CS227482B1

CS227482B1 - Hydraulic circuitry for continuous supply of liquid,or,optionally,gaseous nitrogen

Info

Publication number: CS227482B1
Application number: CS467782A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Ing Skaba; Jiri Ing Majer
Original assignee: Skaba Vaclav; Majer Jiri
Priority date: 1982-06-24
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1984-04-16

Description

Vynález se týká hydraulických obvodů pro plynulou dodávku kapalného a popřípadě též plynného dusíku ze dvou střídavě připojovaných Dewarových nádob, vybavených odběrovými zařízeními, do chladicího zařízení. Odběrová zařízení sestávající z hlavice s tlakovou membránovou pojistkou, odporového topného tělesa a čidla minima hládiny a jsou spojena s potrubími kapalného a plynného dusíku elektromechanického rozvodového bloku.The invention relates to hydraulic circuits for the continuous supply of liquid and optionally also gaseous nitrogen from two alternately connected Dewar vessels equipped with sampling devices to a cooling device. Sampling devices consisting of a pressure diaphragm fuse head, resistive heater and low level sensor and are connected to the liquid and gaseous nitrogen pipes of the electromechanical manifold block.

V něm se nacházejí elektromagnetické oddělovací ventily připojené na elektrický obvod přepínání odběru, elektromagnetický dávkovači ventil připojený na elektrický obvod regulace teploty a tlakoměr s čidlem maxima tlaku připojený na elektrický obvod regulace tlaku.There are solenoid isolating valves connected to the demand transfer electrical circuit, an electromagnetic metering valve connected to the temperature control electrical circuit, and a pressure gauge with a pressure sensor connected to the pressure control electrical circuit.

Odběrové zařízení, nasazované na hrdlo Dewarovy nádoby tuto uzavírá, takže vývin plynu, ať už přirozeným odparem nebo působením ohřevu odporovým topným tělesem, způsobuje uvnitř nádoby tlak, který vytlačuje trubkou zasahující ke dnu kapalinu a přímým vývodem i plyn. Jsou známa odběrová zařízení plnící tuto funkci, rovněž jsou známa i čidla signalizující dosažení minimální hladiny kapalného dusíku v Dewarově nádobě.The sampling device mounted on the neck of the Dewar vessel closes the latter, so that the evolution of gas, whether by natural evaporation or by heating with a resistive heater, causes a pressure inside the vessel which forces liquid through the pipe reaching the bottom and gas directly through the outlet. Sampling devices performing this function are known, as well as sensors indicating a minimum level of liquid nitrogen in the Dewar vessel.

Signálů těchto čidel se používá k upozornění obsluhy nebo k automatickému přerušení odběru. Dojde-li ke spotřebování zásoby kapalného dusíku v Dewarově nádobě, přemísťuje se odběrové zařízení na plnou Dewarovu nádobu, která však může být využita v plné míře k odběru kapaliny či plynu teprve po uplynutí doby nutné k dosažení potřebného tlaku.The signals of these sensors are used to alert the operator or to automatically interrupt consumption. If the liquid nitrogen supply in the Dewar vessel is consumed, the sampling device is transferred to a full Dewar vessel, but can only be used to take full liquid or gas consumption after the time required to reach the required pressure has elapsed.

Tím se komplikuje obsluha a vzniklé přerušení provozu snižuje využití chladicího zařízení, v některých případech i znehodnocuje účinek jím dosahovaný.This complicates the operation and the resulting interruption of operation reduces the use of the cooling device, and in some cases also degrades the effect achieved by it.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení hydraulického obvodu podle vynálezu, jehož podstatou je, že prostory nad hladinou kapalného dusíku v Dewerových nádobách jsou propojeny pomocí rychlospojek s mechanicky odlehčovanými kuličkovými ventily a tlakoměr v elektromechanickém rozvodovém bloku je opatřen dalším čidlem maxima tlaku, zapojeným v elektrickém obvodu napájení elektromagnetického pojistného ventilu, zařazeného mezi potrubím plynného dusíku a okolím.These drawbacks are eliminated by the connection of the hydraulic circuit according to the invention, which is based on the fact that the spaces above the liquid nitrogen level in the Dewer containers are connected via quick couplings to mechanically relieved ball valves and the pressure gauge in the electromechanical manifold is equipped with an additional pressure sensor connected to the electromagnetic a safety valve located between the nitrogen gas line and the environment.

Bychlospojka s mechanicky odlehčoveným kuličkovým ventilem má v polovině spojené s odběrovým zařízením osový kolík, který při spojení s druhou polovinou zvedne ze sedla kuličku, která je dotlačována pružinou, a tím se stane sestavená rychlospojka průchodnou. Elektromagnetický pojistný ventil může být nejen dvoucestný, ale též trojcestný a jeden jeho vývod je potom spojen s chladicím zařízením přes škrticí ventil nebo clonku.The coupler with the mechanically unloaded ball valve has in the half connected to the sampling device an axle pin which, when connected to the other half, lifts the ball, which is pressed by a spring, from the seat, thus making the assembled quick coupling pass. The solenoid relief valve may be not only two-way but also three-way and one outlet of the solenoid valve is then connected to the cooling device via a choke or orifice plate.

K potrubí kapalného dusíku, vedoucímu přes elektromagnetický dávkovači ventil a ústícímu tryskou do chladicího zařízení, může být paralelně připojena další větev.Another branch can be connected in parallel to the liquid nitrogen line through the solenoid metering valve and through the orifice to the cooling device.

Tímto zapojením je dosaženo, že při dočerpání zásoby kapalného dusíku v Dewerově nádobě a automatickém přepojení odběru na další připravenou Dewarovu nádobu nenastane přerušení dodávky, nebol tato nádoba je již v důsledku spojení prostorů nad hladinou kapalného dusíku natlakována.This connection ensures that the supply of liquid nitrogen in the Dewer container and the automatic transfer of the offtake to the next prepared Dewar container does not cause a supply interruption, since the container is no longer pressurized due to the connection of the spaces above the liquid nitrogen level.

Použití tlakoměru se dvěma ěidly maxima tlaku spojuje tři funkce v jednom přesném přístroji, to je indikaci tisku, vybavení signálů pro regulaci tlaku a pro otevření elektromagnetického pojistného ventilu. Tím se zvyšuje spolehlivost a bezpečnost funkce obvodu. Trojcestný elektromagnetický pojistný ventil s přívodem plynného dusíku a paralelní přívod kapalného dusíku do chladicího zařízení dávají možnost řešit složité chladicí systémy.The use of a pressure gauge with two pressure maximum sensors combines three functions in one precision instrument, ie printing indication, pressure control signaling and opening of the solenoid relief valve. This increases the reliability and safety of the circuit. A three-way solenoid safety valve with nitrogen gas inlet and parallel liquid nitrogen inlet to the refrigeration system gives the possibility to solve complex cooling systems.

Na připojených výkresech Jsou znázorněny dve příklady provedení zapojení hydraulického obvodu podle vynálezu. Obr. 1 je schématem obvodu pro dodávku kapalného dusíku, obr. 2 je schématem obvodu pro dodávku kapalného dusíku na dvě místa a plynného dusíku na jedno místo chladicího zařízení.Two examples of embodiments of the hydraulic circuit according to the invention are shown in the accompanying drawings. Giant. 1 is a circuit diagram for supplying liquid nitrogen, FIG. 2 is a circuit diagram for supplying liquid nitrogen at two locations and nitrogen gas at one location of the refrigeration apparatus.

Obvod na obr. 1 představuje základní variantu provedení. Dvě Dewarovy nádoby J. jsou vybaveny odběrovými zařízeními, sestávajícími z hlavice tlakové membránové pojistky 2, odporového topného tělesa 4 a čidla £ minima hladiny. Odběrová zařízení jsou připojena prostřednictvím rychlospojek 6. v rozvodu kapalného dusíku a rychlospojek 2. ³ mechanicky odlehčoveným kulíškovým ventilem v rozvodu plynného dusíku na elektromagnetický rozvodový blok β.The circuit in FIG. 1 represents a basic variant of the embodiment. The two Dewar vessels 1 are equipped with sampling devices consisting of a head of a pressure diaphragm fuse 2, a resistive heater 4 and a level sensor. The sampling devices are connected via quick couplers 6 in the liquid nitrogen distribution system and quick couplings 2. ^{3 with a} mechanically unloaded ball valve in the nitrogen gas distribution system to the electromagnetic distribution block β.

Potrubí kapalného dusíku se za dvěma elektromagnetickými oddělovacími ventily 2 spojuje a dále vede k trysce 10 ústící do prostoru chladicího zařízení 12. které předává odpařujícímu se dusíku skupenské teplo varu a vyvinutému plynnému dusíku dslší teplo při jeho ohřevu ns teplotu, s kterou chladicí zařízení 12 opouští.The liquid nitrogen line is connected downstream of the two solenoid valves 2 and further leads to a nozzle 10 leading into the space of the cooling device 12, which provides the evaporating nitrogen with the latent heat of boiling and the evolved nitrogen gas .

K dávkování kapalného dusíku slouží elektromagnetický dávkovači ventil 13. zapojený v elektrickém obvodu regulátoru 15 teploty spolu s čidlem 16 teploty. Potrubí plynného dusíku se za rychlospojkami X s mechanicky odlehčoveným kuličkovým ventilem spojuje a vede k tlakoměru 19 a elektromagnetickému pojistnému ventilu 20. Tlakoměr 19 je vybaven dvěma indukčními čidly 21 β 22 maxima tlaku. Elektromagnetický pojistný ventil 20 je bez průchodu proudu otevřen, při průchodu proudu zavírá výfuk do okolí.The solenoid metering valve 13 connected in the electrical circuit of the temperature controller 15 together with the temperature sensor 16 serves to dispense liquid nitrogen. The nitrogen gas line is connected to the pressure gauge 19 and the solenoid safety valve 20 behind the quick couplings X with a mechanically relieved ball valve. The pressure gauge 19 is equipped with two pressure maximum inductive sensors 21 β 22. The solenoid safety valve 20 is open without the passage of current, closing the exhaust to the environment when the passage of current occurs.

čidlo 21 maxima tlaku je zapojeno s odporovým topným tělesem £ do elektrického obvodu dvoupolohového regulátoru 25 tlaku. Za ním je zapojen elektrický obvod 26 přepínání odběru který na základě signálů čidel 2 minima hladiny přepíná elektromagnetické oddělovací ventily 2 ⁸ odporová topná tělesa £. Čidlo 22 maxima tlaku je zapojeno v elektrickém obvodu 27 elektromagnetického pojistného ventilu 20. Je-li chladicí obvod mimo provoz nebo stoupne-li za provozu nadměrně tlak, je elektromagnetický pojistný ventil 20 bez proudu a rozvod plynného dusíku je přes něj spojen s okolím.the pressure maximum sensor 21 is connected with the resistor heater 6 to the electrical circuit of the two-position pressure regulator 25. Downstream of this is a demand switching electrical circuit 26 which, based on the signals of the low level sensors 2, switches the solenoid isolating valves ^{28 of the} resistor heater. The maximum pressure sensor 22 is connected to the electrical circuit 27 of the electromagnetic relief valve 20. If the cooling circuit is out of service or if the pressure rises excessively during operation, the electromagnetic relief valve 20 is de-energized and the nitrogen gas distribution is connected thereto.

Je-li za provozu tlak nižěi než nastavené maximum, je výfuk do okolí uzavřen.If the pressure is lower than the set maximum during operation, the ambient exhaust is closed.

Sídlo 21 maxima tlaku se nastavuje na takovou hodnotu tlaku, která zejišiuje dosažení požadované doby náběhu na teplotu v chladicím zařízení 12. čidlo 22 maxima tlaku na hodnotu vyěěí, s omezením daným přípustným tlakem v Dewarově nádobě _1_, na který je dimenzována tlaková membránová pojistka 2«The pressure maximum seat 21 is set at a pressure value that makes it possible to achieve the desired rise time to the temperature in the cooling device 12. The pressure maximum sensor 22 is higher than the limit given by the allowable pressure in the Dewar vessel 1 to which the pressure diaphragm fuse 2 is dimensioned. «

Obvod na obr. 2 obsahuje v rozvodu kapalného dusíku paralelní větev s elektromagnetickým dávkovacím ventilem 14. Škrticím ventilem 18 a tryskou 11. K chladicímu zařízení 12 je navíc připojeno čidlo 17 teploty a regulátor 15 teploty je zdvojený. V potrubí plynného dusíku je jako ělektromagnetický pojistný ventil 20 zařazen místo dovucestného ventil trojcestný, který při provozním tlaku nižěím než nastavené maximum vede plynný dusík dále přes Škrticí ventil nebo clonku 23 a trysku 24 do chladicího zařízení 12.The circuit in FIG. 2 comprises a parallel branch in the liquid nitrogen line with an electromagnetic metering valve 14. A throttle 18 and a nozzle 11. In addition, a temperature sensor 17 is connected to the cooling device 12 and the temperature controller 15 is doubled. In the nitrogen gas line, a three-way valve is included as an electromagnetic relief valve 20 instead of a two-way valve which, at an operating pressure lower than the set maximum, conducts nitrogen gas further through the throttle or orifice 23 and nozzle 24 to the cooling device 12.

Tento obvod je určen pro chladicí systém zařízení na měřění integrovaných obvodů v teplotním rozsahu -60 °C až +10 °C. Integrované obvody se v něm nejdříve temperují na požadovanou teplotu v prostoru u trysky 10 a potom měří v prostoru u trysky 11. Dodávka plynného dusíku je požadována k zaručení mírného přetlaku v zařízení, zamezujícího vniknutí vlhkosti z okolí, a tím orosování či tvoření námrezy v něm.This circuit is designed for the cooling system of an integrated circuit measuring device in the temperature range -60 ° C to +10 ° C. The integrated circuits are first tempered to the desired temperature in the nozzle area 10 and then measured in the nozzle area 11. The supply of nitrogen gas is required to ensure a slight overpressure in the device to prevent the ingress of moisture from the environment and thereby dew or icing .

Podle požadovaných vlastností chladicího zařízení se může hydraulický obvod podle vynálezu v jednotlivostech liěit od uvedených příkladů provedení. Může být použit u zařízení kryogenní techniky v různých oborech, která mají pracovat při teplotách mezi -196 °C a +20 °C.Depending on the desired characteristics of the cooling device, the hydraulic circuit according to the invention may differ from one embodiment to another. It can be used in cryogenic equipment in various fields to operate at temperatures between -196 ° C and +20 ° C.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Connection of a hydraulic circuit for the continuous supply of liquid and possibly also nitrogen gas to a cooling device, comprising at least two alternately connected Dewar vessels, equipped with sampling devices consisting of a pressure diaphragm fuse head, a resistive heater and a level sensor connected to the liquid and gaseous a solenoid metering valve connected to the temperature controller electrical circuit and a pressure gauge with a pressure sensor connected to the pressure controller electrical circuit, characterized in that the spaces above the liquid nitrogen level in the The dewar vessels (1) are interconnected via quick couplings (7) to mechanically unloaded ball valves and the pressure gauge (19) is provided with an additional pressure maximum sensor (22), connected in the electrical circuit (27) of the control of the electromagnetic relief valve (20) in the nitrogen gas distribution system. /

Wiring according to claim 1, characterized in that the electromagnetic relief valve (20) in the nitrogen gas distribution system is three-way and one outlet thereof is connected to the cooling device (12) via a choke or an orifice plate (23).