180839. lajstromszámú szabadalom • Hűtőberendezés anyagminták fizikai jelemzőinek mérésére vákuum technikai berendezésekben
3 180839 4 közlekedő rendszerében egy eddig nem alkalmazott áramlási sebesség határoló szerv — az úgynevezett kriogén fojtócső — beépítésével a hűtőközeg előre meghatározott optimális alapértéke a mérést nem zavaró nyomáseséssel automatikusan beállítható. Ez a kialakítás azonban csak úgy lehetséges, ha a berendezésben szennyezéstől mentes hűtőközeget és a hűtőközeg közlekedő rendszer kimeneténél szívásszabályozót alkalmazunk. Ha nem áll rendelkezésre szennyezéstől mentes hűtőközeg, akkor a zavartalan beáramlás és a kriogén fojtócső eldugulásának megakadályozása érdekében a hűtőközeg közlekedő rendszer bemenetelénél megfelelő szűrőszervet használunk. E gondolat alapján a találmány szerinti hűtőberendezésnél két, önmagában zárthurkú szabályozórendszert alakítottunk ki, nevezetesen a hűtőcella hőmérsékletét szabályozó kört, amelyet a hűtőcella hőmérsékletét közvetve vagy közvetlenül érzékelő szerv és annak kimenőjele függvényében vezérelt elektromos fűtőtest alkot, valamint a hűtőközeg közlekedő rendszer áteresztőképességét és nyomásviszonyait szabályozó kört, melynek beavatkozó elemei a hűtőközeg alapértékét automatikusan szabályozó kriogén fojtócső és a hűtőközeg közlekedő rendszer kimenetelére kapcsolt, a közlekedő rendszer atmoszferikusnál kisebb nyomásviszonyait szabályozó, állítható taggal rendelkező szívásszabályozó. Ismeretes, hogy az adott belső átmérőjű és hosszúságú kapilláriscső az adott sűrűségű és nyomású folyadékot meghatározott nyomáscsökkenéssel és áramlási sebességgel bocsátja át, továbbá hogy a jelzett paraméterekkel beállított munkapontban a nyomásviszonyok nem nagymértékű változása esetén az áteresztőképességét automatikusan az eredeti értéken tartja. A találmányban alkalmazott kriogén fojtócső a kapilláriscsőnek olyan kiviteli alakja, amely a csőben ejhelyezett áramlási keresztmetszetet csökkentő betét — előnyösen rossz hővezetési tényezőjű huzal — révén kisebb hosszúsági méreteknél is megfelelő áramlási ellenállást (áteresztő-képességet, nyomásesést) eredményez, továbbá a cső külső felületére helyezett miniatűr fűtőtekercs segítségével az alkalmazott folyékony hűtőközeg hőmérsékleténél nagyobb olvadáspontú esetleges gázszennyeződések által okozott dugulások gyors megszüntetését teszi lehetővé. A legkisebb mérési hőmérséklet biztonságos előállítására a kriogén fojtócsővel megoldott automatikus hűtőközeg alapérték-szabályozás, magasabb mérési hőmérsékletek felé haladva a szívásszabályozó alapjelének és az önmagában zárt hőmérsékletszabályozó kör alapjelének csatolt szabályozó rendszerben meghatározott összefüggés szerinti beállítása a hűtőközeg közlekedő rendszerű áteresztőképesség és a hőmérséklet-szabályozóköri fűtőteljesítmény optimális értékeit állítja elő. A találmány a 163.423 laj stromszámú magyar szabadalom szerinti áramoltatásos hűtőrendszer minden előnyét magában foglalja. További előnyei: a hűtőközeg túladagolási lehetőségét megakadályozó automatikus hűtőközeg alapérték szabályozás a legkisebb mérési hőmérséklet biztonságos elérése, a kisebb szabályozási eltérés, két különböző és egymástól független hőmérsékletű elpárologtató hőcserélő azonos idejű működtetése egy hűtőberendezésben, a mérési feladatok széles körét kielégítő variálási lehetőség és az egyszerű felépítés. A találmány hűtőberendezés hűtőközeg szívásos áramoltatásával, automatikus alapérték szabályozásával és elpárologtatásával működő nyitott hűtőzónával anyagminták fizikai jellemzőinek mérésére szolgáló vákuumtechnikai berendezésben, mintatartó befogadására alkalmas hűtőcellának — az 1,2.. .300 K közé eső tartományon belül—megválasztott hőmérsékleten tartására, amely hűtőberendezés tartályrendszert, hűtőközegtárolót, automatikus hűtőközeg alapérték-szabályozót, szívásszabályozót és elektronikus hőmérsékletszabályozót tartalmaz. A tartályrendszer külső köpeny által határolt evakuálható edényből és ebben elrendezett, a mintatartót befogadó hűtőcellából áll. A hűtőcella a hűtőberendezés elpárologtató hőcserélő tagjával van termikusán csatolva, az elpárologtató hőcserélő e tartályrendszeren belül (különösen komplikált mérőhelyeken vagy igen nagy hűtőközeg felhasználás esetén a tartályrendszer környezetében, kívül) helyezkedik el és elektromos fűtőtesttel van ellátva. A hűtőközeg automatikus alapérték szabályozója a kriogén fojtócső, amely minden esetben az elpárologtató hőcserélő tag bemenete előtt van a hűtőközeg közlekedő körébe illesztve azon a helyen, ahol a hűtőközeg teljesen (vagy túlnyomó részében) homogén folyadék-fázisban áramlik. Az elpárologtató hőcserélő fűtőtestének állítható működtető szerve az elektronikus hőmérsékletszabályozó, amelynek bemenő jelét az elpárologtató hőcserélővel jó hőkontaktusban lévő hőmérsékletérzékelő adja. A hűtőberendezésben alkalmazott hűtőközegnek—cseppfolyósított gáz, amelynek forráspontja a levegő forráspontjánál kisebb, például nitrogén, neon, hidrogén, hélium — az atmoszferikus nyomású, hélium esetén gázharang nyomású hűtőközeg tárolóból a tartályrendszerbe — atmoszferikusnál kisebb nyomáson — való áramlására hőszigetelt közlekedő rendszer szolgál, amelynek kimenetelére a szívásszabályozó csatlakozik. A szívásszabályozó másik bemenete vákuumrendszerrel (vákuumszivattyúval) van összekötve. A találmány abban van, hogy a hűtőközeg közlekedő rendszer áramlási sebességét korlátozó szervet — úgynevezett kriogén fojtócsövet — foglal magában, a közlekedő rendszer bemenő oldalán szűrőszerv, kimenő oldalán állítható szívásszabályozó van. A találmány előnyös kiviteli alakjánál szupravezető mágneses rendszerek mágneses terében való alkalmazás céljára a mintatartó és az elpárologtató hőcserélő egy szerkezeti egységet képez, a hűtőközeg közlekedő rendszerben a hűtőközegtárolót hőszigetelt csővezeték — az úgynevezett töltőcső — köti össze a hűtőcellával. A találmány másik előnyös kiviteli alakjánál szupravezető mágneses rendszerek mágneses terében való alkalmazás céljára a mintatartó és az elpárologtató hőcserélő külön szerkezeti egységként van elrendezve, a hűtőközeg közlekedő rendszerben a hűtőközegtárolót hőszigetelt csővezeték — az úgynevezett töltőcső — köti össze a hűtőcellával. A találmány további előnyös kiviteli alakja szupravezető mágneses rendszerek mágneses terében való alkalmazás céljára szolgál, amikor a hőszigetelt csővezeték — az úgynevezett töltőcső — tűszelepet is tartalmaz. A tűszelep alkalmazásával járó előnyök a fizikai méréseknél általános néhány gramm tömegű mintáknál lényegesen nagyobb tömegű mintáknak a szobahőmérséklettől mintegy 150 K-ig terjedő tartományba való hűtésénél jelentősek, ugyanis ebben — a legkisebb mérési hőmérséklettől távol eső — tartományban a nagy tömegű minta hűtőközeg fogyasztásának alapértékéhez beállított kriogén fojtócső a hűtőközeg közlekedő rendszer kimenetelére kapcsolt szívásszabályozó működési nyomásának növelése és a töltőcsövön lévő—a kriogén fojtócső elé kapcsolt — mennyiségi szabályozó szerv, a tűszelep átömlő keresztmetszetének megfelelő zárása révén előállított komplex beavatkozás mellett biztosítani tudja a munkapontját jellemző átáramló hűtőközegmennyiségnél lényegesen kisebb mennyiségű hűtőfolyadék megszakítás nélküli, egyenletes sebességgel való áteresztését. A tűszelep további előnye, 5 0 5 20 25 10 15 10 15 50 55 60 65 2
