Способ захолаживания термобарокамеры и термобарокамера Советский патент 1993 года по МПК F04B37/08 

Изобретение относится к криогенной и вакуумной технике, конкретно - к термобарокамерам и способам их захолаживания,

Цель изобретения - повышение эффективности способа захолаживания термобарокамеры путем поддержания заданной температуры при использовании в качестве атмосферы термобарокамеры двуокиси углерода...

На фиг,1 изображен пример конструктивного выполнения устройства для реализации способа захолаживания термобарокамеры, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез А-А.

Способ захолаживания термобарокамеры осуществляют следующим образом.

Заливают полость криоэкрана жидким азотом под давлением в направлении снизу вверх и нагревают наружные поверхности нижней части криоэкрана и входные элементы азотопровода до минимальной температуры существования газообразной фазы двуокиси углерода,

Для достижения большей эффективности в описанном способе по мере изменения степени заполнения полости криоэкрана жидкой фазой азота изменяют площадь нагревания наружных поверхностей криоэкрана соответственно уровню жидкой фазы.

Для реализации способа может быть использована термобарокамера (см.фиг, 1,2), содержащая камеру, ограниченную стенками 1, горизонтальный цилиндрический полый (заливной) криоэкран 2, термостати- руемый полый (заливной) монтажный стол 3 (также является криоэкраном), азотопровод и секционный электронагреватель для каждого криоэкрана. Азотопровод криоэкрана 2 включает в себя входной элемент (трубку) 4,

fe

00

о ел

ю ю со

расположенный внутри камеры в нижней части криоэкрана 2, входной патрубок 5, расположенный снаружи камеры и подсоединяемый к источнику жидкого азота, выходной патрубок б отвода отработавшего азота из верхней части полости криоэкрана 2. Азотопровод стола 3 включает в себя входной элемент (трубку) 7, расположенный внутри камеры в нижней части стола 3, вход- нбй патрубок 8, расположенный снаружи камеры и подсоединяемый к источнику жидкого азота, выходной патрубок 9 отвода отработавшего азота из верхней части полости стола 3. Электронагреватель 10 охватывает, по крайней мере, нижнюю часть криоэкрана 2, а его секции (см,фиг,2) выполнены, предпочтительно, из электропроводного тканевого адсорбента (например, типов КУТ-1, КУТ-2) и подключены к источнику электроэнергии независимо, т.е. с возможностью выборочного включения каждой секции или группы секций. Электронагреватель 11 аналогичен по конструкции, охватывает, по крайней мере, нижнюю часть стола 3, его секции подключены к источнику электроэнергии тоже независимо. Нагреватели 10, 11 прижаты к наружным поверхностям криоэкранов 2, 3 фиксаторами 12. например хомутами. Наружные поверхности входных элементов 4, 7 также снабжены нагревателями 13. 14 соответственно и, кроме того, теплоизоляцией. Имеется устройство контроля уровня жидкой фазы азота, в состав которого входят датчики температуры 15, 16, 17, 18, наклеенные на поверхностях криоэкранов 2,3 на разных уровнях по высоте. Верхняя (рабочая) часть стола 3 предназначена для установки и фиксации объекта исследования (испытания) 19.

Подавая в патрубки 5 и 8 жидкий азот Мз под давлением, постепенно заливают полости криоэкрана 2 и стола 3. Охлаждая последние, жидкий азот испаряется и выходит через патрубки 6 и 9. По мере понижения температуры криоэкрана 2 и стола 3 уровень жидкой фазы азота в них поднимается вплоть до полного заполнения полостей. В дальнейшем уровень жидкой фазы, в общем случае, переменен.

Для создания и сохранения в камере атмосферы СОа включают нагреватели 13, 14, 10, 11 и нагревают наружные поверхности входных элементов 4, 7 азотопроводов, нижних частей криоэкрана 2 и стола 3 до температуры Т Ткр 153 К.

Нагреватели 10 и 11 включают и выключают посекционно, отслеживая изменения уровней жидкой фазы азота в полостях кри- оэкранэ 2 и стола 3. Периодической работой

нагревателей и регулированием тепловыделения в них поддерживают температуру поверхностей элементов 4, 7, криоэкрэна 2 и стола 3 на указанном уровне, в результате

чего десублимация С02 в камере не происходит. Рекомендуется поддерживать Т - -Ткр (0.5-5) К.

Повышение за счет нагревателей температуры в зонах существования жидкой фазы азота приводит также к интенсификации парообразования в полостях криоэкранов и, следовательно, более интенсивному тепло- съему с их верхних частей. Расход азота при этом увеличивается, но благодаря перераспределению температуры на поверхностях криоэкранов последние охлаждаются равномернее и до более низких температур в диапазоне допустимых по условию существования неизменной атмосферы С02.

в варианте выполнения нагревателей из электропроводного тканевого адсорбента их не включают до подачи СОа в камеру и нагреватели работают как адсорбционные насосы, ускоряя откачку камеры и улучшая

вакуум. Тканевый нагреватель, таким образом, способствует качественной подготовке камеры к воспроизведению атмосферы

С02.

Формула изобретения

Способ захолаживания термобарокамеры, заключающийся в заливке полости криоэкрана жидким азотом под давлением в направлении снизу вверх, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности путем поддержания задам ной температуры при использовании в качестве атмосферы термобарокамеры двуокиси углерода, наружные поверхности нижней

части криоэкрана и входные элементы азо- топровода нагревают до минимальной температуры существования газообразной фазы двуокиси углерода.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я

тем, что по мере изменения степени заполнения полости криоэкрана жидкой фазой азота изменяют площадь нагревания наружных поверхностей криоэкрана соответственно уровню жидкой фазы.

з. Термобарокамера, содержащая по меньше мере один полый криоэкран с азо- топроводом, отличающ а я с я тем, что она снабжена секционным нагревателем, секции которого закреплены на криоэкране

и азотопроводе и выполнены с возможностью независимого подключения к источнику энергии, кроме того, азотопровод снабжен изоляцией, а по меньшей мере одна секция установлена с охватом нижней части криоэкрана.

4. Термобарокамера по п.3, от л и ч а ю А йены из электропроводного тканевого ад- ща я с я тем, что секции нагревателя выпол-1-«-сорбента.

Сущность изобретения: заливают полость криоэкрана (КЭ) жидким азотом под давлением в направлении снизу вверх. Наружные поверхности нижней части КЭ и входные элементы азотопровода нагревают до миним. т-ры существования газообразной фазы двуокиси углерода. По мере изменения степени заполнения полости КЭ жидкой фазой азота изменяют площадь нагревания наружных поверхностей КЭ соответственно уровню жидкой фазы. Секции нагревателя закреплены на КЭ и азотопро- воде и выполнены с возможностью4 независимого подключения к источнику энергии. Азотопровод снабжен изоляцией. Одна секция установлена с охватом нижней части КЭ. Секции нагревателя выполнены из электропроводного тканевого адсорбента. 2 с.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.