Устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере

 

Союз Советскик

Социалнстнчесмнк

Реснубйнк

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву 9 363077 (22) Заявлено 04д 279 (21) 2849647/18-24 с присоединением заявки H9— (23) Приоритет—

Опубликовано 15,0881. Бюллетень "49 30

Дата опубликования описания 150881 (51)М. Кл.

С 05 0 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.646 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.Д. Абушенков, В.К. Чернецкий и В.Я. Ильичев

Физико-технический институт низких темперйтур- .=

AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) УстРОЙстВО ДлЯ АВтОмАтическОГО пОДДеРжАниЯ

УРОВНЯ КИПЯЩЕГО ХЛАДАГЕНТА В РАБОЧЕЙ КАМЕРЕ

Изобретение относится к холодиль- ной и криогенной технике и может быть использовано при исследовании Физических, химических, механических н других свойств различных объектов при низких температурах, например, для исследования свойств полупроводниковых приемников излучения, для проведения магнитных и радиоспектроскопических исслед ваний образцов твердого тела, для определения модул упругости различных конструкционных материалов, а также для охлаждения различных радиоустройств.

По основному авт.св. 9 363077 известно устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере с охлаждаемым объектом внутри, содержащее сосуд для хладагента, соединенный с рабочей камерой при помощи боковых каналов. Сосуд выполнен в виде торообраэной емкости, размещенной соосно рабочей камере и именхаей с ней общую стенку, а каналы .расположены по периметру стенки на высоте, определяемой заданным уровнем хладагента в рабочей камере. Уровень хладагента в торообразном сосуде устанавливается выше уровня хладагента в рабочей камере, поэтому давление над зеркалом хладагента в рабочей камере соответственно выше, чем.давление над зеркалом хладагента в торообразном сосуде. Поскольку уровень жидкого хладагента в торообразном сосуде изменяется в широких пределах в процессе эксперимента, то это вызывает соответствующие изменения давления хладагента в рабочей камере. Следовательно, изменяется и температ; ра хладагента в рабочей камере, так как она прямо пропорционально зависит от давления (1).

Недостатком данного устройства является нестабильность давления и температуры хладагента в рабочей камере из-эа того, что разность уровней жидкости в рабочей камере и

2О торообразном сосуде изменяется в сравнительно широких пределах во время испытания. Эта нестабильность давления и температуры хладагента в рабочей камере особенно заметна при получении низких температур методом откачки паров хладагента из торообраэного сосуда вакуумным насосом. В панком случае диапазон колебания дав .чения в рабочей камере: (из-за колеЗЬ ©ания уровня жидкости в торообраз855618 ном сосуде) становится сравнимым по величине с рабочим давлением паров над зеркалом жидкого хладагента в торообразном сосуде и, как следствие. имеет место большая относительная погрешность термостатирования испытываемого объекта.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит торообразный стакан из термоизоляционного материала, блок управления и связанные с ним датчики уровня, стержни и размещенную вне сосуда для хладагента с воэможностью перемещения в направлении его продольной оси траверсу, кинематически связанную с блоком управления и жестко соединенную стержнями с торообразным стаканом, установленным в сосуде для хладагента, на боковой стенке которого установлены датчики уровня.

На чертеже схематически представлено данное устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере.

Устройство содержит торообразный сосуд 1 для хладагента, размещенный

""oîñíî рабочей камере 2 и имеющий ней стенку 3. В камере 2 расположен охлаждаемый объект 4. В стенке

3 предусмотрены боковые каналы 5 (один или несколько) для соединения сосуда, 1 с камерой 2. В сосуде 1 помещен торообразный стакан б из термоизоляционного материала (например, стеклопластика). Стакан 6 закреплен на выведенных за пределы сосуда 1 стержнях 7 и 8, которые жестко связаны с траверсой 9, размещенной вне сосуда 1 и подвижной в направлении его оси. Боковая стенка сосуда 1 снабкена датчиками 10 и 11 уровня, а траверса 9 снабжена блоком 12 управления, например электродвигателем шагового типа, связанным с датчиками 10 и 11 через управляющий электроблок 13 электропроводами 14. Блок 12 управления кинематически связан с траверсой 9. Парогазовая область A сосуда 1 сообщена посредством патрубка 15 через вентиль 16 с вакуумным откачным насосом 17, который, в свою очередь, связан с газгольдером (на чертеже не показан). Дляi заливки жидкoro хладагента в 1орообразный сосуд 1 имеется патрубок 18, снабженный краном (вентилем) 19.

Устройство работает следующим образом.

Хладагент заливается в сосуд 1 через патрубок 18 при открытом кране 19. Из сосуда 1 по каналам 5 хладагент поступает в рабочую камеру 2, где, испаряясь, охлаждает объект 4.

Если уровень хладагента в камере 2 ниже уровня канала 5, хладагент про5 (О

Ю

4S

$0

S5

40 б5 должает поступать в камеру 2. После залива каналов -5 поступление хладагента в камеру 2 прекращается, так как в верхней области Б камеры 2 образуется парогазовая подушка. Образовавшиеся в процессе охлаждения объекта 4 пары выходят из камеры 2 по каналу 5, проходят через хладагент в сосуде 1 и по патрубку 15, и открытый вентиль 16 поступает к вакуумному насосу, которым откачивается в газгольдер. Вакуумный насос

17 обеспечивает низкое давление паров над зеркалом хладагента в сосуде 1 (и в рабочей камере 2), этим самым достигается достаточно низкая температура хладагента в рабочей камере 2. Вместо испарившегося и откаченного насосом 17 хладагента в камеру поступает по каналу 5 из сосуда 1 новая порция хладагента. Таким образом, уровень хладагента в камере 2 поддерживается на отметке Г неизменным в течение всего эксперимента. Неизменным поддерживается также и уровень хладагента на отметке Д в сосуде 1. Это осуществляется следующим образом. При заливке хладагента в полость 2 и в сосуд 1 торообразный стакан б находится в крайнем верхнем положении (см. чертеж), а процесс заливки продолжается до тех пор, пока уровень жидкого хладагента не коснется верхнего датчика 11. В процессе исследований уровень хладагента в сосуде 1 начинает уменьшаться. При этом датчики 10 и 11 вырабатывают сигналы для блока 12 управления который осуществляет слежение за уровнем хладагента в сосуде 1 на отметке Д посредством соответствующего вертикального перемещения торообразнбго стакана 6. Последний перемещается вниз, погружается в жидкость и вытесняет вверх порцию жидкого хладагента взамен испарившейся порции и, тем самым, обеспечивается беспрерывное поддержание уровня хладагента в сосуде 1 на отметке Д. Если стакан б опущен в жидкость более допустимой величины, то датчик 11 подает команду блоку 12 управления на подъем стакана б, а если стакан б находится выше допустимой величины, то датчик 10 подает команду электродвигателю на опускание стакана б на необходимую вели чину.

Поскольку в предлагаемом устройстве поддерживается стабильный уровень хладагента не только в рабочей камере 2, но и в торообразном Сосуде 1, этим самым повышается стабильность давления, а, следовательно,и стабильность температуры хладагента в рабочей камере 2. За счет этого обеспечивается достаточно вы"окая точность низкотемпературного эксперимента, т.е ° повышается степень

855618

Формула изобретения!

ВНИИПИ Заказ 6906/67 Тираж 940 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, Ф стабильности давления и температуры жидкого хладагента, в котором помещен испытываемый объект.

Устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере по авт. св.

9 363077, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит торообразный стакан из термоизоляционного материала, блок управления н связанные с ним датчики уровня, стержни и размещенную вне сосуда для хладагента с воэможностью перемещения в направлении его продольной оси траверсу, кинематически связанную с блоком управления и жестко соединенную стержнями с торообраэным стаканом, установленным в сосуде для хладагента, на боковой стенке которого установлены датчики уровня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэв

1. Авторское свидетельство СССР

9 363077, кл. G 05 0 9/02, 1975.