CS201986B1

CS201986B1 - Appliance for automatic cooling by the liquid nitrogen

Info

Publication number: CS201986B1
Application number: CS339879A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Malecek
Original assignee: Miroslav Malecek
Priority date: 1979-05-17
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1980-12-31

Description

Vynález se týká zařízení pro automatické chlazení kapalným dusíkem na teplotu libovolně nastavitelnou v rozmezí od teploty okolí až do teploty —190 °C.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for automatically cooling with liquid nitrogen to a temperature arbitrarily adjustable in the range of ambient temperature to -190 ° C.

K získání vysokého vakua se používají difúzní agregáty. Každý agregát obsahuje jako samostatný celek difúzní vývěvu, uzavírací ventil a vymrazovačku olejových par. Vymrazovačky zamezují pronikání olejových par do čerpaného prostoru. Z důvodu správné funkce je nutné, aby teplota vymrazovačky bola nízká a stálá, U dosavadního provedení se jako chladivo používá kapalný dusík, který protéká vymrazovačkou. Tím jsou splněny jednoduchým způsobem oba požadavky, to je nízká a stálá teplota. Nevýhodou tohoto provedení je velká spotřeba kapalného dusíku. Kapalný dusík je dodáván v dewarkách o obsahu 30 1 a při každé výměně prázdné nádoby za plnou musí být přerušen provoz urychlovače.Diffusion aggregates are used to obtain a high vacuum. Each unit contains a diffusion pump, shut-off valve and oil vapor-freezer as a unit. Freezers prevent oil vapor from entering the pumped space. For proper operation, it is necessary that the temperature of the freezer be low and constant. In the prior art, liquid nitrogen is used as the refrigerant, which flows through the freezer. In this way, both requirements are fulfilled in a simple manner, i.e. a low and constant temperature. A disadvantage of this embodiment is the large consumption of liquid nitrogen. Liquid nitrogen is supplied in 30 liter dewarks and the accelerator must be interrupted whenever an empty container is replaced with a full one.

Mnohé z těchto nevýhod odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na přívod kapalného dusíku vymrazovačky jsou napojeny vzájemně propojené dávkovači trubice alespoň dvou dávkovačích jehel, přičemž u spodní části každé trubice u dna jí příslušné dewarky je upraveno teplotně závislé topné těleso vazebně elektricky propojené s funkčním regulátorem, jehož ovládací výstupy jsou elektricky propojeny se vstupy jim příslušných elektromagnetických ventilů, řídicí vstup funkčního regulátoru je spojen s výstupem tepelného čidla a volicí vstup je propojen s výstupem volicího panelu.Many of these drawbacks are overcome by the device of the invention, which consists in connecting the dosing tubes of at least two dosing needles to the liquid nitrogen supply of the freezer, with a temperature-dependent heater at the bottom of each tube at its bottom. electrically coupled to a function controller whose control outputs are electrically coupled to the inputs of their respective solenoid valves, the control input of the function controller is coupled to the output of the temperature sensor, and the select input is coupled to the output of the selector panel.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že umožňuje udržovat stálou teplotu vymrazovačky na libovolné vyšší stálé teplotě, než je teplota kapalného dusíku během dlouhé provozní doby. Nedochází ke ztrátám kapalného dusíku, provoz je ekonomičtější. Pro plynulé dávkování kapalného dusíku jsou u každé vymrazovačky instalovány vždy minimálně dvě dewarky, jedna provozní a druhá rezervní. Přepnutí z jedné na druhou je automatické. Při použití více vymražovaček v aktivním prostředí provádí se výměna všech prázdných dewarek jednorázově, takže pobyt obsluhy v aktivním prostředí se podstatně snižuje;An advantage of the device according to the invention is that it allows to maintain a constant temperature of the freezer at any constant constant temperature than the liquid nitrogen temperature during a long operating time. There is no loss of liquid nitrogen, operation is more economical. For the continuous dosing of liquid nitrogen, at least two dewars are installed at each freezer, one operational and one spare. Switching from one to the other is automatic. When using multiple freezers in the active environment, all empty dewars are replaced once, so that the operator's stay in the active environment is significantly reduced;

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu, který představuje schematický náčrt zařízení i se schematickým znázorněním elektrického propojení jednotlivých částí.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the accompanying drawing, which represents a schematic diagram of the device with a schematic representation of the electrical connection of the individual parts.

Na obr. jsou dvě dewarky 11, 12. V nich jsou zasunuty dávkovači jehly, skládající se z dávkovači trubice 21, 22, příslušných těsnicích převlečných matic 31, 32 a příslušných elektromagnetických ventilů 61, 62. U spodníTwo dews 11, 12 are shown in these. Dispensing needles, consisting of a dispensing tube 21, 22, respective sealing cap nuts 31, 32, and respective solenoid valves 61, 62 are inserted therein.

Části každé dávkovači trubice je upraveno teplotně závislé topné těleso 71, 72. Dávkovači trubice 21, 22 jsou napojeny pryžovými spojkami 51, 52 na společný přívod 41 kapalného dusíku do vymrazovačky 4. Ovládací výstupy 91, 92 funkčního regulátoru 9 jsou elektricky propojený se vstupy jim příslušných elektromagnetických ventilů 61, 62. Řídicí vstup 95 funkčního regulátoru 9 je spojen s výstupem tepelného čidla 8 a volicí vstup 96 funkčního regulátoru 9 je propojen s výstupem volícího panelu 10. Vazební výstupy 93, 94 funkčního regulátoru 9 jsou propojeny s topnými tělesy 71, 72 dewarek 11,12.Parts of each dosing tube are provided with a temperature-dependent heater 71, 72. The dosing tubes 21, 22 are connected by rubber couplings 51, 52 to a common liquid nitrogen supply 41 to the freezer 4. The control outputs 91, 92 of the function controller 9 are electrically connected to the inputs The control input 95 of the function controller 9 is coupled to the output of the temperature sensor 8 and the selection input 96 of the function controller 9 is coupled to the output of the selector panel 10. The coupling outputs 93, 94 of the function controller 9 are coupled to the heaters 71, 72 dewarek 11.12.

Zařízení pracuje tak, že v počátečním klidovém stavu jsou obě dewarky 11, 12 naplněny kapalným dusíkem, dávkovači trubice 21, 22 jsou zasunuty a utěsněny převlečnými maticemi 31, 32. Třípolohový volicí přepínač volícího panelu 10 je ve střední klidové poloze. Zařízení je vypnuto. Oba elektromagnetické ventily 61, 62 jsou v klidové poloze otevřeny a plynný dusík, vznikající odparem v dewarkách 11, 12, volně uniká otevřenými ventily 61, 62. Přepnutím volicího přepínače volicího panelu 10, například do levé polohy, uzavře se přes funkční regulátor 9 elektromagnetický ventil 61 a přivede se proud do topného tělesa 71. V levé dewarce 11 se zvýší tlak plynného dusíku a tím se vytlačuje kapalný dusík dávkovači trubicí 21 do vymrazovačky 4. Z vymrazovačky 4 uniká plynný dusík přes těpelné čidlo 8 volně ven. Teplota výfukových plynů registrovaná tepelným čidlem 8 odpovídá vnitřní teplotě vymrazovačky. Jakmile teplota výfukových plynů, nastavitelná funkčním regulátorem 9 přestoupí hodnotu teploty nastavené pro vypnutí topení, vypne se. proud topného tělesa 71. Když teplota výfukových plynů nastavitelná funkčním regulátorem 9 dosáhne hodnoty regulační teploty, otevře se elektromagnetický ventil 61. Tím se sníží přetlak plynného dusíku v dewarce 11 a kapalný dusík přestane vytékat do vymrazovačky 4. Teplota na výstupu dewarky 4 stoupne nad hodnotu regulační teploty, ventil 61 se opět uzavře a děj se periodicky opakuje. Přestože kapalný dusík je tím dodáván do vymrazovačky 4 v určitých periodických dávkách, je vnitřní teplota vymrazovačky 4 stálá vzhledem k její velké tepelné setrvačnosti. Po vyprázdnění dewarky 11 zůstává elektromagnetický ventil 61 uzavřen, teplota na výstupu vymrazovačky 4 dále stoupá a při dosažení teploty nastavené pro zapnutí topení zapíná se opět topné těleso 71. Protože topné těleso 71 není již chlazeno kapalným dusíkem, ohřeje se a jeho ohmický odpor stoupne. Změnu odporu topného tělesa 71 registruje funkční regulátor 9 a přepne dávkování kapalného dusíku na druhou dewarku 12. Nastává stejný dávkovači proces jako v prvém případě až na to, že elektromagnetický ventil 61 zůstává trvale uzavřen až do výměny prázdné dewarky 11 za plnou. Tím je zabráněno, aby kapalný dusík netekl současně i do prázdné dewarky 11. Na volicím panelu 10 jsou signalizovány tyto stavy; vypnuto, zapnuta levá strana, zapnuta pravá strana, levý ventil zapnut, pravý ventil zapnut, levé topení zapnuto, pravé topení zapnuto, levá dewarka prázdná, pravá dewarka prázdná, porucha.The apparatus operates in such a way that in the initial idle state both dewars 11, 12 are filled with liquid nitrogen, the metering tubes 21, 22 are inserted and sealed by union nuts 31, 32. The three-position selector switch of the selector panel 10 is in the middle rest position. The device is off. Both solenoid valves 61, 62 are opened in the rest position and the nitrogen gas generated by evaporation in dewarks 11, 12 freely escapes through open valves 61, 62. By switching the selector switch of the selector panel 10, for example to the left position, In the left dewar 11, the pressure of nitrogen gas is increased and thus liquid nitrogen is forced through the dosing tube 21 into the freezer 4. Nitrogen gas escapes freely out of the freezer 4 through the heat sensor 8. The temperature of the exhaust gases registered by the temperature sensor 8 corresponds to the internal temperature of the freezer. As soon as the exhaust gas temperature set by function controller 9 exceeds the temperature set to switch off the heater, it switches off. heater flow 71. When the exhaust gas temperature adjustable by function regulator 9 reaches the control temperature, solenoid valve 61 is opened. This reduces the overpressure of nitrogen gas in the dewar 11 and liquid nitrogen stops flowing into the freezer 4. The outlet temperature of dewar 4 rises above The valve 61 closes again and the process is repeated periodically. Although liquid nitrogen is thereby supplied to the freezer 4 at certain periodic doses, the internal temperature of the freezer 4 is stable due to its high thermal inertia. When the dewar 11 is emptied, the solenoid valve 61 remains closed, the temperature at the outlet of the freezer 4 continues to rise, and when the temperature set to turn on the heater is reached, the heater 71 is switched on again. The change in the resistance of the heater 71 is registered by the functional controller 9 and switches the liquid nitrogen metering to the second dewar 12. The same metering process occurs as in the first case except that the solenoid valve 61 remains permanently closed until the empty dewar 11 is replaced. This prevents liquid nitrogen from flowing into the empty dewar 11 at the same time. These states are indicated on the selector panel 10; Off, Left Side On, Right Side On, Left Valve On, Right Valve On, Left Heater On, Right Heater On, Left Dewar Empty, Right Dewar Empty, Malfunction.

Zařízení podle vynálezu je možno s výhodou použít všude tam, kde je třeba trvale udržovat nízkou a stálou teplotu ve volitelném rozmezí prakticky od teploty okolí až do teploty— 190 °C, tedy například u vymrazovaček olejových par difúzních vývěv, detektorů záření apod.The device according to the invention can be advantageously used wherever it is necessary to permanently maintain a low and constant temperature in the selectable range practically from ambient temperature up to a temperature of - 190 ° C, for example in diffusion vacuum oil vapor freezers, radiation detectors and the like.

Claims

Apparatus for automatic liquid nitrogen cooling, comprising, on the one hand, dews provided with metering needles consisting of a metering tube, a sealing cap nut and a solenoid valve, and a temperature sensor arranged at the outlet of nitrogen gas from the freezer; the freezers (4) are connected to the interconnected metering tubes (21, 22) of the at least two metering needles, with a temperature-dependent heater (71) provided at the bottom of each metering tube (21, 22) at the bottom of its respective dewar (11, 12) 72, electrically coupled to the coupling outputs (93, 94) of the function controller (9), the control outputs (91, 92) of which are electrically connected to the inputs of their respective solenoid valves (61, 62), the control input (95) of the function controller (9). 9) is connected to the output of the temperature sensor (8) and the selection input (96) of the function controller (9) is coupled to the output of the selector panel (10).