в частности, в системах краниоцеребральной гипотермии.

В еще одном частном варианте выполнения теплообменника трубы имеют овальное или прямоугольное сечение, что дополнительно увеличивает контакт между ними и, следовательно, повышает интенсивность теплообмена.

В еще одном частном варианте выполнения теплообменник содержит две спирали, в которые свиты трубы, предназначенные для циркуляции хладоносителя, и одну спираль, в которую свита труба, предназначенная для циркуляции хладагента, расположенную между первыми двумя спиралями.

В еще одном частном варианте выполнения теплообменника трубы выполнены из медного или алюминиевого сплава.

В еще одном частном варианте выполнения теплообменника теплопроводящий материал представляет собой алюминиевый сплав, сплав на основе олова, эпоксидную смолу с металлическим наполнителем или теплопроводящую сухую смесь.

На фигуре представлено схематичное изображение заявленного теплообменника, согласно частному варианту выполнения.

Теплообменник, изображенный на фигуре, содержит металлическую трубу 1, предназначенную для циркуляции хладоносителя (например, водного раствора пропиленгликоля), используемого для охлаждения тела человека, и металлическую трубу 2, предназначенную для циркуляции хладагента (например, хладона). Трубы 1 и 2 имеют равный диаметр.

Трубы 1 и 2 свиты в одинаковые плоские спирали, витки которых расположены вплотную друг другу. Каждая спираль расположена соосно другой спирали в контакте с ней. Свободное пространство между трубами заполнено теплопроводящим материалом 3 с образованием теплообменного блока, который заключен в теплоизолирующий кожух 4.

Теплообменник изготавливают, например, следующим образом.

Трубы 1 и 2 свивают в спирали, наматывая на одинаковые оправки, имеющие реборды с двух сторон. Затем полученные спирали устанавливают друг на друга, плотно прижимают друг к другу и укладывают в форму для заливки, которую заливают расплавленным теплопроводящим материалом 3 (например, сплавом на основе олова). Концы труб 1 и 2 при этом выводят из формы. После застывания теплопроводящего материала 3 образуется теплообменный блок, который затем заключают в теплоизолирующий кожух 4.

Труба 1, предназначенная для циркуляции хладоносителя, имеет на своем протяжении два дополнительных патрубка 5 и 6, каждый из которых снабжен сменным дросселем 7 и отсечным клапаном 8.

Дроссели 7 предназначены для подведения хладоносителя к различным участкам тела человека с заданным расходом. Отсечные клапаны 8 предназначены для перекрытия потока хладоносителя при отсутствии необходимости в его подведении, что определяется методикой процедуры охлаждения.

Примером использования теплообменника может служить его применение в системе краниоцеребральной гипотермии, где требуется подведение хладоносителя к затылочной части шеи и области сонной артерии с температурой, большей, чем температура хладоносителя, подводимого к голове человека.

В этом случае выход трубы 1 соединяют со средствами подведения хладоносителя к аппликатору, накладываемому на голову человека, а выходы дополнительных патрубков 5 и 6, соответственно, со средствами подведения хладоносителя к аппликаторам, накладываемым на затылочную область шеи и область сонной артерии. Отведение хладоносителя от аппликаторов (с возвратом его в теплообменник) может быть осуществлено с помощью известных технических средств, не раскрываемых конкретно в настоящей заявке.

Заявленный теплообменник может быть использован в системах охлаждения, не связанных с медицинским применением, а именно, в любых системах непрерывного отведения тепла в небольших объемах.

1. Теплообменник, содержащий, по меньшей мере, одну металлическую трубу, предназначенную для циркуляции хладоносителя, и, по меньшей мере, одну металлическую трубу, предназначенную для циркуляции хладагента, в котором каждая из труб свита в спираль, витки которой расположены вплотную друг другу, каждая спираль расположена соосно другой спирали в контакте с ней, а свободное пространство между трубами заполнено теплопроводящим материалом с образованием теплообменного блока, отличающийся тем, что трубы имеют равный диаметр и свиты в одинаковые плоские спирали, а теплообменный блок заключен в теплоизолирующий кожух.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в нем труба, предназначенная для циркуляции хладоносителя, имеет на своем протяжении, по меньшей мере, один дополнительный патрубок, снабженный сменным дросселем и отсечным клапаном.

3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в нем трубы имеют овальное или прямоугольное сечение.

4. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что он содержит две спирали, в которые свиты трубы, предназначенные для циркуляции хладоносителя, и одну спираль, в которую свита труба, предназначенная для циркуляции хладагента, расположенную между первыми двумя спиралями.

5. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в нем трубы выполнены из медного или алюминиевого сплава.

6. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в нем теплопроводящий материал представляет собой алюминиевый сплав, сплав на основе олова, эпоксидную смолу с металлическим наполнителем или теплопроводящую сухую смесь.