CS229835B1 - Způsob plnění tepelně izolovaných nádob na pevné tající chladivo u chladicích systémů polovodičových detektorů geologických karotážních sond - Google Patents

Description

(54Ϊ Způsob plnění tepelně izolovaných nádob na pevné tající chladivo u chladicích systémů polovodičových detektorů geologických karotážních sond

Vynález řeší způsob tepelně izolovaných nádob na pevné tající chladivo u chladicích systémů polovodičových detektorů geologických karotážních sond.

Geologické karotážní sondy s polovodičovými detektory rentgenového nebo gama záření k analýze hornin vyžadují k dosažení nízkého šumu a vysoké rozlišovací schopnosti udržovat detektor na nízké pracovní teplotě, U germaniových detektorů má být tato teplota nižší než 110 K, u křemíkových nižší než 150 K. Zpravidla se pro chlazení využívá chladivá ze skupiny látek propan, monochlortrifluormethan, dichlordifluormethan apod,., jehož teplota v trojném bodě je nižší, než požadovaná teplota detektoru, a jím se naplní tepelně izolovaná nádoba spojená tepelně vodivě s detektorem. Zchlazením náplně kapalným dusíkem před spuštěním sondy do vrtu, se uvede chladivo do tuhého stavu, Při měření se sondou v geologickém vrtu zůstává pak chladivo na teiplotě trojného bodu dokud postupně v celém objemu neroztaje. Doba udržení teploty trojného bodu, určuje dobu měření ve vrtu a je mimo jiné závislá na hmotnosti chladivá. Na druhé straně měrná hmotnost kapalného chladivá se s teplotou značně mění, například dichlordifluormetthan zaujímá jako kapalina na konci tání 77 % obje2 mu při normální teplotě. Nejvyšší teplota, na kterou může chladivo vystoupit, klade tak mez využití objemu nádoby. Obvyklým způsobem plnění nádoby chladicího systému je, nalévání chladivá při atmosférickém tlaku na předepsanou hmotnost, která se kontroluje vážením sondy. Jiný 'způsob plnění používá 2 trubice pevně připojené k plněné nádobě; jedna ústí v nejvyšším bodě nádoby, druhá zasahuje dovnitř do žádané výšky hladiny kapalného chladivá. Chladivo se přivádí .při atmosférickém tlaku první trubicí, druhá slouží jako výfuková.

Plnění chladivá při atmosférickém tlaku je spojeno s únikem chladivá ve formě par do atmosféry. Plnění na předepsanou hmotnost s kontrolou vážením nemůže být dosti přesné, neboť hmotnost chladivá je ve srovnání s hmotností sondy malá. U druhého způsobu, kde výše hladiny chladivá je Určena koncem trubice, je obtížné zjistit kdy plnění skončilo. Při nalévání chladivá za atmosférického tlaku dochází zprvu k jeho okamžitému odpařování. Teprve, když předáním odparného tepla poklesne emtalpie nádoby natolik, že její teplota poklesne na bod varu chladivá, u dichlordifluormetanu je to 245 K — —28 °C, začne ss v nádobě hromadit kapalina. K bezpečnému naplnění na žádaný objem je nutné s vel229835 kou rezervou chladivo předávkovat, což je spojeno š jeho dalším únikem ve formě par do atmosféry.

Tyto nevýhody nemá způsob plnění podle vynálezu, jehož podstatou jé, že se z tepelně izolované nádoby vyčerpá, vzduch a tato se napouští kapalným' chladivém ze zásobní tlakové láhve ná plný objem za normální teploty. Takto naplněná nádoba může být po úniku chladivá doplněna opět na. plný obsah tak, že se jí zchlazením kapalným dusíkem odebere množství tepla potřebné k převedení plynné části jejího obsahu do kapalné fáze a z transportní zásobní tlakové láhve se doplní na plný obsah.

Způsob plnění podle vynálezu vychází z toho, že při skladování sondy se teplota chladivá ustálí na teplotě okolí, která se příliš neliší od normální teploty 293 K (20° ¹ Celsia). Jelikož byla za stejné teploty nádoba s chladivém plněna na plný objeim, může dojít při výkyvech teploty nad normální jen k malým ztrátám. Předpokladem je pojistný ventil, který nedovolí nadměrný nárůst tlaku. Tím se však nádoby s chladivém v sondách běžně vybavují. Dávkování je přesné a je optimálně přizpůsobeno praktické potřebě. Nedochází k úniku chladivá. Jestliže se například při dopravě může zahřát chladivo na teplotu vyšší než normální, například na 323 K, tj. 50 °C, propustí při takovém ohřevu pojistný ventil část chladivá, jehož množství se takto upraví přiměřeně těmto podmínkám. Způsob plnění chladivá není proto třeba měnit. Je nutné ovšem při menším množství chladivá počítat s kratší dobou měření ve vrtu.

Při plnění je třeba zaručit, že ze zásobní tlakové láhve vstupuje do spojovacího potrubí vedoucího k plněné tepelně izolované nádobě kapalné chladivo. To se děje buď obrácením této láhve láhvovým ventilem dolů, nebo použitím láhve se sifonem. Tepelně izolovaná nádoba se naplní na plný objem, protože se kapalnému chladivu do ní přiváděnému nepředává teplot, které by bylo třeba k vytvoření plynového polštáře v ní.

Příkladem provedení vynálezu, je způsob plnění geologické rentgenofluorescenční ika4 rotážní sondy, schematicky znázorněný na připojeném výkresu.

Tepelně izolovaná nádoba 1 chladicího systému sondy se zářičem 2 a detektorem 3 je spojena potrubím 4 s pojistným ventilem 5. Ten je řešen tak, že je možné jednak ručním zásahem zvenčí jeho kuželku zvednout ze sedla, jednak na jeho výfuk připojit další rozvod, který zahrnuje rotační vývěvu 6 s oddělovacím ventilem 7, napouštěcím ventilem 8 a zásobní tlakovou láhev 9 s láhvovým ventilem 10 postavenou hrdlem dolů. Čárkovaně je zakreslena normální poloha tlakové láhve 59 s láhvovým ventilem 60, je-li opatřena sifonem 61. Chladivém 12 je dichlordifluormethan. Vakuoměr 13 měří tlak při čerpání. Čerpání tepelně izolované nádoby 1 na tlak ~ 1 Pa rotační vývěvou 6 probíhá při nadzvednuté kuželce pojistného ventilu 5 otevřeném oddělovacím ventilu 7, zavřeném napouštěcíím ventilu 8 a rovněž zavřeném láhvovém ventilu 10, případně 60. Po skončeném čerpání se uzavře oddělovací ventil 7 a otevřou se napouštěcí ventil 8 a láhvový ventil 10, případně 60. Chladivo 12, které je za normální teploty v zásobní tlakové láhvi 9 případně 59 pod tlakem 580 íkPa, proudí dó izolované nádoby 1 dokud se tato zcela nenaplní. Na konci plnění je i v izolované nádobě 1 tlak 580 kPa. Kuželka pojistného ventilu 5 se uvolní, uzavře láhvový ventil 10, případně 60 a odpojí rozvod od výfuku pojistného ventilu 5.

Způsob plnění podle vynálezu, vyžaduje čerpat izolovanou nádobu jenom jednou při základním plnění u výrobce sondy. Doplňovat chladivo po každém jeho, i velkém úniku může přímo uživatel sondy, dolkonce i v polních podmínkách. K tomu postačí malá transportní tlaková láhev s chladivém a krátké připojovací potrubí, které se před spojením s pojistným ventilem propláchne průtokem malého množství chladivá. Jelikož je plněná nádoba dobře tepelně izolovaná, je třeba ji k zajištění průtoku chladivá mírně ochladit kapalným dusíkem. To nečiní potíže, protože sonda je uzpůsobena k vychlazování pevného tajícího chladivá kapalným dusíkem před každým spuštěním do vrtu.

Claims (2)

1. pRedmEt

   1. Způsob plnění tepelně izolovaných nádob na pevné tající chladivo u chladicích systémů polovodičových detektorů geologických karotážních sond, vyznačený tím, že se z tepelně izolované nádoby vyčerpá vzduch a napouští se kapalným chladivém ze zásobní tlakové láhve na plný objem za normální teploty.

   vynalezu
2. 2. Způsob plnění podle bodu 1, vyznačený tím, že při doplňování chladivá do tepelně izolované nádoby sa jí zchlazením kapalným dusíkem odebírá množství tepla potřebné k převedení plynné části jejího obsahu do kapalné fáze a z transportní zásobní tlakové láhve se doplňuje na plný obsah.