Криогенная камера Советский патент 1980 года по МПК F25D3/10 

1

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к криогенным камерам, предназначенным для охлаждения различных объектов, Б том числе радиотехнических, например охлаждаемых резонаторов.

Известен криостат, выполненный в виде теплоизолированной ванны для хладагента, в нижней части которой расположена вакуумная камера для размещения резонатора, соединенного линиями связи с внешним автогенератором, причем последние выведены наружу через дно криостата 1.

Известен другой криостат, представляющий собой теплоизолированные азотную и гелиевую ванны, при этом в нижней части последней установлена камера с охлаж: даемым резо1гатором, линии связи которого также выведены через днище 2.

Недостаток указанных криостатов заключается в том, что при замене охлаждаемого объекта всю вакуумную полость криостата необходимо откачивать из-за ее разгерметизации.

Известна также криогенная камера, содержащая теплоизолированный сосуд для жидкого хладагента, снабженный хвостовиком и заливочным патрубком, кожух, закрепленный на хвостовике и образующий с ним замкнутую полость для размещения объекта охлаждения, и линии связи последнего, выведенные наружу через кожух 3.

Недостатком такой криогенной камеры является необходимость откачивания полости кожуха, изолирующей объект охлаждения от окружающей среды, после смены охлаждаемого объекта.

Цель изобретения - упрощение замены объекта охлаждения.

10 Достигается это тем, что хвостовик имеет выполненный по периметру паз, а кожух размещен в последнем с образованием зазоров с его стенками, при этом замкнутая полость сообщена с атмосферой и объемом теплоизолированного сосуда посредством

вертикальной трубки, верхний конец которой расположен выще выходного отверстия заливочного патрубка.

На чертеже схематически изображена предлагаемая криогенная камера, общий вид.

20 Криогенная камера содержит сосуд 1 для жидкого хладагента, снабженный хвостовиком 2, внешней оболочкой 3, теплоизоляцией 4 и заливочным патрубком 5, установленным оппозитно хвостовику 2. ПоследНИИ имеет выполненный по периметру паз 6 и камеру 7 для размещения охлаждаемого объекта 8, смонтированную в нижней части хвостовика 2. В пазу 6 установлен с торцовым и кольцевыми зазорами теплоизолированный кожух 9, который выполнен либо в виде сосуда Дьюара, либо из материала с низкой теплопроводностью и связан с хвостовиком 2 через внешнюю оболочку 3 посредством фланцев 10 и 11 и вакуумного уплотнения 12. Линия связи 13 охлаждаемого объекта 8, имеющая уплотнение 14, выведена через дно кожуха 9 наружу. Хвостовик 2 с камерой 7 и кожух 9 образуют замкнутую полость, сообщенную с объемом сосуда 1 с помощью вертикальной трубки 15, верхний конец которой расположен выще выходного отверстия заливочного патрубка 5. Кроме того, указанная замкнутая полость связана с атмосферной средой через зазоры между стенками кожуха 9 и паза 6 и канал 16, выполненный во фланце И и снабженный вентилем 17. Заливочный патрубок 5 в пределах межоблицовочного пространства представляет собой сильфон 18, предотвращающий тепловые напряжения при заливке камеры жидким хладагентом. В рабочем состоянии патрубок 5 закрыт фланцем 19. Предложенная криогенная камера работает следующим образом. В начальный период заправки температура внутренней полости камеры значительно выще температуры хладагента, поэтому последний полностью испаряется. Пары хладагента по трубке 15 попадают в замкнутую полость кожуха 9 и по торцовому и кольцевым зазорам между стенками кожуха 9 и паза 6 и через канал 16 и открытый вентиль 17 вытесняют-воздух в атмосферу во избежание конденсации водяных паров, присутствующих в воздухе, в процессе охлаждения объекта 8. После того, как стенки сосуда 1 и его хвостовика 2 охладятся парами хладагента до необходимой температуры, они начнут заполняться жидким хладагентом, при этом вентиль 17 перекрывают, а образующиеся пары хладагента эвакуируются в атмосферу через патрубок 5. Благодаря газовой пробке, образуемой над жидким хладагентом, его уровень в сосуде 1 не может быть выще выходного отверстия патрубка 5, поэтому попадание жидкого хладагента через трубку 15 в замкнутую полость кожуха 9 исключено. По заверщении заливки хвостовика 2 и сосуда 1 хладагентом вентиль 17 открывают, а заливочный патрубок 5 закрывают фланцем 19. Образующиеся пары хладагента по трубке 15 проходят в замкнутую полость кожуха 9 и, двигаясь по зазорам между стенками кожуха 9 и паза 6, снимают поступающие по стенкам последних тепловые притоки. При этом охлаждаемый объект 8 находится в среде циркулирующих паров хладагента, что существенно повышает надежность его захолаживания по следующим причинам: с увеличением теплопритоков к хладагенту, например, в связи с повышением температуры окружающей среды, хладагент испаряется более интенсивно и, следовательно, образовавщееся большее количество пара имеет и большие потенциальные возможности для компетенции теплопритоков, подводимых по стенкам кожуха 9 и паза 6. Существенным преимуществом предложенной криогенной камеры по сравнению с известными устройствами подобного назначения является упрощение замены объекта охлаждения, не требующей трудоемкости и длительного процесса вакуумирования рабочей полости камеры, поскольку воздух из нее вытесняется парами хладагента. Кроме того, сокращается расход криогенной жидкости на охлаждение объекта вследствие уменьшения тепловой энергии, подводимой по элементам конструкции камеры к жидкому хладагенту. Формула изобретения Криогенная камера, содержащая теплоизолированный сосуд для жидкого хладагента, снабженный хвостовиком и заливочным патрубком, кожух, закрепленный на хвостовике и образующий с ним замкнутую полость для размещения объекта охлаждения, и линии связи последнего, выведенные наружу через кожух, отличающаяся тем, что, с целью упрощения замены объекта охлаждения, хвостовик имеет выполненный по периметру паз, а кожух размещен в последнем с образованием зазоров с его стенками, при этом замкнутая полость сообщена с атмосферой и объемом теплоизолированного сосуда посредством вертикальной трубки, верхний конец которой расположен выше выходного отверстия заливочного патрубка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 231636, кл. F 25 D 3/10, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 314263, кл. Н 01 V 11/04, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР № 428168, кл. F 25 D 3/10, 1972 (прототип).