Мембранное устройство Советский патент 1981 года по МПК G01T5/06 G01T7/00 

1

Изобретение относится к детекторам ядерных частиц, а именно к приборам, обеспечивающимрежимы давления при создании условий перегрева сред, содержащихся в пузырьковых камерах с двумя трекочувствительными объемами.

Известно устройство, в котором силовая связь между двумя расширительными элементами в камере с двумя трекочувствительными объемалш осуществляется с помощью рычажного механизма 1..

Подбор условий оптимальной трекочувствительносри для сред с несовпадающими термодинамическими параметрами в данисил случае достигается изменением положения точки опоры рычага, -связующего расширительные элементы. Такое устройство oблaJ aeт рядом недостатков, из которых главным является сложность регулировки положения указанной точки опоры во время действия установки, особенно, если это пузырьковая камера, в объемах которой в качестве детекторов содержатся, например, жидкие водород и дейтерий.

Ближайшим к заявляемому является мембранное устройство, включающее

гибкую мембрану с жестким центром, герметично разграничивающее объемы пузырьковой камеры и внутренней тре-кочувствительной мишени 2.

Пузырьковая камера с внутренней следочувствительной мишенью, содержит среды с практически совпадающими свойствами по параметрам режима трекообразования. Например: водород неоноводородная смесь.

Условие трекочувствительности в среде, которая содержится в мишени, выполняется в данном случае осуществлением сброса давления в мишени,

при снижении давления в объеме пузырьковой камеры, за счет прогиба тонких плоских стенок мишени. Назовем этот способ - пассивным, впротивоположность активному, который осуществляется с помощью специально предназначенной системы расширения.

Пассивный способ расширения оказывается непригодным во всех случаях, когда термодинамические параметры

сред, заполняющих камеру и мишень, не совпадают. Мишень, заполненная дейтерием и помещенная в камеру с , жидким водородом, требует, чтобы сброс давления в ее(мишени) объеме был более глубоким, чем в камере. В приведенной здесь таблице- дается пример теоретического режима, избранного нами для дальнейших эксперимен ГОВ,

1.Давление перед расшире- Р. 5,9 кГ/см, нием (верхнее) 2.Давление в конца сни- Р... 3.0 кГ/см , жения (нижнее) 3.Температура (статическая) 4.Нижний перепад давлений P-i - между камерой и мишенью (при Р. const) ° 5.Перепад давления ЛР1 ; лрг ; при P.J const) Целью изобретения является дости жение активного регулирования стати ческого и динамического перепада да лений между разграничиваемыми объеЦель достигается благодаря тому, что мембранное устройство, содержащее гибкую мембрану с жестким центром герметично разграничивакадее объемы, например, пузырьковой камеры и внутренней трекочувствительной мишени, дополнительно содержит коль цеобразный объем (выполняющий функцию гибкого гофра мембраны), гибкие стенки которого выполнены в виде двух полуторов различного диаметра. Имеется ввод в этот объем для подачи газа под давлением. На чертеже схематически изображена конструкция устройства. Устрюйство содержит гибкую стенку 1 полутора диаметром d-j (со стороны объема камеры), гибкую стенку 2 полу тора диаметром dj (со стороны объем каме1%|), жесткий центр мембраны 3, корпус 4, кольцеобразный объем 5. Р( - давление в камере, PI. - давление в мишени , PQ - давление в кольцеобразном объеме . Кольцеобразный объем со стенками 1 и 2 в ц&лом представляет собой гибкий гофр мембранного устройства. Пренебрегая собственной жесткостью горообразных гофров устройства, запишем 2Т., 27. P,j 2.9 р 5.9 кГ/см Р2.и 2,7 кГ/суг , Т.. 31. кГ/см г Г/см , APj 3.2 кГ/см (межамирасширения), условие равДР,ЛР, новесия в динамике (в процессе сбро p f(AP,.-) са давления в камере, мишени и изменения давления в кольцеобразном объеме мембранного устройства) . В исходном положении камера и мишень заполняются водородом и дейтерием, соответственно. Их давления и температуры устанавливаются таким образом, как указано в таблице. Величина изменения давления в мишени Д РJ, согласно равенства б находится в функциональной .зависимости от изменения давления в камере йР, в кольцеобразном объеме мембранного устройства Д Р , и от соотнесения квадрата диаметров полуторов. Действительная картина зависимости-давлении несколько сложнее, но для описания принципа действия устройства, избранная нами вполне удовлетворительная. Дополненный сброс давления в мишени происходит вследствие дополнительного перемещения мембраны в сторону объема камеры под воздействием давЛенин . Из соотношения б видно,

что если энакдРр совпадает со знаком д Р , (а это имеет место когда и в камере, и в кольцевом объеме мембранного устройства происходит одновременно либо сброс, либо повышение давления) , то наибольший перепад в мишени U достигается при U PQ О, т.е. когда изменение давления в кольцевом объеме отсутствует. В случае же, когда при уменьшении Л Р-) ДР нарастает, перепад давления в мишени Д.Р,, тем больше, чем больше перепад дР в кольцевом объ,еме. Таким образом, возможна реализация активного регулирования режима давлений в камере и мишени, благодаря связи этих давлений. В промежутках между циклами (в статике) условие равновесия мембраны достигается также в частном случае, когда Р, PJJ 2 ° обстоятельство весьма важно и удобно в практическом отношении, так как облегчает поиск оптимального режима установки.

Таким образом, достижение требуемого . ii в объеме мишени, заполненном дейтерием, при заданном ЛР для окружающего водорода камеры, сводится к решении:) чисто конструкторской задачи - выбору диаметров полуторов , выполняющих в мембранном устройстве роль гибких гофров, и к заданию закона изменения. Р, давления в кольцевом объеме, которое в простейшем варианте устройства может быть принято постоянным.

Для иллюстрации приведем пример расчета хода п мембраны для устройства, разработанного в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований в г, Дуне.

Общеизвестно, что изменение давления с учетом сжимаемости среды влечет соответст;вун)1цее изменение

объема - АО А W

.

где uWn - изменение объема дейтерия

в мишени,

дР, - изменение давления в мишени ,

- сжимаемость дейтерия;

Wn - объем дейтерия в мишени . Примем значения величин следующими

uP-i -3.2 кГ/см ; Wa, 10 л; /igf l.a.

при 1

- .

с другой стороны величина хода

мембраны у , где F. - плом

щадь (эффективная) мембраны со стороны мишени. В нашем случае Рд, 344.4 см. Тогда

-3

. . 3.2.-(0,i--fO

Vl

ОЛ2.СМ

м h 1 -. 2 мм.

Разработаны и исследованы модели и рабочий образец предложенного устройства, предназначенного для дейтериевой трекочувствительной мишени, размещаемой внутри водородной пузырьковой камеры Людмила.

Формула изобретения

Мембранное устройство, включающее гибкую мембрану с жестким центром, герметично разграничивакядее объемы.

например/ пузырьковой камеры и внутренней трекочувствительной мишени, отличающееся тем, что, с целью обеспечения активного регулирования перепсща давлений между разграничиваемыми объемами, оно содержит кольцеобразный объем, гибкие стенки которого выполнены в виде двух полуторов различного диаметра,

и имеет ввод в этот объем для подачи газа под давлением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Ю.Д. Алешин и др. Препринт ИГЭФ, 1975, № 30 (прототип).