Способ изготовления неметаллического криостата

Способ изготовления неметаллического криостата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение при изготовлении неметаллических гелиевых криостатов. Цель изобретения - повышение производительности и качества изготовления криостата. Способ изготовления неметаллического криостата включает сборку внутреннего и наружного корпусов, герметизацию межстенной полости между ними крышкой, нагрев криостата до температуры не менее 100°С, вакуумирование межстенной полости и охлаждение криостата. Перед герметизацией криостат помещают в вакуумную камеру и осуществляют его нагрев и вакуумирование через зазор между крышкой и наружным корпусом, а герметизацию межстенной полости проводят после охлаждения криостата. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 17 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К) С) (21) 4412608/26 (22) 19.04,88 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (72) А.А,Бахарев, В.Л.Макаров, Э.А.Моисеенко. А.А.Клебанович и В,Ю.Астапов (53) 621.59 (088.8) (56) Приборы и техника эксперимента.-М.;:

1987, М 3, с. 223-225. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОГО КРИОСТАТА (57) Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение при.изготовлении неметаллических гелиевых криостатов. Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к криогенной технике и может найти применение при изготовлении неметаллических гелиевых криостатов.

Цель изобретения — повышение производительности и качества изготовления криос тата.

На чертеже представлена схема изготовления неметаллического криостата, В вакуумной камере, представляющей собой герметичный корпус 1, закрываемый крышкой 2, имеется патрубок 3 для подключения к вакуумному насосу. Внутри корпуса

1 на сменяемой подставке 4 устанавливают кольцевой нагревательный элемент 5. Корпус сверху герметично накрывают крышкой.

В центре крышки с внутренней стороны приварен сильфон 6, внутри которого проходит шток 7, имеющий возможность продольного перемещения.

К штоку прикрепляют технологическую крышку 8, которая имеет по всей своей по„„. Ж„„1723406 А1 производительности и качества изготовления криостатэ. Способ изготовления неметаллического криостата включает сборку внутреннего и наружного корпусов, герметизацию межстенной полости между ними крышкой, нагрев криостата до температуры не менее 100 С, вакуумирование межстенной полости и охлаждение криостата. Перед герметизацией криостат помещают в вакуумную камеру и осуществляют его нагрев и вакуумирование через зазор между крышкой и наружным корпусом, а герметизацию межстенной полости проводят после охлаждения криостата, 1 ил. верхности технологические отверстия 9. На самой технологической крышке посредством крепежных элементов 10 устанавливают крышку 11 криостата. С крышкой 11 герметично соединен внутренний корпус 12 криостата. На крышке устанавливают также кольцевой слой вакуумной резины 13. Внутри герметичной вакуумной камеры устанавливают на подставке наружный корпус 14 криостата. К наружной поверхности внутреннего корпуса 12 прикреплены с некоторым зазором от самого корпуса тепловые экраны 15. Тепловые экраны выполнены так, чтобы. между ними и внутренней стенкой наружного корпуса 14 в процессе сборки оставался некоторый промежуток, а после сборки экраны располагались на одинаковом расстоянии от поверхности корпуса.

К донышку внутреннего корпуса 12 прикреплен слой адсорбента 16, 1723406

Изготовление неметаллического криостата осуществляется следующим образом.

В начале выполняют подготовительные операции. Внутрь вакуумной камеры 1 устанавливают на подставке 4 наружный корпус 14 криостата. Наружный корпус представляет собой тонкостенный цилиндр с дном, выполненный намоткой стеклопластика на основе стеклоленты, пропитанной эпоксидным связующим. Снаружи корпуса устанавливают нагревательный элемент 5.

Готовится и внутренний неметаллический корпус 12, К его донышку крепят слой адсорбента 16 и прикрепляют тепловые эк-. раны 15.

К крышке 11 криостата герметично прикрепляют внутренний корпус криостата, который, как и наружный корпус, представляет собой тонкостенный цилиндр с дном, выполненный намоткой стеклоленты, пропитанной эпоксидным связующим.

Крышку 11 также выполняют целиком намоткой стеклоленты, пропитанной эпоксидным связующим, с последующим прессованием; .на ней устанавливают кольцевой слой вакуумной резины 13, Крышку 11 криостата, соединенную с внутренним корпусом посредством крепежных элементов.10, крепят к технологической крышке 8. Технологическая крышка, в свою очередь, крепится к штоку 7, перемещающемуся в сильфоне 6. После центровки внутреннего и наружного корпусов криастата закрывают крышку 2 вакуумной камеры и фиксируют ее на корпусе 1 камеры крепежными элементами, К патрубку 3 вакуумной камеры подключают вакуумный насос (не показан).

Посредством перемещения штока добиваются определенного зазора между наружным корпусом и крышкой.

Величину зазора выбирают в каждой конкретной. конструкции криостата индивидуально, сопоставляя с отверстием вакуумной камеры.

В реальных конструкциях криостатов зазор между крышкой 11 криостата и наружным корпусом 14 составляет 10-12 мм.

После установки штока в требуемое положение включают нагревательные элементы 5, которые нагревают внутреннюю полость вакуумной камеры до температуры не менее 100 С, Обычно эта температура бывает несколько выше и составляет 1102 t»

Заданную температуру поддерживают затем постоянной и в процессе вакуумирования.

После прогрева всей внутренней поверхности вакуумной камеры и поддержания постоянной температуры включают систему вакуумных насосов и начинают операцию вакууми рова ния.

Откачка воздуха из вакуумной камеры ведется через штуцер самой вакуумной камеры необходимого диаметра, например

50-100 мм и более.

Воздух, находящийся в полости между корпусами 12 и 14, откачивается через зазор между наружным корпусом 14 и поднятой над ним крышкой. Одновременно через отверстия 9 в технологической крышке откачивается воздух из полости внутреннего корпуса 12. Таким образом, вакуум создается откачкой воздуха одновременно в вакуумной камере„между корпусами и во внутреннем корпусе, В процессе вакуумирования продукты сорбции, пары воды с поверхностей корпусов, крышки удаляются из вакуумной камеры вместе с воздухом, По достижении требуемого вакуума отключают систему нагревательных элементов и выжидают, пока произойдет естественное (конвективным путем) охлаждение вакуумной камеры и всех элементов, находящихся внутри нее, до температуры окружающей среды. Затем в тех же условиях вакуума посредством перемещения штока опускают технологическую крышку до соприкосновения крышки 11 (вакуумной резины 13) с верхней плоскостью наружного корпуса 14. Усилие на шток оставляют до поднятия давления в камере. В процессе перемещения штока раздвигаются витки сильфона 6.

После выбора зазора между наружным корпусом 14 и крышкой 11 и плотного сжатия их образуется межстенная полость.

Затем постепенно повышают давление в вакуумной камере, внутри корпуса 12, а вакуум в межстенной полости между наружным 14 и внутренним 12 корпусами остается. При достижении давления в вакуумной камере, равного окружающему, отвинчивают крышку 2 вакуумной камеры, вынимают криостат и снимают с него технологическую крышку 8, отвинчивая крепежные элементы

10.

Готовый криостат отдают на испытания.

Пример, В вакуумную камеруФ300 мм, высотой 1000 мм со штуцером, приваренным к боковой стенке вверху, диаметром

100 мм на подставке устанавливают наружный корпус, изготовленный навивкой стеклоленты, пропитанной эпоксидным связующим ЭДТ-10. Наружный диаметр

1723406 корпуса 200 мм, толщина стенки 2,5 мм, высота 700 мм.

Корпус устанавливают внутри нагревательных элементов, представляющих собой спирали, навитые иэ нихромовой проволоки и установленные на некотором расстоянии от внутренних стенок вакуумной камеры.

Крышку криостата изготавливают из прессованного стеклопластика с последующей механической обработкой, ее толщина

15 мм, наружный диаметр 250 мм;

В качестве прокладки между наружным корпусом и крышкой используют вакуумную резину типа 3311 с мастикой ТГ-17 для герметизации шва, Внутренний корпус, также изготовленный намоткой стеклоленты, пропитанной эпоксидным связующим, имеет следующие параметры: внутренний диаметр 150 мм, толщина стенки 0,8 мм, высота

600 мм.

Внутренний корпус крепят к неметаллической крышке и герметизируют мастикой

ТГ-17.

К самой крышке крепят посредством винтов металлическую технологическую крышку, неподвижно подсоединенную к штоку, После. закрытия крышки вакуумной камеры и привинчивания ее по периметру болтами к корпусу шток устанавливают в заранее отмеченное положение, обеспечивающее поднятие крышки над наружным корпусом на высоту 10 мм, что составляет соотношение зазора к диаметру наружного корпуса 0,05.

Далее включают нагревательную систему, Нагрев осуществляют до температуры

110 С, регистрируют самописцами и поддерживают постоянным автоматически.

После выдержки в.течение 3 ч для полного прогрева элементов криостата и технологических элементов (крышки, сильфона; штока, подставки и т.д.) начинают вакуумирование откачкой воздуха из внутренней полости вакуумной камеры насосом ТМН200 с системой форвакуумных насосов.

Вакуумирование осуществляют до давления 10 мм,рт.ст, Время вакуумирования составляет около трех суток. Затем при этом вакууме отключают нагревательные элемен5 ты и путем естественного охлаждения в течение 5 — 6 ч доводят температуру внутри вакуумной камеры до нормальной (20 С), Далее штоком опускают технологическую крышку до контакта с корпусом и несколько

10 увеличивают усилие прижима крышки к корпусу.

Фиксацию крышки на корпус чувствуют непосредственно экспериментаторы и регистрируют по рискам.

15 Давление в вакуумной камере посте пенно поднимают и после выравнивания его с атМосферным отвинчивают болты, снимают крышку вакуумной камеры, отвинчивают технологическую крышку, снимают

20 криостат, осматривают его, а затем испытывают на требуемые нагрузки.

Таким образом, предложенный способ изготовления неметаллического криостата преимущественно для хранения гелия по25 зволяет значительно уменьшить (в 4-5 раз) время вакуумирования.

В процессе вакуумирования межкорпусной полости одновременно обеспечивается полная разгрузка наружного корпуса от

30 атмосферного давления, Формула изобретения

Способ изготовления неметаллического криостата, включающий сборку внутреннего и наружного корпусов, герметизацию

35 межстенной полости между ними крышкой, нагрев криостата до температуры не ниже

100 С, вакуумирование межстенной полости и охлаждение криостата, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

40 производительности и качества изготовления криостата, перед герметизацией криостат помещают в вакуумную камеру и осуществляют его нагрев и вакуумирование через зазор между крышкой и наружным

45 корпусом, а герметизацию межстенной полости проводят после охлаждения криостата в вакууме.

1723406

8окууючаму насосу

Составитель А, Берлин

Редактор А. Маковская Техред M,Mîðãåíòàë Корректор М, Шароши

Заказ 1056 Тираж Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,Москва,Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101