Криостат лабораторный

Полезная модель относится к криогенной технике и может быть использована при проведении испытаний на работоспособность и герметичность пневмогидравлических систем и агрегатов, работающих в условиях космического пространства. Криостат состоит из наружного герметизирующего корпуса (1), в котором коаксиально установлены емкость (2) для испытываемого объекта, закрытая крышкой (3), и расположенные между ними изоляционная емкость (4), тепловой экран (5), вакуумированная емкость (6), теплоизоляционный материал (7). В емкости (2) установлена опорная платформа (8) для размещения испытываемого объекта (9). Криостат установлен на антивибрационных опорах (10) и имеет сливное устройство (11). В крышке (3) выполнены монтажные отверстия для установки: патрубка (17) с вакуумным затвором (18), канала подвода (19) рабочего тела в емкость (2), трубки подвода (20) рабочего тела в изоляционную емкость (4), системы контроля и функционирования. Криостат отличается тем, что в зависимости от режима проводимых испытаний емкость (2) для испытываемого объекта заполняется либо жидким азотом, либо вакуумом, при этом изоляционная емкость, соответственно, вакуумируется, либо заполняется жидким азотом, за счет чего расширяются функциональные возможности, повышается коэффициент загрузки криостата и сокращается себестоимость испытаний.

Полезная модель относится к криогенной технике и точному машиностроению, в частности к криостатам.

Требования высокой надежности к изделиям, предназначенным для работы в космосе, определяют необходимость исследования и испытания их пневмогидравлических систем и агрегатов на работоспособность и герметичность в условиях космического пространства.

В настоящее время при наземных испытаниях ракетно-космической техники, имитирующих условия космического пространства, используют криостаты с жидким хладагентом для выявления работоспособности и герметичности объекта методом погружения (Испытательная техника: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. В.В. Клюева - М.: Машиностроение, 1982 - Кн.2. 1982 - С. 310), а также вакуумные камеры с криогенным охлаждением (Вакуумная установка для исследования оптико-электронных устройств SU 1839875, МПК B64G 7/00).

Наиболее близким к заявляемому криостату является криостат по авторскому свидетельству СССР 774329, класс F25D 3/10, F17C 3/08. Криостат представляет собой сосуд Дьюара, состоящий из емкости для испытываемого объекта с крышкой, окруженной изоляционной емкостью и тепловыми экранами. Емкость для испытываемого объекта заполнена хладагентом. Свободное от объекта пространство емкости заполнено заполнителем в виде полых шаров с герметичной оболочкой. Криостат имеет наружный герметизирующий корпус с патрубками для вакуумирования.

Криостат предназначен для работы только в одном режиме - режиме погружения объекта в криогенную жидкость. Так как изделия в криостате, подвергаются контрольно-выборочным испытаниям, то это дорогостоящее оборудование используется редко.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей криостата, увеличение его коэффициента загрузки, снижение себестоимости испытаний.

Поставленная задача достигается тем, что в криостате, содержащем наружный герметизирующий корпус, в котором коаксиально размещены емкость для испытываемого объекта с крышкой, в монтажных отверстиях которой установлены каналы для подвода рабочего тела и система контроля и функционирования проводимых испытаний, а также расположенные между ними изоляционная емкость и тепловой экран, согласно техническому решению, в качестве рабочего тела емкости для испытываемого объекта в зависимости от режима испытаний применены жидкий азот или вакуум, при этом в качестве рабочего тела изоляционной емкости использованы, соответственно, вакуум или жидкий азот.

На чертеже представлен заявляемый криостат.

Криостат, предназначен для низкотемпературных испытаний и может работать в одном из двух режимов: в режиме погружения испытываемого объекта в криогенную жидкость и в режиме вакуумирования объекта.

Криостат состоит из наружного герметизирующего корпуса 1, в котором коаксиально установлены емкость 2 для испытываемого объекта, закрытая крышкой 3, и расположенные между ними изоляционная емкость 4, тепловой экран 5, вакуумированная емкость 6, теплоизоляционный материал 7. Тепловой экран 5, вакуумированная емкость 6 и теплоизоляционный материал 7 служат для теплоизоляции рабочего объема от окружающей среды.

В емкости 2 установлена опорная платформа 8 для размещения испытываемого объекта 9. Криостат установлен на антивибрационных опорах 10 и имеет сливное устройство 11. Кольцевой затвор 12, в котором размещена трубка 13 вакуумного насоса (ВН), контактирует внутренней стороной с крышкой 3 и наружной стороной с кольцевым бандажом 14. Крышка 3 базируется на торцевой поверхности изоляционной емкости 4 через уплотнитель 15. На крышке 3 расположен двухкоординатный уровень 16. В крышке 3 выполнены монтажные отверстия для установки: патрубка 17 с вакуумным затвором 18, канала подвода 19 рабочего тела в емкость 2 для испытываемого объекта, трубки подвода 20 рабочего тела в изоляционную емкость 4 с вентилем 21, системы контроля и функционирования, в которую в зависимости от вида испытаний входят:

- технологическое окно 22, канал технического зрения со светодиодом 23, поплавковый уровень 24, манипулятор 25, термометр для рабочего тела 26, термометр для испытываемого объекта 27 (в режиме погружения испытываемого объекта в криогенную жидкость);

- технологическое окно 22, канал технического зрения со светодиодом 23, манипулятор 25, термометр для испытываемого объекта 27 (в режиме вакуумирования испытываемого объекта).

Криостат работает следующим образом.

До начала действия криостата в зависимости от режима испытаний, выполняются операции подготовки криостата к работе.

При испытаниях погружением объекта в жидкий криоген - (в качестве рабочего тела емкости 2 для испытываемого объекта используют азот) испытываемый объект 9 помещается в емкость 2 при открытой крышке 3 и фиксируется на опорной платформе 8. Через монтажные отверстия в крышке 3 устанавливается и герметизируется система контроля и функционирования: технологическое окно 22, служащее для вывода каналов связи от испытываемого объекта 9 до обрабатывающего информацию устройства и подвода, отвода технологических средств для испытания; канал технического зрения со светодиодом 23 для наблюдения за рабочим процессом; поплавковый уровень 24, позволяющий регулировать наполнение емкости 2 жидким азотом; манипулятор 25, предназначенный для управления положением испытываемого объекта 9; термометр для рабочего тела 26 (азота); термометр для испытываемого объекта 27. После этого крышка 3 закрывается, собственный вес крышки обеспечивает плотное прилегание на базовые плоскости изоляционной емкости 4 через уплотнитель 15, дополнительная фиксация крышки 3 осуществляется специальными прихватами (на чертеже не показаны). После визуального осмотра системы контроля и функционирования криостат выставляется в горизонтальное положение антивибрационными опорами 10 с помощью двухкоординатного уровня 16 и емкость 2 заполняется жидким азотом до заданного уровня через канал подвода 19, предназначенный также для отвода газа, образующегося при испарении жидкого азота. Изоляционная емкость 4 вакуумируется через патрубок 17 с вакуумным затвором 18, проверяется уровневое значение вакуума в вакуумированной емкости 6 через трубку 13 вакуумного насоса (на чертеже не показан), при необходимости подключается вакуумный насос. Далее испытания проводят согласно регламенту.

Для проведения испытаний в режиме вакуумирования испытываемого объекта - емкость 2 освобождается от имеющегося в ней жидкого азота, который сливается через сливное устройство 11 в транспортный сосуд Дьюара (на чертеже не показан). С крышки 3, снимаемой с помощью грузоподъемного приспособления, демонтируются патрубок 17 с вакуумным затвором 18, поплавковый уровень 24, термометр для рабочего тела 26 (азота) с последующей герметизацией соответствующих монтажных отверстий. Внутренняя емкость 2 для испытываемого объекта проверяется и очищается в соответствии с регламентом, просушивается и контролируется перед другим видом испытаний. Изоляционная емкость 4 разгерметизируется, просушивается, закрывается вентиль 21. Во внутренней емкости 2 устанавливают и фиксируют на опорной платформе 8 испытываемый объект 9, закрывают крышку 3 с обеспечением герметичности. Криостат выставляется в горизонтальное положение антивибрационными опорами 10 с помощью двухкоординатного уровня 16. Канал подвода 19 рабочего тела соединяют с вакуумным насосом для создания вакуума во внутренней емкости 2. При достижении 80% заданного уровня вакуума открывают вентиль 21 на трубке подвода 20 рабочего тела, криогенным насосом закачивают жидкий азот в изоляционную емкость 4, контролируя объем и уровень заполнения. Циркуляция жидкого азота в изоляционной емкости 4 при необходимости производится через трубку подвода 20 рабочего тела с вентилем 21. Время испытания назначается или выбирается из технических условий. После завершения испытаний выполняют регламентные операции по безопасному освобождению объекта 9 из криостата. Криостат осматривают, очищают, просушивают.

В заявленном криостате, за счет расширения функциональных возможностей повышается коэффициент загрузки криостата и сокращается себестоимость испытаний.

Криостат, содержащий наружный герметизирующий корпус, в котором коаксиально размещены емкость для испытываемого объекта с крышкой, в монтажных отверстиях которой установлены патрубки для подвода рабочего тела и система контроля и функционирования проводимых испытаний, а также расположенные между ними изоляционная емкость и тепловой экран, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела емкости для испытываемого объекта в зависимости от режима испытаний применены жидкий азот или вакуум, при этом в качестве рабочего тела изоляционной емкости использованы соответственно вакуум или жидкий азот.