SU1666840A1 - Стекл нный криостат - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенной технике, оно может быть применено при акустических измерени х в лаборатории. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Повышение точности измерени  амплитуды колебаний от кипени  криогенной жидкости достигаетс  разделением наружной и внутренней оболочек внутреннего сосуда Дьюара амортизирующими прокладками и распорными кольцами соответственно снизу и в верху капки. Расположение на дне наружного сосуда Дьюара резервуара с вакуумированием экранной криогенной жидкости понижает температуру исследуемой криогенной жидкости, исключает вредное вли ние собственных шумов при ее кипении. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к криогенной технике и может быть использовано в лабораторной практике

Цель изобретени  - повышение точности измерени  амплитуды акустических колебаний .

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство.

В наружный сосуд 1 Дьюара, заполненный экранной криогенной жидкостью 2, погружен внутренний сосуд 3. Наружна  оболочка 4 сосуда 3 имеет разбортованный верхний конец 5. а внутренн   оболочка 6 сосуда 3 - разбортованный верхний конец 7. Концы 5 и 7 введены соответственно в верхнюю и нижнюю расточки капки 8. Концы 5 и 7 отделены от окружающего их материала капки 8 амортизирующей прокладкой 9 и распорными кольцами 10.

Распорное кольцо 10 конца 7 распираетс  нижним нажимным фланцем 11, а распорное кольцо конца 5 - крышкой 12 капки.

Внутри капки 8 в крышке 12 имеетс  кольцевой буртик 13 с ввернутыми в него винтами 14. Последние опираютс  на кольцо 15 / юбого жесткого материала и амортизирующую прокладку 9, расположенные на разбортованном верхнем конце 5. Капка 8 Леет сквозной боковой канал с патрубком 16.

Не дне наружного сосуда 1 расположен резервуар 17, внутри которого находитс  экрв# нэ  криогенна  жидкость 18 Резервуар 17 сообщен с атмосферой трубкой 19с заоторнмм элементом в виде шарика 20 на ее иенце. Резервуар 17 сообщен также с атмосферой змеевиком 21, расположенным между наружным 1 и внутренним 3 сосудами , внутренний сосуд Дьюара 3 заполнен мсо вцуомой криогенной жидкостью 22

Ап пфенний сосуд 3 не имеет непосредственного контакта с резервуаром 17 и его элемениами 19-21.

О CN О 00 О

Вертикальные оси симметрии наружчо- го 1 и внутреннего 3 сосудов, резервуара 17 и змеевика 21 примерно совпадают и экранирующа  криогенна  жидкость 2 равномерно окружает внутренний сосуд 3.

Наружный 1 и внутренний 3 сосуды креп тс  на общей стойке (не показана) через звукопоглощающие элементы - амортизаторы (не показаны), например, прокладки из губчатой резины. Основание стойки опираетс  на амортизатор (не показан) например, лист губчатой резины.

Криостат работает следующим образом .

Последовательно ввинчива  винты 14 и воздейству  ими на кольцо 15 и прокладку 9, добиваютс  концентричного расположени  внутренней оболочки 6 по отношению к наружной оболочке 4. В наружный сосуд 1 заливают экранную криогенную жидкость 2. С трубки 19 снимаютс  шарик 20 и в резервуар 17 наливают экранную криогенную жидкость 18. Змеевик 21 соедин етс  с вакуум-насосом (показан пунктиром), и производитс  вакуумирование экранной криогенной жидкости 18, шарик 20 возвращаетс  на свое место - трубку 19, при этом температура жидкости 18 понижаетс , вызыва  понижение температуры экранной жидкости 2. Внутренний сосуд 3 погружаетс  в экранную криогенную жидкость 2.

Патрубок 16 соедин ют с вакуум-насосом (показан пунктиром) и производ т от- пространства между оболочками 4 и б внутреннего сосуда 3. после чего можно начинать заливку исследуемой криогенной жидкости 22 и проводить измерени .

Дл  проведени  измерений в предлагаемом устройстве, в исследуемую криогенную жидкость 22 помещают контрольную перегреваемую поверхность (не показана) или такую поверхность выдел ют на внутренней стенке оболочки 6. Внешний тепловой поток, например световой, воздействует на контрольную поверхность, вызыва  ее перегрев по отношению к температуре исследуемой криогенной жидкости 22. Приповерхностный слой жидкости, а также жидкость, наход ща с  в микровпадинах контрольной поверхности, претерпевает структурные изменени : флуктуации, образование паровых зародышей, колебани  границы жидкость - пар в зарождающихс  и растущих паровых пузыр х, отрыв пузырей, притекание на их место жидкости и т.д. Указанные изменени  сопровождаютс  акустическими колебани ми в очень широком диапазоне частот (от единиц герц до мегагерц).

Характер акустического спектра, завис щий от свойств жидкости, геометрии сосуда и величины перегрева контрольной поверхности подвергаетс  изучению. Воспри тие акустических колебаний осуществл етс  пьезодатчиками, располагаемыми на контрольной поверхности. Амплитуды полезного сигнала, особенно в начале кипени , невелики и составл ют доли

0 микровольта. Разнообразные помехи искажают полезный сигнал, зачастую превыша  его по амплитуде. Одной из помех, характерной дл  жесткого сварного стекл нного сосуда (соответствует внутреннему сосуду

5 3), погруженного в экранирующую криогенную жидкость 2,  вл етс  шум кипени  этой жидкости, шум при ее добавлении, а также шум кипени  вакуумируемой экранной криогенной жидкости 18, который передаетс  через стенку резервуара 17, трубки 19 и

0 змеевика 21, экранирующей криогенной жидкости 2.

Из указанных трех разновидностей помехи шум от экранирующей жидкости (последн   - от кипени  жидкости 18),  вл етс 

5 посто нной помехой, так как прерывание вакуумировани  жидкости 18 приводит лишь к временному непродолжительному (пор дка нескольких минут) прекращению кипени  обеих жидкостей 18 и 2.

0В результате неизбежного теплопритока давление над указанными жидкост ми быстро достигает атмосферного и кипение возобновл етс . Колебани  жидкостей 18 и 2 передаютс  по стеклу в толщу исследуе5 мой криогенной жидкости 22, вызыва  по вление на кривой ее акустического спектра резонансных пиков, характерных дл  резонансных свойств наружного сосуда 1, резер- вуара 17, трубки 19 и змеевика 21.

0 Исключение жестких мостиков, передающих колебани  за счет применени  резиновых амортизирующих прокладок приводит к сглаживанию спектральной кривой.

Наличие дополнительного резервуара

5 17 с криогенной жидкостью 18 позвол ет поддерживать экранирующую криогенную жидкость 2 прозрачной благодар  ненасыщенному и в то же врем  некип щему ее состо нию непрерывно длительное врем ,

0 что важно дл  визуального контрол  за поведением исследуемой жидкости 22 и состо-  нием контрольной поверхности: или выделенной части внутренней оболочки 6, или специального образца внутри оболочки

5 6.

Поддержание прозрачности жидкости 2 важно также дл  посто нства плотности теплового потока, направл емого в ходе измерений через стенки криостата на контрольную поверхность и вызывающего ее перегрев и как следствие локализованное кипение , шум которого затем анализируетс .

Также существенно, чтобы оболочки 4 и б не имели жестких звукопровод щих переходов . Поэтому важно подчеркнуть, как конструктивно это обеспечиваетс : амортизирующие прокладки и распорные кольца, а также внутреннее устройство капки , включающее кольцевой буртик 13с ввернутыми в него винтами 14, кольцом 15 с амортизирующей прокладкой 9 и расположенные на разбортованном верхнем конце 5, которое (устройство) обеспечивает концентричное взаимное расположение наружной 4 и внутренней б оболочек внутреннего сосуда 3. что, с одной стороны, обеспечивает одинаковую толщину вакуумного межоболочного пространства, а с другой - исключает пр мое касание оболочек.

Кроме того, сосуд, составленный из двух оболочек и капки, прост в изготовлении и его восстановление в случае поломки не требует длительного времени на сложный ремонт, т.е. обеспечивает увеличение как срока службы устройства, так и его надежность .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Стекл нный криостат преимущественно дл  акустических измерений в криогенной жидкости, содержащий наружный сосуд Дьюара дл  экранной криожидкости и внутренний сосуд Дьюара исследуемой криожидкости с патрубками, подвешенный на капке и имеющий крышку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , верхние концы внутренней и наружной оболочек внутреннего сосуда Дьюара разбортованы и закреплены в верхней и нижней част х капки соответственно посредством распорных колец и амортизирующих прокладок, крышка размещена на

   внутренней оболочке и имеет контакт с амортизирующей прокладкой, в капке выполнен боковой канал, соедин ющий полость внутренней оболочки с патрубком, криостат снабжен резервуаром дл  экранной криожидкости со змеевиком отход щих паров и трубкой с запорным органом в виде шарика, расположенным на конце трубки, соедин ющим резервуар с атмосферой, при этом резервуар расположен на дне наружного сосуда Дьюара, а змеевик - между сосудами .

   /J

   19

   И.