Гелиевый криостат
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е,868229
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТРРСКО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскмх
Социалнстмческнх
Республик (Sl ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 13,.02.80(21) 2883139/23-26 (Sl }M- КЛ. с присоединением заявок №- 2888 38/23-26, ¹2888172/23-26 (23)Приоритет 22.02.80 по па. 2,3, 4
F 17 С 3/08
F 25. Э 3/10
Гееудеретеекиые кемктет
СССР ео делам кзебретеикх к открытей
Опубликовано 30.09.81. Бюллетень М36 (53) УДК 621.59 (088.8) Дата опубликования описания 30.09.81
Ф
1 (72) Автор изобретения
Б. Е. Вольф и (7 I ) заявитель (54) ГЕПИЕВЫЙ КРИОСТАТ
Изобретение относится к гелневым криостатам, применяемым, например, в физическом эксперименте.
Известен сосуд Дьюара, межстеночное пространство которого откачано и запал» нено сорбентом, имеющим тепловой.кон- такт с внутренней поверхностью сосуда.
Охлаждение сорбента при заполнении со» суда Дьюара, например, жидким азотом, вызывает связывание молекул газа в межстеночном пространств и улучшает ва» О куум $1).
Известен гелиевый криостат, содержа щий наружный азотный сосуд Дьюара, внут ренний гелиевый сосуд Дьюара и адсорб
3S ционный насос, размещенный между сосу дами Ь3.
Недостатком этого устройства является большое (порядка двух часов) время охлаждения внутреннего объема гелйево го сосуда Дьюара, проходящее от заполнения азотного сосуда Дьюара жидким аао том до заполнения гелиевого сосуда Дыо е ара жидким:. гелием.
Известно, что в макроскопическом объеме с газом при давлении порядка атмосферного теплопередача, обусловленная конвекцией, превосходит теплопередачу, обусловленную межмолекулярными столкновениями (теплопроводностью).
Llewü изобретения - создание гелиевого криостата с малым временем охлаждения внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, проходяшим от заполнения азотного. сосуда Дьюара жидким азотом до заполнения гелиевого сосуда Дьюара жидким ге-. лием.
Укаэанная цель достигается тем, что межстенное пространство гелиевого сосу да Дьюара выполнено .газонаполненным и подключено к адсорбционному насосу, снабженному теплоизолирующей оболочкой.
Кроме того, адсорбционный насос снаб жеи кожухом с клапаном и приводом кла пана, при этом привод клапана выполнен в виде биметаллической пластины или в вице сильфона.
3 8882
На фиг. 1 изображен предлагаемый гелиевый криоствт, разрез; на фиг. 2 - криостат с приводом в виде пластины; на фиг. 3 - криостат с приводом в виде сильфона.
Гелиевый сосуд Дьюара 1, закрытый крышкой 2, находится внутри азотного со» суда Дьюара 3. Герметичная емкость 4 с сорбентом расположена между азотным и галиевым сосудами Дьюара и соединена с межстеночным пространством гелиевого.
Теплоизолирующий слой 5 окружает гер метичную емкость 4. Межстеночное пространство гелиевого сосуда Дьюара при комнатной температуре заполнено газом, например неоном.
Дополнительная емкость 6 охватывает герметичную емкость 4. Клапан 7 закрывает отверстие в дополнительной емкости 6 и управляется биметаллической пластиной 8 или сильфоном 9.
Криостат работает следующим образом.
После заполнения азотного сосуда Дьюара жидким азотом начинается интенсивное охлаждение внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, обусловленное конвекционными потоками газа в межстеночном пространстве. Значительно медленнее ввиду теплоизоляции охлаждаются емкость с сорбентом и сам сорбент, напри30 мер активированный уголь. ОхлаждЮние сорбента сопровождается отсосом газа из межстеночного пространства гелиевого сосуда. Дьюара. Через некоторое время, достаточное для охлаждения внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, его меж35 стеночное пространство оказывается откаченным, и криостат готов к заполнению жидким гелием. При этом время охлаждения предлагаемого криостата оказывает 4Q ся меньше, чем время охлаждения известного криостата.
Дополнительный эффект может быть получен от применения клапана с приводом в виде биметаллической пластины, так как еще медленнее охлаждаются воздух, нахо45 дившийсч в дополнительной емкости до заполнения азотного сосуда Дьюара жидким азотом, и биметаллическая пластина.
Через промежуток времени, достаточный для охлаждения внутреннего объема гели 50 евого сосуда Дьюара, биметаллическая пластина, прогибаясь, открывает клапан. дополнительная емкость заполняется жид» ким азотом и охлвдившийся сорбент отса сЪiвает гаэ из межстеночного прострвнст- ISS вв гелиевого сосуда Дьюара.
При выполнении привода в виде сильфэ» на криостат работает следующим образом.
29 ф
jlo заполнения азотного сосуда Дьюара жидким азотом клапан,закрыт, так как под жимается сильфоном, играющим также роль упругого элемента. Заполнение азсп ного сосуда Дьюара жидким азотом вызы вает интенсивное охлаждение внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, обусловленное конвекционными потоками газа в межстеночном пространстве. Ввиду теплоиэолирующих свойств дополнительной емкости медленнее охлаждается воздух, находившийся в ней до заполнения азотного сосуда Дьюара жидким азотом, герметичная емкость с сорбентом и сам сорбент.
Охлаждение сорбента сопровождается с уменьшением давления газа в межстеночном пространстве гелиевого сосуда Дьюара, которое, однако, является незнвчи тельным и не ухудшает теплообмен между его наружной и внутренней стенками.
Через промежуток времени, достаточный для охлаждения внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, разрежение с герметичной емкости вызывает упругую дефор мвцию сильфона, клапан открывается и дополнительная емкость. заполняется жид» ким азотом. Быстро охладившийся сорбент отсасывает гвз иэ межстеночного пространства гелиевого сосуда Дьюара.
Формула изобретения
1. Гелиевый криостат, содержащий наружный азотный сосуд Дьющн4 внутрен ний гелиевый сосуд Дьюара и вдсорбцион ный насос, размещенный между сосудами; отличающийся тем, .что, с целью сокращения времени эахолаживания гелиевого сосуда, межстенное пространство гелиевого сосуда Дьюара выполнено газонаполненным и подключено к вдсорбционному насосу, снабженному теплоиэо лирующей оболочкой.
2. Гелиевый криостат по п. 1, о тли чающийся тем, чтовдсорбци онный насос снабжен кожухом с клапаном и приводом клапана.
3. Гелиевый криостат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что привод клапана выполнен в виде биметаллической пластины.
4. Гелиевый криостат по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю m и и с я тем, что при вод клапана выполнен в виде сильфонв.
Приоритет по пунктам:
13.02.80.по п. 1.
22.02.80 по п. 2.
22.02.80 по п. 3.
22.02.80 по п. 4
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
808229
1. Ланнс В. А. и др. Техника вакуумных испытаний, М.-Л.,Госэнергоиздат, 1963, с. 120.
2. Фастовский В. Г. и др. Криогенная
S техника. М., "Энергия", 1974, с. 420.
868229
Фиг.З
Составитель Г. Ольшанская
Редактор К. Лембак Танкред А.Бабинеи Корректор М. Коста
Заказ 8284/45 Тираж 552 Подписное
ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж- Зб, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4