RU2808894C1

RU2808894C1 - Controlled refrigerant supply device

Info

Publication number: RU2808894C1
Application number: RU2023117855A
Authority: RU
Inventors: Олег Степанович Галюк; Анатолий Иванович Бурлаков; Анатолий Петрович Платонов; Людмила Викторовна Сметанина
Filing date: 2023-07-05
Publication date: 2023-12-05

Abstract

FIELD: cryogenic engineering.

SUBSTANCE: devices for maintaining the temperature regime of cooled objects. Novelty of the device is the supply of a supply tube, coaxially located and open into the gas space of the filled Dewar’s flask, a collector tube with fittings for connecting electromagnetic valves for controlling the flow of refrigerant, a movable coupling-regulator of the throughput of the hole in the supply tube open to the gas space of the Dewar’s flask and a fitting connected with a thermally insulated transport hose connected to it for transferring the refrigerant to the cooled object, as well as making a heater located at its end, immersed in a Dewar’s flask, in the form of a disk and installing a sensor for the minimum permissible level of liquid refrigerant in the immediate vicinity of the heater. All main elements of the device, except for the transport sleeve and elements immersed in a Dewar’s flask, are housed in a compact housing.

EFFECT: expanding the functionality of the device while simultaneously increasing the reliability and safety of operation, reducing the time for hermetically sealed installation of the device on a Dewar’s flask, and simplifying the connection to the cooled object.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности, к устройствам для контролируемой подачи сжиженного газа и его паров из сосуда для хранения в термостатируемые объекты или иные, например, камеры замораживания либо другие сосуды для содержания жидкого хладагента.The invention relates to the field of cryogenic technology, in particular, to devices for the controlled supply of liquefied gas and its vapors from a storage vessel into thermostatic objects or others, for example, freezing chambers or other vessels for containing liquid refrigerant.

Известно устройство [www.chem.21/info>info/1267301/Справочник химика 21, Термостатирование при низких температурах, с. 286] для пропускания через термостатируемый кюветодержатель спектрофотометра паров жидкого азота, поступающих из металлического сосуда Дьюара с размещенным в нем нагревателем-испарителем через теплоизолированный трубопровод по сигналу термопары, установленной в кюветном отсеке и управляющей включением -отключением испарителя, поддерживая требуемую температуру. Это устройство предполагает использование в качестве хладагента исключительно паров жидкого азота, в нем отсутствует контроль минимально допустимого уровня жидкого азота в сосуде Дьюара и возможность автоматического сброса давления паров при запредельном его повышении вследствие, например, замыкания в электрической цепи испарителя, что: а) сужает область применения устройства, б) снижает надежность из-за опасности выхода из строя испарителя, не погруженного в жидкий азот, когда уровень его ниже минимально допустимого, в) нарушает безопасность работы с устройством. Известно устройство [Патент. RU №2359167 С2, F17C 9/02, 2009, БИ №17] для перелива жидкого азота из сосуда Дьюара, содержащее заправочную трубку, один конец которой, снабженный испарителем, погружен в сосуд Дьюара, а другой выведен из сосуда через уплотнение в пробке, герметизирующей горловину сосуда Дьюара, и опущен в заправляемую емкость. Недостатками этого устройства является невозможность расширить область его применения, например, на охлаждение объектов образующимся при испарении жидкого азота газом и контролировать процесс переливания. Известно также устройство [Патент. RU №2604045 С1, F17C 9/02, F25D 3/10, 2016], в котором установлен датчик для контроля минимального допустимого уровня жидкого хладагента в сосуде Дьюара с расположением на погруженном в жидкий хладагент конце питающей трубки, герметизация соединения устройства для подачи хладагента с сосудом Дьюара выполнена при помощи фланца, на котором оно смонтировано, и кольцеобразной герметизирующей прокладки между торцом горловины сосуда Дьюара и посадочным местом во фланце, а также винтового соединения этого фланца с ручками сосуда Дьюара. Однако: а) расположение датчика уровня жидкого хладагента на расстоянии 30-50 мм выше нагревателя увеличивает на эту величину высоту слоя остающегося в сосуде Дьюара жидкого хладагента, уменьшая, следовательно, полезный (использованный) объем хладагента и допустимое время охлаждения или термостатирования; б) расположение всех элементов устройства подачи хладагента на открытом фланце создает неудобства в работе (обмерзание охлаждаемых деталей с последующим оттаиванием и каплепадением, возможность повреждения электровводов), а винтовое соединение этого фланца с ручками сосуда Дьюара делает невозможной быструю, при необходимости, перестановку устройства подачи с опорожнившегося сосуда Дьюара на полный.A known device [www.chem.21/info>info/1267301/Chemist's Handbook 21, Thermostat at low temperatures, p. 286] for passing liquid nitrogen vapors coming from a metal Dewar vessel with an evaporator heater placed in it through a thermostatic cuvette holder of a spectrophotometer through a thermally insulated pipeline according to a signal from a thermocouple installed in the cuvette compartment and controlling the on/off of the evaporator, maintaining the required temperature. This device involves using exclusively liquid nitrogen vapor as a refrigerant; it does not control the minimum permissible level of liquid nitrogen in the Dewar vessel and does not have the ability to automatically release the vapor pressure when it increases beyond the limit due to, for example, a short circuit in the evaporator electrical circuit, which: a) narrows the area use of the device, b) reduces reliability due to the risk of failure of the evaporator, which is not immersed in liquid nitrogen, when its level is below the minimum permissible, c) violates the safety of working with the device. A known device [Patent. RU No. 2359167 C2, F17C 9/02, 2009, BI No. 17] for overflowing liquid nitrogen from a Dewar vessel, containing a filling tube, one end of which, equipped with an evaporator, is immersed in the Dewar vessel, and the other is removed from the vessel through a seal in the plug, sealing the neck of the Dewar flask, and lowered into the container to be filled. The disadvantages of this device are the inability to expand the scope of its application, for example, to cool objects with the gas formed during the evaporation of liquid nitrogen and control the transfusion process. The device is also known [Patent. RU No. 2604045 C1, F17C 9/02, F25D 3/10, 2016], in which a sensor is installed to monitor the minimum permissible level of liquid refrigerant in the Dewar vessel located at the end of the supply tube immersed in the liquid refrigerant, sealing the connection of the device for supplying the refrigerant with Dewar vessel is made using a flange on which it is mounted and a ring-shaped sealing gasket between the end of the neck of the Dewar vessel and the seat in the flange, as well as a screw connection of this flange with the handles of the Dewar vessel. However: a) the location of the liquid refrigerant level sensor at a distance of 30-50 mm above the heater increases by this amount the height of the layer of liquid refrigerant remaining in the Dewar vessel, thereby reducing the useful (used) volume of refrigerant and the permissible cooling or thermostatting time; b) the location of all elements of the refrigerant supply device on an open flange creates inconvenience in operation (freezing of cooled parts with subsequent thawing and dripping, the possibility of damage to electrical inputs), and the screw connection of this flange with the handles of the Dewar vessel makes it impossible to quickly, if necessary, rearrange the supply device with empty Dewar flask to full.

В качестве прототипа выбрано устройство [Патент.SU №350216 А1, F25D 3/10, 1972, БИ №26 (прототип)] для подачи хладагента в камеру холода. Оно содержит питающую трубку, один конец которой снабжен нагревателем, размещенным в сосуде Дьюара, а другой соединен с камерой холода (охлаждаемым объектом), в месте выхода трубки из горловины сосуда Дьюара расположено уплотнительное устройство. Стенка трубки в месте, расположенном над поверхностью жидкого хладагента в сосуде Дьюара, имеет отверстие. Недостатками устройства являются: невозможность использования этого устройства для охлаждения объектов, требующих больших расходов жидкого хладагента, по причине маломощности нагревателя; ограниченность величины газового потока, поступающего в объект при термостатировании его газообразным хладагентом, по причине недостаточной пропускной способности предназначенного для этого отверстия в питающей трубке; возможность срыва температурного режима охлаждаемого объекта при опорожнении сосуда Дьюара и выхода из строя нагревателя из-за отсутствия датчика контроля минимально допустимого уровня жидкого хладагента в сосуде с соответствующей сигнализацией.A device [Patent SU No. 350216 A1, F25D 3/10, 1972, BI No. 26 (prototype)] for supplying refrigerant to the cold chamber was selected as a prototype. It contains a supply tube, one end of which is equipped with a heater located in the Dewar vessel, and the other is connected to the cold chamber (cooled object); a sealing device is located at the point where the tube exits the neck of the Dewar vessel. The wall of the tube in a place located above the surface of the liquid refrigerant in the Dewar flask has a hole. The disadvantages of the device are: the impossibility of using this device for cooling objects that require large amounts of liquid refrigerant due to the low power of the heater; limited amount of gas flow entering the object when thermostatting it with a gaseous refrigerant due to insufficient throughput of the hole intended for this purpose in the supply tube; the possibility of disruption of the temperature regime of the cooled object when the Dewar vessel is emptied and failure of the heater due to the lack of a sensor for monitoring the minimum permissible level of liquid refrigerant in the vessel with an appropriate alarm.

Задачей является расширение функциональных возможностей устройства за счет повышения эффективности управления потоками жидкого и газообразного хладагентов и расширения диапазона регулирования их расхода при одновременном повышении надежности и безопасности работы, сокращении времени герметичной установки-съема устройства на сосуд Дьюара, упрощения подключения к охлаждаемому объекту.The goal is to expand the functionality of the device by increasing the efficiency of controlling the flow of liquid and gaseous refrigerants and expanding the range of regulation of their flow while simultaneously increasing the reliability and safety of operation, reducing the time for hermetically sealed installation and removal of the device on a Dewar vessel, and simplifying the connection to the cooled object.

Задача решается предлагаемым устройством для подачи хладагента в камеру холода, содержащем питающую трубку, один конец которой снабжен нагревателем-испарителем, размещенным в сосуде Дьюара, а другой соединен с камерой холода (охлаждаемым объектом), в месте выхода трубки из горловины сосуда Дьюара расположено уплотнительное устройство, а стенка трубки в месте, расположенном над поверхностью жидкого хладагента в сосуде Дьюара, имеет отверстие, дополнительно снабженным нормально открытым и нормально закрытым электромагнитными клапанами, теплоизолированным транспортным рукавом, над отверстием в питающей трубке коаксиально расположена герметично соединенная с ней по верхнему краю газовая трубка-коллектор со штуцерами для присоединения электромагнитных клапанов, над газовой трубкой-коллектором расположен выходной штуцер для подключения транспортного рукава, причем отверстие в питающей трубке закрыто подвижной муфтой, выход нормально закрытого электромагнитного клапана связан со штуцером для подключения транспортного рукава, нагреватель выполнен в форме диска, закрытого кожухом с расположенным внутри него в непосредственной близости от нагревателя датчиком минимально допустимого уровня жидкого хладагента, выводы датчика уровня и нагревателя герметично пропущены через верхний обрез питающей трубки, при этом транспортный рукав выполнен легкосменным со смещающимся по осям координат конечным участком, а все остальные конструктивные элементы устройства размещены в заполненном теплоизолированным материалом едином корпусе, через днище которого с центрирующим выступом проходит питающая трубка, герметизируемая по поверхности трубки-коллектора, снабженном быстродействующими замками для уплотнения стыковки устройства с используемым сосудом для хладагента.The problem is solved by the proposed device for supplying refrigerant to the cold chamber, containing a supply tube, one end of which is equipped with an evaporator heater located in the Dewar vessel, and the other is connected to the cold chamber (cooled object), where the tube exits the neck of the Dewar vessel there is a sealing device , and the wall of the tube in a place located above the surface of the liquid refrigerant in the Dewar vessel has a hole, additionally equipped with normally open and normally closed electromagnetic valves, a heat-insulated transport sleeve, above the hole in the supply tube there is a gas tube, hermetically connected to it along the upper edge, coaxially located - a manifold with fittings for connecting electromagnetic valves, above the gas tube-collector there is an output fitting for connecting a transport hose, and the hole in the supply tube is closed by a movable coupling, the output of a normally closed solenoid valve is connected to a fitting for connecting a transport hose, the heater is made in the form of a closed disk casing with a sensor of the minimum permissible level of liquid refrigerant located inside it in close proximity to the heater, the leads of the level sensor and the heater are hermetically passed through the upper edge of the supply tube, while the transport hose is made easily replaceable with the end section shifting along the coordinate axes, and all other structural elements of the device are placed in a single housing filled with thermally insulated material, through the bottom of which a supply tube passes with a centering protrusion, sealed along the surface of the collector tube, equipped with quick-release locks to seal the connection of the device with the refrigerant vessel used.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана схема устройства, на фиг. 2 устройство в разрезе.The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a diagram of the device, Fig. 2 device in section.

Устройство управляемой подачи хладагента содержит питающую трубку 1, нижний конец которой снабжен нагревателем 2 с защитным кожухом 3, внутри которого рядом с нагревателем и на одном уровне с ним установлен датчик 4 минимально допустимого уровня жидкого хладагента в сосуде 5 Дьюара, в который они погружены. Нагреватель 2 имеет форму диска, расположенного коаксиально питающей трубке 1, что позволяет уменьшить высоту слоя жидкого хладагента, минимально необходимого для погружения в него нагревателя, и таким образом определить величину минимально допустимого уровня жидкого хладагента в сосуде Дьюара. В питающей трубке 1 в месте, располагающемся над поверхностью жидкого хладагента, выполнено отверстие 6, диаметр d которого равен внутреннему диаметру транспортного рукава 9, подключаемого к охлаждаемому объекту. Нормально открытый 7 и нормально закрытый 8 электромагнитные клапаны подключены к штуцерам трубки-коллектора 10, расположенной коаксиально питающей трубке 1 над отверстием 6, герметично соединенной с ней в верхней ее части и открытой снизу для связи с газовым пространством над поверхностью жидкого хладагента. Выход нормально закрытого электромагнитного клапана 8, выполняющего также функцию предохранительного, связан со штуцером 11 подключения теплоизолированного транспортного рукава 9, соединяемого с охлаждаемым объектом. Отверстие 6 в питающей трубке 1 перекрыто подвижной муфтой 12 для регулирования пропускной способности отверстия. Через верхний обрез 13 питающей трубки 1 герметично пропущены выводы нагревателя 2 и датчика уровня 4. Транспортный рукав 9 выполнен легкосменным со смещающимся по осям координат конечным участком для облегчения подключения его к охлаждаемому объекту. Длина рукава 9 зависит от размеров используемых сосуда Дьюара и охлаждаемого объекта. При необходимости, например, в условиях ограниченного пространства, к транспортному рукаву 9 может быть присоединен переходник для ввода хладагента под углом к продольной оси входного штуцера охлаждаемого объекта. Основные элементы заявляемого устройства расположены в заполненном теплоизоляционным материалом 14 корпусе, через днище 15 которого проходит питающая трубка 1, герметизированная в нем по поверхности газовой трубки-коллектора 10. На днище 15 предусмотрены кольцевой выступ 16 для центрирования устройства по заправочной горловине сосуда Дьюара и удержания уплотнительного кольца 17 при установке-съеме устройства и быстродействующие замки 18 для пристегивания к ручкам сосуда Дьюара с одновременным сжатием уплотнительного кольца 17. Провода питания электромагнитных клапанов 7 и 8, нагревателя 2 и датчика 4 минимально допустимого уровня жидкого хладагента соединены с расположенным на поверхности корпуса электрическим разъемом 19, связанным с блоком управления (на чертеже не показан). Для обеспечения максимального использования хладагента, содержащегося в сосуде Дьюара, нижний обрез питающей трубки 1 должен располагаться на расстоянии 3-5 мм от днища этого сосуда.The device for controlled supply of refrigerant contains a supply tube 1, the lower end of which is equipped with a heater 2 with a protective casing 3, inside of which, next to the heater and at the same level with it, a sensor 4 is installed for the minimum permissible level of liquid refrigerant in the Dewar vessel 5 in which they are immersed. Heater 2 has the shape of a disk located coaxially to the supply tube 1, which makes it possible to reduce the height of the layer of liquid refrigerant, the minimum required for immersing the heater in it, and thus determine the minimum permissible level of liquid refrigerant in the Dewar vessel. In the supply tube 1, in a place located above the surface of the liquid refrigerant, there is a hole 6, the diameter d of which is equal to the internal diameter of the transport hose 9 connected to the cooled object. Normally open 7 and normally closed 8 solenoid valves are connected to the fittings of the manifold tube 10, located coaxially to the supply tube 1 above the hole 6, hermetically connected to it in its upper part and open at the bottom for connection with the gas space above the surface of the liquid refrigerant. The output of the normally closed solenoid valve 8, which also serves as a safety valve, is connected to the connection fitting 11 of the thermally insulated transport hose 9, which is connected to the cooled object. Hole 6 in the supply tube 1 is blocked by a movable coupling 12 to regulate the throughput of the hole. The leads of the heater 2 and the level sensor 4 are hermetically passed through the upper edge 13 of the supply tube 1. The transport hose 9 is made easily replaceable with the end section shifting along the coordinate axes to facilitate its connection to the cooled object. The length of sleeve 9 depends on the size of the Dewar vessel and the cooled object used. If necessary, for example, in conditions of limited space, an adapter can be attached to the transport hose 9 for introducing refrigerant at an angle to the longitudinal axis of the inlet fitting of the cooled object. The main elements of the inventive device are located in a housing filled with heat-insulating material 14, through the bottom 15 of which there passes a supply tube 1, sealed in it along the surface of the gas collector tube 10. An annular protrusion 16 is provided on the bottom 15 for centering the device along the filling neck of the Dewar vessel and holding the sealing rings 17 during installation and removal of the device and quick-release locks 18 for fastening to the handles of the Dewar vessel with simultaneous compression of the sealing ring 17. The power wires of the electromagnetic valves 7 and 8, heater 2 and sensor 4 of the minimum permissible level of liquid refrigerant are connected to an electrical connector located on the surface of the housing 19, connected to the control unit (not shown in the drawing). To ensure maximum use of the refrigerant contained in the Dewar vessel, the lower edge of the supply tube 1 should be located at a distance of 3-5 mm from the bottom of this vessel.

Устройство работает следующим образом. После подключения к блоку управления (на чертеже не показан) через электрический разъем 19 устройство устанавливается на заполненный жидким хладагентом сосуд Дьюара и закрепляется на нем с помощью быстродействующих замков 18, обеспечивающих герметизацию соединения устройство - сосуд Дьюара деформированием уплотнительного кольца 17. При этом для подачи преимущественно газообразного хладагента муфта 12 должна быть передвинута в положение, обеспечивающее требуемую пропускную способность отверстия 6. Изначально нормально открытый клапан 7 открыт, нормально закрытый клапан 8 закрыт, пары хладагента через клапан 7 сбрасываются из сосуда Дьюара в атмосферу. Подключив транспортный рукав 9 к охлаждаемому объекту, включают блок управления и начинают процесс подачи хладагента, автоматически регулируя ее по датчику температуры, уровня жидкости или др. датчику изменением мощности нагревателя 2 либо времени его включения. При этом нормально открытый клапан 7 закрыт и периодически открывается лишь в моменты отключения нагревателя 2, нормально закрытый клапан 8 работает в режиме предохранительного, сбрасывая из сосуда Дьюара давление паров хладагента при несанкционированном его росте. Когда по мере выработки уровень жидкого хладагента в сосуде Дьюара понижается до минимально допустимого значения, датчик 4 выдает сигнал на отключение нагревателя и замену пустого сосуда Дьюара полным. Одновременно снимается напряжение с клапана 7, переводя его в открытое состояние, благодаря чему давление паров хладагента сбрасывается из сосуда в атмосферу, транспортный рукав 9 отключают от охлаждаемого объекта, после чего устройство готово к перестановке на заполненный сосуд Дьюара и к продолжению процесса управляемой подачи хладагента в охлаждаемый объект. Для подачи в объект жидкого хладагента подвижную муфту 12 переводят в положение, полностью перекрывающее отверстие 6 питающей трубки 1, устанавливают устройство на сосуд Дьюара 5, защелкивая на его ручках быстродействующие замки 18, после подключения транспортного рукава 9 к охлаждаемому объекту при нормально открытом положении клапана 7 и нормально закрытом положении - клапана 8 включают блок управления, начиная процесс выдачи хладагента автоматическим закрытием клапана 7 и подачей напряжения на нагреватель 2. После достижения заданных температуры или, например, уровня жидкого хладагента в охлаждаемом объекте по сигналу установленного в нем датчика происходит снятие напряжения с нагревателя 2, открытие клапана 8, вследствие чего пары хладагента сбрасываются из газового пространства сосуда Дьюара 5 в транспортный рукав 9 по линии, соединяющей его с выходом клапана 8. Если отклонение регулируемого показателя (температура и др.) в охлаждаемом объекте выходит за установленные пределы, происходит либо открытие клапана 7 и полное прекращение подачи газообразного хладагента благодаря его сбросу в атмосферу через этот клапан, либо, наоборот, при закрытом клапане 7 закрывается клапан 8, подается напряжение на нагреватель 2 и в охлаждаемый объект опять поступает жидкий хладагент. Процесс подачи хладагента продолжается до момента опорожнения сосуда Дьюара до заданного минимально допустимого уровня и, если необходимо, замены этого сосуда Дьюара полным.The device works as follows. After connecting to the control unit (not shown in the drawing) through the electrical connector 19, the device is installed on a Dewar vessel filled with liquid refrigerant and secured to it using quick-release locks 18, which ensure sealing of the connection between the device and the Dewar vessel by deforming the o-ring 17. In this case, the supply is predominantly gaseous refrigerant, coupling 12 must be moved to a position that provides the required throughput of hole 6. Initially, the normally open valve 7 is open, the normally closed valve 8 is closed, and the refrigerant vapor through valve 7 is discharged from the Dewar vessel into the atmosphere. Having connected the transport hose 9 to the object to be cooled, they turn on the control unit and begin the process of supplying the refrigerant, automatically adjusting it according to the temperature sensor, liquid level or other sensor by changing the power of the heater 2 or the time it is turned on. In this case, the normally open valve 7 is closed and periodically opens only when the heater 2 is turned off; the normally closed valve 8 operates in safety mode, releasing the refrigerant vapor pressure from the Dewar vessel when it increases unsanctioned. When, as production progresses, the level of liquid refrigerant in the Dewar vessel drops to the minimum permissible value, sensor 4 issues a signal to turn off the heater and replace the empty Dewar vessel with a full one. At the same time, the voltage is removed from valve 7, transferring it to the open state, due to which the pressure of the refrigerant vapor is released from the vessel into the atmosphere, the transport hose 9 is disconnected from the cooled object, after which the device is ready to be moved to a filled Dewar vessel and to continue the process of controlled supply of refrigerant into cooled object. To supply liquid refrigerant to the object, the movable coupling 12 is moved to a position that completely covers the hole 6 of the supply tube 1, the device is installed on the Dewar vessel 5, snapping quick-release locks 18 on its handles, after connecting the transport hose 9 to the object to be cooled with the valve 7 in the normally open position and normally closed position - valves 8 turn on the control unit, starting the process of dispensing refrigerant by automatically closing valve 7 and applying voltage to heater 2. After reaching the specified temperature or, for example, the level of liquid refrigerant in the cooled object, according to a signal from the sensor installed in it, the voltage is removed from heater 2, opening of valve 8, as a result of which refrigerant vapors are discharged from the gas space of the Dewar vessel 5 into the transport hose 9 along the line connecting it with the outlet of valve 8. If the deviation of the controlled indicator (temperature, etc.) in the cooled object goes beyond the established limits, either valve 7 opens and the supply of gaseous refrigerant is completely stopped due to its discharge into the atmosphere through this valve, or, conversely, when valve 7 is closed, valve 8 closes, voltage is applied to heater 2 and liquid refrigerant again enters the cooled object. The refrigerant supply process continues until the Dewar vessel is emptied to the specified minimum acceptable level and, if necessary, this Dewar vessel is replaced with a full one.

Наличие быстродействующих электромагнитных клапанов и подвижной муфты-регулятора пропускной способности выходного отверстия в питающей трубке дает возможность управлять потоками хладагента, позволяя пользователю с помощью одного устройства вести охлаждение и/или термостатирование объектов либо газообразным, либо жидким хладагентом, изменяя в значительных пределах (до 10 л/час жидкого) скорость их подачи (расхода), что существенно расширяет функциональные возможности устройства. Выполнение нагревателя в форме диска с расположением датчика уровня жидкого хладагента на одном уровне с нагревателем, позволив уменьшить величину минимально допустимого уровня жидкого хладагента в сосуде Дьюара, увеличивает объем доступного к полезному использованию хладагента и фактическую продолжительность работы системы охлаждения - до замены опорожнившегося сосуда Дьюара полным. Установка датчика минимально допустимого уровня жидкого хладагента в непосредственной близости от нагревателя, подогревающего датчик с момента граничного понижения уровня хладагента, повышает скорость выработки сигнала на отключение нагревателя, необходимость замены сосуда Дьюара и, как следствие, повышает надежность и срок службы предлагаемого устройства. Выполнение нормально закрытым клапаном функции предохранительного защищает сосуд Дьюара в случае недопустимо высокого подъема давления в нем и обеспечивает безопасность работы. Размещение не погружаемых в сосуд Дьюара элементов устройства в едином корпусе и наличие легкосменного транспортного рукава, длина которого определяется расстоянием от центра горловины сосуда Дьюара до входного штуцера охлаждаемого объекта, превращает это устройство в компактный, удобный в обращении и обслуживании инструмент, без труда адаптируемый к стандартным сосудам Дьюара, например, серии СДП, а заполнение корпуса теплоизоляционным материалом и теплоизолирование транспортного рукава исключают обмерзание расположенных в них охлаждающихся частей устройства и неудобства, связанные с последующим их размораживанием. Возможность смещения конечного участка транспортного рукава по осям координат и наличие переходника для ввода хладагента под углом к оси входного штуцера охлаждаемого объекта упрощает соединение-отсоединение его с этим штуцером, облегчая обслуживание. Наличие быстродействующих замков для пристегивания устройства к сосуду Дьюара и кольцевого выступа корпуса для центрирования его по горловине этого сосуда минимизирует время установки устройства на сосуд, не допуская срыва или заметного нарушения температурного режима в охлаждаемом объекте в ходе замены опорожнившегося сосуда Дьюара полным.The presence of fast-acting electromagnetic valves and a movable coupling-regulator of the throughput of the outlet hole in the supply tube makes it possible to control the flow of refrigerant, allowing the user, using one device, to cool and/or thermostat objects with either gaseous or liquid refrigerant, varying within significant limits (up to 10 l / hour of liquid) the speed of their supply (flow), which significantly expands the functionality of the device. Making the heater in the form of a disk with the liquid refrigerant level sensor located at the same level with the heater, allowing the minimum permissible level of liquid refrigerant in the Dewar vessel to be reduced, increases the volume of refrigerant available for useful use and the actual duration of operation of the cooling system - until the empty Dewar vessel is replaced with a full one. Installing a sensor for the minimum permissible level of liquid refrigerant in close proximity to the heater, which heats the sensor from the moment the refrigerant level reaches a limit, increases the speed of generating a signal to turn off the heater, the need to replace the Dewar vessel and, as a result, increases the reliability and service life of the proposed device. The performance of a normally closed valve as a safety valve protects the Dewar vessel in the event of an unacceptably high rise in pressure in it and ensures safe operation. The placement of device elements that are not immersed in a Dewar vessel in a single housing and the presence of an easily replaceable transport sleeve, the length of which is determined by the distance from the center of the neck of the Dewar vessel to the inlet fitting of the cooled object, turns this device into a compact, easy-to-use and maintain tool, easily adaptable to standard Dewar vessels, for example, the SDP series, and filling the body with heat-insulating material and thermal insulation of the transport sleeve eliminate freezing of the cooling parts of the device located in them and the inconvenience associated with their subsequent defrosting. The possibility of displacing the final section of the transport hose along the coordinate axes and the presence of an adapter for introducing refrigerant at an angle to the axis of the inlet fitting of the cooled object simplifies its connection and disconnection with this fitting, facilitating maintenance. The presence of quick-release locks for fastening the device to the Dewar vessel and an annular protrusion of the body for centering it along the neck of this vessel minimizes the installation time of the device on the vessel, preventing disruption or noticeable violation of the temperature regime in the cooled object during the replacement of an empty Dewar vessel with a full one.

Устройство может использоваться для термостатирования образцов, в том числе вращающихся, при спектроскопических исследованиях, в системе охлаждения ЯМР-спектрометров, в низкотемпературной микрокалориметрии, для переливания жидкого азота в лабораторных условиях, для питания камер холода и др. при установке, в частности, на сосуды Дьюара СДП 16/60, СДП 25/60 и др. с диаметром горловины 58 мм.The device can be used for thermostatting samples, including rotating ones, during spectroscopic studies, in the cooling system of NMR spectrometers, in low-temperature microcalorimetry, for transfusion of liquid nitrogen in laboratory conditions, for powering cold chambers, etc. when installed, in particular, on vessels Dewar SDP 16/60, SDP 25/60, etc. with a neck diameter of 58 mm.

Claims

A device for controlled supply of refrigerant containing a supply tube, one end of which is equipped with an evaporator heater and a sensor for the minimum permissible level of liquid refrigerant in a vessel with refrigerant, on the neck of which it is installed and hermetically connected to it, and the other is connected to the cooled object, with the tube in place , located above the surface of the liquid refrigerant, has an opening, is equipped with normally open and normally closed electromagnetic valves, a heat-insulated transport hose, above the hole in the supply tube and coaxial to it there is a gas collector tube with fittings for connecting the electromagnetic valves, and above the gas collector tube - a fitting for connecting a transport hose, while the supply wires of the heater-evaporator and level sensor are hermetically led out through the upper edge of the supply tube, the hole in it is closed with a movable coupling, and the output of a normally closed solenoid valve is connected to the fitting for connecting the transport hose, the collector tube is in the upper part is hermetically connected to the supply tube, the heater is made in the form of a disk, the level sensor is located near the heater and at the same level with it, and the transport hose is made easily replaceable with an end section that moves along the coordinate axes and an adapter for introducing refrigerant at an angle to the longitudinal axis of the input device of the cooled object , while the remaining elements of the device are placed in a single housing filled with heat-insulating material, through the bottom of which, equipped with a centering protrusion and quick-release locks to seal the connection of the device with the vessel with the refrigerant used, a supply tube passes with a seal along the surface of the collector tube.