SU943669A2

SU943669A2 - Thermoregulated cryostatic device

Info

Publication number: SU943669A2
Application number: SU802927268A
Authority: SU
Inventors: Владимир Сергеевич Медведев; Виталий Борисович Подолич; Виктор Михайлович Ермаков
Original assignee: Институт Физики Ан Усср
Priority date: 1980-05-13
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1982-07-15

Description

(5) ТЕРМОРЕГУЛИРУЕМОЕ КРИОСТАТНОЕ УСТРОЙСТВО(5) HEAT-REGULATING CRYOSTATIC DEVICE

1one

Изобретение относитс к терморегулируемым криостатным устройствам и предназначено дл автоматической стабилизации и регулировани температуры объекта в диапазоне ,2 300 К, может быть использовано при физико-технических испытани х и исследовани х материалов.The invention relates to temperature controlled cryostat devices and is intended to automatically stabilize and control the temperature of an object in the range of 2,300 K, and can be used in physical and technical tests and materials research.

По основному авт.св.№ 3633t известно терморегулируемое криостатное устройство, содержащее криостат и автоматическую систему термостатировани . В этом устройстве регулирование и стабилизаци температуры объекта осуществл етс в потоке теплообменной среды, например, жидкого или газообразного гели , поступающей в термостатируемую камеру криостата в количествах, регулируемых системе управлени . В резервуар-питатель, содержащий криогенную жидкость снабжен клапаном посто нного давлени , предназначенным дл поддержани какAccording to the main author No. 3633t, a thermostat-controlled cryostat device is known, which contains a cryostat and an automatic thermostatic system. In this device, the control and stabilization of the temperature of the object is carried out in the flow of heat exchange medium, for example, liquid or gaseous gels entering the thermostatically controlled cryostat chamber in quantities controlled by the control system. In a supply tank containing cryogenic fluid, a constant pressure valve is provided to maintain as

в резервуаре-питателе,так и в термостатируемой камере, посто нного избыточного давлени , необходимого дл транспортировани криогенной жидкости или ее паров, используемых в качестве теплообменной среды, через криостатную систему. В полости резервуара питател установлен переключающий вентиль, имеющий верхнее и нижнееin the supply tank and in the thermostatically controlled chamber, the constant overpressure necessary for the transportation of the cryogenic liquid or its vapors used as a heat exchange medium through the cryostat system. In the cavity of the reservoir of the feeder, a switching valve is installed, having upper and lower

10 заборные отверсти , который предназначен дл отбора из резервуара-питател либо криогенной жидкости через нижнее заборное отверстие, либо ее паров через верхнее заборное отверс15тиэ . Седло клапана регул тора расхода , установленного на линии отвода отработанных паров криогенной жидкости из термостатируемой камеры, имеет переменное сечение, что позвол ет оп20 тииизировать процесс термостатировани . Криостат, вл ющийс однкм из блоков устройства, содержит съемный налмкный кожух, полость которого вакуумирована , резервуар жидкого азота со съемными радиационными экранами, резервуар с криогенной жидкостью, используемой дл термостатировани объекта , с заборной трубкой, теплообменником и примыкающей к нему форкамеро с нагревателем, термостатируемой рабочей камерой и трубой подвеса. Все эти элементы (кроме съемных) неразъемно и герметично соединены между собой 1.10 intake ports, which is intended to remove either cryogenic liquid from the supply tank through the lower intake port or its vapors through the upper intake port. The valve seat of the flow regulator installed on the discharge line of the cryogenic liquid from the thermostatically controlled chamber has a variable cross-section, which makes it possible to optimize the process of thermostating. A cryostat, which is one of the units of the device, contains a removable nylon cover, the cavity of which is evacuated, a liquid nitrogen tank with removable radiation shields, a tank with cryogenic liquid used for temperature control of the object, with a suction tube, a heat exchanger and an adjoining chamber with a heater thermostatted working chamber and suspension tube. All these elements (except removable) are inseparably and hermetically interconnected 1.

Недостатком этого терморегулируемого криостатного устройства вл етс ограниченна область его применени .The disadvantage of this temperature controlled cryostat device is its limited scope.

Цель изобретени - расширение области применени терморегулируемого криостатного устройства.The purpose of the invention is to expand the field of application of a thermostatically controlled cryostat device.

Поставленна цель достигаетс тем, что в терморегулируемом криостатном устройстве криостат снабжен конической втулкой, установленной в коническом отверстии, выполненном в форкамере, а выходной конец трубки теплообменника герметично установлен в конической втулке, соединенной с форкамерой с обеспечением герметичного соединени , а труба подвеса соединена с крышкой наружного кожуха посредством разъемного герметичного соединени .The goal is achieved by the fact that in a thermostatically controlled cryostat device, the cryostat is equipped with a conical sleeve installed in a conical opening made in the prechamber, and the outlet end of the heat exchanger tube is sealed to the conical sleeve connected to the prechamber to ensure a hermetic connection, and the suspension pipe is connected to the outer cover casing by means of a detachable hermetic connection.

На фиг.1 изббражена принципиальна схема устройства; на фиг.2 - криостат с клапаном посто нного давлени и регул тором расхода.1 shows a schematic diagram of the device; Fig. 2 shows a cryostat with a constant pressure valve and a flow regulator.

Устройство содержит криостат 1, клапан посто нного давлени 2, регул тор расхода 3, датчик температуры системы стабилизации и регулировани температуры Ц, задатчик опорного напр жени (сигнала) 5 усилитель сигнала разбаланса (например, фотокомпенсационный усилитель) 6 и двухпозиционный регул тор (напримерj электронный регулирующий потенциометр) 7. Криостат (фиг.2) содержит резервуар дл криогенной жидкости 8с вентилем 9, заборную трубку 10, соединенную с теплообменником 11, выходной конец которого введен в коническую втулку 12, а последн введена в коническое отверстие форкамеры 13 своим коничесКИМ выступбй. На внешней поверхности форкамеры установлен электронагреватель I. В кольцевой проточке конической втулки помещена уплотнительна прокладка 15. Коническа втулка 12 и форкамера 13 герметично соединены болтами 16. Болты съемника 17 ввинчены во фланец конической втулки 12 до упора с форкамерой 13. К форкамере 13 примыкает термостатируема рабоча камера 18, закрепленна на трубе подвеса 19. В верхней части трубы подвеса 19 смонтирован фланец 20, который через прокладку 21, болтами 22 разъемно скреплен с фланцем 23, установленном на крышке 2k. К крышке 2The device contains a cryostat 1, a constant pressure valve 2, a flow regulator 3, a temperature sensor of the stabilization and temperature control system C, a reference voltage (signal) setter 5, an unbalance signal amplifier (for example, a photocompensation amplifier) 6 and a two-position controller (for example, electronic regulating potentiometer) 7. A cryostat (FIG. 2) contains a reservoir for cryogenic liquid 8 with a valve 9, an intake pipe 10 connected to a heat exchanger 11, the output end of which is inserted into the conical sleeve 12, and last One into the conical opening of the pre-chamber 13 with its conical protrusion. An electric heater I is installed on the outer surface of the prechamber. A sealing gasket 15 is placed in the annular groove of the tapered bushing. a chamber 18 fixed to the suspension pipe 19. In the upper part of the suspension pipe 19 a flange 20 is mounted, which through the gasket 21, is bolted 22 detachably fastened to the flange 23 mounted on the lid 2k. To cover 2

съемно монтируетс кожух 25. К резервуару с жидким азотом 26 креп тс съемные радиационные экраны 27, охватывающие резервуар-питатель и другие детали криостата, охлаждаемыеa casing 25 is removably mounted. Removable radiation shields 27 are mounted to the liquid nitrogen tank 26, covering the feeder tank and other parts of the cryostat, cooled

до нижайшего температурного уровн ,, отдал их от узлов к.риостата, температура которых может быть более высокой . Регул тор расхода (фиг.2) содержит корпус 28 с каналами 30.to the lowest temperature level, put them away from the nodes of the priostat, the temperature of which may be higher. The flow regulator (FIG. 2) comprises a housing 28 with channels 30.

В корпусе 28 смонтированы игольчатый вентиль 31, соленоидный клапан с соленоидной катушкой 32 и бойком 33 и игольчатый вентиль З. Клапан посто нного давлени 2 смонтирован наA needle valve 31, a solenoid valve with a solenoid coil 32 and a striker 33 and a needle valve Z are mounted in the housing 28. The valve of constant pressure 2 is mounted on

Трубопроводе 35, который соединен с резервуаром с криогенной жидкостью 8.The pipeline 35, which is connected to a reservoir with a cryogenic liquid 8.

Claims

Temperature control of chamber 18 with an object installed in it is carried out by continuously supplying gaseous or liquid cryogenic agent from tank 8 through valve 9, suction pipe 10, heat exchanger 11 and prechamber 13, taK, as in tank 8, maintained by constant valve pressure. constant pressure 2. The flow of the cryoagent is controlled by the flow regulator 3 installed on the discharge line of the cryoagent vapors discharged from the chamber 18 through the suspension pipe 19. By adjusting the prr -stand section of the channel 29, valve 31 in the chamber 18 is set close to a predetermined temperature. To stabilize the temperature in chamber 18 at a predetermined level, a compensation method is used, for example, when using a thermocouple temperature sensor k introduced into chamber 18, its thermoelectromotive force is compared with the reference voltage produced by a highly stable voltage source, for example, a potentiometer 5. In this case, when the thermoelectromotive force is equal to the reference voltage, the choice of which is determined by a given temperature, the error signal at the input of the amplifier 6 is zero and the electron slide motor a regulating potentiometer 7 is in the control zone, and the two contact groups of the potentiometer are open, ie. electric heater 1 and solenoid coil 32 are de-energized. Channel 30 is bridged by striker 33. When the temperature in chamber 18 is lowered, an electrical unbalance signal appears at the input of amplifier 6. (error signal) of a certain polarity, which, after amplification, is supplied to the electric regulating potentiometer 7 and is driven by the rheochord slider, the output of the potentiometer from the control zone. This closes the power supply circuit of the electric heater Ik, which leads to heating the chamber 18. When the temperature rises in chamber 18, an unbalance electrical signal also appears on the input of amplifier 6 as with decreasing temperature but reverse polarity, the slide motor of the potentiometer 7, turning pulling the potentiometer out of the control zone and at the same time closes the power supply circuit of the solenoid coil 32. The passage under the striker 33 opens and an additional amount of cryogenic agent is pulsed in the chamber 18, which leads to camera 18. When changing the nature of the research conducted on the properties of materials, for example, when changing from measurements of the spectral characteristics of a material in the optical frequency range to measurements of material properties in the microwave range or, if necessary, linking the cryostat to various external devices, the outer casing should be removed 2 and radiation screens 27. Disconnect the conductors of the electric heater 1A. Unscrew bolts 22 and bolts 16 and. 9 9 using bolts 17, detach bushing 12 from the prechamber 13. Hat attract the unit consisting of pipes under the weight 19 of chamber 18 with prechamber 13 and electric heater N. After replacing the unit, the cryostat is assembled in reverse order. The application of the invention allows to significantly expand the range of npHiien of the proposed thermostatically controlled cryostat device, i.e. With the help of one cryostat and several interchangeable blocks, you can solve a large number of problems of studying the properties and materials of materials and there is no need to manufacture and use a large number of highly specialized cryostats that are required to perform the same scope of work. Claim 1. Thermoregulatory cryostat device according to auth.St. No. ZbZZ, in order to expand the field of application of the device, the cryostat is equipped with: a conical sleeve installed in a conical bore, made in the prechamber, and the outlet end of the heat exchanger tube is sealed in a conical sleeve connected to the prechamber providing a sealed connection.

2. The device according to claim 1, wherein the suspension pipe is connected to the cover of the outer casing by means of a detachable hermetic connection. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR artist's certificate IP 3633, cn. G 05 O 23/30, 1970 (prototype).