ТЕРМОКРИОСТАТ Советский патент 1973 года по МПК F25D3/10 G05D23/00 

1

Изобретеипе относится к технике низких Температур, в частности к области тепловых испытаний радиоэлектронной аппаратуры при низких температурах.

Известен термокриостат для тепловых испытаний радиоэлектронной аппаратуры, содержащий теплоизолировапный корпус с перфорированными полками для испытуемых изделий, трубопровод с распылительным соплом для хладагепта и нентробежный вентилятор для циркуляции охлаждающей среды, в котором крыльчатка вентилятора выполнена в внде горизонтально расположенной конусообразной чанп с раднальнымп прорезями и направляющими лопатками на боковой поверхности. Раснылительное сопло трубопровода установлено внутри чащи для распьыа хладагента при помощи лопаток, а к всасывающей стороне вентилятора подключепа цилиндроконическая трубчатая вставка для создания в камере направленной циркуляции хладагента. Однако указанное устройство не исключает влияния металлических деталей на испытуемую радиоаппаратуру. Кроме того, на этом устройстве нельзя проводить испытания при температуре выше 0°С.

Предложенный термокриостат обеспечивает более широкий диапазон тепловых испьгтаний и полностью исключает влияние металлнческих деталей на радиоэлектронную аппаратуру,

Это достигается тем, что выполненные из обычных материалов рабочие узлы термокриостата, обеспечивающие необходимую температуру теплоносителя и его направленную циркуляцию, вынесены за пределы камеры н смонтированы в отдельный теплоизолированный блок, соединенный с объемом камеры всасывающим и нагнетательным каналами.

Выполнение камеры без применения металлических частей и соответствующей но объему количеству и размерам испытуемых изделий позволяет свести до минимума длину выводов измерительных обмоток изделий. В связи с тем, что камера в нредлагаемом термокриостате не содержит никаких рабочих узлов и связана с температурным блоком лишь двумя каналами, конструкция ее существенно унрощается, появляется возможность выполнить камеру легкосъемной, нровестп щирокую упифнкацию узлов термокриостата н иметь для одного температурного блока и терморегулятора набор сменных камер, разлнчных но назначению н объемам.

Необходимое перемешивапие потока теплоноснтеля в объеме самой камеры для уменьН1епия перепада температур но объему (которое в известных термокриостатах создается размещением в объеме камеры вентилятора и установкой различных по конструкции цилиндров-обтекателей) , обеспечивается в предлагаемом термокриостате тем, что нагнетательный канал в камере является раздвоенным с входами отдельных каналов в объем, расположенными с разных сторон объема и по его краям и направленными по касательной к внутренней цилиндрической поверхности камеры.

На фиг. 1 схематично показан описываемый термокриостат; на фиг. 2 - то же, вид по стрелке А на фиг. 1 (стрелками указано направление движения газовых потоков в рабочем объеме камеры).

Термокриостат состоит из камеры 1, температурного блока 2, автоматического регулятора температуры 3 и используемых при работе в области температур, ниже температуры окружающей среды, питателя 4 и сосуда Дюара 5 типа СД-15 с хладагентом, преимущественно жидким азотом. Камера собрана из щести пластин из теплостойкого пенопласта 6 с предварительно выполненными в них отверстиями и выемками, образующими рабочий объем камеры и каналы для входа и выхода потоков. Пластины помещены в сварной кожух 7 из винипласта. В температурном блоке расположены центробежный вентилятор 8 с приводом 9, всасывающим патрубком 10 и нагнетательным патрубком 11. Во всасывающем патрубке размещены нагреватель 12 и трубка 13 со щтуцером для соединения с питателем. В нагнетательном патрубке находится датчик температуры 14 (термопара градуировки ). Выводы от электродвигателя вентилятора, термопары и нагревателя связаны с регулятором температуры. В качестве тепловой изоляции температурного блока использована минеральная вата. Выступающие из температурного блока концы патрубков для соединения с камерой входят в соответствующие отверстия камеры. Питатель сиабжен нагревателем 15, уплотнительной втулкой 16 и для соединения со щтуцером температурного блока гайкой 17. Рабочий объем камеры закрыт крышкой 18 из теплостойкого пенопласта, на которой может быть закреплен держатель образцов.

Термокриостат работает следующим образом.

Для работы в области температур, выще температуры .окружающей среды, после загрузки в камеру измеряемых образцов и установки на регуляторе температуры требуемой температуры производят включение термокриостата. При этом подается напряжение на электродвигатель вентилятора и нагреватель 12. Вентилятор непрерывно засасывает воздух из камеры, который подогревается нагревателем, перемещивается вентилятором и через два входящих по краям касательно к внутренней цилиндрической поверхности камеры канала непрерывно подается в камеру. Образующиеся при этом два сходящихся навстречу друг другу спирально закрученных в разные стороны потока интенсивно перемешиваются, что сводит к минимуму перепады температуры в объеме камеры. После достижения требуемой температуры регулятор температуры по сигналу датчика температуры уменьшает напряжение на нагревателе до величины, достаточной для компенсации тепловых потерь устройства.

Для работы в области температур, ниже температуры окружающей среды, после загрузки в камеру измеряе.мых образцов требуется посредством питателя подключить к температурному блоку сосуд Дюара с хладагенто.м. Для этого нижний конец питателя опускается в сосуд Дюара, горловина сосуда Дюара уплотняется резиновой втулкой, гайка

питателя соединяется со щтуцером температурного блока, и затем производится соединение выводов нагревателя питателя с регулятором температуры. Далее устанавливается требуемая температура и включается термокриостат. При этом подается напряжение на электродвигатель вентилятора и нагреватель 15 питателя. Под действием тепла, выделяемого на нагревателе питателя, хладагеит в сосуде Дюара испаряется, давление паров

хладагента растет, в результате чего хладагент в жидком и парообразном состояниях через отверстия в нижнем конце и в средней части трубки питателя по трубке 13 поступает во всасывающий патрубок вентилятора, разбрызгивается, засасывается вентилятором, перемещивается и попадает в камеру. В связи с тем, что большая часть жидкой фракции хладагента испаряется в патрубках и вентиляторе, отпадает необходимость установки змеевика. Сбрасывание избыточного давления изза подачи и испарения в термокриостате хладагента осуществляется через трубку небольшого диаметра, соединяющую всасывающий патрубок с окружающей средой. После, достижения требуемой температуры регулятор температуры по сигналу датчика температуры уменьщает напряжение на нагревателе питателя до величины, при которой подаваемого в камеру хладагента достаточно для компенсации теплонритока в устройство извне. Переход на другие значения температур осуществляется на регуляторе температуры.

Предлагаемый термокриостат, в котором камера и ее рабочее пространство не имеют металлических деталей, позволяет производить высокочастотные измерения температурного коэффициента ферритов и других радиодеталей. При этом точность поддержания температуры в диапазоне от плюс 150°С до 0°С составляет ±0,2°С, а от 0°С до минус 150°С она равна ±0,5°С. Перепад температур между изделиями не превыщает 1°G.

Предмет изобретения

1. Термокриостат, содержащий выполненную из теплоизоляционного материала - диэлектрика рабочую камеру для испытуемых изделий, центробежный вентилятор для усреднения температуры и создания направленной