Камера для криоохлаждения объектов Советский патент 1982 года по МПК F25D3/10 

(54)-КАМЕРА ДЛЯ КРИООХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

1

Изобретение относится к технике низких температур и касается, в частности, устройств, предназначенных для охлаждения различных предметов в среде жидкого криоагента или в его парах.

Наиболее близкой к предлагаемой является камера для криоохлаждения объектов, содержащая внешний теплоизолированный корпус с критикой, коаксиально установленную в нем с образованием кольцевого зазора теплоизолированную емкость для жидкого криоагента, стержневой держатель.для объекта 1.

К недостаткам известной камерыможно отнести неудобство пользования и возможность проникновения азота в помещение, что вызывает повышенную опасность для обслуживающего персонала.

Цель изобретения - удобство эксплуатации и обеспечение безопасности при работе.

Поставленная цель достигается тем, что в камере для криоохлаждения объектов, содержащей внешний теплоизолированный корпус с крышкой, коаксиально установленную в нем с образованием кольцевого зазора теплоизолированную емкость для жидкого криоагента, стержневой держатель для объ-. екта, емкость снабжена крышкой с-центральным отверстием для стержня дер- . жателя и фиксатором вертикального положения стержня, при этом в верхней части емкости выполнены отверстия для выхода паров криоагента в кольцевой зазор, а к стенкам корпуса и емкости над отверстиями прикреплена

10 перегородка для предотвращения утечки паров, причем в нижней части емкости расположен электронагреватель.

На фиг. 1 изображена камера для криоохлаждения объектов; на фиг. 2

15 крьшка теплоизолированной емкости; на фиг. 3 - принципиальная схема подключения камеры.

Камера для криоохлаждения объектов содержит коаксиапьно расположенные внешний теплоизолированный корпус 1 с теплоизолированной крышкой 2 и теплоизолИЕЮванную емкость 3 для жидкого криоагента. Внутренняя стенка корпуса 1 и емкость 3 выполнены

25 цилиндрическими из нержавеющей стали Х18Н10Т и установлены с образованием между ними кольцевого зазора 4. Кожух 5 емкости 3 выполнен сварным из нержавеющей стали Х18Н10Т с образованием герметичного пространства,

30 заполненного теплоизолирующим вещест

BOM - аэрогелью кремниевой кислоты под вакуумом. В верхней части емкоети 3 выполнены отверстия б для выхода паров криоагента в кольцевой зазор 4, Кстенкам .корпуса 1 и емкости 3 нал отверстиями. 6 прикреплеtea перегородка 7 для предотвращения утечки паров, а под ней - винтовая плоскость 8, выполненная из стали Х18НЮТ и внутренним диаметром своим, жестко связанная с кожухом 5, а наружним касается внутренней стенки корпуса 1,

Емкость 3 закрывается массивной крышкой 9 с центральным отверстием, содержащей полуавтоматический фиксатор 10 положения вертикально перзмещающегося стержневого держателя И. Крлшка 9 фиксируется от вертикального перемещения с помощью трех упоров 12, которые проходят через отверстия, сделанные ,в крышке 9. Фиксатор 10 состоит из толкателя 13, собачек 14, пружины 15, стойки 16 и неподвижной оси 17, установленных на крышке 9 стержневого держателя 11, Внутри емкости 3 на расчетной высоте установлена защитная рейка 18. Емкость 3 устанавливается на опорах 19 из теплоизолированного материала на .внутреннее днище корпуса 1, по центр которого имеется отверстие для отвода паров из камеры в дренажную систему 20. Работа камерьз в автоматическом или полуавтоматическом режима осуществляется с помощью регулятора 21, Уровень жидкого криоагента поддерживается автоматически с помощью регулятора 21, двух датчиков 22 уровня, в качестве которых использованы термосопротивления платиновые, электроотсечного клапана 23 и заправочного коллектора 24. В полуавтоматическом режиме заправка ведется с помсяцью запорного вентиля 25, Жидкий криоагент в емкость 3 поступает под избыточным давлением 0,04-0,07 МПап из стационарно установленного сосуда 26, например. по заряднодранажной системе 27,

Зарядно-дренажная система представляет собой систему подвода жидкого криоагента в холодильную каме,ру и отвода его паров за-пределы производственного помещения, состоящей из двух трубопроводов разных размеров, сопряженных труба в трубе , с oбpaзoвaниiaм внутреннего и наружного кольцевого каналов. По внутреннему каналу подается жидкий криоаген а по наружному проходят отводимые пары криоагента. Конечный выключатель 28 через регулятор 21 разрывает цепь управления злектроотсечного клапана 23 при открытом положении . 2f что предотвращает подзаправку жидким криоагентом емкости 3 в момент загрузки - разгрузки объактами охлаждения. Контроль концентрации кислорода в жидком криоагенте осуществляется с помощью платинового термосопротивления 29 и регулятора 21 и основан на измерении температуры жидкого криоагента. При достижении опасной концентрации кислорода (30% кислорода по объему) срабатывает звуковая и световая сигнализация уровня регулятора Z1, Регулятор 21 содержит в себе элементы световой сигнализации уровня жидкого криоагента, положения крышки 2 (открытие - закрытие), положения электроотсечного клапана 23, работы электронагревателя 30 с термосопротивлением 31 - датчиком уровня жидкого криоагента, установленного в нижней части емкости 3. Сигнальные лампочки установлены .на передней панели регулятора 21.

Эксплуатация камеры для криоохлаждения объектов осуществляется следующим образом,

В первую очередь камера подготавливается к работе. Далее поднимается давление в сосуде 26 до величины порядка 0,04-0,07 МПа, Открыва ется запорный вентиль на сосуде 26 Выдача ДУ 16,и жидкий криоагент под давлением идет по внутреннему каналу зарядно-дренажной системы 27 через отсечной клапан 23 (в полуавтоматическом режиме - через запорный вентиль 25), коллектор 24 и ем кость 3 камеры. Пары, образующиеся при кипении жидкого криоагента за счет подводимого тепла из объектов охлаждения и самоиспарекия, выходят из емкости 3 через отверстия 6 в верхней его части и попадают в кольцевой зазор 4, Проходя между витками винтовой плоскости 8, еще холодные пары отбирают тепло от наружного корпуса 1 камеры и создают тепловой экран вокруг емкости 3. Далее пары через отверстие в нижней части корпуса 1 попадают в дренажный трубопровод 20, а из него - в наружный канал зарядно-дренажной системы 27. По зарядно-дренажной системе отработавшие пары криоагента отводятся за пределы производственного помещения или могут использоваться в качестве хладоносителя в холодильных камерах работающих на более высоком температурном уровне. При достижении уровня жидкого криоагента верхнего датчика 22 уровня отсечный клапан 23 с помощью регулятора 21 закрывается, и подача жидкого криоагента прекращается. Затем производят загрузку выгрузку объектов охлаждения.

Объекты охлаждения размещаются в специальных контейнерах. Далее отк вается крышка 2 корпуса 1, Стержневой держатель 11 за ручку поднимается в крайнее верхнее положение. Затем крышка 2 поворачивается так, чтобы отверстия в ней совпали с упоpciMH 11, в этот момент срабатывает фиксатор 10, и сте щневой держатель 11 застопоривается, лишаясь возможности вертикашьного перемещения, после чего стержневой держатель 11 с крышкой 9 за ручку выводится из Камеры через проем в корпусе 1, После подвешивания специального контейнера с объектами охлажде- ния на крток держателя 11 крышка 9 с объектами охлаждения вводится в емкость 3, Крышка 9 устанавливается в рабочее положение, и фиксатор 10 сра батывает, расстопоривая держатель 1 Затем стержневой держатель 11 со спе .циальным контейнером опускается вни погружая при этом объекты охлаждени в жидкий криоагент. При открытии крышки 2 концевой выключатель 28 ра мыкает цепь управления отсечного клапана 23, и подача жидкого криоаге та в емкость 3 .прекращается, что соз дает безопасные условия эксплуатации камеры. При закрытии крышки 22 отсечной клапан получает питание, и в зависимости от состояния уровня жидкого криоагента в емкости 3 проис ходит подзаправка жидким криоагентом камеры с помощью датчиков уровня и регулятора 21. В полуавтоматическом режиме эксплуатации камеры подача жидкого криоагента производится по световой сигнализации.регулятора 21 посредством открытия вентиля 25. Для того чтобы охлаждение издеЛИЙ можно бьшо вести в парах жидкого криоагента, необходимо уровень жидкого криоагента в емкости 3 поддерживать с помощью датчиков 31 уров ня и регулятора 21. Интенсивное испарение жидкого криоагента о&еспечивается подводом тепла с помощью электронагревателя 30. Специальный контейнер с объектами охлаждения при этом устанавливается над поверхностью кипящего жидкого криоагента. Использование изобретения позволяет вести обработку различных объектов в жидком криоагенте или в его парах в безопасных условиях, что вы годно отличает предлагаемую камеру от известных. Система герметизации емкости для охлаждения объектов с полуавтоматическим фиксатором положения стержня держателя не допускает погружения объектов в жидкий криоагент при открытой. или неполностью закрытой 2, что предотвращает попадание жидкого криоагента из емкости 3 на кожный покров или одежду обслуживающего персонала. Пары, образующиеся в процессе охлаждения объектов и в результате самоиспарения, отводятся за пределы производственного помещения, где установлена камера. Камера для криоохлаждения объектов снабжена системой контроля и сигнализации опасных концент:раций кислорода в жидком криоагенте в процессе ее работы. Камера для криоохлажденкя объектов может быть использована в различных отраслях народного хозяйства. Наряду с достоинствами, создгиощими условия эксплуатации Предлагаемой камерл, на достаточно высоком уровне решен вопрос экономичности и эффективности использования .энергии жидкого, криоагента. Камера обладает высокой технологичностью изготовления и монтажа и вместе с тем проста в эксплуатации. Формула изобретения Камера для криоохлаждения объек-г тов, содержсццая внешний теплоизолированный корпус с крышкой, коаксиально установленную в нем с образованием кольцевого зазора теплоизолированную емкость для жидкого криоагента, стержневой держатель для объекта, отличающаяся тем, что, с целью удобства эксплуатации и обеспечения безопасности при работе, емкость снабжена крышкой с центральным отверстием для стержня держателя и фиксатором вертикгшьного положения, при этом в верхней части емкости выполнены отверстия для выхода паров криоагента в. кольцевой зазор, а к стенкам корпуса и емкости над отверстиями прикреплена перегородка для предотвращения утечки паров, причем в нижней части емкости расположен электронагреватель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 521437, кл. F 25 D 3/10, 1973.

26