Терморегулируемое криостатное устройство

и 943669 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтоосномь свидетельствь(51)М. Кл. с присоелинением заявки пе 6 05 О 23/30 Гоеудерстееввй кеяитет СССР(23) Приоритет Опубликовано 15.07.82, Бюллетень М 26 Дата опубликования описания 15.07.82 ао делам иеебретенкй и открытки(72) Авторы изобретения В.С.Медведев, В.Б.Подолич и В.МЕрмаков Институт физики Ан Украинской ССР(54) ТЕРМОРЕГУЛИРУЕМОЕ КРИОСТАТНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к терморегулируемым криостатным устройствам и предназначено для автоматической стабилизации и регулирования температуры объекта в диапазоне 4, 2- 300 К, может быть использовано при физико-технических испытаниях и исследованиях материалов.По основному авт.св. 1436334 известно терморегулируемое криостатное 1 о устройство, содержащее криостат и автоматическую систему термостатирования. В этом устройстве регулирование и стабилизация температуры объекта осуществляется в потоке теплообменной среды, например, жидкого или газообразного гелия, поступающей в термостатируемую камеру криостата в количествах, регулируемых системой управления. В резервуар-питатель, 20 содержащий криогенную жидкость,снабжен клапаном постоянного давления, предназначенным для поддержания как в резервуаре- питателе,так и в термостатируемой камере,. постоянного избыточного давления, необходимого длятранспортирования криогенной жидкостиили ее паров, используемых в качестветеплообменной среды, через криостатную систему. В полости резервуарапитателя установлен переключающийвентиль, имеющий верхнее и нижнеезаборные отверстия, который предназ"начен для отбора из резервуара-питателя либо криогенной жидкости черезнижнее заборное отверстие, либо еепаров через верхнее заборное отверс"тиз, Седло клапана регулятора расхода, установленного на линии отводаотработанных паров криогенной жидкости из термостатируемой камеры, имеетпеременное сечение, что позволяет оптимизировать процесс термостатирования. Криостат, являющийся одним иэблоков устройства, содержит съемныйназваный кожух, полость которого ваТермостатирование камеры 18 с установленным в ней объектом, осуществляется путем непрерывной подачи в нее газообразного или жидкого криоагента из резервуара 8 через вентиль 9, заборную трубку 10, теплообменник 11 и форкамеру 13, так как в резервуаре 8 поддерживается постоянное избыточное давление, обеспечиваемое клапаном постоянного давления 2, Управление потоком криоагента осуществляется регулятором расхода 3, установленном на линии отвода отработанных паров криоагента, выводимых из камеры 18 по трубе подвеса 19. За счет регулирования проходного сечения канала 29 вентилем 31 в камере 18 устанавливается температура близкая к заданной. Для стабилизации температуры в камере 18 на заданном уровне используется компенсационный метод, при котором, например, при применении термопарного датчика температуры 4, введенного в камеру 18, термоэлектродвижущая сила его сравнивается с опорным напряжением, вырабатываемым высокостабильным источником напряжения, например, потенциометром 5. При этом при равенстве термоэлектродви" жущей силы опорному напряжению, выбор которого определяется заданной 50 3 94366 куумирована, резервуар жидкого азотасо съемными радиационными экранами,резервуар с криогенной жидкостью, используемой для термостатирования объекта, с заборной трубкой, теплообмен"ником и. примыкающей к нему форкамеройс нагревателем, термостатируемой ра"бочей камерой и трубой подвеса. Всеэти элементы (кроме съемных) неразь"емно и герметично соединены между 0собой 1 1.Недостатком этого терморегулируемого криостатного устройства являет-ся ограниченная область его примененияф 1%Цель изобретения - расширение области применения терморегулируемогокриостатного устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в терморегулируемом криостатном устройстве криостат снабженконической втулкой, установленной вконическом отверстии, выполненном вфоркамере, а выходной конец трубкитеплообменника герметично установленв конической втулке, соединенной сфоркамерой с обеспечением герметичного соединения, а труба подвеса соединена с крышкой наружного кожуха посредством разъемного герметичного со" Зединения.На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - криостат с клапаном постоянного давленияи регулятором расхода.Устройство содержит криостат 1,клапан постоянного давления 2, регулятор расхода 3, датчик температурысистемы стабилизации и регулирования температуры 4, задатчик опорного на 40 пряжения (сигнала) 5 усилитель сигнала разбаланса (например, фотокомпенсационный усилитель) 6 и двухпозиционный регулятор (например, электронный регулирующий потенциометр) 7 Криостат (фиг.2) содержит резервуар4 э для криогенной жидкости 8 с вентилем 9, заборную трубку 10, соединенную с теплообменником 11, выходной конец которого введен в коническую втулку 12, а последняя введена в коническое отверстие форкамеры 13 своим коничес ким выступом, На внешней поверхности форкамеры установлен электронагреватель 14, В кольцевой проточке кони" ческой втулки помещена уплотнительная ф прокладка 15. Коническая втулка 12 и форкамера 13 герметично соединены болтами 16. Болты сьемника 17 ввинче 9 4ны во фланец конической втулки 12до упора с форкамерой 13. К форкамере13 примыкает термостатируемая рабочаякамера 18, закрепленная на трубе подвеса 19. В верхней части трубы подвеса 19 смонтирован фланец 20, который через прокладку 21, болтами 22разъемно скреплен с .фланцем 23, установленном на крышке 24. К крышке 24съемно монтируется кожух 25. К резервуару с жидким азотом 26 крепятсясъемные радиационные экраны 27, охватывающие резервуар-питатель и другие детали криостата, охлаждаемыедо нижайшего температурного уровня,отдаляя их от узлов криостата, температура которых может быть более высокой. Регулятор расхода (фиг.2) содержит корпус 28 с каналами 29:и 30.В корпусе 28 смонтированы игольчатыйвентиль 31, соленоидный клапан с соленоидной катушкой 32 и бойком 33 иигольчатый вентиль 34. Клапан постоянного давления 2 смонтирован натрубопроводе 35, который соединенс резервуаром с криогенной жидкостью 8.Формула изобретения 1. Терморегулируемое криостатноеустройство по авт.св. У 436334,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области примененияустройства, в нем криостат снабженконической втулкой, установленнойв коническом отверстии, выполненномв форкамере, а выходной конец трубки теплообменника герметично установлен в конической втулке, соединенной с форкамерой с обеспечениемгерметичного соединения.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что труба подвеса соединена с крышкой наружногокожуха посредством разъемного герметичного соединения.Источники информации,прийятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРИ 436334, кл. 6 05 О 23/30,. 1970(прототип),5 94366 температурой, сигнал ошибки на входе усилителя 6 равен нулю и движок реохорда электронного регулирующего по. тенциометра 7 находится в зоне регулирования, и обе контактные группы этого потенциометра разомкнуты,т.е. обесточены электронагреватель 14 и катушка соленоида 32. Канал 30 перекрыт бойком 33.При понижении температуры в каме ре 18 на входе усилителя 6 появляется электрический сигнал разбаланса (сигнал ошибки) определенной полярности, который после усиления поступает на электронный регулирующий по- и тенциометр 7 и приводит . в движение движок реохорда, выводя потенциометр из эоны регулирования. При этом замыкается цепь питания электронагревателя 14, что ведет к подогреву 2 ф камеры 18. При повышении температуры в камере 18 на входе усилителя .6 также появляется электрический сигнал разбаланса как и при понижении температуры, но обратной полярности, движок реохорда потенциометра 7, вращаясь в противоположном направлении, выводит потенциометр из зоны регулирования и при этом замыкает цепь питания соленоидной катушки 32. Проход зз под бойком 33 открывается, и в камеру 18 импульсно подается дополнительное количество криоагента, что ведет к охлаждению камеры 18. При изменении характера проводимых исследований свойств материалов, например, при переходе от измерений спектральных характеристик материала в оптическом диапазоне частот к измерениям свойств материала в СВЧ диапазоне или при необходимости привязки криостата к различным внешним приборам следует снять наружный кожух 25 и радиационные экраны 27. Рассоединить проводники электронагревателя 14. Отвинтить болты 22 и болты 16 и,9 6используя болты-съемники 17, отсоединить втулку 12 от форкамеры 13,.Из; влечь блок, состоящий иа трубы подвеса 19, камеры 18 с форкемерой 13 и электронагревателем 14; После замены блока сборка криостата осущест" вляется в обратном порядке.Применение изобретения позволяет существенно расширить область приве" нения предлагаемого терморегулируемого криостатного устройства, т.е. при помощи одного криостата и нескольких сменных блоков можйо решить большое. количество задач по исследованию свойств и испжтаний материалов и отпадает необходимость в изготовлении и использовании большого количества узкоспециализированных криостатов, требующихся для выполнения того же самого объема работ.