DE1501296A1

DE1501296A1 - Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer niedrigen Temperatur von Gegenstaenden mit einem siedende Fluessigkeiten enthaltenden Behaelter mit einer waermeisolierenden Wand

Info

Publication number: DE1501296A1
Application number: DE19661501296
Authority: DE
Inventors: Rietdijk Johan Adriaan
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-07-22
Filing date: 1966-07-19
Publication date: 1970-01-08
Also published as: GB1129245A; AT268337B; DE1501296C3; DE1501296B2; BE684416A; CH454929A; NO115663B; US3368361A; NL6509477A; NL145348C; SE309252B

Description

Abschrift

Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer niedrigen Temperatur von Gegenständen mit einem siedende Flüssigkeiten enthaltenden Behälter mit einer wärmeisolierenden Wand

Die Erfindung betrifft eine zum Aufrechterhalten einer niedrigen Temperatur von Gegenständen, dienende Vorrichtung, die einen Behälter für siedende Flüssigkeiten mit einer gegen Wärme isolierenden Wand, insbesondere mit einer mehrwandigen Vakuumisolierung, enthält.

Vorrichtungen dieser Art werden z.B. verwendet, um Gegenstände als Ganzes z.B. elektronische Schaltungsanordnungen auf einer bestimmten, niedrigen Temperatur zu halten. Diese Gegenstände werden in eine Flüssigkeit getaucht, die bei niedriger Temperatur siedet und die in einem isolierten Behälter (Dewar-Gefäß) untergebracht ist. Der Dampfdruck über der Flüssigkeit wird dabei konstant gehalten. Die Flüssigkeit besteht oft aus flüssigem Helium, flüssigem Stickstoff, usw.

Dieae bekannten Vorrichtungen haben also den Nachteil, daß die statische Druckverteilung im Behälter in vertikaler Richtung einen Temperaturverlauf in dieser Richtung mit sich bringt.

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Bei Gegenständen mit erheblichen Abmessungen in vertikaler Richtung kann dies zu nicht zulässigen Temperaturunterschieden zwischen der Unter- und der Oberseite führen.

Um diesen Nachteil zu beheben, kann eine Rührvorrichtung in dem Behälter vorgesehen sein. Besonders bei den sehr niedrigen Temperaturen der gewöhnlich verwendeten Flüssigkeiten bringt dies große Komplikationen mit sich.

Eine andere Möglichkeit, diesen Nachteil zu beheben, besteht darin, daß die vertikalen Abmessungen der Gegenstände gering und die in horizontaler Richtung vergrößert werden. Die dabei anwendbaren Behälter haben große horizontale Abmessungen, so daß große Verluste herbeigeführt werden.

Die Erfindung bezweckt, den Nachteil des Temperaturverlaufs infolge des hydrostatischen Drucks in einfacher Weise zu beheben, ohne daß die Nachteile der vorerwähnten Lösungen hervorgerufen werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter eine Anzahl von Schüsseln, die Flüssigkeit enthalten können, auf verschiedenen Pegeln untergebracht sind.

Die zusammenzubauenden Einzelteile können auf den verschiedenen Schüsseln angebracht und in die Flüssigkeit getaucht werden. Der Flüssigkeitspegel in jeder Schüssel ist nur ein Teil der Gesamthöhe des Behälters, so daß die hydrostatischen Druckunterschiede gering sein können, wodurch eine gleichmäßige Temperatur gewährleistet wird. Da die Schüssel in einem gemeinsamen Dampfraum angeordnet sind, ist der Dampfdruck über jeder Schüssel derselbe.

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Um die Schüssel in geeigneter Weise mit Flüssigkeit zu versehen, sind diese gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung derart gestaltet, daß Flüssigkeit, die bei einem bestimmten Pegel in der Schüssel über den Rand oder ein anderes Überflußorgan abfließt, in einer darunter vorhandenen Schüssel aufgefangen wird.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung sind die Schüsseln alle an einem- rohrförmigen Element befestigt, das wenigstens zwischen jedem Paar benachbarter Schüsseln mit einer Zwischenwand versehen ist, die das rohrförmige Element verschließt, wobei die Wand des Elementes über jeder Zwischenwand mit einer oder mehreren öffnungη für die Zufuhr des Mediums an den betreffenden, darunter vorhandenen Schüsseln versehen ist unä zwischen jeder Zwischenwand und aer darunter an dem Element befestigten Schüssel die Wand des Elementes auch mit einer oder mehreren öffnungen versehen ist, welche den maximalen Flüssigkeitspegel in dieser Schüssel bestimmmen.

Bei dieser Vorrichtung lassen sich die Schüsseln mit den etwaigen, zu kühlenden Einzelteilen sehr bequem aus dem Behälter entfernen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung bilden die Schüsseln je mit der Innenwand des Behälters ein Ganzes.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert .

Fig. 1 zeigt schematisch, nicht maßstäblich, einen bekannten, isolierten Behälter für siedende Flüssigkeit mit darin untergebrachten, zu kühlenden Gegenständen.

ORIGINAL

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Die Fig. 2 und 3 zeigen Vorrichtungen schematisch und nicht maßstäblich, durch welche Gegenstände auf niedriger Temperatur gehalten werden können und die Behälter für siedende Flüssigkeiten besitzen, die mit Schüsseln versehen sind, auf die die zu kühlenden Gegenstände gestellt werden können.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen doppelwandigen durch Vakuum isolierten Behälter (Dewar-Gefäß). In dem Vakuumraum zwischen den Wänden kann gegebenenfalls noch ein Isolierstoff vorgesehen werden. Das Gefäß enthält eine kalte, siedende Flüssigkeit, z.B. flüssiges Helium. Die Flüssigkeit ist mit dem Dampf im Gleichgewicht. Der Dampfdruck wird konstant gehalten, z.B. auf atmospärischen Druck, wie angegeben ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Behälter 1 oben zu verschließen und einen anderen Wert des Dampfdrucks vorzusehen. In die Flüssigkeit ist ein Gegenstand 2 getaucht. Dieser Gegenstand kann z.B. eine elektronische Schaltungsanordnung sein, die als Ganzes auf eine niedrige Temperatur gekühlt werden soll.

Fig. 1a zeigt den Druck- und den Temperaturverlauf infolge des hydrostatischen Druckes in dem Behälter, der erkennbar macht, daß der Druck auf die Oberseite des Gegenstandes 2 von dem auf die Unterseite abweicht. Infolgedessen weicht auch die Temperatur auf der Oberseite von der auf der Unterseite ab. Dies beeinträchtigt die gute Wirkung von z.B. elektronischen Schaltungsanordnungen .

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer niedrigen Temperatur von Gegenständen z.B. Schaltungsanordnungen, wobei gleichfalls ein vakuum-isolierter Behälter 1 vorgesehen ist. Auf der Innenwand des Behalters sind Schüsseln 3 auf verschie-

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denen Pegeln befestigt. In jeder dieser Schüsseln 3 ist ein Teil 4 des zu kühlenden Gegenstandes aufgenommen» Dies ist selbstverständlich nur möglich bei teilbaren Gegenständen wie elektronischen Schaltungsanordnungen. In die Schüssel 3 kann Flüssigkeit z.B. flüssiges Helium durch eine Zufuhrleitung 5 eingebracht werden, wahrend Dampf durch die Öffnung 11 in ..den) Deckel 12 wegfließen kann. Wenn die obere

Schüssel gefüllt 1st, fließt die Flüssigkeit über den Rand in die darunterliegende Schüssel, usw. Der Dampfdruck ist über jeder Schüssel derselbe und wird konstant gehalten.

Der Druck- und der entsprechende Temperaturverlauf ist in Fig. 2a veranschaulicht. Es zeigt sich, daß die Temperatur hier erheblich gleichmäßiger ist, so daß jeder Teil des zu kühlenden Gegenstandes nahezu die gleiche Temperatur aufweist. Die Wirkung des Gegenstandes wird auf diese Weise erheblich verbessert.

Fig. 3 zeigt auch eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer niedrigen Temperatur von Gegenständen. Diese Vorrichtung enthält gleichfalls einen isolierten Behälter (Dewar-Gefäß), in dem ein zentrales, rohrförmiges Element 6 angebracht ist, an dem Schüsseln 7 befestigt sind. In dem rohrförmigen Element sind eine Anzahl von Zwischenwänden 8 angebracht. Gerade über jeder dieser Zwischenwände ist die Wand des rohrförmigen Elementes mit Öffnungen 9 versehen, und weiter weist die Wand des rohrförmigen Elementes 6 Öffnungen 10 auf, welche die maximale Flüssigkeitshöhe in jeder der Schüsseln bestimmen. Die Flüssigkeit kann durch die Leitung 5 zugeführt werden, die in das rohrförmige Element 6 ausmündet. Gegebenenfalls kann die Leitung 5 auch direkt irr die obere Schüssel ausmünden. Die Flüssigkeit gelangt auf

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die obere Zwischenwand 8 und strömt durch die Öffnungen 9 in die obere Schüssel. Wenn die Flüssigkeit in dieser Schüssel die Öffnung 10 erreicht, strömt sie aus der Schüssel wieder in das rohrförmig« Klement und gelangt dann in die nächstfolgende Schüssel, und bo weiter«.

Die Schüsseln dienen zur Aufnahme der zu kehlenden Teilgegenstände 4.

Aus Pig. 3a zeigt sich, daß die Temperatur iberall nahezu den gleichen Wert hat, so daß alle Gegenstände 4 gleiche Temperaturen aufweisen.

Die Vorrichtung nach Fig. 3 hat den Vorteil, daß das rohrförmige Element 6 mit den an diesem befestigten Schüsseln sich sehr bequem in dem Behälter unterbringen und aus diesem herausnehmen läßt, so daß die Einführung der zu kühlenden Teilgegenstände und etwaige Überwachung sehr bequem ausgeführt werden können.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Erfindung durch sehr einfache Mittel eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer niedrigen Temperatur von Gegenständen schafft, bei der keine Temperaturunterschiede infolge des hydrostatischen Drucks auftreten.

Patentansprüche: - 7 -

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Claims

Patentansprüche;

1, Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer niedrigen Temperatur von Gegenständen mit einem Behälter für siedende Flüssigkeiten mit einer wärmeisolierenden Wand, insbesondere mit mehrwandiger Vakuumisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter eine Anzahl von Schüsseln, welche Flüssigkeit enthalten können, auf verschiedenen Pegeln untergebracht sind, in welchen Schüsseln die zu kühlenden Gegenstände angeordnet werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch. 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schüsseli derart ausgebildet sind, da3 die Flüssigkeit, wenn sie einen bestimmten Pegel erreicht hat, über den Rand oder ein anderes Überflußorcan abfließt und in eine darunterliegende Schüssel gelangt«
J. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2_f ded,r^h gel'.e^v : reicimet, daß die Schüsseln alle an einem roLrför::::'.^e:. Element befestigt sind, das wenigstens sv;ische:i ^¹? ~wei benachbarten Schüsseln mit einer Zv.-:L?e:ie:iv ':.. ": versehen ist, dip das rohrförnige Element verschlieft, wobei-die Wand des Elementes über jeder Zwise enwand mit einer oder mehreren öffnungen für die Zufuhr von Medium an die betreffende, darunterliegende Schüssel versehen ist, wobei zwischen jeder Zwischenwand und der unter dieser an dem Element befestigten Schüssel die Wand des Elementes auch mit einer oder mehreren Öffnungen versehen ist, welche die maximale Flüssigkeitshöhe in der betreffenden Schüssel bestimmen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüsseln je ein Ganzes bilden mit der Innenwand des Behälters.

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