СПОСОБ ПЕРЕЛИВА ЖИДКОГО ГЕЛИЯ ИЗ НАКОПИТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТИ В КРИОСТАТ-ПОТРЕБИТЕЛЬ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА Российский патент 2001 года по МПК F17C6/00 F17C9/00 

Группа изобретений относится к области криогенной техники, а именно к способу перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель, устройству для его осуществления и способу изготовления устройства.

Данная группа изобретений может быть использована для других аналогичных целей, например для перелива любого сжиженного газа с минимальными потерями в любых устройствах, включая космические.

Несмотря на то что жидкий гелий сегодня производится в больших количествах и используется в различных областях народного хозяйства, перелив его из одной емкости в другую остается слабым местом. Это связано с низкой теплотой его образования и высокой восприимчивостью к внешнему воздействию.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ перекачивания жидкого гелия, включающий установку гелиевого тракта, захолаживание путем пропускания по гелиевому тракту холодного гелия и перелив жидкого гелия посредством повышения давления в накопительной емкости (Г. К. Уайт. Экспериментальная техника в физике низких температур, М.: Физматгиз, 1961, с.63-66)
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится его малая эффективность, ненадежность в работе и невозможность автоматизации перелива жидкого гелия в процессе эксплуатации.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству в группе изобретений по совокупности признаков является устройство переливной трубки для жидкого гелия, включающее гелиевый тракт с вакуумно-многослойной изоляцией, штуцер для откачки и запорный клапан, установленный на конце гелиевого трубопровода, вставляемого в накопительную емкость (М.П.Малков и др. Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения, М. : Госэнергоиздат, 1963, с.343, рис.15-10).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве нет конструктивных элементов, позволяющих осуществлять эффективный перелив жидкого гелия из накопительной емкости в криостат - потребитель. Так, например, для установки гелиевого тракта необходимо постоянно передвигать накопительную емкость к криостату-потребителю, чтобы не повредить гелиевый тракт. Возможность автоматизации процесса перелива при данной конструкции гелиевого тракта исключена. При этом сам гелиевый тракт склонен к возбуждению в нем термоакустических колебаний, которые возникают из-за наличия тупикового канала в зоне установки запорного клапана.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому способу изготовления устройства для перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель в группе изобретений по совокупности признаков является способ изготовления гибкого сифона для перелива гелия, включающий пайку, сборку и вакуумирование, при этом для уменьшения потока тепла между трубами за счет излучения внутренняя труба обмотана в несколько слоев лентой из тонкой нейлоновой пленки, покрытой алюминием, и внутренний объем между трубами откачивается через штуцер до остаточного давления примерно от 10^-5 до 10^-4 мм рт.ст. (М.П. Малков и др. Справочник по физико-техническим основам криогеники. М.: Энергия, 1973, с.340-341).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа изготовления переливного сифона, принятого за прототип, относится то, что технология изготовления весьма трудоемка и ненадежна, т.к. паяные соединения из нержавеющей стали могут быть осуществлены только в вакууме и их надежность при термоударах оставляет желать лучшего. Такой сифон очень скоро выходит из строя из-за деградации паяного соединения при низких температурах и больших термоударах. Сложный в изготовлении и большой по габаритам штуцер для вакуумирования гелиевого тракта усложняет конструкцию в целом и не обеспечивает требуемую надежность при эксплуатации из-за сложного подсоединения к нему вакуумного насоса и ненадежного способа закрытия вакуумного штуцера. Другой причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата, является отсутствие в данном способе изготовления приемов и устройств, позволяющих упрочнить конструкцию, например, за счет введения упрочняющих втулок, и сделать ее более дешевой и надежной, исключив пайку.

Задачей заявляемой группы изобретений является устранение вышеперечисленных недостатков путем реализации нового способа, устройства и способа изготовления устройства для перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель.

Технический результат заключается в получении эффективного способа перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель, упрощении устройства для реализации данного способа и снижении затрат на изготовление устройства, включая эксплуатационные затраты.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается известным способом перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель, предусматривающим установку гелиевого тракта, захолаживание и перелив жидкого гелия посредством повышения давления в накопительной емкости. Особенность предлагаемого способа заключается в том, что гелиевый тракт предварительно разъединяют на неподвижный и подвижный гелиевые трубопроводы, из которых неподвижный гелиевый трубопровод вставляют в криостат-потребитель и захолаживают путем пропускания по нему холодного гелия, а на подвижный гелиевый трубопровод устанавливают нормально закрытый клапан, герметично соединяют неподвижным гелиевым трубопроводом и захолаживают путем кратковременного открытия нормально закрытого клапана и перепуска холодного гелия, а затем уже вводят в накопительную емкость и осуществляют перелив жидкого гелия посредством и открытия нормально-закрытого клапана за счет перемещения подвижного гелиевого трубопровода до упора.

При исследовании отличительных признаков описываемого способа перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся использования способа перелива жидкого гелия за счет использования нормально закрытого клапана на холодном конце гелиевого тракта, а также за счет разделения гелиевого тракта перед захолаживанием на два самостоятельных гелиевых трубопровода и их соединения с помощью подвижного уплотнения и коаксиальных наконечников.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что известное устройство для перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель включает гелиевый тракт с вакуумно-многослойной изоляцией, вакуумный клапан и нормально закрытый клапан. Особенностью заявляемого устройства является то, что гелиевый тракт выполнен из неподвижного и подвижного гелиевых трубопроводов, герметично соединенных между собой при помощи коаксиальных наконечников, при этом неподвижный гелиевый трубопровод выполнен в виде углового соединения, на горизонтальном участке которого установлены вакуумный клапан и соединение с фторопластовым уплотнением, а подвижный гелиевый трубопровод выполнен в виде углового соединения с гибкой центральной частью, на вертикальном конце которого установлены вакуумный клапан и нормально закрытый клапан, выполненный в виде плоского золотника с притертыми сегментами.

Указанный технический результат достигается также тем, что вакуумный клапан выполнен в виде болта с гайкой и металлическим уплотнителем, при этом в болте выполнены горизонтальное и вертикальное отверстия для выхода откачиваемого газа.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства для перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся перелива жидкого гелия с помощью герметично состыкованных гелиевых трубопроводов и использования на вертикальном конце подвижного трубопровода нормально закрытого клапан, изготовленного в виде плоского золотника с притертыми сегментами.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу изготовления устройства для перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель достигается тем, что используется известный способ изготовления устройства для перелива жидкого гелия, включающий сборку гелиевого тракта и вакуумирование. Особенность предлагаемого способа изготовления устройства заключается в том, что перед сборкой гелиевого тракта, элементы которого преимущественно изготовляют из тонкостенных трубок и сильфонов из нержавеющей стали, его внешние и внутренние трубки формируют по поверхности упрочняющих колец и затем сваривают поэтапно аргонодуговой сваркой, при этом форму упрочняющих колец трубкам придают при помощи резины и стяжки с подвижной и неподвижной втулками, а сварку армированных трубок между собой и сильфонами осуществляют в три этапа: сначала сваривают внутреннюю и внешнюю трубки концов гелиевого тракта между собой, затем полученную конструкцию приваривают к гибкому внутреннему сильфону и проверяют на герметичность, после чего полученную сборку сваривают с наружным кожухом гелиевого тракта, причем теплоизоляционные опоры и многослойную изоляцию устанавливают на внутренние трубки гелиевого тракта непосредственно перед каждым этапом сварки.

Указанный технический результат достигается также тем, что вакуумирование внутренней полости гелиевого тракта после сварки осуществляют при помощи вакуумного клапана и присоски, в качестве которой используют полую трубу с подвижным стержнем, при этом со стороны вакуумного клапана на трубе выполнено неподвижное резиновое уплотнение, а на противоположном ее конце устанавливают подвижное вакуумное уплотнение с фторопластовым уплотнителем, причем после окончания операции вакуумирования вакуумный клапан закрывают.

При исследовании отличительных признаков описываемого способа изготовления устройства для перелива жидкого гелия не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся использования способа изготовления гелиевого тракта для перелива жидкого гелия с помощью дополнительного формирования трубок гелиевых трубопроводов с помощью резины и их изготовления только с помощью аргонодуговой сварки, а также проведения процесса вакуумирования с применением вакуумной присоски и использования для открытия-закрытия вакуумного клапана новой конструкции.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой группы изобретений как для объекта-способа, так и для объекта-устройства, а также для объекта-способа изготовления устройства, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа и устройства, так и для способа изготовления устройства заявляемой группы, характеризующиеся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам как способа и устройства, так и способа изготовления устройства заявляемой группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов-прототипов как для способа и устройства, так и для способа изготовления устройства наиболее близких по совокупности признаков аналогов позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, каждый объект группы изобретений соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия каждого объекта заявляемой группы условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого объекта заявляемой группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявляемой группы изобретений не вытекает явным образом для специалиста из известного уровня техники, поскольку не вытекает из него логически и мог быть получен только при глубоком и всестороннем изучении вопроса. Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 изображена схема перелива жидкого гелия заявляемым способом (системы диагностики, контроля параметров и управления агрегатами условно не показаны);
на фиг. 2, 4 - изображено устройство для перелива жидкого гелия данным способом (общие виды); на фиг. 3 - общий вид нормально закрытого клапана; на фиг. 5 - вакуумный клапан в открытом состоянии; на фиг. 6, 7, 8, 9 даны примеры технологических операций способа изготовления устройства для перелива жидкого гелия указанным выше способом.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявленной группы изобретений с получением указанного технического результата, состоят в следующем.

Заявленный способ перелива жидкого гелия из накопительной емкости 1 (фиг. 1) в криостат-потребитель 2 предусматривает разделение гелиевого тракта на неподвижный и подвижный трубопроводы. Неподвижный гелиевый трубопровод 3 выполнен из углового соединения с подвижным уплотнением 5 и вакуумным клапаном 6 на его горизонтальном участке 7. Его вставляют вертикальным концом 8 в криостат-потребитель 2 и герметизируют с помощью уплотнения 9. Подвижный трубопровод 4, выполненный также из углового соединения с центральной гибкой частью 10 и нормально закрытым клапаном 11, вставляют горизонтальным участком 12 в горизонтальный участок 7 неподвижного гелиевого трубопровода 3 и герметизируют с помощью уплотнения 5. Затем посредством кратковременного нажатия на нормально закрытый клапан 11 захолаживают весь гелиевый тракт за счет перепуска холодного гелия из криостата-потребителя 2 (при первоначальной заливке криостата производится простая продувка газообразным гелием). После чего гелиевый трубопровод 4 вставляют вертикальным концом 13 в накопительную емкость 1 и герметизируют с помощью подвижного уплотнения 14. Перелив жидкого гелия осуществляют за счет повышения давления в накопительной емкости 1 (на чертеже устройство повышения давления условно не показано) и открытия нормально закрытого клапана 11 путем перемещения вертикального конца 13 трубопровода 4 до упора в дно накопительной емкости 1 и полного открытия нормально-закрытого клапана 11. При этом уплотнение 14 перед перемещением конца 13 ослабляют, а после открытия клапана 11 вновь затягивают до полной фиксации. Причем контроль перелива ведут с помощью уровнемеров накопительной емкости 1 и криостата-потребителя 2. В случае отсутствия таковых контроль наполнения можно осуществлять по забросу давления в манометре, установленном на головке криостата-потребителя 2 или на накопительной емкости 1.

После прекращения перелива вертикальный конец 13 гелиевого трубопровода 4 возвращают в исходное положение. В таком положении система может находиться неопределенно долго, вплоть до полного испарения гелия из накопительной емкости 1. Теплопритоки к жидкому гелию по вертикальному участку 13 гелиевого трубопровода 4 ничтожно малы, а возбуждение гелия в данном варианте исполнения вертикального конца гелиевого трубопровода 4 исключено. При таком способе можно реализовать любые режимы перелива жидкого гелия, в том числе и квазистационарные, однако, при переливе малых количеств жидкого гелия (т.е. при работе с малыми градиентами температуры захолаживания) лучше в гелиевый тракт вводить регулирующий клапан. Его целесообразно располагать в месте стыка гелиевых трубопроводов, а управление клапаном осуществлять посредством фиксированного перемещения горизонтального участка 12 подвижного гелиевого трубопровода 4.

Для осуществления заявляемого способа предлагается устройство для перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель. Данное устройство включает гелиевый тракт с вакуумной многослойной изоляцией и нормально закрытый клапан. Гелиевый тракт выполнен из неподвижного гелиевого трубопровода 3 (фиг. 1) и подвижного гелиевого трубопровода 4 с гибкой частью 10, причем оба гелиевых трубопровода 3, 4 оборудованы вакуумным клапаном 6 для вакуумирования внутренних полостей. Неподвижный гелиевый трубопровод 3 выполнен в виде углового соединения, на горизонтальной части которого установлено подвижное вакуумное уплотнение 5 и вакуумный клапан 6. Вакуумное уплотнение 5 выполнено из фторопластового чехла 15 (фиг. 2), резинового уплотнения 16, нажимного кольца 17 и запорной гайки 18. Подвижный гелиевый трубопровод 4 (фиг. 3) выполнен также в виде углового соединения с гибкой центральной частью 10, при этом его горизонтальный участок 12 выполнен с возможностью входа в горизонтальный участок 7 неподвижного гелиевого трубопровода 3, а на конце его вертикального участка 13 выполнена резьба 19 для установки нормально закрытого клапана 11. Последний включает притертые сегменты 20 (фиг. 4), кольцевые пружины 21, цилиндрическую пружину 22 и фиксатор 23.

Заявленное устройство работает следующим образом. Сначала в криостат-потребитель 2 устанавливают неподвижный трубопровод 3 и продувают холодным гелием (пробка условно не показана). Затем в горизонтальный участок 7 гелиевого трубопровода 3 вставляют горизонтальный участок 12 подвижного гелиевого трубопровода 4 и продувают холодным гелием за счет кратковременного открытия нормально закрытого клапана 11. Подготовленный таким образом гелиевый тракт вставляют вертикальным концом 13 в накопительную емкость 1. С помощью уплотнения 14 (фиг. 1) накопительной емкости 1 вертикальный конец 13 гелиевого трубопровода 4 опускают до соприкосновения с дном накопительной емкости 1. После подъема давления в накопительной емкости 1 вертикальный конец гелиевого трубопровода 4 опускают до полного открытия нормально закрытого клапана 11 и фиксируют его уплотнением 14.

После окончания перелива уплотнение 14 вновь ослабляют и немного поднимают вертикальный конец 13 гелиевого трубопровода 4 до закрытия нормально-закрытого клапана 11. Высота дальнейшего подъема не лимитируется и зависит от того, как быстро будет осуществляться новый перелив гелия. Операция открытия нормально закрытого клапана 11 может быть легко автоматизирована, т.к. усилие для открытия нормально закрытого клапана невелико и может регулироваться посредством уплотнения 14. Последнее целесообразно выполнять по аналогии с подвижным уплотнением 5. Данное устройство можно использовать и с регулирующим клапаном, который целесообразно разместить на горизонтальном конце 12 гелиевого трубопровода 4, а его регулировку производить путем перемещения конца 12 и фиксации его уплотнением 5. Такие операции целесообразно осуществлять после захолаживания криостата-потребителя 2, т.е. при работе с малыми потоками жидкого гелия. Регулирующий клапан может быть выполнен аналогично нормально закрытому клапану 11, но с узким регулируемым каналом.

Для реализации данного устройства была разработана специальная технология сварки и оснастка к ней, включающая приспособление для формировки концов трубок по поверхности упрочняющих колец и вакуумную присоску для откачивания внутренних полостей гелиевых трубопроводов. Такое решение было продиктовано тем, что сварные соединения полнее отвечают современным требованиям эксплуатации. Сварка концов внешней и внутренней трубок гелиевых трубопроводов 3, 4 между собой показана на фиг. 6. Внутреннюю трубку 24 формируют по внутренней поверхности упрочняющего кольца 25 и сваривают с наконечником 26, в то время как наружную трубку 27 формируют по наружной поверхности упрочняющего кольца 28 и по наружной поверхности наконечника 26, а затем на нее напрессовывают еще одно упрочняющее кольцо 29, которое сваривают с наконечником 26.

Сварочное соединение кольцевых трубок с гибкими сильфонами показано на фиг. 7. Внутреннюю трубку 24 формируют по упрочняющему кольцу 30 и сваривают с упрочняющим кольцом 31, которое сваривают с гибким сильфоном 32 посредством упрочняющего кольца 33. Наружную трубку 27 формируют по внутренней поверхности упрочняющего кольца 34 и в нее запрессовывают внутреннее упрочняющее кольцо 35. Кольцо 34 в свою очередь подгоняют по сильфону З6 и с помощью упрочняющего кольца 37 сваривают с кольцом 34. Приварка тонкостенных трубок к угловым элементам показана на фиг. 8. Внутреннюю трубку 24 формируют по внутренней поверхности упрочняющего кольца 38 (аналогично кольцу 25) и сваривают с толстостенной трубкой 39 углового соединения. Наружную трубку 27 формируют по внутренней поверхности упрочняющего кольца 40 и в нее запрессовывают упрочняющее кольцо 41 (аналогично кольцу 35) и заваривают. Далее упрочняющее кольцо 40 сваривают с угловым соединением 42 гелиевого трубопровода.

Порядок сварки швов может быть любой, но, по мнению авторов, сварку лучше проводить в следующей последовательности. Первым сваривают внутренний (малый) гелиевый трубопровод, затем сваривают наружный вакуумный кожух, к одному из концов которого приваривают наружную гибкую часть трубопровода. После проверки на герметичность внутренний трубопровод собирают окончательно и вводят внутрь наружного кожуха, устанавливают теплоизоляционные опоры и надевают концевые трубки. Заключительную сварку осуществляют сначала по малым торцам гелиевых трубопроводов, а затем заваривают швы на угловых элементах и гибкой центральной части.

Операцию вакуумирования начинают с установки вакуумной присоски, состоящей из полой трубы 43 (фиг. 9) с подсоединительным штуцером 44 и центральным полированным стержнем 45. На полой трубе 43 выполнено торцевое подвижное уплотнение 46 (аналогичное уплотнению 5), включающее фторопластовый чехол 47, вакуумную резину 48, нажимное кольцо 49 и фиксирующую гайку 50. На другом конце полой трубы 43 установлена подвижная гайка 51 и неподвижная гайка 52, между ними установлено резиновое уплотнение 53.

Вакуумирование осуществляют в следующем порядке. Вакуумную присоску устанавливают на торец гелиевого трубопровода 4 (фиг. 9) со стороны вакуумного клапана 6. Затем гайку 51 затягивают относительно передвижной гайки 52, вводят стержень 45 до полного соприкосновения с вакуумным клапаном 6 и затягивают фиксирующую гайку 50. Вакуумную присоску через вакуумный патрубок 44 подсоединяют к вакуумному насосу (на чертеже условно не показан). Проверяют герметичность и открывают вакуумный клапан 6. После достижения вакуума до уровня 10^-6 мм рт.ст. проверяют окончательно герметичность гелиевого тракта и вакуумный клапан 6 закрывают, а присоску 43 отсоединяют от гелиевого трубопровода 4. Гелиевый трубопровод вакуумируют в той же последовательности. Вакуумирование целесообразно проводить с помощью криогенного насоса, что полностью исключает попадание масла во внутреннюю полость вакуумного тракта и тем самым гарантирует его работу в течение длительного времени. В процессе вакуумирования не исключается криогенная чистка внутренней полости гелиевого тракта и ее прогрев до температуры 200^oC.

Технический эффект от использования предложенной группы изобретений состоит в следующем:
Предложенный способ перелива исключает какие-либо неполадки и эффекты, связанные с гидродинамикой жидкого гелия, включая барботаж жидкого гелия во время ожидания (т.е. в перерыве между сливами) и появление термоакустических колебаний в процессе перелива жидкого гелия (т.е. гидравлические и тепловые потери, связанные с несовершенством процесса перелива). Эффективность предложенного способа, т. е. низкая испаряемость во время перелива, весьма высока, а автоматизация процесса перелива жидкого гелия при данном способе не вызывает никаких трудностей.

Предложенные устройства гелиевого тракта для перелива жидкого гелия мобильны и просты в эксплуатации. Их надежность проверена в самых жестких условиях - деградация со временем, присущая паяным соединениям, совершенно исключается.

Способ изготовления устройства гелиевого тракта для перелива жидкого гелия по данному способу весьма прост и оригинален. Для его осуществления не требуется ни дорогостоящих материалов (например, серебряных припоев), ни сложного оборудования (например, вакуумных камер для пайки или лазера для сборки тонкостенных трубок). По этой технологии было изготовлено более десяти экземпляров гелиевых трактов для работы с жидким гелием на термоядерных установках. Десятилетняя эксплуатации гелиевых трактов не выявила недостатков в данной технологии, несмотря на то что тракты использовались в том числе для перелива сверхтекучего гелия, т.е. жидкого гелия при температуре ниже 2,26К. Трудоемкость их изготовления по сравнению с другими аналогичными решениями существенно ниже, а надежность весьма высока даже при эксплуатации в самых жестких условиях.

Таким образом, изложенные выше сведения показывают, что при использовании заявляемой группы изобретений выполнена следующая совокупность условий:
- средства, воплощающие заявляемую группу изобретений при их осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно в области криогенной техники, в частности для изготовления и эксплуатации оборудования по переливу жидкого гелия в самых жестких условиях, включая использование их в средствах поддержания низких температур в термоядерных реакторах;
- для заявляемой группы изобретений в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах изложенной формулы изобретений, подтвердждена возможность осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средства, воплощающие заявляемую группу изобретений при их осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Преимущество заявляемой группы изобретений состоит в том, что использование упрощенного способа перелива жидкого гелия, как и способа изготовления его устройства по упрощенной технологии, существенно снижает все виды затрат, включая эксплуатационные, обеспечивая при этом высокую эффективность в сочетании с высокой надежностью.

Следовательно, заявляемая группа изобретений соответствует условияю "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Согласно способу перелива жидкого гелия гелиевый тракт предварительно разъединяют на неподвижный и подвижный трубопроводы. Неподвижный трубопровод вставляют в криостат-потребитель и захолаживают холодным гелием. На подвижный трубопровод устанавливают нормально закрытый клапан, герметично соединяют с неподвижным трубопроводом и захолаживают, затем вводят гелиевый тракт в накопительную емкость и осуществляют перелив посредством перемещения подвижного трубопровода до упора и открытия нормально закрытого клапана. Неподвижный трубопровод выполнен в виде углового соединения, на горизонтальном участке которого установлены вакуумный клапан и соединение с фторопластовым уплотнением. Подвижный трубопровод выполнен в виде углового соединения с гибкой центральной частью. На его вертикальном конце установлены вакуумный клапан и нормально закрытый клапан, выполненный в виде плоского золотника с притертыми сегментами. При изготовлении устройства внешние и внутренние трубки формируют по поверхности упрочняющих колец и сваривают поэтапно аргонодуговой сваркой. Использование изобретения позволит обеспечить эффективный способ перелива жидкого гелия, упростить устройство и снизить затраты на его изготовление. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель, включающий установку гелиевого тракта, захолаживание и перелив посредством повышения давления в накопительной емкости, отличающийся тем, что гелиевый тракт предварительно разъединяют на неподвижный и подвижный гелиевые трубопроводы, из которых неподвижный гелиевый трубопровод вставляют в криостат-потребитель и захолаживают путем пропускания по нему холодного гелия, а на подвижный гелиевый трубопровод устанавливают нормально закрытый клапан, герметично соединяют с неподвижным гелиевым трубопроводом и захолаживают путем кратковременного открытия нормально закрытого клапана и перепуска холодного гелия, а затем уже вводят гелиевый тракт в накопительную емкость и осуществляют перелив жидкого гелия посредством перемещения подвижного гелиевого трубопровода до упора и открытия нормально закрытого клапана. 2. Устройство для перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель, включающее гелиевый тракт с вакуумно-многослойной изоляцией, вакуумный клапан и нормально закрытый клапан, отличающееся тем, что гелиевый тракт выполнен из неподвижного и подвижного гелиевого трубопроводов, герметично соединенных между собой при помощи коаксиальных наконечников, при этом неподвижный гелиевый трубопровод выполнен в виде углового соединения, на горизонтальном участке которого установлены вакуумный клапан и соединение с фторопластовым уплотнением, а подвижный гелиевый трубопровод выполнен в виде углового соединения с гибкой центральной частью, на вертикальном конце которого установлены вакуумный клапан и нормально закрытый клапан, выполненный в виде плоского золотника с притертыми сегментами. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что его вакуумный клапан выполнен в виде болта с гайкой и металлическим уплотнителем, при этом в болте выполнены горизонтальное и вертикальное отверстия для выхода откачиваемого газа. 4. Способ изготовления устройства для перелива жидкого гелия из накопительной емкости в криостат-потребитель, включающий сборку гелиевого тракта и вакуумирование, отличающийся тем, что перед сборкой гелиевого тракта, элементы которого изготавливают из тонкостенных трубок и сильфонов из нержавеющей стали, его внешние и внутренние трубки формируют по поверхности упрочняющих колец и затем сваривают поэтапно аргонодуговой сваркой, при этом форму упрочняющих колец трубкам придают при помощи резины и устройства с подвижной и неподвижной втулками, а сварку армированных трубок между собой и сильфонами осуществляют в три этапа: сначала сваривают внутреннюю и внешнюю трубки концов гелиевого тракта между собой, затем полученную конструкцию приваривают к гибкому внутреннему сифону и проверяют на герметичность, после чего полученную сборку сваривают с наружным кожухом гелиевого тракта, причем теплоизоляционные опоры и многослойную изоляцию устанавливают на внутренние трубки гелиевого тракта непосредственно перед каждым этапом сварки. 5. Способ изготовления устройства для перелива жидкого гелия по п.4, отличающийся тем, что процесс вакуумирования внутренней полости гелиевого тракта после сварки осуществляют при помощи вакуумного клапана и присоски, в качестве которой используют полую трубу с подвижным стержнем, при этом со стороны вакуумного клапана на трубе выполнено неподвижное резиновое уплотнение, а на противоположном ее конце устанавливают подвижное вакуумное уплотнение с фторопластовым уплотнителем, причем после окончания операции вакуумирования вакуумный клапан закрывают.