Криогенно-вакуумная опора Советский патент 1991 года по МПК F28F9/00 

чески сопряженной с наружным несущим цилиндром 5. С последним сопряжены втулка 16 и фиксатор 17. На ОФ 2 цилиндра 5 установлен сильфон 18, охватывающий ВЦ 3 с теплообменником 6. Работает опора следующим образом. Устанавливая на какой- нибудь платформе фланцем 11 корпус 10 опору, размещают на фланце сильфона криогенно-вакуумную камеру, внутри которой на ОФ 1 ВЦ 3 размещают основание с системой для исследования. Откачивая воздух из камеры и охлаждая ее до криогенной температуры, устанавливают ОФ 1 с расположенной на нем системой для исследования на определенную высоту, вращая гайку 13.2 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и позволяет повысить эффективность рабо-; ты путем уменьшения теплопритоков более чем на два порядка при регулировании опо7 J 20 // ры в криогенно-вакуумных условиях эксплуатации. Опора содержит опорные фланцы (ОФ) 1 и 2 и прикрепленные к ним и скрепленные между собой несущие цилиндры 3 - 5. На внутреннем цилиндре (ВЦ) 3, на котором закреплен ОФ 1, установлен теплообменник 6, вход котор ого расположен под ОФ 1. Другая ветвь теплообменника охватывает защитный экран 9. Внутри ВЦ 3 установлены отражательные экраны 19. Опора содержит также корпус 10 с установочным фланцем 11, упорным подшипником 12 с размещенным на нем гайкой 13, кинематиФиг.1

Изобретение относится к криогенной и тепловой технике. Крепление различных элементов и узлов в криогенно-вакуумных приборах осуществляется с помощью опор. Основные требования, которые предъявля- ются, достаточно противоречивы: высокая механическая прочность и малые теплопри- токм в криогенную зону, т. е. хорошие теплоизоляционные свойства. В зависимости от назначения прибора к опорам могут предъявляться и другие, не менее существенные требования: возможность регулирования ее длины, малый вес, контакт опоры с отдельными узлами за пределами вакуумного корпуса и т. д.

Цель изобретения - повышение эффективности работы опоры путем уменьшения теплопритоков при регулировании опоры в хриогенно-вакуумных условиях эксплуатации.

На фиг. 1 изображена опора, общий вид, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (с несушими цилиндрами опоры и фиксатором).

Криогенно-вакуумная опора содержит опорные фланцы 1 и 2 (фиг, 1), прикрепленные к ним несущие цилиндры 3, 4, 5, скрепленные между собой, теплообменник 6, выполненный в виде трубы, одна ветвь 7 которой закреплена на наружной поверхно- стм внутреннего цилиндра 3 опоры, прикрепленного к опорному фланцу 1, а вторая ветвь 8 трубы контактирует с установленным на ней защитным экраном 9, размещенным снаружи внутреннего цилиндра 3 с теплообменником 6. Кроме того, опора содержит охватывающий несущие цилиндры 3, 4, 5 корпус 10с установочным фланцем 11. На корпусе 10 расположен упорный подшипник 12 с размещенной на нем гайкой 13, цилиндрический выступ 14 которой установлен в пазу 15 корпуса 10. Гайка 13 кинематически сопряжена с наружным несущим цилиндром 5, контактирующим внутренней поверхностью с втулкой 16, выполненной из материала высокой теплопроводности (предпочтительно медь), а внешней поверхностью с фиксатором 17 продольного перемещения опорных фланцев 1, 2 опоры на опорном фланце 2 наружного цилиндра 5, расположенным между опорным фланцем 1 внутреннего цилиндра 3 и установочным фланцем 11 корпуса 10 На опорном фланце 2 установлен сильфон 18, соосно охватывающий внутренний цилиндр 3 с теплообменником 6. Внутри внутреннего цилиндра 3 опоры соосно установлены перпендикулярно его оси ряд отражательных экранов 19с высокой отражательной способностью их поверхностей. Под опорным фланцем 1 внутреннего цилиндра 3 размезен вход 20 теплообменника 6 для того, чтобы охлаждающий поток шел навстречу теплопритоку. Поверхности защитного экрана 9 выполнены с высокой отражательной способностью (предпочтительно хромирование или никелирование). На несущих цилиндрах 3, 4, 5 установлены упоры 21 с зазором между смежными цилиндрами 5-10 мкм.

Фиксатор 17 (фиг, 2) выполнен в виде зажимного разрезного кольца 22 с клином 23, шариком 24 и рычагом 25 с рукояткой 26, размещенными в корпусе 10. Рукоятка 26 рыча га 25 размещена снаружи корпуса 10.

Криогенно-вакуумная опора работает следующим образом.

Установочным фланцем 11 корпуса 10 опора устанавливается на какой-нибудь платформе. К фланцу сильфона 18 прикрепляете-; криогенно-вакуумная камера, На опорный фланец 1 внутреннего цилиндра 3 эакр5п,|(яют основание с системой для исследования. Для того, чтобы установить систем/относительно окон криогенной камеры, необходимо отрегулировать по высоте опору. Особенно бывает важно осуществить регулировку опоры после выхода на ражим при криогенной температуре и при ьлсоком вакууме, т. е. в рабочем состоянии без отогрева и разгерметизации прибора. Поэтому, отжав рычаг 25 за ручку 26, выводят фиксатор 17 от контакта с несущим наружным цилиндром 5, и поворачивают гайку 13, так как цилиндрический выступ 14 гайки 13 находится в пазу 15 корпуса 10, то гайка, поворачиваясь, стоит на месте,

следовательно, перемещаются наружный несущий ципиндр 5 с остальными несущими цилиндрами 3, 4 Во время регулирования опоры при криогенно-вэкуумных условиях эксплуатации добавляется дополнительный приток тепла от элементов регулирования, расположенных вне вакуумного корпуса в тепловой зоне(300 К) в условиях теплообмена с окружающей средой. Поступающий в прибор хладагент после охлаждения кри- остатирующей системой подается на теплообменник, что в сочетании с защитным и отражающими экранами опоры обеспечивает снижение теплопритокэ в криогенную зону более чем в 200 раз. Поверхности защитного и отражательных экранов Э и 19 выполнены с высокой отражательной способностью, что позволяет существенно уменьшить лучистый теплоприток как в осевом, так и в радиальном направлениях При сдвиге центра тяжести на опорном фланце 1 внутреннего цилиндра 3 возможен перекос ее поверхности, поэтому на несущих цилиндрах 3, 4, 5 установлены в одной плоскости три упора, имеющие зазор 5-10 мкм с поверхностью смежного цилиндра При касании в точке таким упором 21 с несущим цилиндром теплоприток идет через одну точку касания и является незначительным.

Наличие дополнительной втулки 16, выполненной из меди, контактирующей с наружным несущим цилиндром, выполненным из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, выравнивает температуру наружного цилиндра 5, максимально приближая ее к температуре окружающей среды, т. е исключает возможность обмерзания или запотевания механизма регулирования опоры

Использование криогенно-вакуумной опоры повысит эффективность работы опо- ры путем уменьшения теплопритоков при регулировании опоры в криогенно-вакуум- ных условиях эксплуатации благодаря тому, что опора снабжена теплообменником, выполненным в виде трубы, одна ветвь кото- рой закреплена на наружной поверхности внутреннего цилиндра опоры, а вторая ветвь контактирует с защитным экраном, причем для дополнительного снижения теп- лопритока вход теплообменника располо- жен непосредственно под опорным фланцем, к которому прикреплен внутренний цилиндр опоры, что позволяет исправить поток хладагента навстречу тепловому потоку, т. е повышает эффективность рабо- ты опоры более, чем в 200 раз, благодаря тому, что опора снабжена защитным экраном, установленным на второй ветви трубы теплообменника и размещенным снаружи внутреннего цилиндра опоры, при этом поверхности защитного экрана выполнены с высокой отражательное способнос ью (предпочтительно хромирование), так как введена дополнительная тепловая защита опорного фланца, на котором размещается основание с системой длч исследования, т е также повышает эффективное работы опоры при регулировке ее с уменьшением теплопритоо благодаря ю.му 4io внутри внутреннего цилиндра опоры соосно установлены перпендикулярно его оси отражательных экранов ( высокой отражательной способностью чх поверхностей-, так как позволяет огранчч нь ч рассеять теплоприток от тепловых областей внутреннего цилиндра вдоль его оси, т. е, также повышает эффективность работы опоры: благодаря тому, что опора снабжена охватывающим несущие и.и Ни- Цры с закрепленным на установочном флание корпусом, на котором расположен упор ibffi подшипник с размещенной на :РМ i айкай, цилиндрический выступ которой установлен в пазу корпуса, кинема(ччесчи сопряженной с наружным несущим ц пиндром, так как позволяет осуществить ре упировку опорного фланца внутреннего цилиндра при соответствующих условчя.ч leuincp туры и вакуума, регулируя теплы,.1 зпе, ,ен- том, благодаря тому, что .lapyxi ий ц чл , -qp опоры контактирует внуфенней поверхностью с втулкой, выполненной пз материала высокой теплопроводности (п ре о почты ел ь- но медь), а внешней с фмксёиоро продольного перемещения опорных фпапцез оперы, выполненным в виде ззхимного кольца с клином, шариком и рычагов ч расположенным в корпусе, при это: i на опорио.ч фланце наружного цилиндра pacno ioxci.i о i ду установочным сЬламцем корпус п стопным фланцем внутреннего цилиндра, установле с тьфся, ы.- L.BL ,м фланцем, соосно охвашвч ощчч „чутрен- ний цилиндр с теплооЬменчичо гз,: чак выравнивает тзгчпзрат р sjeiiei.i в опоры, расположенных вне вакуу чо ..он.-, исключая их запотевание ч JDI itDJIH C, что позволяет осуществить вс я ю -н л- шча- нической регулировки с, ф ксслые ч j, жение вакуума о системе исслечогаг п, благодаря тому что несущчс ц ш и-шрь1 огз- ры снабжены упорами, тэ.ч как при раб -о опоры и возможном ее смещен .и из-за смещения центра тяжести ьа опорное фланцы несущие цилиндры буд i ir u ,оптактировать между собой ли1 ь i точках i сохранять стабильность полохен .ч плоскость опорных фланцев Уменьш ii 10 1аплопр нс- ков более, чем на два порь/ьа пы°от также уменьшенные JKOI с / ч. rj,c i,

расходы криоохладителя, затраты электроэнергии. Изобретение позволяет производить регулировку в криогенно-вакуумной камере снаружи. Кроме того, опора может быть изготовлена на отечественном станочном оборудовании усилиями специалистов средней технической квалификации.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Криогенно-вакуумная опора, содержащая опорный и установочный фланцы с несущими их и скрепленными между собой соосно размещенными один в другом цилиндрами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы опоры путем уменьшения теплопритоков при регулировании опоры в криогенно-ва- куумных условиях эксплуатации, она снабжена защитным и отражательными экранами, выполненными из материала с высокой отражательной способностью их поверхностей и теплообменником, выполненным в виде трубы, одна ветвь которой закреплена на наружной поверхности внутреннего цилиндра опоры, а другая ветвь контактирует с установленным на ней защитным экраном, размещенным снаружи внутреннего цилиндра, причем вход теплообменника расположен непосредственно под опорным фланцем, к которому прикреплен внутренний цилиндр опоры, а внутри внутреннего цилиндра опоры соосно установлены перпендикулярно его оси отражательные экраны, кроме того, опора дополнительно снабжена охватывающим несущие цилиндры с закрепленными на установочном фланце опоры корпусом, на котором расположен упорный подшипник с размещенной на нем гайкой, цилиндрический выступ которой установлен в пазу корпуса, кинематически сопряженной с наружным несущим цилиндром, контактирующим внутренней поверхностью с втулкой, выполненной из материала высокой теплопроводности, а внешней - с фиксатором продольного перемещения опорных фланцев опоры, выполненным в виде зажимного кольца с клином, шариком и рычагом и расположенным в корпусе, при этом на опорном фланце наружного цилиндра, расположенном между установочным фланцем корпуса и опорным фланцем внутреннего несущего цилиндра, установлен сильфон со своим фланцем, соосно охватывающим внутренний цилиндр с теплообменником, несущие цилиндры опоры снабжены упорами.