Устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере Советский патент 1984 года по МПК G05D9/02 

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике и может быть использовано при исследовании физических, химических, механических и других свойств различных объек тов при низких температурах, например для исследования свойств полупроводниковых приемников излучения, для проведения магнитных и радиоспектроскопических исследований образцов твердого тела, для определе ния модуля упругости различных конст рукционных материалов, а также для охлаждения различных радиоустройств По основному авт.св. № 363077 известно устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере, содержащее сосуд для хладагента, соединен ный с рабочей камерой при помощи боковых каналов, сосуд выполнен в виде торообразной емкости, размещенной соосно рабочей камере и имеющей с не общую стенку, а каналы расположены по периметру стенки на-высоте, определяемой заданным уровнем хладагента в рабочей камере, уровень хладагента в торообразном сосуде устанавливается въте уровня хладагента в рабо чей камере, в верхней части последней образуется неподвижная парогазовая подушка, а образовавшиеся в процессе охлаждения объекта пары выходят из камеры по каналам, барботируют через хладагент в торообразной емкости и через выхлопной патрубок выбрасываются в атмосферу Li. Недостатком устройства является повьш1енный расход жидкого хлада гента. В результате того, что по стенке рабочей камеры к залитому в нее жидкому хладагенту поступает сравнитель но большое количество тепла, посколь ку стенка имеет достаточное большой диаметр и, следовательно, большую площадь поперечного сечения. Кроме того, тепло к жидкому хладагенту поступает в виде излучения от более теплых верхних частей рабочей камеры Цель изобретения - повышение экономичности устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере содержит установленные коаксиально рабочей камере торцовый радиационный экран, выполненный из теплопроводного материала, и торообразную оболочку, расположенные над каналами рабочей камеры, причем нижняя часть торообразной оболочки сообщена трубопроводом с верхней частью торообразной емкости, а верхняя часть - с атмосферой. На чертеже схематически представлено устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере. Устройство содержит торообразную емкость 1 для хладагента, рабочую камеру 2 и общую стенку 3, которая выполнена в виде двойной отвакуумированной оболочки, состоящей из цилиндрических обечаек 4 и 5. В каме- ре 2 расположен охлаждаемый объект 6. В стенке 3 предусмотрены каналы 7 (один или несколько) для соединения емкости 1 с камерой 2, торообразную оболочку 8, теплообменник, выполненный в виде дисков 9 и 10, поочередно закрепленных на цилиндрической обечайке 4 и торообразной оболочке 8. Нижняя часть последней сообщена трубопроводом 11 с верхней частью А торообразной емкости 1. А верхняя часть торообразной оболочки 8 посредством выхлопного патрубка 12 сообщена с атмосферой или газгольдером (не показан). Коаксиально рабочей камере 2 и торообразной оболочке 8 установлен торцовьй радиационный экран 13 из теплопроводного материала (например меди). Экран 13 закреплен на держателе 14 охлаждаемого объекта 6 и своими упругими лепестками 15 контактирует с торообразной оболочкой 8. Для заливки жидкого хладагента в торообразную емкость 1 имеется патрубок 16, снабженный вентилем 17. Рабочая камера 2и торообразная емкость 1 окружены азотным экраном 18. Устройство работает следующим образом. Хладагент (например жидкий гелий) заливается в торообразную емкость 1 через патрубок 16 при открытом вентиле 17. Из емкости 1 по каналам 7 хладагент поступает в рабочую камеру 2, где, испаряясь, охлаждает объект 6. Если уровень хладагента в камере 2 ниже уровня каналов 7, хладагента продолжает поступать в камеру 2. После заливки каналов 7 поступление хладагента в камеру 2

прекращается, так как в верхней части Б камеры 2 образуется парогазовая подушка. При дальнейшей заливке уровень В хладагента в емкости 1 устанавливается вьппе уровня Г хладагента в камере 2, образунхциеся в процессе охлаждения объекта 6 пары выходят из камеры 2 по каналам 7, проходят через хладагент в емкости 1 и поступают в верхнюю парогазовую область А емкости 1. Затем холодные пары, температура которых близка к температуре жидкого хладагента, через трубопровод 1-1 поступают в полость Д торообразной оболочки 8 и проходят через теплообменник, образованный дисками 9 и 10. При этом холодные пары отбирают тепло, идущее по цилиндрической обечайке 4 стенки 3, а также охлаждают оболочку 8. Далее пары выбрасываются через патрубок 12 в атмосферу (или газгольдер) . Торцовый радиационный экран 13, контактирующий своими лепестками 15 с охлажденной оболочкой 8, тоже охлаясдается и эффективно защищает хладагент в камере 2 от теплового излучения верхних частей устройства. Кроме того, охлажденный экран 13 отбирает тепло, идущее по держателю 14. Вместе испарившегося хладагента в камеру 2 поступает по. каналам 7 из емкоети 1 новая порция хладагента, в результате чего уровень хладагента в камере 2 поддерживается на отметке Г неизменным в течение всего эксперимента.

В предлагаемом устройстве обеспечено максимальное использование хладосодержания уходящих паров хладагента, которое в сотни раз превышает его скрытую теплоту парообразования, .для эффекти |ного отбора тепла, идущего по стенке рабочей камеры и держателю образца. При этом появилась также

возможность охладить торцовый радиационный экран, который эффективно з щищает жидкий хладагент от радиационного теплообмена с теплыми верхними частями рабочей камеры. Это заметно уменьшает теплоприток к хладагенту, залитому в рабочую камеру, и обеспечивает уменьшение расхода хладагента

примерно в 1,5-2 раза, что повышает экономичность устройства и обеспечиает возможность более широкого его рименения в организациях, не имеюих собственных ожижительных устаноок, для которых привозной ожиженный

газ является дорогостоящим и дефицитным материалом.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОДДЕРЖАНИЯ УРОВНЯ СИПЯЩЕГО .. ХЛАДАГЕНТА В РАБОЧЕЙ КАМЕРЕ по авт. св. № 363077, отличающеес я тем, что, с цепью повышения экономичности устройства, оно содержит установленные коаксиально рабочей камере торцовый радиационный экран, выполненный из теплопроводного материала, и торообразную оболочку, расположенные над каналами рабочей камеры, причем нижняя часть торообразной оболочки сообщена трубопроводом с верхней частью торообраэной .емкости, a верхняя часть - с атмосферой.