SU436334A1 - HEAT-REGULATED CRYOSTATIC DEVICE - Google Patents

HEAT-REGULATED CRYOSTATIC DEVICE

Info

Publication number
SU436334A1
SU436334A1 SU1602081A SU1602081A SU436334A1 SU 436334 A1 SU436334 A1 SU 436334A1 SU 1602081 A SU1602081 A SU 1602081A SU 1602081 A SU1602081 A SU 1602081A SU 436334 A1 SU436334 A1 SU 436334A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
temperature
chamber
valve
cryostat
refrigerant
Prior art date
Application number
SU1602081A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В. М. Ермаков П. В. Водолазский В. Б. Подолич изобретени В. С. Медведев
В. Гохман А. Ф. Прокопюк Д. Г. Чмуль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to SU1602081A priority Critical patent/SU436334A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU436334A1 publication Critical patent/SU436334A1/en

Links

Description

1one

Изобретение относитс  к области физикотехнических испытаний и исследований материалов и предназначено дл  автоматической стабилизации температуры объекта в интервале 4,2-350°К с точностью +0,02°К.The invention relates to the field of physical testing and material research and is intended to automatically stabilize an object's temperature in the range of 4.2-350 ° K with an accuracy of + 0.02 ° K.

В существующих терморегулируемых криостатных системах, в которых используетс  откачка паров криогенной жидкости из термостатируемой камеры, необходимо посто нно действующее выемное откачное оборудование, что усложн ет конструкцию этого прибора и его эксцлуатацию. В этих приборах н-евозможна смена образца без нарушени  режима термостатировани  или возможна только при полном отогреве при.бора.In the existing temperature-controlled cryostat systems, which use the pumping of vapor of a cryogenic liquid from a thermostatically controlled chamber, it is necessary to have permanently operating withdrawable pumping equipment, which complicates the design of this device and its exploitation. In these devices, n-evaporating the sample without disturbing the thermostating mode is possible or is possible only with full warming of the sampling device.

В, приборе, в котрром используетс  электронагревательное устройство дл  регулировани  интенсивности кипени  криогенной жидкости , наблюдаетс  высокий расход последней.In the device, in which the electric heating device is used to regulate the intensity of the boiling cryogenic liquid, a high consumption of the latter is observed.

Цель изобретени  - упрощение криостатного устройства путем замены откачного оборудорани , клапаном посто нного давлени , установленным на резервуаре с хладоагентом. Блэгодар  этому давление, в термостатируелюй камере становитс  избыточным и потому отпадает необх.одимдсть в ее герметизации, что приводит к дополнительным упрощени м р да узлрв криостата.The purpose of the invention is to simplify the cryostat device by replacing the pumping equipment with a constant pressure valve installed on the tank with a refrigerant. Thanks to this, the pressure in the thermostatting chamber becomes excessive and therefore there is no need to seal it, which leads to additional simplification of the cryostat node.

Кррме того, расширены функциональные ВОЗМОЖНОСТИ; устройства:In addition, functional OPPORTUNITIES are expanded; devices:

возможность замены объекта термостатировани , а введение извне в термостатированную камеру различных манипул торов и зондов дл  съема информации без нарушени  рабочих режимов криостатного устройства в целом и режима термостатирова 1 Я камеры в частности;the possibility of replacing the thermostating object, and introducing various manipulators and probes from the outside into the thermostatically controlled chamber to retrieve information without disturbing the operating modes of the cryostat device in general and the thermostatic mode of the 1st I camera in particular;

обеспечение высокой точности термостатировани , посто нства давлени  в термостатированной камере и широкого диапазона температур в ней, не прибега  к замене криогенной жидкости, используемой в качестве хладоагента.ensuring high accuracy of temperature control, constant pressure in a thermostatically controlled chamber and a wide range of temperatures in it, without having to replace the cryogenic liquid used as a refrigerant.

Поставленные цели достигаютс  следующими средствами:The goals are achieved by the following means:

1.Резервуар-питатель криостата, в котором находитс  криогенна  жидкость, снабжен клапаном посто нного давлени , предназначенным дл  поддержани  как в самом резервуаре , так и в термостатированной камере посто нного избыточного давлени  и побуждени  расхода криогенной жидкости через криостатную . систему.1. The cryostat supply tank, which contains the cryogenic liquid, is equipped with a constant pressure valve designed to maintain both the reservoir and the thermostatted chamber with a constant overpressure and to induce the cryogenic liquid to flow through the cryostat. the system.

2.В полости резервуара-питател  установлен переключающий вентил.ь, имеющий нижнее2. In the cavity of the reservoir-feeder, a switching valve is installed, having a lower

и верхнее заборные отверсти , предназначен-ный дл  отбора из резервуара-питател  либо криогенной жидкости через нижнее заборное отверстие (либо ее паров через верхнее заборное отверстие).and the upper intake ports intended to be taken from the feed tank or cryogenic liquid through the lower intake port (or its vapors through the upper intake port).

3. Седло клапана регул тора расхода, установленного на линии отвода отработанных паров хладоагента из термостатированной камеры , имеет переменное сечение и предназначено дл  оптимизации системы термостатирова ни .3. The valve seat of the flow regulator installed on the line for exhaust refrigerant vapor discharge from the thermostatic chamber has a variable cross section and is intended to optimize the thermostatic system.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема устройства; на фиг. 2 - вертикальный разрез криостата; на фиг. 3 - вертикальный разрез регул тора расхода.FIG. 1 is a schematic diagram of the device; in fig. 2 - vertical section of the cryostat; in fig. 3 is a vertical section of the flow regulator.

Криогенна  жидкость или ее пары, наход щиес  в резервуаре I (фиг. 1) под давлением, поддерживае.мым клапаном 2 посто нного давлени , поступает через теплообменную форкамеру 3 в термостатируемую камеру 4, в которой осуществл етс  криостатирование исследуемого объекта или прибора потоком газа, имеющего температур}, близкую к заданиой. Управление этим потоком осуществ.т етс  регул тором расхода 5,  вл ющимс  исполнительным механизмом системы терморегулировани  и стабилизации температуры. Эта система состоит из датчика температуры 6 (например , термопары Аи + 0,02Fe; Си), задатчика 7 опорного напр жени  (например, потенциометра ), усилител  8 сигнала разбаланса (например, фотокомпенсационного усилител ) и двухпозиционного регулирующего электронного потенциометра 9 с двум  контактными группами, одна из которых при разбалансе, отвечающем иовыщению температуры в рабочей камере, дает токовый импульс, необходимый дл  увеличени  проходного сечени  клапана регул тора 5, а друга  при разбалансе, отвечающем понижению те.мпературы,. включает электроподогреватель, смонтированный на теплообменной форка.мере 3. Вентиль 10 позвол ет отбирать хладоагент в виде пара (при открытом верхнем заборном отверстии), либо в виде жидкости (при открытом нижнем заборном отверстии).The cryogenic liquid or its vapors, located in tank I (Fig. 1) under pressure, maintained by constant pressure valve 2, flows through a heat exchange prechamber 3 into a thermostatically controlled chamber 4, in which the cryostatting of the object or device under study is carried out by a gas flow, having a temperature close to the task. This flow is controlled by a flow controller 5, which is the actuator of the thermal control and temperature stabilization system. This system consists of a temperature sensor 6 (for example, an Au thermometer + 0.02 Fe; Cu), a reference voltage adjuster 7 (for example, a potentiometer), an unbalance amplifier 8 (for example, a photocompensation amplifier), and a two-position electronic potentiometer 9 with two contact in groups, one of which, with an imbalance corresponding to the temperature in the working chamber, gives a current pulse necessary to increase the flow area of the valve of the regulator 5, and the other with an imbalance corresponding to a decrease in the temperature. It includes an electric heater mounted on a heat exchange fork on meter 3. A valve 10 allows the refrigerant to be removed in the form of steam (with the upper intake opening open) or in the form of a liquid (with the lower opening intake opening).

Криостат (фиг. 2) состоит из наружного кожуха И, полость которого вакуумирована, резервуара жидкого азота 12 с подвесными радиационными экранами 13, охватывающими резервуар-питатель с криогенной жидкостью и другие детали, охлаждаемые до нижайшего температурного уровн . Часть трубопровода, выход щего из переключающего вентил , также окружена радиационным экраном 14. Теплообменна  форкамера разделена на две секции: перва  заполнена массивной насадкой 15 и снабжена нагревателем 16, а втора  - мелкой насадкой 17, рассекающей и перемешивающей поток газа. Термостатированна  камера подвешена к тонкостенной трубе подвеса 18, изготовленной из нержавеющей стали. В верхней ее части имеетс  шлюзова  камера 19, обеспечивающа  возможность смены образца, ввода манипул торов и прочего без нарушени  работы системы терморегулировани . Образец или прибор вводитс  в термостатированную камеру при помощи щтока, выполненного в виде особо тонкостенной- трубки из материала с низкой теплопроводностью. Шток пропущенThe cryostat (Fig. 2) consists of an outer casing And, the cavity of which is evacuated, a reservoir of liquid nitrogen 12 with suspended radiation screens 13, covering the tank-feeder with a cryogenic liquid and other parts cooled to the lowest temperature level. Part of the pipeline coming out of the switching valve is also surrounded by a radiation shield 14. The heat exchange chamber is divided into two sections: the first is filled with a massive nozzle 15 and is equipped with a heater 16, and the second with a small nozzle 17 that cuts and mixes the gas flow. The thermostatted chamber is suspended from a thin-walled suspension tube 18 made of stainless steel. In its upper part, there is a sluice chamber 19, which makes it possible to change the sample, enter the manipulators and other things without disturbing the operation of the thermal control system. The sample or device is introduced into the thermostatically controlled chamber with the help of a rod made in the form of a particularly thin-walled tube made of a material with low thermal conductivity. Stock missed

через заглущку 20, устанавливаемую на верхнем срезе трубы-подвеса.through the cap 20 installed on the upper cut pipe-suspension.

Уровень криогенной жидкости в резервуаре-питателе определ етс  визуально при помощи поплавкового указател  уровн  21.The level of cryogenic fluid in the feeder tank is determined visually using a float level indicator 21.

Датчик 22 системы терморегулировани  либо введен в теплообменную форкамеру при помощи низкотемпературных электровводов через ее стенку со стороны вакуумированного 10 пространства, либо вставл етс  в термостатированную камеру вместе со штоком.The sensor 22 of the thermal control system is either inserted into the heat exchange prechamber by means of low-temperature electrical leads through its wall from the side of the evacuated 10 space, or is inserted into the thermostatically controlled chamber together with the rod.

В корпусе 23 регул тора расхода (фиг. 3) смонтированы игольчатый вентиль 24, регулирующий проходное сечение клапана, перекрываемого бойком 25, и соленоид 26. Проходное сечение байпасного канала 27 регулируетс  иглой 28.In the case 23 of the flow control valve (Fig. 3), needle valve 24 is mounted, which regulates the flow area of the valve blocked by the striker 25 and the solenoid 26. The flow section of the bypass channel 27 is adjusted by the needle 28.

Термостатирование камеры осуществл етс  путем непрерыв,ной подачи в нее газообразного или жидкого хладоагента. При этом уже на выходе из первой секции теплообменной форкамеры хладоагент ., имеет температуру чуть ниже заданной, так как количество хладоагента , поступающего в теплообменную форкаме25 РУ, определ етс  температурным уровнем термостатировани  и теплопотер ми криостатируемых элементов системы.The temperature of the chamber is controlled by the continuous supply of gaseous or liquid refrigerant to it. At the same time, already at the exit from the first section of the heat exchange pre-chamber refrigerant, it has a temperature slightly lower than the set one, since the amount of refrigerant entering the heat exchange prechamber 25 RU is determined by the temperature level of the thermostatting and heat losses of the cryostatted system elements.

Этот баланс достигаетс  регулированием проходного сечени  байпасного канала 27 реQ гул тора расхода.This balance is achieved by adjusting the flow area of the bypass channel 27 of the flow controller.

После установлени  в термостатируемой камере заданной температуры включаетс  система автоматической стабилизации температуры . Потенциометром 7 (фиг. 1) создаетс After the predetermined temperature has been established in the temperature-controlled chamber, an automatic temperature stabilization system is activated. A potentiometer 7 (FIG. 1) creates

5 опорное напр жение, которое соответствует термо-э. д. с. термопары при заданной температуре камеры. При этом термо-э. д. с. компенсируетс  опорным .напр жение.м, и сигнал на входе и выходе усилител  8 равен нулю; движок реохорда самопишущего регулирующего потенциометра 9 находитс  в зоне регулировани  и обе его контактные группы включены, т. е. электронагреватель 16 выключен, а соленоидный клапан перекрывает проход под иг5 лой игольчатого вентил  24.5 is the reference voltage that corresponds to thermo-e. d. thermocouples at a given chamber temperature. In this thermo-e. d. is compensated by the reference voltage, and the signal at the input and output of amplifier 8 is zero; The self-recording adjustment potentiometer 9 slide motor is located in the control zone and both of its contact groups are turned on, i.e. the electric heater 16 is turned off, and the solenoid valve blocks the passage under the needle of the needle valve 24.

При понижении температуры в термостатированной камере на входе усилител  8 по вл етс  напр жение определенной пол рности и усиленный сигнал разбаланса поступаетWhen the temperature in the thermostated chamber at the input of the amplifier 8 decreases, a voltage of a certain polarity appears and an amplified unbalance signal arrives

на регулирующий потенциометр 9 и приводит в действие движок реохорда, вывод  его из зоны регулировани . При этом замыкаетс  цепь электронагревател , что повышает температуру хладоагента.on the adjusting potentiometer 9 and actuates the slide motor, bringing it out of the control zone. This closes the electrical heater circuit, which raises the temperature of the refrigerant.

При чрезмерном повышении температуры в термостатированной камере на входе усилител  8 такж-е по вл етс  сигнал разбаланса, как и при понижении температуры в термостатированной камере, но обратной пол рности,When an excessive temperature rises in the temperature-controlled chamber at the input of the amplifier 8, the imbalance signal also appears, as well as when the temperature in the temperature-controlled chamber decreases, but the opposite polarity

0 и движок реохорда регулирующего потенциометра вращаетс  в противоположном направлении , замыка  при этом цепь соленоида. Проход под иглой вентил  24 открываетс , что влечет за собой импульсное увеличение потока хладоагента через теплообменную форкамеру и термостатированную камеру и понижение температуры в этой камере. Ручное регулирование проходного сечени  под соленоидным клапаном при помощи иглы 28 позвол ет подобрать оптимальную амплитуду рыскани  температуры в теплообменной форкамере и существенно вли ет ,на точность стабилизации температуры в рабочей камере криостата. Предмет изобретени  1. Терморегулируемое криостатное устройство , содержащее крвостат и системы термостатировани , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства, повышени  и расширени  его функциональных возможностей, резервуар с хладоагентом снабжен клапаном посто нного давлени . 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  широкого диапазона рабочих температур термостатированной камеры криостата, его резервуар с хладоагептом снабжен переключающим вентилем. 3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности термостатировани , седло клапана регул тора расхода, установленного па линии втвода отработанных паров хладоагента из криостата и включенного в систему автоматического регулировани , имеет переменное сечение.0 and the regulating potentiometer control slide motor rotates in the opposite direction, thereby closing the solenoid circuit. The passage under the needle of the valve 24 opens, which entails a pulsed increase in the flow of refrigerant through the heat exchange prechamber and thermostatically controlled chamber and a decrease in the temperature in this chamber. Manual adjustment of the flow area under the solenoid valve with the help of the needle 28 allows to select the optimum amplitude of the temperature yaw in the heat exchange chamber and significantly affects the accuracy of temperature stabilization in the cryostat chamber. The subject of the invention 1. A thermostatically controlled cryostat device containing a crank out switch and thermostatic control systems, characterized in that, in order to simplify the device, increase and expand its functionality, the refrigerant tank is equipped with a constant pressure valve. 2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to ensure a wide range of operating temperatures of the thermostatted cryostat chamber, its reservoir with a refrigerant is equipped with a switching valve. 3. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the accuracy of thermostating, the valve seat of the flow control valve, installed on the suction line of the refrigerant exhaust vapor from the cryostat and included in the automatic control system, has a variable cross-section.

ФигЛ.Figl.

//

1515

SU1602081A 1970-12-03 1970-12-03 HEAT-REGULATED CRYOSTATIC DEVICE SU436334A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1602081A SU436334A1 (en) 1970-12-03 1970-12-03 HEAT-REGULATED CRYOSTATIC DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1602081A SU436334A1 (en) 1970-12-03 1970-12-03 HEAT-REGULATED CRYOSTATIC DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU436334A1 true SU436334A1 (en) 1974-07-15

Family

ID=20461859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1602081A SU436334A1 (en) 1970-12-03 1970-12-03 HEAT-REGULATED CRYOSTATIC DEVICE

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU436334A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466446C2 (en) * 2010-02-26 2012-11-10 Институт Физики Национальной Академии Наук Украины Temperature-controlled cryostatic system for magneto-optical and electrophysical analysis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466446C2 (en) * 2010-02-26 2012-11-10 Институт Физики Национальной Академии Наук Украины Temperature-controlled cryostatic system for magneto-optical and electrophysical analysis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8028561B2 (en) Hydrogen sensor with air access
US3165147A (en) Temperature control of a confined space
US3500675A (en) Apparatus for an automatic gravimetric recording of characteristic curves which represent the sorption of gas by a sample
GB1170796A (en) Improvements in or relating to Microtomes
SU436334A1 (en) HEAT-REGULATED CRYOSTATIC DEVICE
US4428684A (en) Apparatus for measuring melting point and boiling point of gas
US3143876A (en) Apparatus for determining melting point
Brandt et al. Phase Equilibria in Natural Gas Systems. Apparatus with Windowed Cell for 800 PSIG and Temperatures to—320° F.
US3166915A (en) Cooling arrangement
US4292837A (en) Liquid testing apparatus
US3398549A (en) Apparatus for regulating at low temperatures
RU202066U1 (en) DEVICE FOR TIGHTNESS CONTROL OF LARGE VESSELS
Herring Gas-liquid equilibrium solubilities for the helium-oxygen system
US3427815A (en) Cryogenic temperaure control
SU276462A1 (en) DEVICE FOR RESEARCH OF MATERIALS AT VARIOUS TEMPERATURES
US3698236A (en) Fluid vaporization tester with hot air purge and method
SU767636A1 (en) Apparatus for termostating sample in radiospectrometer resonator
US2890586A (en) Apparatus for detecting movements of a fluid
US3292424A (en) Method and apparatus for testing the low temperature pumpability of hydrocarbon oil
GB2043246A (en) Determining crystallisation temperature
SU735880A1 (en) Cryostat
SU1635098A1 (en) Device for measuring thermophysical properties
RU2466446C2 (en) Temperature-controlled cryostatic system for magneto-optical and electrophysical analysis
US3381490A (en) Constant temperature system
Abowitz et al. Automatic liquid-nitrogen transfer system