Устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере

Союз Советскик Социалнстнческнк РеснубенкОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рп 855618 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С 05 0 9/02 Государственный комитет СССР по деламизобретений и открытий(54) УстРОЙстВО ДлЯ АВтОМАтическОГО пОДДеРжАниЯ УРОВНЯ КИПЯЩЕГО ХЛАДАГЕНТА В РАБОЧЕЙ КАМЕРЕ Изобретение относится к холодиль- ной и криогенной технике и может быть использовано при исследовании Физических, химических, механических н других свойств различных объектов при низких температурах, например, для исследования свойств полупроводниковых приемников излучения, для проведения магнитных и радиоспектро. скопических исслед ваний образцов твердого тела, для определения модуля упругости различных конструкционных материалов, а также для охлаждения различных радиоустройств.По основному авт.св. 9 363077 известно устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере с охлаждаемым объектом внутри, содержащее сосуд для хладагента, соединенный с рабочей камерой при помощи боковых каналов. Сосуд выполнен в виде торообраэной емкости, размещенной соое" но рабочей камере и имееаей с ней общую стенку, а каналы 1 расположены по периметру стенки на высоте, определяемой заданным уровнем хладагента в рабочей камере. Уровень хлад- агента в торообразном сосуде устанавливается выше уровня хладагента в рабочей камере, поэтому давлениенад зеркалом хладагента в рабочейкамере соответственно вьаае, чем.давление над зеркалом хладагента в торообраэном сосуде. Поскольку уровеньжидкого хладагента в торообразномсосуде изменяется в широких пределахв процессе эксперимента, то это вызывает соответствующие изменениядавления хладагента в рабочей камере. Следовательно, изменяется и температ; ра хладагента в рабочей камере, так как она прямо пропорционально зависит от давления 1).1 Недостатком данного устройстваявляется нестабильность давления итемпературы хладагента в рабочейкамере из-эа того, что разностьуровней жидкости в рабочей камере и 20 торообраэном сосуде изменяется в срав.нитально широких пределах во времяиспытания. Эта нестабильность давления и температуры хладагента в рабочей камере особенно заметна при получении низких температур методом откачки паров хладагента из торообраэного сосуда вакуумным насосом. В.панком случае диапазон колебания дав.чения в рабочей камере: (из-за коле- ЗЬ Юания уровня жидкости в торообраз 855618ном сосуде) становится сравнимым по величине с рабочим давлением паров над зеркалом жидкого хладагента в торообразном сосуде и, как следствие. имеет место большая относительная погрешность термостатирования испытываемого объекта.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит торообразный стакан из термоизоляционного материала, блок управления и связанные с ним датчики уровня, стержни и размещенную вне сосуда для хладагента с воэможностью перемещения в направлении его продольной оси траверсу, кинематически связанную с блоком управления и жестко соединенную стержнями с торообразным стаканом, установленным в сосуде для хладагента, на боковой стенке которого установлены датчики уровня.На чертеже схематически представлено данное устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере.Устройство содержит торообразный сосуд 1 для хладагента, размещенный соосно рабочей камере 2 и имеющийней стенку 3. В камере 2 расположен охлаждаемый объект 4, В стенке 3 предусмотрены боковые каналы 5 (один или несколько) для соединения сосуда, 1 с камерой 2. В сосуде 1 помещен торообразный стакан 6 из термоизоляционного материала (например, стеклопластика). Стакан 6 закреплен на выведенных за пределы сосуда 1 стержнях 7 и 8, которые жестко связаны с траверсой 9, размещенной вне сосуда 1 и подвижной в направлении его оси. Боковая стенка сосуда 1 снабжена датчиками 10 и 11 уровня, а траверса 9 снабжена блоком 12 управления, например электродвигателем шагового типа, связанным с датчиками 10 и 11 через управляющий электро- блок 13 электропроводами 14. Блок 12 управления кинематически связан с траверсой 9. Парогазовая область А сосуда 1 сообщена посредством патрубка 15 через вентиль 16 с вакуумным откачным насосом 17, который, в свою очередь, связан с газгольдером (на чертеже не показан). Дляг заливки жидкого хладагента в 1 орообразный сосуд 1 имеется патрубок 18, снабженный краном (вентилем) 19.Устройство работает следующим образом.Хладагент заливается в сосуд 1 через патрубок 18 при открытом кране 19, Из сосуда 1 по каналам 5 хлад- агент поступает в рабочую камеру 2, где, испаряясь, охлаждает объект 4. Если уровень хладагента в камере 2 ниже уровня канала 5, хладагент про 5 0 15 20 25 30 35 Ю 45 50 55 бО б 5 должает поступать в камеру 2. После залива каналов 5 поступление хлад- агента в камеру 2 прекращается, так как в верхней области Б камеоы 2 образуется парогазовая подушка. Образовавшиеся в процессе охлаждения объекта 4 пары выходят из камеры 2 по каналу 5, проходят через хлад- агент в сосуде 1 и по патрубку 15, и открытый вентиль 16 поступает к вакуумному насосу, которым откачивается в газгольдер. Вакуумный насос 17 обеспечивает низкое давление паров над зеркалом хладагента в сосуде 1 (и в рабочей камере 2), этим самым достигается достаточно низкая температура хладагента в рабочей камере 2. Вместо испарившегося и откаченного насосом 17 хладагента в камеру поступает по каналу 5 из сосуда 1 новая порция хладагента. Таким образом, уровень хладагента в камере 2 поддерживается на отметке Г неизменным в течение всего эксперимента. Неизменным поддерживается также и уровень хладагента на отметке Д в сосуде 1. Это осуществляется следующим образом. При заливке хладагента в полость 2 и в сосуд 1 торообразный стакан 6 находится в крайнем верхнем положении (см. чертеж), а процесс заливки продолжается до тех пор, пока уровень жидкого хладагента не коснется верхнего датчика 11. В процессе исследований уровень хлад- агента в сосуде 1 начинает уменьшаться. При этом датчики 10 и 11 вырабатывают сигналы для блока 12 управления который осуществляет слежение за уровнем хладагента в сосуде 1 на отметке Д посредством соответ. ствующего вертикального перемещения торообразного стакана 6. Последний перемещается вниз, погружается в жидкость и вытесняет вверх порцию жидкого хладагента взамен испарившейся порции и, тем самым, обеспечивается беспрерывное поддержание уровня хладагента в сосуде 1 на отметке Д. Если стакан 6 опущен в жидкость более допустимой величины, то датчик 11 подает команду блоку 12 управления на подъем стакана 6, а если стакан 6 находится выше допусти. мой величины, то датчик 10 подает команду электродвигателю на опуска,ние стакана 6 на необходимую величину.Поскольку в предлагаемом устройстве поддерживается стабильный уровень хладагента не только в рабочей камере 2, но и в торообразном сосуде 1, этим самым повышается стабильность давления, а, следовательно,и стабильность температуры хлад- агента в рабочей камере 2. За счет этого обеспечивается достаточно вы"окая точность низкотемпературного эксперимента, т.еповышается степень855618 формула изобретения О Тираж 940 Подписное ВНИИПИ Заказ 690 илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проект стабильности давления и температурыжидкого хладагента, в котором помещен испытываемый объект. Устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хлад- агента в рабочей камере по авт. св.9 363077, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит торообразный стакан из термоизоляционного материала, блок Управления н связанные с ним датчики уровня, стержни и размещенную вне сосуда для хладагента с воэможностью перемещения в направлении его продольной оси траверсу, кинематически связанную с блоком управления и жестко соединенную стержнями с торообраэ" ным стаканом, установленным в сосуде для хладагента, на боковой стенке которого установлены датчики уровня.источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 363077, кл. С 05 0 9/02, 1975.