Вакуумный криостат Советский патент 1985 года по МПК F25D3/10 

1 1

Изобретение относится к вакуумно-криогенной технике и может быть использовано для исследования физикотехнических свойств твердых тел в условиях криогенных температур.

Цель изобретения - повь иение точности испытаний, уменьшение .расхода жидкого хладагента и энергозатрат.

На чертеже представлен вакуумный криостат, общий вид.

Вакуумный криостат содержит вакуумную камеру 1 с установлеяньтм в ней объектодержателем 2 и тепловым экраном 3, расположенну о на сосуде 4 Дьюара, размещенную в трубопроводе 5 с образованием между ними кольцевого зазора магистраль 6 для подвода к объектодержателю газообразного хладагента, в которой выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие 7 для соединения полости магистрали с верхней частью кольцевого зазора. Участок магистрали б для подвода газообразного хладагента, размещенный в сосуде Дьюара, имеет и-образнуш форму, нижняя часть которого расположена ниже предполагаемого уровня жидкого хладагента, В верхней части магистрали 6 для подвода к объектодержателю 2 газообразного хладагента и в сосуде 4 Дьюара ниже предполагаемого уровня жидкого з4ладагента расположены электронагреватели 8 и 9. Соосно с трубопро- БОНДОМ 5 установлена наружная труба 10, выполненная из материала с низким коэффициентом теплопроводности, верхняя часть которой соединена с вакуумной камерой 1 криостата, а нижняя часть размещена в сосуде 4 Дьюара нилсе предлагаемого уровня жидкого хладагента и заполнена твердым адсорбернтом 11. При этом трубопровод имеет ответвление 12 для подсоединения к системе сбора отработанного газообразного хладагента и между магистралью для подвода газообразного хладагента и трубопроводом вьппе сквозного отверстия и ниже ответвления 12размещена заглушка 13. В вакуумной камере выполнен отвод 14 с разъемом 15.

Вакуумный криостат работает следующим образом.

При включении электронагревателя 9 хладагент в сосуде Дьюара 4

422

испаряется, повышая в нем давленье. Проходя по магистрали 6 и дополнительно охлаждаясь жидким хладагентом находящимся в кольцевом зазоре между магистралью и трубопроводом 5 ниже заглушки 13, газообразный хладагент поступает в полость объ.ектодержателя 2, охлаждает его и по кольцевому зазору между магистралью и трубопроводом выше заглушки через ответвление 12 вьтходит в систему сбора отработанного хладагента. Температура газообразного хладагента, подводимого к объектодержателю, регулируется электронагревателями 8 и 9. Для эффективной теплоизоляции объектодержатель с укреплемными на нем обобразцом 16 защищается многослойным экраном 3. Установленная соосно с трубопроводом 5 наружная труба 10, выполненная из материала с низким коэффициентом теплопроводности, верхняя часть которой соединена с вакуумной камерой, а нижняя часть помещена в жидкий хладагент, находящийся в сосуде Дьюара, и заполнена твердым адсорбентом 11, обеспечивает как откачку выделяемых при испытаниях газов и поддержание в вакуумной камере необходимого для исследования давления, так и теплоизоляцию каждого хладагента в кольцевом зазоре между магистралью 6 и трубопроводом 5, уровень заполнения которого определяется заглушкой 13 и сквозным отверстием 7.

Данное устройство позволяет регулировать температуру по линейному, квадратичному, ступенчатому законам и позволяет достичь температур значительно ниже 77К. Минимальная рабочая температура криостата - 8К не зависит от уровня жидкого хладагента в сосуде Дьюара. За счет улучшения теплоизоляции и возможности сбора газообразного хладагента, а также отсутствия внешней вакуумной системы, потребляющей значительную электроэнергию, достигается существенная экономия энергозатрат. Предлагаемый криостат может быть использован при работе с хладагентом, имеющим как большую, так и малую теплоту испарения, т.е. достигать температуру, близкую к температуре жидкого хладагента, независимо от его природы.

ВАКУУМНЫЙ КРИОСТАТ, содержащий вакуумную камеру с установлен( ным в ней объектодержателем сосуд Дырара для лшдкого хладагента, расположенные в камере и сосуде Дьюара электронагреватели, размещенную в трубопроводе с образованием между ними кольцевого зазора магистраль для подвода к объектодержателю газообразного хладагента, в которой выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие для соединения полости магистрали с верхней частью кольцевого зазора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний, уменьшения расхода жидкого хладагента и энергозатрат, вакуумный криостат снабжен установленной соосно с трубопроводом наружной трубой, выполненной из материала с низким коэффициентом теплопроводности, верхняя часть которой соединена с вакуумной камерой криостата, а нижняя часть размещена в сосуде Дьюара ниже предso полагаемого уровня жидкого хладагента и заполнена твердым адсорбентом, d при этом трубопровод имеет ответвления для подсоединения к системе сбора отработанного хладагента, и между магистралью для подвода газообразного хладагента и трубопроводом выше сквозного отверстия и ниже ответвле00 ния размещена заглу1ика. N3 ts3