Вариатор температуры Советский патент 1978 года по МПК G05D23/19 

(54) ВАРИАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение касается стабилизации и широкотемпературного регулирования температуры исследуемого образца, преимущественно в радиоспектрометрах магнитного резонанса, и может быть использовано в экспериментальной физике, xijMHH 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 температуры 1.

Регулирование температуры термостатируемого образца в известном устройстве производится путем выдавливания сжиженного газа в трубопровод и изменения расстояния между поверхностью испарения столба сжиженного газа и образцом. Однако известное устройство не позволяет получать температуры исследуемого образца выще 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.

В 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 сог(эеВания камеры с клапаном и трубопровода до температуры сжатого газа.

Кроме того, в данном вариаторе при переходе от режима низклх 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 забиванию 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 те.мпературы. i Вариатор темпе)эатуры содержит сосуд Дьюара 1; регулятор температуры 2 с термодатчиком 3, нагревателем 4 и испарителе.м 5, трубопровод 6 с клапано.м 7, блок управления 8, источник питания 9, реле давления 10, допо.тнительный 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 13 содержит переключатели 20, 21, 22. При работе в режиме низких температур от те.мпературы 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 реле17 на дополнительный испаритель и на блок управления 8, вызывая закрытие клапана 7. В сосуде Дьюара 1 начинается испарение сжиженного газа и создается избыточное давление, действуюшее на реле давления 10, что вызывает срабатывание реле давления 10 и переключение его контактов. При этом проис.ходит включение регулятора температуры 2 в цепь источника питания 9 и отключение от источника 9 дополнительного испарителя. Клапан остается закрытым. Контакты реле давления 10 одновременно с отключением дополнительного испарителя 11 включают питание реле 4,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 17 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 1 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. 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. В режи.ме высоких температур (от температуры сжатого газа до максимально воз.можной для данной конструкции) контакты переключателя 20 переключаются относительно положения, показанного на чертеже. При этом размыкаются цепи питания блока управления 8 дополнительного испарителя 11, реле 14 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 проходит 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 10 срабатывает, и его контакты переключаются. Происходит включение регулятора температуры 2. Регулятор температуры устанавливает и поддерживает автоматически заданную температуру с помощью нагревателя 4. Прекращение 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 третье.м режиме, назовем его условно 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, вызывая 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 Иотключение 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 последующем отключении реле 14 контакты 19 раз.мыкаются. Реле 14 своими контактами 16 восстанавливает цепь питания дополнительного испарителя 11. Избыточного давления в сосуде Дьюара 1 достаточно для поддержания реле давления 10 во включенном состоянии, несмотря на открытый клапан 7, благодаря пневматическому сопротивлению трубопровод 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 термодатчика 3, регулирует и автоматически поддерживает температуру с помощью 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 уменьщении интенсивности испарения газа давление в сосуде Дьюара 1 также уменьшается. Реле давления 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 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 рещить задачу перехода от низких температур к высоким без длительного перерыва в работе.

Технические преимущества вариатора температуры заключаются в повыщении надежности его работы.

Формула изобретения

15

Вариатор температуры, содержащий сосуд Дьюара, трубопровод, один конец которого расположен в сосуде Дьюара, а на другом конце трубопровода размещены термодатчик н нагреватель, под которым расположен клапан, подключенный к блоку управления, испаритель, расположенный под трубопроводом, регулятор температуры и источник питания, отличающийся тем, что, с

целью повыщения надежности вариатора в работе, он содержит реле давления, блок переключения режимов, релейный блок и дополнительный испаритель, расположенный под трубопроводом, причем нагреватель и испаритель с единены 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:

П

2010