杜瓦瓶

杜瓦瓶（Dewars）也叫保温瓶，是储藏液态气体、低温研究和晶体元件保护的一种较理想容器和工具。

历史

古罗马时期人们就已经知道，双层容器能保暖。在庞贝城的废墟中，人们曾挖出过一个双层容器。

现代的杜瓦瓶是苏格兰物理学家和化学家詹姆斯-杜瓦爵士发明的。1892年，杜瓦吩咐伯格将玻璃吹制一个特殊的玻璃瓶。这是一个双层玻璃容器，两层玻璃胆壁都涂满银，然后把两层壁间的空气抽掉，形成真空。两层胆壁上的银可以防止辐射散热，真空能防止对流和传导散热，因此盛在瓶里的液体，温度不易发生变化。后来，伯格用镍制造外壳，保护易碎的玻璃瓶胆。起初，这种杜瓦瓶仅在实验室、医院和探险队中使用，以后在野餐或乘火车时也使用起来。

1893 年1 月20 日杜瓦宣布发明了一种特殊的低温恒温器（cryostat）——后来称为杜瓦瓶。1898 年他用杜瓦瓶实现了氢的液化，达到了20.4K。翌年又实现了氢的固化，靠抽出固体氢表面的蒸气，达到了12K。杜瓦发明的盛低温液化气体的容器，就是双层中间镀银，并抽成真空的玻璃容器，这种容器后来被改造成人人皆知的日用品——热水瓶。1925年，开始有大众化的廉价塑料热水瓶出售。

同时，实验室中装运、储藏液态气体也需要类似的真空保温容器。杜瓦于1906年发明了储藏液态氧的金属杜瓦瓶。为铁路运输而设计的容量为110000升的金属容器，液态氧每天蒸发率大约是0.1%，液态氢每天蒸发率大约是0.8%。

功能

杜瓦瓶（Dewars）其要结构和各部件功能如下：

①外筒体：除保护内桶体外，它还与内桶体形成真空夹层以阻止瓶外热量的侵入，减少瓶内低温液体的自然汽化量；

②内筒体：储备低温液体；

③汽化器：通过与外桶内壁的热交换，实现将瓶内的液态气体转化为气态；

④ 液阀：控制杜瓦瓶进行液体充灌或从瓶中排出液体；

⑤安全阀：当容器的压力大于最大工作压力时自动卸压，其起跳压力略大于最大工作压力；

⑥排放阀：在杜瓦瓶灌充液体时，用此阀排放瓶内气相空间的气体，降低瓶内压力，以便快速顺利地灌充液体。其另一作用是杜瓦瓶在储存或其他情况下发生瓶内压力超过最高工作压力时，可用此阀人工排放瓶内的气体，以降低瓶内的压力；

⑦ 压力表：指示瓶内筒的压力；

⑧ 增压阀：此阀开启后，瓶内的液体便会通过增压盘管与外筒壁进行热交换，汽化为气体，进入内筒壁上部的气相空间，使气瓶建立一定的驱动压力（内压），以便驱动瓶内的低温液体，使其流动；

⑨ 使用阀：用于杜瓦瓶液体汽化回路与用户用气进口端管道通路的开启，也可以用此阀控制气体的流速；

⑩ 液位计：比较直观地指示容器内液面的高低，安装位置应便于操作人员观察和检修。

制造

根据结构特点将绝热瓶内外层筒生产分开两条物流线生产，组装时汇总到公共物流线。基本模式如下：

内筒

封头（外定制）检验---封头接管组焊（手工氩弧焊工位）---送到与筒身组对的位置（物料小车）---定尺板（外加工或自加工）检验----卷圆（3轴卷板机，带小卷边直线段）---输送到纵缝焊接工位（物料小车）---纵缝自动焊（TIG，MIG或等离子焊工艺，根据筒身规格和壁厚定）---输送到与封头组焊的工位（物料小车）---环缝自动焊接（锁定卷边插接，MIG焊）----从操作者对面输送组焊结束筒体（辊道平台）-----清洗打压检验---放置在翻身小车上---包绝热层（专用绝热层缠绕工装）----与外筒身组对装配（缠绕机吊装工位上垂直与外筒身组对）

外筒

定尺板（外加工或自加工）检验----卷圆（3轴卷板机，带小卷边直线段）---输送到纵缝焊接工位（物料小车）---纵缝自动焊（TIG，MIG或等离子焊工艺，根据筒身规格和壁厚定）---输送到与封头组焊的工位（物料小车）---环缝自动焊接（锁定卷边插接，MIG焊）----从操作者对面输送组焊结束筒体（辊道平台）---内壁焊接筒冷却盘管（气焊）----放置到翻身小车上----与内筒身组对（缠绕机吊装工位上垂直与外筒身组对）

内外筒成品

组对好的工件安装外封头----环缝自动焊接（采用MIG焊）---放置在翻身小车上----平移工件到水平输送带上-----筒体封头外紧固件和提手焊接（手工氩弧焊）----检漏仪检查

包装入库

对于大的低温容器，物流线和纵环缝焊接基本共线生产，及物流输送小车，纵环缝焊接，外筒内壁自动焊接铜冷却盘管，筒体抛光，检验等，结合生产实际情况确定。一般按如下流程进行：

定制板料检验----移到卷圆工位---真空吸盘吊装到卷圆送料段---送料卷圆---移出卷圆筒体----纵缝焊接（采用等离子或MIG焊）---移出纵缝工位（内筒包绝热缠绕膜，外筒自动焊铜冷却盘管）----封头组对----环缝焊接----内外筒组焊结束-----封闭式抛光房进行外壁抛光---检漏仪检验—包装入库。

安全

杜瓦瓶一般情况下有 4 个阀门，即液体使用阀、气体使用阀、放空阀、增压阀。此外还有气相压力表和液位计。杜瓦瓶不但设置了安全阀，而且还设置了爆破片。一旦瓶内气体的压力超过安全阀的起跳压力，安全阀立即会起跳自动排气泄压。如果安全阀失灵或气瓶发生意外导致真空层破坏，瓶内压力急剧升高到一定的程度，其所设的防爆片即会自动破裂，从而及时地将瓶内的压力很快降到大气压力。杜瓦瓶储存的是医用液态氧，大大增加了储氧能力。1 只容积为 175 L 的杜瓦瓶，它的储氧量就相当于 28只 40 L 容积的高压气瓶的储氧量，这样就大大减轻了运输压力，也减少了资金的投入。杜瓦瓶使用有 2 种方法：

（1）杜瓦瓶气体使用阀，将高压金属软管一头连接在杜瓦瓶气体使用阀上，一头连接在汇流排上，先开增阀，然后缓慢打开气体使用阀，即可使用，大多数医院只用气相阀就能满足用气要求。

（2）杜瓦瓶液体使用阀，用高压金属软管将杜瓦瓶液体阀所在管道与汽化器相连，气化器的大小按用气量大小配置，采用无缝钢管管道输送气体，管道上安装减压阀、安全阀、压力表来控制供气系统的安全，这样既能方便、稳定地用气，又能确保安全使用。使用杜瓦瓶时，先确认连接好后，再打开液体使用阀，若气体压力达不到使用要求，可开增压阀，稍等几分钟压力会升高并达到使用要求^[1]。

参考资料

[1] 洪厚云.浅谈医用液态氧杜瓦瓶的安全使用[J].中国医疗设备,2014,(10):69-71. · 万方[引用日期2019-07-25]