Криостат

 

10 552599

ОП ИСА НИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕ7ЕЛЬСТВУ

Ссюе Советских

Спциаянсткческих

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.12.75 (21) 2304489/24 с присоединением заявки № (51) М. Кл.2 G 05D 23/30

Совета Министров СССР по делам изобретений

H открытий (53) УДК 621.555.6 (088.8) Опубликовано 30.03.77. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 13.04.77 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. В. Пермяков, В. В. Скрипчеико и И. Р. Клименко

Специальное конструкторское бюро Донецкого физико-технического института АН Украинской ССР (54) КРИОСТАТ

Государетеенный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области криогеники и может быть использовано для научных исследований и в технике для работы с объектами при низкой температуре в вакууме.

Известен криостат, предназначенный для охлаждения объекта, находящегося в вакууме, теплопередачей на ванну с охладителем через размыкаемый механическим способом тепловой контакт (тепловой ключ). При замкнутом контакте объект быстро охлаждается за счет высокой теплопроводности материала контакта, при разомкнутом контакте теплопередача осуществляется через излучение и резко уменьшается.

Такой криостат имеет сложную конструкцию.

Известен также криостат, по технической сущности наиболее близкий к изобретению, содержащий вакуумиро ванный корпус, внутри которого расположена рабочая камера, ванна с охладителем, подвижный и неподвижный контакты и сильфон.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и невысокая надежность в работе из-за потери тепла в приводе.

В известном устройстве сильфон, выполняющий роль привода, расположен между ванной с охладителем и подвижным контактом, удлиняя путь теплопередачи к объекту. Для управления приводом применяется источник сжатого газа. Общая конструкция устройства требует упрощения, особенно при размещении ее в ограниченных габаритах, например отверстия

5 сверхпроводящего соленоида.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности криостата.

Для этого в криостате неподвижный контакт укреплен на ванне с охладителем, подвижный

10 контакт размещен над неподвижным и укреплен на дне рабочей камеры, которая установлена на подвижном основании сильфона и соединена с его внутренней полостью, причем сильфон размещен с наружной стороны корпуса. Кроме того, подвижный контакт выполнен в виде диска с секторно-кольцевыми выступами, а неподвижный — в виде диска с секторнокольцевыми вырезами, количество которых соответствует количеству выступов.

Для защиты силыфона от растяжения в теплой зоне камеры может быть установлен ограничитель нерабочего хода контакта в виде упоров, соединенных с наружным кожухом криостата.

Между рабочей камерой и ванной с охладителем, с целью устранения возможности замыкания между ними и перекоса контактной пары, размещен центрирующий элемент, напри30 мер, в виде звездочки от фторопласта б52599

ЗО

3

Кроме того, для уменьшения теплопотерь длина стенки рабочей камеры увеличивается в направлении теплового потока за счет цилиндрических и соосных вставок, обычно называемых тепловой развязкой, и расположенных в зазоре между рабочей камерой и ванной с охладителем.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый криостат; на фиг. 2 представлен вариант вьгполнения контактной пары.

Рабочая камера 1 с подвижным контактом 2 через сильфон 3 подвижно соединяется с наружной рубашкой криостата 4. Неподвижный контакт 5 является частью ванны с охладителем 6, например жидким гелием, в которой может быть расположен сверхпроводящий соленоид 7. Охлаждаемый объект 8 размещают на дне рабочей камеры. Рабочая камера снабжена тепловой развязкой 9 и ограничителем 10 нерабочего хода. Рабочая камера и ванна с охладителем разделены центрирующим элементом 11, а пространство между ними соединено с вакуумированным корпусом 12 криостата. Сильфон привода подкрепляется пружиной 13.

Подвижный контакт имеет секторно-кольцевые выступы 14, которые при сборке входят в секторные вырезы 15 неподвижного контакта.

Устройство работает следующим образом.

При атмосферном давлении в рабочей камере 1 контактная пара 2 — 5 разомкнута. После смены объекта 8 рабочая камера вакуумируется, гидростатическое давление на ее дно с контактом 2 уменьшается и контакт 2 под действием упругой силы сильфона 3 прижимается к неподвижному контакту 5. Пружина 13 действует заодно с сильфоном, что позволяет расширить возможности привода, ограничитель 10 предохраняет сильфон от растяжения и ограничивает нерабочий ход подвижного контакта.

При сборке рабочей камеры секторно-кольцевые выступы 14 подвижного контакта 2 проходят сквозь секторные вырезы 15 неподвижного контакта 5, после чего камера поворачиKl вается на угол, равный —, где n — число выи ступов (вырезов), и закрепляется.

Удаление привода (сильфона) из зоны охлаждения обеспечивает высокую эффектив4 ность охлаждения объекта за счет уменьшения пути охлаждения от объекта через подвижный контакт 2 и неподвижный контакт 5 до ванны с охладителем.

11оскольку в стенке рабочей камеры возникают растягивающие осевые усилия при замыкании контактной пары и растягивающие тангенциальные усилия при атмосферном давлении в камере, последняя может быть тонкостенной, что уменьшает теплопотери от образца.

Замыкание контактной пары и охлаждение объекта происходят одновременно с созданием рабочих условий в камере — вакуума. При смене объекта или неожиданной разгерметизации рабочей камеры контактная пара автоматически размыкается, предотвращая аварийный режим работы криостата, Упрощение конструкции контактной части устройства позволяет размещать его в сверхпроводящем соленоиде при диаметре раоочей камеры, всего на b — 15 мм меньшем внутреннего диаметра соленоида.

Устройство применяется для охлаждения объекта в вакууме до низких температур в криостате с оптическим окном, расположенным снизу.

Ф о .р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Криостат, содержащий вакуумированный корпус, внутри которого расположена рабочая камера, ванна с охладителем, подвижный и,неподвижный контакты и сильфон, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности криостата, в нем неподвижный контакт укреплен на ванне с охладителем, подвижный контакт размещен над неподвижным и укреплен на дне рабочей камеры, которая установлена на подвижном основании сильфона и соединена с его внутренней полостью, причем сильфон размещен с наружной стороны корпуса.

2. Криостат по п. 1, отличающийся тем, что подвижный контакт выполнен в виде диска с секторно-кольцевыми выступами, а неподвижный контакт — в виде диска с секторнокольцевыми вырезами, количество которых соответствует количеству выступов, 552599

Фи

Фиг.2

Составитель И. Петкун

Техред А. Камышникова

Корректор О Тюрин

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 680/14 Изд. № 322 Тираж 1069 Подписное

ЦНИИПИ Государствен ного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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