Криостат для жидкого гелия

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()!) 42I864 союз Советских

Социалистических

Республик (61) За!висимое от авт.,свидетельства (22) Заявлено 28.02.72 (21) 1753800 23-26 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 30.03.74. Бюллетень ¹ 12

Дата опубликования описания 27.08.74 (51) М. Кл. Г 25d 3!10

Г 17с 3, 00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.59(088.8) (72) Авторы изобретения

И. С. Краинский, И. Ф. Щеголев, В. К. Энман, В. И. Кукушкин, Ю. Н. Семенов, Ю. А, Зайцев, В. Д. Кропачев и Ю. Д. Тарасова

Филиал ордена Ленина института химической физики АН СССР (71) Заявитель (54) КРИОСТАТ ДЛЯ ЖИДКОГО ГЕЛИЯ

Изобретение относится к низкотемпературной технике и касается криостатов для проведения различных экспериментов в жидком гелии, которые могут найти применение в спектрометре ядерного магнитного резонанса высокого разрежения со сверхпроводящим соленоидом.

Известен криостат, содержащий наружный корпус и крышку, внутри которых размещен гелиевый сосуд, верхняя часть которого окружена коаксиальным тепловым мостом и сосудом для жидкого азота, а нижняя — рубашкой с жидким азотом.

В этом криостате отсутствие вакуумной изоляции у сосуда с жидким азотом приводит к повышенному испарению азота.

Эффективность теплового моста, состоящего из коаксиально расположенных наружной и внутренней трубы, снижена, поскольку происходит теплообмен между коаксиальными трубами теплового моста в радиальном направлении через газообразный гелий. В результате этого повышается температура верхней части внутренней трубы теплового коаксиального моста, что ведет к увеличению расхода жидкого гелия на испарение.

Цель изобретения — уменьшение испарения жидкого гелия.

Это достигается тем, что над гелиевым сосудом установлен вакуумированный сосуд, нижняя часть которого выполнена в виде кольцевой камеры, размещенной между. коаксиальными внутренней и наружной трубами теплового моста, а теплообменник, служащий для утилизации холода отходящих паров азота размещен на наружной трубе не теплового моста и соединен с рубашкой с жидким азотом.

Предлагаемая конструкция позволяет сократить расход гелия в 6 — 10 раз и азота в

3 — 4 раза.

На чертеже показано предлагаемое устройство, общий вид.

i5 Криостат содержит гелиевый сосуд 1, верхняя часть которого соединена с верхней частью внутренней трубы 2 теплового коаксиального моста, наружная труба 3 которого нижним концом своим соединена кольцом 4 с нижней частью внутренней трубы 2. Верхний конец трубы 3 подсоединен к фланцу 5.

Рубашка 6 для жидкого азота окружает гелиевый сосуд 1. Она подвешена с помощью медного кольцевого экрана 7, верхняя часть которого прикреплена к наружной трубе 3 пе ниже верхнего уровня трубы 2. Чем выше место подсоединения медного экрана 7 к трубе

3, тем меньше перепад температур на единицу длины теплового моста и тсм меньше пс30 парение жидкого гслия из сосуда 1.

421864

Для утилизации холода испаряющихся паров жидкого азота из рубашки, последняя соединена через трубку 8 с теплообменником 9, внутри которого пары азота движутся по спиральной полости и охлаждают трубу 3.

Для ликвидации напряжений, вызванных различными условиями охлаждения трубки 8, трубы 3 и трубки 10 для отвода газообразного азота из теплообменника, трубки 8 и 10 подсоединены к теплообменнику 9 через сильфоны 11.

Над гелиевым сосудом 1 размещен вакуумированный сосуд 12, нижняя часть которого выполнена в виде кольцевой вакуумированной камеры 13, помещенной между внутренней 2 и наружной 3 трубами. Вакуумированный сосуд 12 и кольцевая камера 13 препятствуют теплообмену между трубами 2 и 3, что понижает температуру верхней части сосуда 1 и уменьшает испарение жидкого гелия.

Вакуумирование сосуда 12 осуществлено через трубку 14 и вакуумный вентиль 15. Посредством трубки 14 и дополнительной трубки 16 сосуд 12 подвешен к крышке криостата

17, на которой расположены штуцер 18 для подачи жидкого гелия, головка поплавкового уровнемера 19, патрубок 20 для отвода испаряющегося гелия. Для откачивания воздуха и получения вакуума в криостате предусмотрен вентиль 21, расположенный на корпусе 22 криостата. Трубка 3 предназначена для подачи жидкого азота в рубашку 6.

Устройство работает следующим образом.

К вентилям15 и 21 подсоединяют вакуумные насосы и создают вакуум в сосуде 12, кольцевой камере 13, между сосудом 1, ру4 башкой 6 и корпусом 22 криостата. Заливают жидкий азот через трубку 23 в рубашку 6.

Закрывают сверху трубку 23 резиновой пробкой и тем самым направляют испаряющийся

5 азот по трубке 8 через теплообменник 9. Откачивают воздух вакуумным насосом через патрубок 20 из гелиевого сосуда 1. Отсоединяют патрубок 20 от вакуумного насоса и подсоединяют его к сети с газообразным гелием.

10 Затем через штуцер 18 вставляют специальный вакуумированный трубопровод и по нему подают жидкий гелий в сосуд 1. Показания уровня гелия контролируют поплавковым уровнемером 19. Жидкий гелий прекращают

15 подавать тогда, когда уровень гелия в криостате достигнет верхнего конца гелиевого сосуда 1.

Предмет изобретения

1. Криостат для жидкого гелия, содержащий наружный корпус, установленный внутри корпуса гелиевый сосуд, верхняя часть которого окружена тепловым мостом, состоящим

25 из наружной и внутренней труб, а нижняя— рубашкой с жидким азотом, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью уменьшения испарения гелия, над гелиевым сосудом установлен вакуумированный сосуд, нижняя часть которого

30 выполнена в виде кольцевой камеры, размещенной между наружной и внутренней трубами теплового моста.

2. Криостат по п. 1, отл и ч а ю щийся тем, что на наружной трубе теплового моста

35 установлен теплообменник, соединенный с рубашкой с жидким азотом.

421S64

71 7

Cîñ-:;:: итель В. г1вочкнн

1екред T. Курилко

Редактор Ю. Агапова

Корректор Л. Орлова

Типография, пр. Сапуповп, о

Заказ 2114> 17 Изд. М 1445 Тпраук 555 Подписное

ЦНИИПИ Государствепиого ко ми-:ета Совета ."1ппистров СССР по дел ltl пзобре.-еппй и открыгиш

Москва, )К- 35, Раушская паб., д, 4(5