Мембранное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОИКОМУ СВИ ЖИТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(23) Приоритет Государетвенный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытий(71) Заявитель Объединенный институт ядерных исследований т 4(54) МЕМБРй,ННОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к детекторам ядерных частиц, а именно к приборам, обеспечивающим режимы давленияпри создании условий "перегрева"сред, содержащихся в пузырьковых 5камерах с двумя трекочувствительнымиобъемами,Известно устройство, в которомсиловая связь между двумя расширительными элементами в камере с двумя 10трекочувствительными объемами осуществляется с помощью рычажного механизма 1.Подбор условий оптимальной трекочувствительносэи для сред с несовпадающими термодинамическими параметрами в данном случае достигаетсяизменением положения точки опоры рычага, связующего расширительные элементы, Такое устройство обладает ря Одом недостатков, из которых главнымявляется сложность регулировки положения указанной точки опоры во время действия установки, особенно,если это пузырьковая камера, в объемах которой в качестве детекторов содержатся, например, жидкие водороди дейтерий.Ближайшим к заявляемому являетсямембранное устройство, включающее Зо гибкую мембрану с жестким центром,герметично разграничивающее объемыпузырьковой камеры и внутренней трекочувствительной мишени 12(,Пузырьковая камера с внутреннейследочувствительной мишенью, содержит среды с практически совпадающимисвойствами по параметрам режима трекообразования. Например: водороднеоноводородная смесь.Условие трекочувствительности всреде, которая содержится в мишени,выполняется в данном случае осуществлением сброса давления в мишени,при снижении давления в объеме пузырьковой камеры, эа счет прогибатонких плоских стенок мишени. Назовемэтот способ - пассивным, впротивоположность активному, который осуществляется с помощью специально предназначенной системы расширения.Пассивный способ расширения оказывается непригодным во всех случаях,когда термодинамические параметрысред, заполняющих камеру и мишень,не совпадают. Мишень, заполненнаядейтерием и помещенная в камеру сжидким водородом, требует, чтобы сбросдавления в ее(мишени) объеме был более глубоким, чем в камере. В при794576 99 пп Параметр Камера Мишень Р =5,9 КГ/см 2,Р = 5,9 Г/ Р =3.0 кГ/см1 Р 2= 2,7 кГ/см2 Т = 27. О К,Т = 31.0 фК Р 1 - Р = 0.3 кГ/сма2 Р = 2.9 кГ/см ЬР = 3,2 кГ/смдейтерий Д Водород Н 30 Целью изобретения является достижение активного регулирования статического и динамического перепада давлений между разграничиваемыми объемами.Цель достигается благодаря тому,что мембранное устройство, содержащее гибкую мембрану с жестким центром герметично разграничивающееобъемы, например, пузырьковой камеры и внутренней трекочувствительноймишени, дополнительно содержит кольцеобразный объем (выполняющий функцию гибкого гофра мембраны), гибкиестенки которого выполнены в виде 45двух полуторов различного диаметра.Имеется ввод в этот объем для подачи газа под давлением.На чертеже схематически изображена конструкция устройства. 50Устройство содержит гибкую стенку1 полутора диаметром 01(со стороныобъема камеры), гибкую стенку 2 полутора диаметром д 1 (со стороны объемакамеры), жесткий центр мембраны 3,корпус 4, кольцеобразный объем 5.РС - давление в камере,Р 1 - давление в мишени,Р - давление в кольцеобразном объОеме.Кольцеобразный объем со стенками 601 и 2 в целом представляет собойгибкий гофр мембранного устройства.Пренебрегая собственной жесткостью торообразных гофров устройства,запйшем б 5 ведеиной здесь таблице дается пример теоретического рбжима, избранно 1. Давление перед расширением (верхнее) 2. Давление в конце снижения (нижнее) 3. Температура (статическая) 4, Нижний перепад давлений между камерой и мишеньюТакой режим может быть достигнуттолько способом активного расширенияс помощью специального устройства,реализующего заданные условия. го нами для дальнейших экспериментов. ы,Р=р 1 РГа) 1 " Ы С(- условие равновесия в2статике (меж 9=МРР, )ду цикламиС(г расширения),Ю (1 с(1 - условие равЬР=ЬР 2 -Р ( - 1 1) новесиЯ нфЪ о Х динамике (впроцессе сброЬР"-Ч(ЬР ЬР) са давления вб,1 Окамере, мишени и изменения давления в кольцеобразном объеме мембранного устройства) .В исходном положении камера и мишень заполняются водородом и дейтерием, соответственно. Их давленияи температуры устанавливаются такимобразом, как указано в таблице, Величина изменения давления в мишениЬ, Р, согласно равенства "б" находится в функциональной зависимостиот изменения давления в камере ЬР,в кольцеобразном объеме мембранногоустройства Д Р, и от соотношенияквадрата диаметров полуторов.Действительная картина зависимости давлений несколько сложнее,но для описания принципа действияустройства, избранная нами вполнеудовлетворительная. Дополненный сброс давления в мишени происходит вследствие дополнительного перемещения мембраны в сторону объема камеры под воздействием давления РО . Из соотношения "б " видно,что если знак)Р совпадает со знакомоД Р 1, (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 Ь Р достигается при л Р = О, т.е. когда изменение давления в кольцевом объеме отсутствует. В случае же, когда при уменьшении Д Р 1 ДР нарастает, перепад давления в мишени аР тем больше, чем больше перепад дР в кольцевом объ;Оеме. Таким образом, возможна реализация активного регулирования режима давлений в камере и мишени, благодаря связи этих давлений. В промежут" ках между циклами (в статике) усло" вне равновесия мембраны достигается также в частном случае, когда РоР = Р 2, Это обстоятельство весьма важно и удобно в практическом отношении, так как облегчает поиск оптимального режима установки.Таким образом, достижение требуемого . ДР в объеме мишени, заполненном дейтерием, при заданном АР для окружающего водорода камеры, сводится к решению чисто конструкторской задачи - выбору диаметров полу- торов, 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 д мембраны для устройства, разработанного в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований в г. Дубне.Общеизвестно, что изменение давления с учетом сжимаемости среды влечет соответствующее изменение объема ,д -)руЬ Чтгде аЧ, - изменение объема дейтерияв мишени,ДР - изменение давления в мишеХни, ф - сжимаемость дейтерия;Ч - объем дейтерия в мишени,9 аПримем значения величин следующимидР -- 3.2 кГ/см5 -13 4 3Ц = 1.3.10 см /кг при 1С другой стороны величина ходаМ/мембраны )рЮ,где Г - площадь (эффективная) мембраны со стороны мишени. В нашем случае Г, =344.4 см , Тогда ь Рай, .г.о+Ю 0и= , =СЛ 2 смп = 1,2 мм.Разработаны и исследованы моделии рабочий образец предложенного устройства, предназначенного для дейтериевой трекочувствительной мишени,размещаемой внутри водородной пузырьковой камеры "Людмила",Формула изобретения 40 Мембранное устройство, включающеегибкую мембрану с жестким центром,герметично разграничивающее объемы,например, пузырьковой камеры и внутренней трекочувствительной мишени,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью обеспечения активного регулирования перепада давлений междуразграничиваемыми объемами, оно содержит кольцеобразный объем, гибкиестенки которого выполнены в видедвух полуторов различного диаметра,и имеет ввод в этот объем для подачигаза под давлением.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2460060, кл, 6 01 Т 5/ОО,1977.2. И.Д. Алешин и др. Препринт ИГЭФ,1975, У 30 (прототип).794576Составитель Б, Рахмановр В. Большакова Техред С,Мигунова орректор В,синицкая одписное илиал ППП "Патент ", г. Ужгород, ул, Проектная,ю вае ш шееЗака. 9470/4ВНИИПИ Госудпо делам113035, Москва,Тир рствен зо 6 ре-35, ого ко ний и ушска тета СССткрытий наб., д.