Устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Б .Ьь 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУнец ий институт Украинской СС тельство СССР02, 1971 ВО,ЦЛЯ АВТОИАТИЧЕСУРОВНЯ, КИПЯЩЕГО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТКОГО ПОДДЕРЖАНИЯ ХЛАДАГЕНТА В РАБОЧЕЙ КАМЕРЕ по авт..св. В 363077, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышенияэкономичности устройства, оно содержит установленные коаксиально рабочей камере торцовый радиационныйэкран, выполненный из теплопроводного материала, и торообразную оболочку, расположенные над каналами рабочей камеры, причем нижняя часть торообразной оболочки сообщена трубопроводом с верхней частью торообразнойИзобретение относится к холодильной и криогенной технике и можетбыть использовано при исследованиифизических, химических, механических и других свойств различных объектов при низких температурах, например для исследования свойств полупроводниковых приемников излучения,для проведения магнитных и радиоспектроскопических исследованийобразцов твердого тела, для определения модуля упругости различных конструкционных материалов, а также дляохлаждения различных радиоустройств.По основному авт.св. Р 363077известно устройство для автоматического поддержания уровня кипящегохладагента в рабочей камере, содержащее сосуд для хладагента, соединенный с рабочей камерой при помощи боковых каналов, сосуд выполнен в виде торообразной емкости, размещеннойсоосно рабочей камере и имеющей с нейобщую стенку, а каналы расположеныпо периметру стенки на .высоте, определяемой заданным уровнем хладагентав рабочей камере, уровень хладагента в торообразном сосуде устанавливается выше уровня хладагента в рабочей камере, в верхней части последней образуется неподвижная парогазовая подушка, а образовавшиеся впроцессе охлаждения объекта пары выходят из камеры по каналам, барботируют через хладагент в торообразной 35емкости и через выхлопной патрубоквыбрасываются в атмосферу Г 13,Недостатком устройства является повышенный расход жидкого хладаГен 4 та, В результате того, что по стенке рабочей камеры к залитому в нее жидкому хладагенту поступает сравнительно большое количество тепла, посколь. ку стенка имеет достаточное большой 45 диаметр и, следовательно, большую площадь поперечного сечения. Кроме того, тепло к жидкому хладагенту поступает в виде излучения от более теплых верхних частей рабочей камеры. ОЦель изобретения - повышение экономичности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического поддержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере содержит установленные коаксиально рабочей камере торцовый радиационный экран, выполненный из теплопроводного материала, и торообразную оболочку, расположенные над каналами рабочей камеры, причем нижняя часть торообразной оболочки сообщена трубопроводом с верхней частью торообразнойемкости, а верхняя часть - с атмосферой,На чертеже схематически представлено устройство для автоматическогоподдержания уровня кипящего хладагента в рабочей камере.Устройство содержит торообразнуюемкость 1 для хладагента, рабочуюкамеру 2 и общую стенку 3, которая выполнена в виде двойной отвакуумированной оболочки, состоящей из цилиндрических обечаек 4 и 5. В камере 2 расположен охлаждаемый объект 6. В стенке 3 предусмотрены каналы 7 (один или несколько) для соединения емкости 1 с камерой 2, торообразную оболочку 8, теплообменник, выполненный в виде дисков 9 и 10, поочередно закрепленных на цилиндрической обечайке 4 и торообразной оболочке 8. Нижняя часть последней сообщена трубопроводом 11 с верхней частью А торообразной емкости 1, А верхняя часть торообразной оболочки 8 посредством выхлопного патрубка 12 сообщена с атмосферой или газгольдером (не показан). Коаксиально рабочей камере 2 и торообразной оболочке 8установлен торцовый радиационныйэкран 13 из теплопроводного материала (например меди). Экран 13закреплен на держателе 14 охлаждаемого объекта 6 и своими упругимилепестками 15 контактирует с торообразнбй оболочкой 8. Для заливкижидкого хладагента в торообразнуюемкость 1 имеется патрубок 16, снабженный вентилем 17. Рабочая камера 2 и торообразная емкость 1 окружены азотным экраном 18. Устройство работает следующим образомХладагент (например жидкий гелий) заливается в торообразную емкость 1 через патрубок 16 при открытом вентиле 17. Из емкости 1 по каналам 7 хладагент поступает в рабочую камеру 2, где, испаряясь, охлаждает объект 6. Если уровень хладагента в камере 2 ниже уровня каналов 7, хладагента продолжает поступать в камеру 2. После заливки каналов 7 поступление хладагента в камеру 21101792 4ру 2 поступает по. каналам 7 из емкосЮти 1 новая порция хладагента, в рев- зультате чего уровень хладагента вкамере 2 поддерживается на отметке Гнеизменным в течение всего эксперимента. Эпрекращается, так как в верхней части Б камеры 2 образуется парога зовая подушка. Прн дальнейшей зали ке уровень В хладагента в емкостиустанавливается выше уровня Г хлад агента в камере 2, образующиеся в процессе охлаждения объекта 6 пары выходят из камеры 2 по каналам 7, проходят через хладагент в емкости 1 и поступают в верхнюю парогазовую 10 область А емкости 1. Затем холодные пары, температура которых близка к температуре жидкого хладагента, через трубопровод 11 поступают в полость Д торообразной оболочки 8 и проходят через теплообменник, образованный дисками 9 и 10, При этом холодные пары отбирают тепло, идущее по цилиндрической обечайке 4 стенки 3, а также охлаждают оболочку 8. Далее пары выбрасываются через патрубок 12 в атмосферу (или газгольдер) . Торцовый радиационный экран 13, контактирующий своими лепестками 15 с охлажденной оболочкоФ 8, тоже ох лаждается и эффективно защищает хлад- агент в камере 2 от теплового излучения верхних частей устройства. Кроме того, охлажденный экран 13 отбирает тепло, идущее по держателю 14. Вмес- З 11 те испарившегося хладагента в камеВ предлагаемом устройстве обеспечено максимальное использование хладосодержания уходящих паров хладагента, которое в сотни раз превышает его скрытую теплоту парообразования, .для эффективного отбора тепла, идущего по стенке рабочей камеры и держателю образца. При этом появилась также возможность охладить торцовый радиационный экран, который эффективно защищает жидкий хладагент от радиацион,ного теплообмена с теплыми верхними частями рабочей камеры, Это заметно уменьшает теплоприток к хладагенту, залитому в рабочую камеру, и обеспечивает уменьшение расхода хладагента примерно в 1,5-2 раза, что повышает экономичность устройства и обеспечивает воэможность более широкого его применения в организациях, не имеющих собственных ожижительных установок, для коТорых привозной ожиженный газ является дорогостоящим и дефицитным материалом."Патент", г.ужгород, ул.Проектная или з 4765/31 Тираж 842 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушс