Pierwszenstwo: Opublikowano: 28.VI.1969 (P 134 489) 25.X.1972 65048 K "TSS32?oi" MKP BOH 11/00 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Zbigniew Werner, Antoni Deluga Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polska) Sposób regulacji temperatury w kriostacie zwlaszcza chlodzonego cieklym azotem oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu i Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji temperatury obiektu umieszczonego w kriostacie zwlaszcza chlodzonego cieklym azotem z kontrolo¬ wanym doplywem cieczy kriogenicznej do prze¬ strzeni chlodzonej oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Urzadzenie takie znajduje zastosowanie w ni¬ skotemperaturowych badaniach elektrycznych, optycznych i innych, gdzie temperature badanego obiektu nalezy szybko podniesc i stabilizowac na okreslonej wartosci, a nastepnie szybko obnizyc ponownie do temperatury kapieli chlodzacej.W stosowanych obecnie urzadzeniach sluzacych do przeprowadzania takiej procedury badany obiekt znajduje sie w dobrym kontakcie termicz¬ nym z naczyniem umieszczonym ponizej dna zbiornika cieczy kriogenicznej i polaczonym ze zbiornikiem za pomoca dwu cienkosciennych ru¬ rek z materialu zle przewodzacego cieplo. Jedna z tych rurek, wlotowa, zakonczona jest tuz nad dnem zbiornika cieczy i moze byc zamykana za¬ worem iglicowym. Druga, wylotowa jest przedlu¬ zona ponad poziom cieczy w zbiorniku.Podwyzszenie temperatury uzyskuje sie przez zamkniecie zaworu i wlaczenie grzejnika umiesz¬ czonego przy obiekcie. Powoduje to stopniowe wyparowanie cieczy z naczynia, a nastepnie wzrost jego temperatury. Obnizenie temperatury nastepuje przez wylaczenie grzejnika i otwarcie zaworu.Glówna wada tego typu urzadzen stanowi fakt, ze temperatura obiektu nie wzrasta lub prawie nie wzrasta az do momentu calkowitego usunie¬ cia cieczy z naczynia dolnego, co przedluza czas 5 potrzebny do uzyskania wyzszych temperatur.Druga wada jest to, ze po usunieciu cieczy z na¬ czynia, opór kontaktu termicznego miedzy obiek¬ tem a zbiornikiem cieczy staje sie bardzo duzy i niestabilny, co utrudnia precyzyjna stabilizacje 10 temperatury na dowolnie wybranej wartosci.Wreszcie zawór iglicowy jest stosunkowo trudny w wykonaniu.•Celem wynalazku jest osiagniecie szybkiego podnoszenia temperatury obiektu i zapewnienie 15 odpowiednich warunków stabilizowania jej na do¬ wolnej wartosci.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie sposobu regulacji temperatury, polegajacego na tym, ze rurke wlotowa po zamknieciu do niej do- 20 plywu -cieczy ogrzewa sie elektrycznie. Poniewaz ciecze kriogeniczne znajduja sie w normalnych warunkach w temperaturze wrzenia, wiec pod¬ grzewanie zapoczatkowywuje proces gwaltownego parowania cieczy w rurce wlotowej. Wytwarza to 25 nadcisnienie, które wypycha ciecz z przestrzeni chlodzonej przez rurke wylotowa. Umieszczajac rurke wylotowa w ten sposób, ze mozna przez nia wypchnac przez podniesienie cisnienia w rurce wlotowej cala ciecz, uzyskujemy w rezultacie 30 naftychmiasitowy wzrost temperatury obiektu. Sta- 6504865048 ttilizacje kontaktu termicznego imiedzy obiektem a zbiornikiem ciieczy, w warunkach, gdy ciecz zo¬ stala usunieta z przesltrzeni chlodzonej osiaga sie przez z aisitoscwanie bocznika termicznego, którego opór termiczny jest znacznie mniejszy niz opór dwu rurek wypelnicnych para cieczy, ale dosta¬ tecznie duzy aby przy normalnej mocy 'Stosowane- go grzejnika uzyskac mozliwosc podniesienia tem¬ peratury obiektu dostatecznie wysoko ponad tem¬ perature czynnika chlodzacego.W urzadzeniu sluzacym do stosowania tego sposobu rurka wlotowa zamykana jest zaworem kulkowymi Zawór taki jak wykazala praktyka dziala równie niezawodnie co zawór iglicowy, a jest znacznie prostszy w wykonaniu. Na rurce umieszczony jest grzejnik elektryczny. Rurka wylotowa jest przedluzona do dna zbiornika dol¬ nego i zaopatrzona na swoim dolnym koncu w male naciecia, co umozliwia pelne usuniecie cieczy ze zbiornika. Jako bocznik termiczny zastosowana zostala plecionka miedziana, której grubosc i dlu¬ gosc zalezy od konkretnych warunków (dlugosc i srednica rurek wlotowej i wylotowej, moc grzalki, masa chlodzonego obiektu). Zaletami przedstawio¬ nego sposobu regulacji temperatury i urzadzenia do stosowania tego sposobu sa: natychmiastowy i szybki wzrost temperatury po zamknieciu zawo¬ ru (w konkretnym przypadiku wynosi on 10°K7 /min.) oraz poprawione warunki stabilizacji tem¬ peratury. Temperatura moze byc stabilizowana na dowolnej wartosci od temperatury cieczy krioge¬ nicznej do temperatury topnienia lutowia uzytego wT konstrukcji zbiornika dolnego.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na przykladzie wykonania dla kriostatu cieklego azo¬ tu na rysunku. Plytka montazowa 1, na której umieszczony jest obiekt 2 stanowi wysiegnik cy¬ lindrycznego zbiornika miedzianego 3 i jest wpra¬ wiona w jego dno. Zbiornik 3 jest polaczony z dnem glównego zbiornika cieklego azotu 4 za po¬ moca dwu cienkosciennych rurek 5, 6, wykona¬ nych ze stali stopowej. Rurka wlotowa 5 jest za¬ konczona w dnie zbiornika 4 i jej wylot stanowi loze zaworu kulkowego 7, którego kulka jest 5 umieszczona na dlugim precie 8 wychodzacym przez wylot glównego zbiornika cieklego azotu i moze byc podnoszona, lub opuszczana z zewnatrz.Dolny wTlot rurki wylotowej 6 znajduje sie tuz nad dnem zbiornika 3 i posiada szereg malych (0 naciec 6a. Górny jej wylot umieszczony jest nad powierzchnia cieklego azotu w zbiorniku 4. Grzej¬ nik elektryczny nawiniety jest w dwu sekcjach, jedna z nich 9 pobierajaca 0,2'5 mocy grzejnika nawinieta jest na rurce 5 w odleglosci 1/3 dlu- J5 gosci rurki od dna zbiornika 4, druga sekcja grzejnika 10 nawinieta jest na plytce montazowej powyzej miejsca umieszczenia obiektu. Dno zbior¬ nika 4 polaczone jest ze zbiornikiem 3 miedziana plecionka 11. Zbiornik umieszczony jest w oslonie 20 prózniowej 12. PL