180839. lajstromszámú szabadalom • Hűtőberendezés anyagminták fizikai jelemzőinek mérésére vákuum technikai berendezésekben
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY 180839 Bejelentés napja: 1979. V. 19. (MA-3150) Közzététel napja: 1982. VIII. 30. Nemzetközi osztályozás: NSZO3 F 25 B 19/02 G 01 N 25/00 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1985. VI. 30 * , I. Szabadalmi Tár. ^s*»»2pLAJDO WA Feltaláló: * Szabadalmas: Balia János gépészmérnök, MTA Központi Fizikai Kutató Intézete, Budapest Budapest Hűtőberendezés anyagminták fizikai jellemzőinek mérésére vákuumtechnikai berendezésekben 1 2 A találmány tárgya hűtőberendezés anyagminták fizikai jellemzőinek mérésére vákuumtechnikai berendezésekben hűtőközeg szívásos áramoltatásával, alapérték szabályozásával és elpárologtatásával működő nyitott zónával, a mintatartó befogadására alkalmas hűtőcellának 1,2...300K közé eső tartományon belüli megválasztott hőmérsékleten tartására. Az 1,2...300K közötti hőmérséklet-tartomány előállítására alkalmas ismert áramoltatásos nyitott zónájú hűtőrendszerek külső hűtőközegtárolóból, elpárologtatóból, a mintatartót magában foglaló hűtőcellából és a mérőfej-elrendezés- 10 nek megfelelő közdarabokból épülnek fel. A hűtőrendszerek felsorolt egységei hőszigeteltek. A hozzájuk csatolt szabályozó szerkezetekkel—nyomásszabályozóval, elektronikus hőmérsékletszabályozóval — az ismert megoldások többségénél egy vagy két, önmagában zárthurkú szabályozórendszert, igényesebb megoldásoknál — pl. a 163.423 lajstromszámú magyar szabadalom tárgyát képező áramoltatásos hűtőrendszernél — csatolt szabályozórendszert hoznak létre abból a célból, hogy a jelzett hőmérséklettartományon belül minden kiválasztott (beállított) mérési hőmérsékletnél a ki- 20 vánt érték előállítására szükséges mennyiségű hűtőközeg áramoljon az elpárologtatóba a megfelelő hűtőteljesítmény szolgáltatására. Az eddig ismert megoldások egyik lényeges hátránya a hűtőközeg-túladagolás, amely a legkisebb hőmérséklethez 25 tartozó legnagyobb fogyasztási értéknél, az úgynevezett alapértéknél a legjelentősebb. A legkisebb hőmérsékletek eléréséhez szükséges legnagyobb hűtőközeg felhasználásnál létrejövő jelentős túladagolás következményeként a felesleges mennyiségű hűtőfolyadékot nem lehet a kívánt minimá- 30 lis hőmérsékletnek megfelelő egyensúlyi nyomásig levákuumozni. További hátrány a hűtőközeg közlekedő rendszerében alkalmazott nyomásszabályozók inerciájából adódó — az időegység alatt átáramló hűtőfolyadék mennyiségében 5 jelentkező — (szabályozási) eltérés, amely a hűtőcella elpárologtatójának hőterhelését és áramlási ellenállását impulzusszerűen megváltoztatja. Ez a zavaró jelenség főleg a legalacsonyabb működési hőmérséklet-tartományban - folyékony hélium alkalmazásánál pl. 4,2...15K közötti hőmérsékletnél — a hűtőközeg túladagolásakor lép fel, amikor legnagyobb az időegység alatt felhasznált, részben vagy teljes egészében elpárolgó hűtőközeg mennyisége. Ezt a zavarást gyakorta a hűtőcella hőmérsékletszabályozó köre PID — Proporcionális, Integrál, Differenciál — működési módban 15 sem tudja a megengedett szabályozási eltérésen belül kiküszöbölni. Hátrányos továbbá az a körülmény, hogy egy hűtőrendszerrel két különböző és egymástól független hőmérsékletű elpárologtató hőcserélőt nem lehet egyidőben működtetni. A találmány célja olyan áramoltatásos hűtőberendezés létrehozása, amely az említett hátrányokat megszünteti. A cél elérése érdekében mindenekelőtt meg kell oldani a hűtőberendezés egyes részein különböző - a folyadékcsőben az elpárologtató hőcserélőig gyakorlatilag homogén folyadék, az elpárologtató hőcserélőben folyadék-gőz, az elpárologtató hőcserélő utáni szakaszon homogén gáz — fázisban áramló hűtőközeg áramlási sebességének és nyomásának meghatározott mértékű, automatikus korlátozását, szabályozását. A találmány alapja az a felismerés, hogy a hűtőközeg 180839
