Криостат Советский патент 1984 года по МПК F17C3/00 F17C13/08 F25D3/10 

Изобретение относится к криогенной технике, более конкретно к криостатам, используемым для охлаждения и поддержания различных приборов и устройств (в том числе, сверхпроводящих резонансных систем) при криогенных температурах в течение длительного промежутка времени. Известны криостаты, содержащие размещенный в вакуумированном корпусе гелиевый сосуд, окруженный охлаждаемым парами гелия экраном и/или азотным сосудом с экраном 1. Недостатками этих криостатов являются большая скорость испарения жидкого гелия за счет внешних теплопритоков и значительный расход жидкого азота. Наиболее близким к предлагаемому является гелиевый криостат, содержащий размеш,енный в вакуумированном корпусе гелиевый сосуд, окруженный охлаждаемыми napaMii гелия экранами и азотным экраном, подвешенным к днищу азотного сосуда, который расположен над гелиевым сосудом 2. Однако все элементы криостата прикреплены к верхней части корпуса, что создает большой теплоприток по опорным элементам и приводит к увеличению испарения жидкого гелия. Цель изобретения - повышение экономичности за счет уменьшения испарения жидкого гелия. Поставленная цель достигается тем, что в криостате, содержащем размещенные в вакуумированном корпусе гелиевый сосуд, окруженный охлаждаемыми парами гелия экранами и азотным экраном, подвешенным к днищу азотного сосуда, который размещен над гелиевым сосудом, гелиевый сосуд посредством нетеплопроводных опорных элементов прикреплен к верхней и нижней частям охлаждаемого парами телия внутреннего экрана, при этом верхние части всех охлаждаемых парами гелия экранов соединены при помощи нетеплопроводных опорных элементов с внутренней поверхностью верхней части азотного сосуда. Опорные элементы гелиевого сосуда могут быть выполнены в виде струнных растяжек, проходящих через гелиевый сосуд и закрепленных в нем, и опорные элементы охлаждаемых парами гелия экранов выполнены в виде стеклопластиковых подвесов. На чертеже схематически изображен криостат, общий вид. Криостат содержит вакуумируемый герметичный корпус 1 Сбазовым верхним фланцем 2. Внутри корпуса 1 размещены цилиндрические теплоизолированный азотный сосуд 3 и гелиевый сосуд 4, по центру каждого из которых выполнены цилиндрические отверстия, через которые введена горловина 5 криостата. Таким образом, горловина 5 окружена азотным 3 и гелиевым 4 сосудами, причем азотный сосуд 3 установлен над гелиевым сосудом 4. Базовый верхний фланец 2 вакуум но-плотно соединен с расположенной по вертикальной оси корпуса 1 горловиной 5 в виде сильфона, в которую помещен криостатируемый объект (на чертеже не показан). Гелиевый сосуд 4 окружен эквидистантно установленными четырьмя коаксиально расположенными цилиндрическими алюминиевыми радиационными экранами: тремя экранами 6-8 с одним змеевиковым теплообменником 9 для отходящих из гелиевого сосуда 4 паров гелия (экраны, охлаждаемые парами гелия) и одним азотным экраном 10. На нижней части азотного сосуда 3 укреплен азотный экран 10. К верхней части корпуса 1 азотный сосуд 3 прикреплен посредством двух заливочновыпарных азотных патрубков 11 и 12. К внутренней поверхности верхней части азотного сосуда 3 прикреплены верхние части экранов 6-8 посредством трех стеклопластиковых подвесов 13, размещенных на равных расстояниях по окружности азотного сосуда 3. К корпусу 2 азотный экран 10 подвещен на десяти струнных растяжках 14, пять из которых расположены в верхней части корпуса 1 и пять - в его нижней части. Гелиевый сосуд 4 посредством проходящих через него и укрепленных в нем трех струнных растяжек 15 прикреплен к верхней 16 и нижней 17 частям внутреннего экрана 6. Кроме того, гелиевый сосуд 4 соединен с внутренней полостью горловины 5 в ее нижней части через соединительную трубку 18 в виде змеевика. В вакуумируемом пространстве между азотным сосудом 3 и гелиевым сосудом 4 размещен змеевиковый теплообменник 9, прикрепленный по всей поверхности верхних частей 16, 19 и 20 трех экранов 6-8, охлаждаемых парами гелия. Змеевиковый теплообменник 9 соединен на входе с верхней частью гелиевого сосуда 4 и выведен наружу через азотный сосуд 3. При этом на выходе он соединен с выпарным гелиевым патрубком 21, установленным на верхней части корпуса 1. Между радиационными экранами 6, 7, 8 и 10 и между корпусом 1 и экраном 10. а также между корпусом 1 и азотным сосудом 3 размещена экранно-вакуумная теплоизоляция 22, выполненная в виде алюминизированной полиэтилентерофталатной перфорированной пленки. В пространстве между азотным сосудом 3 и горловиной 5 расположен азотный медный перехват 23, верхний конец которого соединен р азотным сосудом 3, а нижний - с горловиной 5 на уровне верхних частей 19 и 20 экранов 7 и 8. Вакуумирование криостата осуществляется через откачной вентиль 24, расположенный на верхней части корпуса 1.

1. КРИОСТАТ, содержащий размещенный в вакуумированном корпусе гелиевый сосуд, окруженный охлаждаемыми парами гелия экранами и азотным экраном, подвешенным к днищу азотного сосуда. который расположен над гелиевым сосудом, отличающийся тем, что, с целью повыщения экономичности за счет уменьшения испарения жидкого гелия, гелиевый сосуд посредством нетеплопроводных опорных элементов прикреплен к верхней и нижней частям охлаждаемого парами гелия внутреннего экрана, при этом верхние части всех охлаждаемых парами гелия экранов соединены при помощи теплопроводных опорных элементов с внутренней поверхностью верхней части азотного сосуда. 2. Криостат по п. 1, отличающийся тем, что опорные элементы гелиевого сосуда выполнены в виде, струнных растяжек, проходящих через гелиевый сосуд и закрепленi ных в нем, и опорные элементы охлаждаемых парами гелия экранов выполнены в ви(/) де стеклопластиковых подвесов. 2S ;