DE6604242U

DE6604242U - Niveauanzeigegeraet fuer kryostaten.

Info

Publication number: DE6604242U
Application number: DE6604242U
Authority: DE
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1965-11-19
Filing date: 1966-11-11
Publication date: 1970-01-15
Also published as: CH464552A; ES333551A1; FR1465521A; GB1106716A; BE687877A; LU52357A1

Description

PATENTANWALT .

DR. HANS ULRICH MAY

8 MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1a TELEFON COaiO 59 as 82

B.1780.3 München, 28. August 1969

Dr.M./m

CG 134/413a

C 15 279/42e Gbm

Co; .nissariat ä I¹ Energie Atomique in Paris / Frankreich

Gerät zur Messung des Verbrauchs von verflüssigtem Gas in

einem Kryostaten

Die Neuerung betrifft ein Gerät zur Messung des auf die Art oder Form der Kryostatenkammer selbst unter normalen Betriebsbedingungen zurückzuführenden Verbrauchs (der Verdampfung) einer verdampfbaren Kälteflüssigkeit(eines verflüssigten Gases)in einem Kryostaten und insbesondere zur der auf diese Weise möglichen Feststellung des Einflusses der Oberflächenbeschichtung solcher Kampiern auf diesen Verbrauch.

Es ist bekannt, daß die allgemein zu Niveaumessungen in einem ein verflüssigtes Gas enthaltenden Behälter benutzten Systeme den Nachteil eines nicht zu vernachlässigenden Verbrauchs an Kälteflüssigkeit aufweisen, die durch Energieabstrahlung beim Ingangsetzen und Betrieb der Systeme selbst hervorgerufen wird. Diese Schwierigkeit kann jedoch weitgehend ausgeschaltet werden, rfem man als Niveauanzeigeorgan einen Thermistor benutzt, d.h. einen elektrischen Leiter, dessen Widerstand sich bei seinem

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übergang aus der flüssigen Phaoe In die Gasphase scharf ändert, u^ä wenn man diesen Thermistor und seine Speisespannung geeignet wählt. Beispielsweise beträgt die von einem Thermistor unter einer Spannung von 10 Volt abgegebene Energie nicht mohr als 0,05 Mikrowatt, wobei der Thermistor bei 308° K oinen Widerstand von 1000 0hm, bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs, d.h. bei 75^U K, einen Widerstand von 6,5 x 10^y 0hm und oberhalb des Niveaus des flüssigen Stickstoffs einen Widerstand von 3>2 χ 10ς,_ηηι · besitzt. Diese sehr geringe Energiemenge führt daher nur zu einer sehr begrenzten Verdampfung der Kälteflüssigkeit und verfälscht nicht die Meßergebnisse.

Der Neuerung liegt also die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe von

• zwei Thermistoren ein Gerät zu schaffen, womit man den Durchgang der freien Oberfläche'eines verflüssigten Gases bei zwei verschiedenen KLüssigkeitshöhen im Inneren eines Kryostaten messen und daraus den von der Art und Ausführung des Kryostaten abhängigen Gasverbrauch bestimmen kann.

Das neuerungsgemäße Gerät zeichnet sich dadurch aus, daß es in Verbindung mit einer evakuierten dichten Kammer, in der sich der Kryostat befindet, zv/ei auf verschiedene Höhen im Inneren des Kryostaten eingeführte Thermistoren mit hohem negativen Temperaturkoeffizienten, die mit einer solchen elektrischen Spannung

• gespeist werden, daß die von ihnen in der Nähe der Temperatur

des im Kryostat enthaltenen verflüssigten Gases abgegebene Energie eine im Vergleich zu der von der Oberfläche des Kryostaten bewirkten Verdampfung zu vernachlässigende 'Verdampfung verursachtj

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eine mit einem Elektroventil versehene Leitung, die außerhalb der dichtem Kammer den Kryostaten mit einem die Menge des vom

verbindet,. Kryostaten kommenden verdajnpften Gases anzeigenden Volumenmesser/ und einen mit den Thermistoren verbundenen und über Relais die Betätigung des Elektroventils und die Auslösung eines Zeitmessers bewirkenden Gleichstromverstärker enthält.

Mittels der beiden im Kryostaten auf zwei verschiedenen Höhen angeordneten Thermistoren und des Zeitmessers "bestimmt man das zwischen dem Durchgang der freien Oberfläche des verflüssigten Gases auf diesen "beiden Höhen liegende Zeitintervall, für das man

.ein bestimmtes, dem auf den Kryostaten selbst zurückzuführenden Verbrauch an verflüssigtem Gas entsprechendes Volumen an vei-- ■

. dampftem Gas gemessen hat. Man bestimmt daraus durch eine Vergleichsmessung den vom Oberflächenzustand oder der Beschichtung der Kryostatenwände herrührenden Einfluß auf den Verbrauch.

Abgesehen von diesem Hauptmerkmal besitzt das neuerungsgemäße ( Gerät noch verschiedene Nebenmerkmale, die im folgenden ausführlicher erläutert werden. Alle diese Merkmale werden vorzugsweise gleichzeitig benutzt, können jedoch gegebenenfalls auch unabhängig voneinander angewandt werden. Sie sind im einzelnen anhand der folgenden Beschreibung einer nur als Beispiel gegebenen Ausführungsform erläutert.

Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügte Figur, die schematisch eine Ausführungsform des neuerungsgemäßen Geräts zeigt.

Wie aus dieser Figur ersichtlich, umfaßt das neuerungsgeroäße Gerät vor allem ein kryostatisch.es Gefäß 1, dessen Verbrauch an verflüssigtem Gas man insbesondere in Abhängigkeit von der Art der Beschichtung seiner V/andoberflachen messen will. Das Kryosiiatengefäß 1 besteht aus einem zylindrischen Kupfergefäß, das mittels eines Rohrs oder einer starren Leitung 2 am Deckel 3 einer ÄuSenkaiiuuer 4 aus r-östfr-eieiü Stahl aufgehängt ist, wobei der Deckel 3 mittels Schrauben und Muttern 5 an dieser Kammer starr befestigt ist.

Eine durch eine Leitung 7 mit der Wand der Kammer 4 verbundene Pumpe 6 erzeugt in dieser Kammer zwischen der Wand der Kammer und dem Gefäß 1 ein Vakuum, das durch ein Vakuummeter 8 kontrolliert wird. Im Inneren des Gefäßes 1 sind zwei Thermistoren 9 und 10 angeordnet, die mit Hilfe von Befestigungsklemmen 11 und 12 in der Nähe der Gefäßwand auf zwei verschiedenen Höhen mit einem genau definierten Abstand voneinander gehalten werden. Difise Thermistoren sind durch elektrische Drähte 14 und 15, die mittels isolierender Durchführungen 16 bzw. 17 durch den Deckel 3 sowie .die Wand des Gefäßes 1 geführt sind, mit einem GleichstromverstL:.·"-ker 13 verbunden. Die Stromversorgung der Thermistoren erfolgt vom Netz oder einer nicht gezeigten Stromquelle.

Am Verstärker 13 ist immer nur ein einziger Thermistor angeschlossen. Wenn das obere Niveau festgestellt ist, wird der Thermistor 10 anstelle des Thermistors 9 entweder durch Umschaltung von Hand oder mittels einer automatischen Vorrichtung angeschlossen, um die Feststellung des Mrteren Niveaus zu ermöglichen.

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Der Verstärker 13 bewirkt im übrigen über das Relais 18 die Auslösung eines Zeitmessers 21 und die Betätigung eines in einer die Leitung 2 verlängernden Leitung/angeordneten Elektroventils 19· Dieses Elektroventil 19 verbindet so je nach seiner Stellung die Leitxing 20 entweder mit einem Gasvolumenmesser 22 oder durch ein .Auslaßrohr 23 mit der Außenatinosphäre. Die Leitung 20 und das Rohr 2 sind durch den Deckel 3 hindurch mittels eines dichten Verbindungsstücks 24 verbunden, während in der Leitung 20 eine Schlange 25 vorgesehen ist, um das aus dem Kryostatengefäß ι kommende Gas aufzuwärmen.

Das oben beschriebene Gerät arbeitet wie folgt: Nach Einbau des Kryostatengefäßes 1 im Inneren der dichten Kammer 4 und Evakuieren • der letzteren mittels der Pumpe 6 wird das Gefäß 1 mit einer Kälteflüssigkeit gefüllt, deren freie Oberfläche beispielsweise in der in der Zeichnung mit a bezeichneten Höhe liegt. Dann wird die Leitung 2 mittels des Vefbindungsstücks 24 mit der Leitung 20 verbunden.

V/enn die freie Oberfläche der Kälteflüssigkeit infolge der von den Wänden des Gefäßes 1 hervorgerufenen Verdampfung des Gases auf das Niveau b absinkt, erfährt der Thermistor 9 eine scharfe Veränderung des elektrischen Widerstands. Der durch ihn gehende Gleichstrom nimmt zu, worauf der Verstärker 13 über das Relais 18 das Elektroventil 19 betätigt und den Zeitmesser 21 auslöst. Bei der entsprechenden Stellung des Elektroventils geht das verdampfte Gas durch die Aufwärmspirale 25 und anschließend zum Volumenmesser 22, der die Menge dieses Gases mißt. Wenn die freie Oberfläche

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der Kälteflüssigkeit im Gefäß 1 das Niveau c erreicht, erfährt der Thermistor 10 seinerseits eine plötzliche Veränderung seines Widerstands, die zwn Anhalten der Meßgeräte 21 und 22 und zum Umschalten des Elektroventils 19 führt. Das vreiterhin aus dem Gefäß 1 austretende Gas wird mittels des Stutzens 23 in die Außenatmosphäre oder zu einem (nicht gezeigten) Rückgewirinungs-"behälter geleitet.

Die von &en "beiden Meßgeräten gelieferten Meßwerte ermöglichen so die Messung und Berechnung der Gesamtwärmeverluste des Geräts. Durch Veränderung des Oherflächenz^stands des Gefäßes 1 verändert man den Wert diesejjthermischen Verluste und kann so eine vergleichende Untersuchung deo Einflusses der verschiedenen Beschichtungen vornehmen.

Claims

iii j J B „ 7 -, Schut zansprüche

1.) Gerät zur Messung des Verbrauchs eines verflüssigten Gases im Inneren eines Kryostaten, dadurch gekennzeichnet, daß es in .Verbindung miteinander eine dichte evakuierte Kammer (4), in der sich der Kryostat (1) befindet, zwei auf verschiedene Niveaus (b,c) im Inneren des Kryostaten eingeführte Thermistoren (9,10) mit hohem negativen Temperaturkoeffizienten, die von einer.elektrischen Spannung in der Weise gespeist v/erden, daß die von ihnen

^- . abgegebene Energie in der Nähe der Temperatur des im Kryostat enthaltenen verflüssigten Gases eine im Vergleich zu der von der Oberfläche des Kryostaten bewirkten Verdampfung zu vernachlässigende Verdampfur2 hervorruft, eine mit einem Elektroventil (19) versehene, den Kryostaten außerhalb der dichter Kammer mit einem die Menge des vom Kryostaten kommenden verdampften Gases anzeigenden Volumenmesser (13) verbindende Leitung (20) und einen mit den Thermistoren verbundenen und über ein Relais (18) die Betätigung des Elektroventils und die Auslösung eines Zeitmessers

f . (21) bewirkenden Gleichstromverstärker enthält.

2..) Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kryostaten (1) mit dem Volumenmesser (22) verbindende Leitung (20) eine Schlange (25) zur Erwärmung des verdampften Gases umfaßt.

3.) Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroventil (19) das Ausströmen des verdampften Gases entweder zum Volumenmesser (22) oder in die Außenatmosphäre steuert.

4.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die "beiden Thermistoren (9,10) im Inneren des Kryostaten (1) mittels Befestigungsklemmen (11,12) auf zwei um einen genau bestimmten Abstand voneinander verschiedenen Höhen gehalten sind.