Устройство для подачи жидкого хладагента

 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для передачи жидкого хладагента из сосуда Дьюара к месту назначения. Цель изобретения - повышение стабильности подачи хладагента. Устройство содержит пробку, перелиа-ную трубку и трубу, размещенную снаружи переливной трубки и закрепленную на ней герметично торцами, причем торец, расположенный снаружи сосуда Дьюара. закреплен посредством вакуумно-плотно соединенных между собой сильфонов. один из которых соединен с переливной трубкой и выполнен из материала с высокой теплопроводностью, при этом часть трубы расположена снаружи сосуда Дьюара. а межтрубное пространство отвакуумированно. Устройство отличается тем. что оно содержит тепловое сопротивление в виде участка трубы от пробки до начального уровня хладагента всосуде Дьюара, выполненного из материала с низкой теплопроводностью, а остальные части трубы - из материала с высокой теплопроводностью. 2 ил.U1^ants!^ «awffift

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 5ц5 F 17 С 9/00, 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1643858 (21) 4778089/26 (22) 05.01.90 (46) 30.01.92. Бюл. М 4 (71) Научно-исследовательский институт фотоэлектроники (72) Э.M. Алиев, Х.Н. Везиров, Р,И. Мамедов, А.А. Манафов и Н.М. Поставничева (53) 621.59(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1643858, кл. F 17 С 9/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ЖИДКОГО

ХЛАДАГЕНТА (57) Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для передачи жидкого хладагента из сосуда Дьюара к месту назначения. Цель изобретения— повышение стабильности подачи хладагента. Устройство содержит пробку, переливИзобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для передачи жидкого хладагента из сосуда Дьюара к месту назначения, например в азотные ловушки установок вакуумного напыления или в криостаты фотоприемных устройств, и является усовершенствованием известного устройства по авт,св, N 1643858.

Целью изобретения является повышение стабильности подачи хладагента.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство; на фиг.2 — то же, вид сверху.

Устройство состоит изтрубы, выполненной из участков 1-3, переливной трубки 4, сильфонов 5 и 6, пробки 7. При этом участки трубы 1 и 3 выполнены из материала с хорошей теплопроводностью, а участок 2 являет,, Ы,, 1709153 А2 ную трубку и трубу, размещенную снаружи переливной трубки и закрепленную на ней герметично торцами, причем торец, расположенный снаружи сосуда Дьюара, закреплен посредством вакуумно-плотно соединенных между собой сильфонов, один из которых соединен с переливной трубкой и выполнен из материала с высокой теплопроводностью, при этом часть трубы расположена снаружи сосуда Дьюара, а межтрубное пространство отвакуумированно, Устройство отличается тем, что оно содержит тепловое сопротивление в виде участка трубы от пробки до начального уровня хладагента в- сосуде Дьюара, выполненного из материала с низкой теплопроводностью, а остальные части трубы — из материала с высокой теплопроводностью.

2 ил, ся тепловым сопротивлением и выполнен из материала с меньшей теплопроводностью.

Участки 1 — 3 между собой герметично заварены в местах 8 и 9. В пространстве вокруг переливной трубки создан вакуум.

Для расчета необходимого материала следует пользоваться уравнением

Q = КА(Т.- Т.)/где Q — тепловой поток в единицу времени (мощность подводимого к хладагенту тепла);

Тг и Тх — соответственно температуры теплого и холодного концов участка трубы;

L — длина этого участка трубы, т.е. расстояние от пробки до первоначального уровня хладагента в сосуде Дьюара:

1709153

10

А — площадь сечения стенки трубы; К— средний коэффициент теплопроводности материала этого участка трубы в диапазоне от температуры Тт до Тх .

Из этого уравнения можно найти материал, из которого следует выполнить участок трубы, расположенный ниже пробки, но выше начального уровня хладагента в сосуде Дьюара (т,е. на фиг.1 от точки 9 до приблизительно точки 8), Коэффициент теплопроводности материала будет равен К = . Если за Тт принять темпераQL туру воздуха, окружающего сосуд Дьюара, а за Тх — температуру хладагента в нем, то по известному А (сечение стенок трубы) и заданному (необходимому) Q можно выбрать

К и L L должно быть не больше, чем расстояние от пробки до первоначального уровня хладагента в сосуде Дьюара (этот уровень задается НТД на сосуды Дьюара). Вь брав это значение L, легко найти по приведенному уравнению К, а по этому значению удельной теплопроводности найти из справочников подходящий материал.

В общем случае отношение К/L определяется для каждого конкретного случая мощностью подачи хладагента (т.е. мощностью теплового потока Q, так как каждое устройство для подачи хладагента конструируется для одной мощности подачи хладагента).

При заданной необходимой мощности подачи хладагента (определяемой мощностью теплового потока Q) всегда можно выбрать такие К и L, чтобы их отношение равнялось А (Т Т . Дру е аст тру

А (Тт Тх бы, т.е. часть, находящаяся в жидком хладагенте, и часть, расположенная выше пробки (т.е, вне сосуда Дьюара), должны быть выполнены из материала с высокой теплопроводностью. При этих условиях основное сопротивление потоку тепла будет оказывать участок трубы, расположенный между пробкой и уровнем хладагента (т,е. между точками 8 и 9 на фиг,1), Чем меньше будет тепловое сопротивление участка трубы, расположенного от уровня хладагента до дна сосуда Дьюара, в котором находится этот хладагент, тем лучше будет работать устройство (стабильнее будет мощность подачи хладагента), Величина стабильности подачи зависит от величины отношения теплового сопротивления участка трубы от пробки до уровня хладагента к тепловому сопротивлению участка трубы от уровня хладагента до дна сосуда Дьюара, Чем больше величина этого отношения, тем стабильнее мощность (скорость) подачи хлада гента, Участки трубы могут быть изготовлены из различных материалов, а затем известными методами заварены или запаяны между собой, Так, участки 1 и 3 могут быть изготовлены, например, из латуни, меди, бронзы и др, Участок 2 при этом может быть изготовлен, например, из специальной нержавеющей стали с малой теплопроводностью или, например, ковара (хороший эффект может дать использование специальной керамики для выполнения участка 2), Участок трубы 1 затем сваривается с участками 1 и 3 в местах соответственно 8 и 9 (фиг.1), Участок 2 может иметь меньшую площадь сечения при диаметре, равном диаметру других участков трубы, т.е. сечение участка 2 может иметь вид, изображенный на фиг.2. На этой фигуре пунктиром 10 показаны участки 1 и 3, а участок 2 имеет сечение 11, Показано также сечение переливной трубки 4. Как видно из фиг.2, общая площадь сечения участка 2 меньше площади сечения стенок трубы на участках 1 и 3, а стало быть тепловое сопротивление участка

2 меньше, что аналогично использованию для изготовления участка 2 материала с меньшей теплопроводностью, Уменьшение площади сечения участка 2 не приводит к уменьшению прочности трубы в целом из-за образующихся при этом ребер (гофр) прочности, При изготовлении устройства можно также участок 2 изготавливать из материала с плохой теплопроводностью, например керамики, и одновременно выполнить его с сечением, изображенным на фиг.2.

Устройство работает следующим образом, Нижнюю часть устройства (т.е. участок

1 и 2) опускают в сосуд Дьюара, а переливную трубку соединяют с приемником хладагента. Переместив пробку 7 вдоль трубы в направлении его нижней части, вводят ее в горловину сосуда Дьюара до создания хорошего уплотнения. При этом за счет протекания тепловой энергии от пространства, окружающего верхнюю часть устройства, к хладагенту, находящемуся в сосуде Дьюара, будет протекать тепло по трубе сперва через участок 3 (фиг,1), затем 2 и, наконец, через участок 1 (затем тепло перейдет к хладагенту), Испаряющийся хладагент создает в сосуде Дьюара избыточное давление, которое вызовет перетекание жидкого хладагента по хладопроводу 4 к приемнику.

Перетекание хладагента вызывает уменьшение и понижение его уровня в сосуде

1709153

Дьюара, Это и риводит к увеличению расстояния от места сварки 8 до нового, теперешнего уровня хладагента, а стало быть к увеличению теплового сопротивления этого куска участка трубы 1. Однако изменения стабильности подачи хладагента. наблюдаемого в прототипе, не происходит, так как изменение теплового сопротивления оказывается незначительным по сравнению с тепловым сопротивлением участка трубы 2 (т.е. на фоне сопротивления участка 2, изменение сопротивления участка 1 практически не наблюдается).

Выполнение участков трубы с разным тепловым сопротивлением, причем участка от пробки до первоначального уровня хладагента (зеркала жидкости) с тепловым сопротивлением большим, чем сопротивление участка от зеркала жидкости до конца трубы, приводит к тому, что опускание зеркала жидкости не приводит к уменьшению потока тепла, поступающего к нему от сильфона.

Это происходит из-за того, что основное сопротивление потоку тепла оказывает именно участок трубы от пробки до зеркала

5 жидкости, выполненный из низкотеплопроводного материала. благодаря чему сопротивление этого участка превышает тепловое сопротивление остальной части трубы.

Таким образом, устройство позволяет

10 подавать хладагент с большей стабильностью, чем известное.

Формула изобретения

Устройство для подачи жидкого хлада15 гента по авт.св. N. 1643858, о т л и ч а «о щ ее с я тем, что, с целью повышения стабильности подачи хладагента, оно снабжено тепловым сопротивлением в виде участка из низкотемпературного материала, располо20 женного на трубе между пробкой и зеркалом жидкости.