Терморегулируемое криостатное устройство

Терморегулируемое криостатное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(t ij 943669

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвтоосномь свидетельствь (61) Дополнительное к авт. свид-ву g 436334 (22) Заявлено 13. 05. 80 (21) 2927268/18-24 (5()М. Кл. с присоеяинением заявки пеG 05 0 23/30

Гоеудерстееккыб кеиитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень М26

Дата опубликования описания 15.07.82 ао делен иеебретенкй и открытки (53) УДК 621. 555..6(088.8) (72) Авторы изобретения

В.С.Медведев, В.Б.Подолич и В.М..Ермаков

Ф

Институт физики AH Украинской CCP (7I ) Заявитель (54) ТЕРМОРЕГУЛИРУЕМОЕ КРИОСТАТНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к терморегулируемым криостатным устройствам и предназначено для автоматической стабилизации и регулирования температуры объекта в диапазоне 4, 2300 К, может быть использовано при физико-технических испытаниях и исследованиях материалов.

По основному авт.св.)г436334 известно терморегулируемое криостатное 1о устройство, содержащее криостат и автоматическую систему термостатирования. В этом устройстве регулирование и стабилизация температуры объекта осуществляется в потоке теплообменной среды, например, жидкого или газообразного гелия, поступающей в термостатируемую камеру криостата в количествах, регулируемых системой управления. В резервуар-питатель, 20 содержащий криогенную жидкость,снабжен клапаном постоянного давления, предназначенным для поддержания как в резервуаре- питателе,так и в термостатируемой камере,. постоянного избыточного давления, необходимого для транспортирования криогенной жидкости или ее паров, используемых в качестве теплообменной среды, через криостатную систему. В полости резервуарапитателя установлен переключающий вентиль, имеющий верхнее и нижнее заборные отверстия, который предназначен для отбора из резервуара-питателя либо криогенной жидкости через нижнее заборное отверстие, либо ее

napos через верхнее заборное отверс" тиз. Седло клапана регулятора расхода, установленного на линии отвода отработанных паров криогенной жидкости из термостатируемой камеры, имеет

Йереиенное сечение, что позволяет оптимизировать процесс термостатирования. Криостат, являющийся одним иэ блоков устройства, содержит съемный надежный кожух, полость которого ваТермостатирование камеры 18 с установленным в ней объектом, осуществляется путем непрерывной подачи в нее газообразного или жидкого криоагента из резервуара 8 через вентиль

9, заборную трубку 10, теплообменник

11 и форкамеру 13, так как в резервуаре 8 поддерживается постоянное избыточное давление, обеспечиваемое клапаном постоянного давления 2. Управление потоком криоагента осуществляется регулятором расхода 3, установленном на линии отвода отработанных паров криоагента, выводимых из камеры 18 по трубе подвеса 19. За счет регулирования проходного сечения канала 29 вентилем 31 в камере 18 устанавливается температура близкая к заданной. Для стабилизации температуры в камере 18 на заданном уровне используется компенсационный метод, при котором, например, при применении термопарного датчика температуры 4, введемного в камеру 18, термоэлектродвижущая сила его сравнивается с опорным напряжением, вырабатываемым высокостабильным источником напряжения, например, потенциометром 5. При этом при равенстве термоэлектродви" жущей силы опорному напряжению, выбор которого определяется заданной

3 94366 куумирована, резервуар жидкого азота со съемными радиационными экранами, резервуар с криогенной жидкостью, используемой для термостатирования объекта, с заборной трубкой, теплообменником и. примыкающей к мему форкамерой с нагревателем, термостатируемой рабочей камерой и трубой подвеса. Все эти элементы (кроме съемных) неразьемно и герметично соединены между 10 собой (1j.

Недостатком этого терморегулируемого криостатного устройства являет- ся ограниченная область его примененияе 1$

Цель изобретения - расширение области применения терморегулируемого криостатного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в терморегулируемом криостатном устройстве криостат снабжен конической втулкой, установленной в коническом отверстии, выполненном в форкамере, а выходной конец трубки теплообменника герметично установлен в конической втулке, соединенной с форкамерой с обеспечением герметичного соединения, а труба подвеса соединена с крышкой наружного кожуха посредством разъемного герметичного со" 30 единения. 1

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - крио стат с клапаном постоянного давления и регулятором расхода.

Устройство содержит криостат 1, клапан постоянного давления 2, регулятор расхода 3, датчик температуры системы стабилизации и регулирования температуры 4, задатчик опорного на40 пряжения (сигнала) 5, усилитель сигнала разбаланса (например, фотокомпенсационный усилитель) 6 и двухпозиционный регулятор (например, электронный регулирующий потенциометр) 7

Криостат (фиг.2) содержит резервуар

4$ для криогенной жидкости 8 с вентилем заборную трубку 10, соединенную с теплообменником 11, выходной конец которого введен в коническую втулку

12, а последняя введена в коническое отверстие форкамеры 13 своим коничес ким выступом. На внешней поверхности форкамеры установлен электронагреватель 14. В кольцевой проточке кони ческой втулки помещена уплотнительная $$ прокладка 15. Коническая втулка 12 и форкамера 13 герметично соединены болтами 16. Болты сьемника 17 ввинче9 4 ны во фланец конической втулки 12 до упора с форкамерой 13. К форкамере

13 примыкает термостатируемая рабочая камера 18, закрепленная на трубе подвеса 19. В верхней части трубы подвеса 19 смонтирован фланец 20, который через прокладку 21, болтами 22 разъемно скреплен с .фланцем 23, установленном на крышке 24. К крышке 24 съемно монтируется кожух 25. К резервуару с жидким азотом 26 крепятся съемные радиационные экраны 27, охватывающие резервуар-питатель и другие детали криостата, охлаждаемые до нижайшего температурного уровня, отдаляя их от узлов криостата, температура которых может быть более высокой. Регулятор расхода (фиг.2) содержит корпус 28 с каналами 29:и 30.

В корпусе 28 смонтированы игольчатый вентиль 31, соленоидный клапан с соленоидной катушкой 32 и бойком 33 и игольчатый вентиль 34. Клапан постоянного давления 2 смонтирован на трубопроводе 35, который соединен с резервуаром с криогенной жидкостью 8. формула изобретения

1. Терморегулируемое криостатное устройство re авт.св. Р 436334,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в нем криостат снабжен конической втулкой, установленной в коническом отверстии, -выполненном в форкамере, а выходной конец трубки теплообменника герметично установлен в конической втулке, соединенной с форкамерой с обеспечением герметичного соединения.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с -я тем, что труба подвеса соединена с крышкой наружного кожуха посредством разъемного герметичного соединения.

Источники информации, прийятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

N 436334, кл. 6 05 D 23/30,. 1970 (прототип).

5 94366 температурой, сигнал ошибки на входе усилителя 6 равен нулю и движок реохорда электронного регулирующего по. тенциометра 7 находится в зоне регулирования, и обе контактные группы этого потенциометра разомкнуты,т.е. обесточены электронагреватель 14 и катушка соленоида 32. Канал 30 перекрыт бойком 33.

При понижении температуры в каме- в ре 18 на входе усилителя 6 появляется электрический сигнал разбаланса (сигнал ошибки) определенной полярности, который после усиления поступает на электронный регулирующий по- и тенциометр 7 и приводит . в движение движок реохорда, выводя потенциометр из эоны регулирования. При этом замыкается цепь питания электронагревателя 14, что ведет к подогреву рз камеры 18. При повышении температуры в камере 18 на входе усилителя 6 также появляется электрический сигнал разбаланса как и при понижении температуры, но обратной полярности, движок реохорда потенциометра 7, вра-. щаясь в противоположном направлении, выводит потенциометр из зоны регулирования и при этом замыкает цепь питания соленоидной катушки 32. Проход зв под бойком 33 открывается, и в камеру 18 импульсно подается дополнительное количество криоагента, что ведет к охлаждению камеры 18. При изменении характера проводимых исследований свойств материалов, например, при переходе от измерений спектральных характеристик материала в оптическом диапазоне частот к измерениям свойств материала в СВЧ диапазоне или при необходимости привязки криостата к различным внешним приборам следует снять наружный кожух 25 и радиационные экраны 27. Рассоединить проводники электронагревателя

l4. Отвинтить болты 22 и болты 16 и, \

9 6 используя болты-съемники 17, отсоединить втулку 12 от форкамеры 13, .Из-. влечь блок, состоящий иа трубы подвеса 19, камеры 18 с форкемерой 13 и электронагревателем 14; После замены блока сборка криостата осущест" вляется в обратном порядке.

Применение изобретения позволяет существенно расширить область применения предлагаемого терморегулируемого криостатного устройства, т.е. при помощи одного криостата и нес« кольких сменных блоков можйо решить большое. количество задач по исследованию свойств и испштаний материалов и отпадает необходимость в изготовлении и использовании большого количества узкоспециализированных криостатов, требующихся для выполнения того же самого объема работ.