Криостат для регулируемого охлаждения Советский патент 1980 года по МПК F25D3/10 G05D23/30 

, I Изобретение относится к технике низких температур, в частности к созданию конструкций терморегулируемь1Х криостатов. Известно устройство для регулируемого охлаждения, содержащее концентрически расположенные емкости с рабочим и экранирующим хладагентами и последовательно соединенные заливной трубопровод с вентилем-распределителем, теплообменник с развитой поверхностью теплообмена и трубопровод обратного потока, расположенные во внутренней емкости, расширительную камеру, расположенную в верхней части внутренней емкости, сообщающуюся с трубопроводом обратного потока и соединенную посредством изолированного патрубка с атмосферой. Изменением псяо жения вентиля-распределителя в теш1оо&менник под действием избыточного давления подается жидкая или газообразная фаза хладагента в зависимости от тепловой нагрузки на объект охлаждения 1. Недостатком устройства является то, что избыточное давление в газовой емкости создается за счет испарения части криогенной жидкости вследствие теплообмена между нею и проходящим через расщирительную камеру нагретым в теплообменнике газом, что приводит к дополнительным потерям хладагента. Наиболее близким к предлагаемому является устройство с регулируемой температурой охлаждения, содержащее емкость для криогенной жидкости с держателем охлаждаемого объекта ка цилиндрическом хвостовике, внутри которого расположен поршень со штоком, выведенным наружу. При перемещении поршня тепловое сопротивление между oxлaждaeJ л lM объектом и криогенной жидкостью, изменяется, что позволяет установить заданную разность температур между хладагентом и охлаждаемым объектом. Дополнительная регулировка температуры осуществляется наГревателем 2j .

Недостатком этого устройства является повышенный расход хладагента из-за конвективного теплообмена в полости хвостовика под поршнем, а также отсутствие полезного использования отходящих .паров криогенной жидкости.

Цель изобретения-сокращение расхода криогенной жидкости.

Цель достигается тем, что между держателем и цилиндрическим хвостовиком установлен теплообменник, а шток выполнен с каналом, посредством которого теплообменник сообщается с газовой полостью емкости.

На чертеже схематически изображено устройство крйостата для регулируемого охлаждения. .. .. : , ..;

В корпусе 1 установлена емкость 2 для криогенной жидкости (например, жидкого азота) защищенная радиационным экраном 3. Охлаждаемый объект 4 зак15еплен на медном торце теплообменника 5 (одновременно являющимся держателем охлаждаемого объекта), представляющего собой трубку, к внутренней поверхности которой припаяны сетчатые диски. В цилиндрическом хвостовике б установлен с возможностью вертикального перемещения поршень 7с п)лым штоком 8, один конец которого выведен наружу, а второй проходит сквозь отверстие в п(фшне 7. Шток 8 имеет отверстие 9 в газовой полости емкости. 2. Заливка криогенной жидкости осуществляется через трубку 10, отвод паров - через трубку 11, а также через канал штока 8, теплообменник 5 и трубку 12, снабженную вентилем 13. Для получения нужного .значения температуры охлаждаемого объекта 4 теплообменник 5 снабжен электрическим нагревателем 14.

Устройство работает следующим образом.

Минимальное значение температуры охлаждаемого объекта 4, практически равное температуре кипящего хладагента получается при . крайнем нижнем положеНИИ поршня 7. При его подъемевверх тепловое сопротивление между охлаждаемым объектом 4 и хладагентом увеличивается, С помощью нагревателя 14 можно получить более высокую температуру, вплоть до комнатной. Поток газа через полый шток 8, цилиндрический хвостовик 6 и теплообменник 5 исключает конвективный теплообмен в цилиндрическом хвостовике 6 между охлаждаемым объектом 4 и днищем поршня 7 и регулируется вентилем 13 из условия минимально cyMMapifforo расхода хладагента. Это позволяет сократить расход криогенной жидкости при работе крйостата в широком диапазоне температур и при больших тепловых нагрузках.

Формула изобрете, ния

Криостат для регулируемого охлаждения, содержащий емкость- для криогенной жидкости с держателем охлаждаемого объекта на цилиндрическом хвостовике, внутри которого расположен п эшень со штоком, выведенным наружу, о т личающи.йся тем, что, с целью сокращения расхода криогенной жидкости, между Держателем и цилиндрическим хвостсжиком установлен теплообменник, а шток выполнен с каналом, посредством которого теплообменник сообщается с газовой полостью емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 570309, кл. F 25Т) 3/1О, 1977.

2.Патент Японии N9 12061,

кл. 68 А 13, опублик, 1968 (прототип) .