Вариатор температуры

 

Союз Советских

Социалистических

Реса ублик

QllHCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (11)623193 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.09 76 (21)2405642/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано05. 09.78. Бюллетень №33 (45) Дата опубликования описания О,М. 18 (51) М. Кл.

Q 05 D23/19

Гюсударстаеиимй комитет

Casaba Миииетрее CCCP ае делам изебретеиий и еткрмтий (53) УДК 621.646 (088.8) И. А. Басс, А. М. Гердов, Г. С. Грицевский и О. Н. Денисов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВАРИАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение касается стабилизации и широкотемпературного регулирования температуры исследуемого образца, преимущественно в радиоспектрометрах магнитного резонанса, и может быть использовано в экспериментальной физике, химии и биологии.

Известен вариатор температуры регулиру -. емого охлаждения пробы, содержащее сосуд

Дьюара со сжиженным газом, погруженный в сжиженный газ трубопровод, в верхней части которого установлены исследуемый образец и автоматический регулятор темпера туры (1) .

Регулирование температуры термостатируемого образца в известном устройстве производится путем выдавливания сжиженного газа в трубопровод и изменения расстояния между поверхностью испарения столба сжи- 15 женного газа и образцом. Однако известное устройство не позволяет получать температуры исследуемого образца выше комнатных, Наиболее близким по технической сущности является вариатор температуры, содержащий сосуд Дьюара, трубопровод, один конец которого расположен в сосуде Дьюара, на другом конце трубопровода размещены термодатчик и нагреватель, под которым рас. положен клапан, подключенный к блоку управления, испаритель, расположенный под трубопроводом, регулятор температуры и источник питания (2).

Такой вариатор температуры ненадежен в работе. При работе в режиме высоких температур при случайном прекращении подачи сжатого газа сгорает нагреватель, расположенный в трубопроводе.

Б режиме низких температур при израсходовании запаса сжиженного газа в сосуде

Дьюара может сгорать испаритель, находящийся при нормальной .работе в сжиженном газе.

Другим недостатком известного вариатора температуры является неудобство в эксплуатации, выражающееся в том, что для перехода от режима низких температур к режиму высоких температур требуется значительное время для предварительного согревания камеры с клапаном и трубопровода до температуры сжатого газа.

Кроме того, в даннои вариаторе при переходе от режима низк; х температур к режиму высоких температур, в трубопроводе, камере и на клапане, охлажденных до весьма низких температур, интенсивно конденсируется и замерзает влага, содержащаяся в сжатом газе, что может привести к забива623193 нию клапана и трубопровода и нарушению подачи сжатого газа.

Целью изобретения является повышение надежности вариатора в работе.

Указанная цель достигается тем, что вариатор температуры содержит реле давления, блок переключения режимов, релейный блок и дополнительный испаритель, расположенный под трубопроводом, причем нагреватель и испаритель соединены с регулятором температуры через блок переключения режимов, а блок управления, дополнительный испаритель и регулятор температуры соединены с источником питания через последовательно соединенные реле давления, блок переключения режимов и релейный блок, реле давления соединено с сосудом Дьюара.

На чертеже схематически показан предлагаемый вариатор температуры.

Вариатор темпе!ературы содержит сосуд

Дьюара 1, регулятор температуры 2 с термодатчиком 3, нагревателем 4 и испарителем

5, труоопровод 6 с клапаном 7, блок управления 8, источник питания 9, реле давления

10, дополнительный испаритель 11, релейный блок 12 и блок переключения режимов

13. Релейный блок 12 содержит реле 14 с контактами 15, 16 и реле 17 с контактами

18, 19. Блок переключения режимов !3 содержит переключатели 20, 21, 22.

При работе в режиме низких температур от температуры сжиженного газа до комнатной переключатель 21 переключается относительно положения, показанного на чертеже. В начальный момент избыточного давления в сосуде Дьюара 1 нет, и контакты реле давления 10 находятся в положении, показанном на чертеже, К регулятору температуры подключен испаритель 5, но регулятор температуры 2 от источника питания 9 отключен. Напряжение от источника питания

9 поступает через контакты переключателя 21, контакты реле давления 10 и контакты 19 реле !7 на дополнительный испаритель и на блок управления 8, вызывая закрытие клапана 7. B сосуде Дьюара 1 начинается испарение сжиженного газа и создается избыточное давление, действующее на реле давления 10, что вызывает срабатывание реле давления 10 и переключение его контактов.

При этом происходит включение регулятора температуры 2 в цепь источника питания 9 и отключение от источника 9 дополнительного испарителя. Клапан остается закрытым.

Контакты реле давления 1О одновременно с отключением дополнительного испарителя 11 включают питание реле 14,что вызывает замыкание контактов 15 и 16. Контакты 15 включают реле 17, которое замыкает контакты 18, обеспечивая. включенное положение реле 17 при последующем отключении реле

14. Контакты 19 реле !7 размыкаются.

Регулятор температуры 2, управляемый сигналом термодатчика 3, устанавливает и автоматически поддерживает заданную температуру, регулируя избыточное давление в сосуде Дьюара 1 и высоту столба сжиженного газа в трубопроводе 6.

В процессе работы сжиженный газ испаряется, и его уровень в сосуде Дьюара опускается ниже нижнего торца трубопровода 6. Пары сжиженного газа проникают в трубопровод 6, давление газа в сосуде Дьюара 1 падает и становится близким к атмосферному. Реле давления 10 возвращается в исходное положение, показанное на чертеже, 10 Это вызывает отключение регулятора температуры 2 от источника питания 9. Но повторное включение дополнительного испарителя 11 не происходит, так как цепь его питания через контакты 16 реле 14 разорвана в связи с отключением цепи питания этого реле, и цепь питания через контакты 19 реле

17 также разорвана, так как реле 17 остается включенным.

B режиме высоких температур (от температуры сжатого газа до максимально возможной для данной конструкции) контакты переключателя 20 переключаются относительно положения, показанного на чертеже. При этом размыкаются цепи питания блока управления 8 дополнительного испарителя 11, реле !

4 и реле 17.

В первый момент избыточного давления в сосуде Дьюара 1 нет, и контакты реле давления 10 находятся в положении, показанном на чертеже. К регулятору температуры 2 подключен нагреватель 4. Регулятор температуры 2 от сети отключен, Сжатый газ проЗО ходит через седло клапана 7 в трубопровод

6, обдувает нагреватель 4. В сосуде Дьюара за счет пневматического сопротивления трубопровода создается избыточное давление, достаточное для срабатывания реле давления 10. Реле давления !О срабатывает, и

его контакты переключаются. Происходит включение регулятора температуры 2. Регулятор температуры устанавливает и поддерживает автоматически заданную температуру с помощью нагревателя 4. Прекра4п щение подачи сжатого газа не вызывает сгорание нагревателя 4, так как реле давления 10 вернется к положению, показанному на чертеже, и отключит регулятор температуры 2.

В третьем режиме, назовем его условно

45 режимом «средних» температур (от нескольких десятков градусов ниже нуля до максимально возможной для данной конструкции вариатора), контакты переключателя 22 переключаются относительно положения, показанного на чертеже. В первый момент избыточного давления в сосуде Дьюара 1 нет, и контакты реле давления 10 находятся в положении, показанном на чертеже. К регулятору температуры 2 подключен нагреватель 4, регулятор температуры 2 от источника питания 9 отключен. Напряжение от источника питания 9 поступает через контакты переключателя 22, контакты реле давления

10 и контакты 19 реле 17 на дополнительный испаритель 11 и на блок управления 8, вызы623193 вая закрытие клапана 7 и испарение сжиженного газа в сосуде Дьюара. В сосуде Дьюара создается избыточное давление газа, что вызывает срабатывание реле давления 10 и переключение его контактов. При этом происходит включение регулятора температуры

2 и отключение от источника питания 9 блока управления 8. Клапан 7 открывается.

Контакты реле давления 10 одновременно с открытием клапана 7 включают реле 14, что вызывает замыкание контактов 15 и 16.

Контакты 15 включают реле 17, которое замыкает контакты 18, обеспечивая включенное положение реле 17, при последуюшем отключении реле 14 контакты 19 размыкаются. Реле 14 своими контактами 16 восстанавливает цепь питания дополнительного испарителя I l. Избыточного давления в сосуде Дьюара 1 достаточно для поддержания реле давления 10 во включенном состоянии, несмотря на открытый клапан 7, благодаря пневматическому сопротивлению трубопрово- 20 да 6.

В процессе работы дополнительный испаритель 11 создает интенсивный поток паров газа, который проходит через клапан 7, нагреватель 4 и термодатчик 3. Регулятор температуры 2,управляемый сигналом термодат- 25 чика 3, регулирует и автоматически поддерживает температуру с помошью нагревателя 4.

В процессе работы сжиженный газ испаряется и опускание его уровня ниже дополнительного испарителя 11 могло бы привести к перегоранию этого испарителя и нагревателя 4. Это не происходит, так как при уменьшении интенсивности испарения газа давление в сосуде Дьюара 1 также уменьшается. Реле . дав ения 10 возвращается в исходное положение, показанное на чертеже. Это вызывает отключение регулятора температуры 2 и нагревателя 4. Дополнительный испаритель 11 тоже отключается, так как цепь питания реле

14 разомкнется, и контакты 16 разомкнут цепь питания дополнительного испарителя 4в

11 (контакты 19 реле 17 при этом разомкнуты, так как реле 17 остается включенным).

Введение дополнительного испарителя, нужного в режиме низких температур для создания начального давления в сосуде Дьюара 1, необходимого для включения в работу регулятора температуры 2, позволяет одновременно решить задачу перехода от низких температур к высоким без длительного перерыва в работе.

Технические преимущества вариатора температуры заключаются в повышении надежности его работы.

Формула изобретения

Вариатор температуры, содержащий сосуд Дьюара, трубопровод, один конец которого расположен в сосуде Дьюара, а на другом конце трубопровода размещены термодатчик и нагреватель, под которым расположен клапан, подключенный к блоку управ- ления, испаритель, расположенный под трубопроводом, регулятор температуры и источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности вариатора в работе, он содержит реле давления, блок переключения-режимов, релейный блок и дополнительный испаритель, расположенный под трубоп1роводом, причем нагреватель и испаритель соединены с регулятором температуры через блок переключения режимов, а блок управления, дополнительный испаритель и регулятор температуры соединены с источником питания через последовательно соединенные реле давления, блок переключения режимов и релейный блок, реле давления соединено с сосудом Дьюара.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 393663, кл. G 01 N 27/78, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 451006, кл. G 01 Х 27)78, 1972. б23193

22

Составитель В. Г1евзнер

Техред О. Луговая Корректор F. Г1апп

Тираж 1033 Подписное

Редактор В. Смирягина

Заказ 4908/45

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГ1П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4