Криостат для регулируемого охлаждения

Криостат для регулируемого охлаждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

гФ и

= СОЮандр!

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено 17, 11.75 (2! ) 2191849/28-26 с присоединениеат заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.80. Бюллетень М 12

Дата опубликования описания 03.04.80

\ (5l)M. Кл.

F 25 Ъ 3/10

G 05 Ъ 23/30 йсударстеаеий какатет

СССР ав делам кзабрвтенай в аткрктвй (53) УД((621.642 (088.8) В. М. Бойчук, Э. А. Амалии, H. Н. Воликов и О. М. Сафроненко (72) Авторы изобретения

Физико-технический институт низких темти.ратур

AH Украинской CCP (7!) Заявитель (54) КРИОСТАТ ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Изобретение относится к технике низких температур, в частностй к созданию конструкний терморегулируемых криостатов.

Известно устройство для регулируемо5 го охлаждения, содержащее концентрически расположенные емкости с рабочим и экранируюшим хладагентами и последовательно соединенные заливной трубопровод с вентилем-распределителем, теплообменник с развитой поверхностью теплообмена и трубопровод обратного потока, расположенные во внутренней емкости, расширительную камеру, расположенную в верхней части внутренней емкости, сообшаюшуюся с трубопроводом обратного потока и соединенную посредством изолированного патрубка с атмосферой. Изменением положения вентиля-распределителя в теплообменник под действием избыточного давления подается жидкая или газообразная фаза хладагента в зависимости от тепловой нагрузки на обьект охлаждения 1), Недостатком устройства является то, что избыточное давление и газовой емкости создается за счет испарения части криогенной жидкости вследствие теплообмена между нею и проходяшим через расширительную камеру нагретым в теплообменнике газом, что приводит к дополнительным потерям хладагента.

Наиболее близким к предлагаемому яв« ляется устройство с регулируемой температурой охлаждения, содержашее емкость для криогенной жидкости с держателем охлаждаемого обьекта на цилиндрическом хвостовике, внутри которого расположен поршень со штоком, выведенным наружу.

При перемешении поршня тепловое сопротивление между охлаждаемым обьектом и криогенной жидкостью, изменяется, что позволяет установить заданную разность температур между хладагентом и охлаждаемым объектом. Дополнительная регулировка температуры осушествляется нагревателем 12) .

Недостатком этого устройства является повышенный расход хладагента из-за конвективного теплообмена в полости хвостовика под поршнем, а также отсутствие полезного использования отходящих .паров криогенной жидкости.

Цель изобретения-сокращение расхода криогенной жидкости.

Цель достигается тем, что между gepжателем и цилиндрическим хвостовиком установлен теплообменник, а шток выполнен с каналом, посредством которого теп- лообменник сообщается с газовой полостью емкости.

На чертеже схематически изображено устройство криостата для регулируемого охлаждения.

В корпусе 1 установлена емкость 2 для криогенной жидкости (например, жидкого азота) зашище нная радиационным экраном 3. Охлаждаемый обьект 4 закреплен на медном торце теплообменника

5 (одновременно являющимся держателем охлаждаемого объекта), представляющего собой трубку, к внутренней поверхности которой припаяны сетчатые диски. В .цилиндрическом хвостовике 6 установлен с возможностью вертикального перемещения поршень 7 с пОлым штоком 8, один конец которого выведен наружу, а второй проходит сквозь отверстие в поршне 7., Шток 8 имеет отверстие 9 в газовой полости емкости. 2. Заливка криогенной жидкости осуществляется через трубку

10, отвод паров — через трубку 11, а также .через канал штока 8, теплообменник 5 и трубку 12, снабженную вентилем

13. Для получения нужного значения температуры охлаждаемого объекта 4 теплообменник 5 снабжен электрическим нагревателем 14.

Устройство работает следующим обра- зом.

Минимальное значение температуры охлаждаемого объекта 4, практически равное температуре кипящего хладагента, получается при, крайнем нижнем положении поршня 7. При его подъеме seepx тепловое сопротивление между охлаждаемым объектом 4 и хладагентом увеличивается. С помощью нагревателя 14 можно получить более высокую температуру, вплоть до комнатной. Поток газа через полый шток 8, цилиндрический хвостовик

6 и теплообменник 5 исключает конвективный теплообмен в цилиндрическом хвоотовике 6 между охлаждаемым обьектом 4 и днищем поршня 7 и регулируется вентилем 13 из условия минимально суммарного расхода хладагента. Это позволяет сократить расход криогенной жидкости при работе криостата в широком диапазоне температур и при больших тепловых нагрузках.

Формула изобрете„ния

Криостат для регулируемого охлаж- . дения, содержащий емкость для криогенной жидкости с держателем охлаждаемого обьекта на цилиндрическом хвостовике, внутри которого расположен поршень со штоком, выведенным наружу, о т— л и ч а ю ш и.й с я тем, что, с целью сокрашения расхода криогенной жидкости, между держателем и цилиндрическим хвостовикож установлен теплообменник, З а шток выполнен с каналом, посредством которого теплообменник сообщается с газовой полостью емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 570309, кл. Р 25 В 3/10, 1977.

2. Патент Японии N 12061, кл. 68 А 13, опублик, 1968 (прототип) .