Криостат Советский патент 1990 года по МПК F17C9/00 F25D3/10 

1

(21)4427116/31-26

(22)16.05.88

(46) 30.07.90. Бюл. У 28

(71)Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова

(72)Л.С.Домород, Ф.Ф.Молодкин, В.А.Моргун и А.А.Малярчиков

(53)621.59 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1089345, кл. F 17 С 9/00, 1982.

(54)КРИОСТАТ

(57)Изобретение может быть использовано для физического эксперимента, например при исследовании теплофиэи- ческих характеристик твердых материалов в диапазоне температур от

1,2 до 425 К. Цель изобретения - сокращение времени охлаждения крио- стата и снижение теплопритоков. Крио- стат содержит корпус 1, внутри кото- jporo размещены сосуд 2 для криоаген- та, окруженный охлаждаемыми радиационными экранами 3 и 4. Внутри сосуда 2 установлена рабочая камера 5, прикрепленная к фланцу корпуса 1. Криостат снабжен трубопроводами для ввода 6 и вывода 7 криоагента. Трубопровод 6 для ввода снабжен тепло- обменным устройством с гидравлическим сопротивлением, выполненным в виде проницаемого для газа цилиндра 8, заключенного в концентрнчно установленный кожух 9. Полость 10 между цилиндром 8 и кожухом 9 подключена к наружному экрану 4 и посредством трубопровода 12, расположенного с тепловым контактом к верхней части рабочей камеры 5, - к трубопроводу 7 вывода криоагента. В результате этого охлаждающий поток газа, поступая в теплообменное устройство, разделяется на три потока и одновременно охлаждает сосуд 2 с экраном 3, экран 4 и камеру 5. ,п. ф-лы, 1 ил.

с 8

Изобретение может быть использовано для физического эксперимента, например при исследовании теплофизических характеристик твердых материалов в диапазоне температур от 1,2 К до 425 К. Целью изобретения является сокращение времени охлаждения криостата и снижение теплопритоков. Криостат содержит корпус 1, внутри которого размещены сосуд 2 для криоагента, окруженный охлаждаемыми радиационными экранами 3, 4. Внутри сосуда 2 установлена рабочая камера 5, прикрепленная к фланцу корпуса 1. Криостат снабжен трубопроводами для ввода 6 и вывода 7 криоагента. Трубопровод 6 для ввода снабжен теплообменным устройством с гидравлическим сопротивлением, выполненным в виде проницаемого для газа цилиндра 8, заключенного в концентрично установленный кожух 9. Полость 10 между цилиндром 8 и кожухом 9 подключена к наружному экрану 4 и посредством трубопровода 12, расположенного с тепловым контактом к верхней части рабочей камеры 5, - к трубопроводу 7 вывода криоагента. В результате этого охлаждающий поток газа, поступая в теплообменное устройство, разделяется на три потока и одновременно охлаждает сосуд 2 с экраном 3, экран 4 и камеру 5. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

сл

00

СО

сл

СО

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в криостатах для физического эксперимента, например при исследовании теплофизических характеристик твердых материалов в диапазоне температур 1,2-450 К.

Цель изобретения - сокращение времен охлаждения криостата и снижение теплопритоков,

Па чертеже изображена схема предлагаемого гелиевого криостата.

Криостат содержит корпус 1, внутри которого размещен сосуд 2 для криоагснта, -окруженный охлаждаемыми радиационными экранами 3 и 4. Внутри сосуда 2 для криоагента установлена рабочая камера 5, прикрепленная к фланцу корпуса I. Криостат снабжен трубопроводами для ввода 6 и вывода 7 криоагента. Трубопровод 6 для ввода снабжен теплообменаым устройством с гидравлическим сопротивлением выполненным в виде проницаемого для газа цилиндра 8, заключенного в кон- центрично установленный кожух 9. Полость 10 между цилиндром 8 и кожухом 9 подключена при помощи трубопровода 11 к наружному экрану 4 и посредством трубопровода 12 - к трубопроводу 7 вывода криоагента. Трубопровод 12 размещен с тепловым контактом к верхней части рабочей камеры 5. Цилиндр 8 может быть выполнен пористым, например из спеченного бронзового порошка диаметром частиц 0,2-0,3 мм, или перфорированным. Между цилиндром 8 и кожухом 9 может быть установлена спиралевидная перегородка .

Криостат работает следующим образом .

При захолаживании криостата от комнатной до гелиевой температуры испаряющийся газообразный гелий поступает в тешюобменное устройство и разделяется на три потока. Один поток идет через сосуд 2 для криоагента, затем поступает в радиационные экраны 3 и 4 и выходит через трубопровод 7 вывода криоагента, при этом полностью охлаждает сосуд 2 криоагента, рабочую камеру 5, первый радиационный экран 3 и частично второй радиационный экран 4, Второй поток иде,т через пористый цилиндр 8 теплообменного. устройства, трубопро вод И и экран ч, где соединяется с

5

0

5

0

5

0

45

50

55

первым потоком и дальше движется с ним, при этом частично устраняет теп- лопритоки через трубопровод 6 ввода криоагента и совместно с первым потоком полностью охлаждает второй радиационный экран 4. Третий поток идет последовательно через пористый цилиндр 8 теплообменного устройства, трубопровод 12 и поступает в трубопровод 7 вывода криоагента, где соединяется с первым и вторым потоками, при этом полностью совместно с вторым потоком устраняет теплопритоки по рабочей камер е 5.

Принудительная регулировка распределения газа по потокам может осуществляться заливным устройством, которое в зависимости от глубины погружения в трубопровод 6 ввода криоагента экранирует в большей или меньшей степени пористый цилиндр 8, тем самым уменьшает или увеличивает его условное проходное сечение, т.е. осуществляет регулировку потоков, а для конкретных размеров всегда происходит саморегуляция потоков, оптимизирующая минимальные теплопритоки. Кроме того, регулирование потоков может также осуществляться за счет изменения проницаемости пористой стенки цилиндра 8. Саморегуляция осуществляется на основе равенства температур потоков газообразного гелия в местах соединения трубопроводов 7 и 12, трубопровода 11 с экраном 4. Так, например, если увеличится расход по трубопроводу 12, то температура гелия на выходе из трубопровода 12 понижается, следовательно, давление гелия в трубопроводе 12 становится меньше, чем в трубопроводе 7, ь результате чего истечение газа из трубопровода 12 в трубопровод 7 вывода криоагента прекращается до тех пор, пока их температуры и давления не станут равными.

Таким образом, предлагаемый крио- стат позволяет значительно снизить время охлаждения криостата за счет разделения охлаждающего потока газа и возможности одновременного, охлаждения сосуда, экранов и камеры. Кроме тогоt дополнительное охлаждение верхней части камеры позволяет уменьшить теплопритоки. Формула изобретения

мыми радиационными экранами, разме-центрично установленный кожух, при

щенную в сосуде рабочую камеру иэтом полость между цилиндром и кожутрубопроводы ввода и вывода криоаген-хом подключена к наружному экрану и

та, отличающийся тем,посредством трубопровода, располочто, с целью сокращения времени ох-женного с тепловым контактом к верхлаждения криостата и снижения тепло-ней части рабочей камеры, - к трубопритоков, криостат снабжен теплооб-проводу вывода крноагента. менным устройством с гидравлическим

сопротивлением, установленными на-JQ2. Криостат по п., о т л и трубопроводе ввода криоагента ичающийся тем, что цилиндр

выполненными в виде проницаемого длявыполнен пористым или перфорировангаза цилиндра, заключенного в кон-ным.