КРИОСТАТ ДЛЯ ЖИДКОГО ГЕЛИЯ Советский патент 1974 года по МПК F25D3/10 

1

Изобретение относится к низкотемпературной технике и касается криостатов для проведения различных экспериментов в жидком гелии, которые могут найти применение в спектрометре ядерного магнитного резонанса высокого разрежения со сверхпроводящим соленоидохм.

Известен криостат, содержащий наружный корпус и крышку, внутри которых размещен гелиевый сосуд, верхняя часть которого окружена коаксиальным тепловым мостом и сосудом для жидкого азота, а нижняя - рубашкой с жидким азотом.

В этом криостате отсутствие вакуумной изоляции у сосуда с жидким азотом приводит к повышенному испарению азота.

Эффективность теплового моста, состоящего из коаксиально расположенных наружной и внутренней трубы, снижена, поскольку происходит теплообмен между коаксиальными трубами теплового моста в радиальном направлении через газообразный гелий. В результате этого повышается температура верхней части внутренней трубы теплового коаксиального моста, что ведет к увеличению расхода жидкого гелия на испарение.

Цель изобретения-уменьшение испарения жидкого гелия.

Это достигается тем, что над гелиевым сосудом установлен вакуумированный сосуд,

Ш

нижняя часть которого выполнена в виде кольцевой камеры, размещенной между коаксиальными внутренней и наружной трубами теплового моста, а теплообменник, служащий для утилизации холода отходящих паров азота размещен на наружной трубе не теплового моста и соединен с рубашкой с л идким азотом.

Предлагаемая конструкция позволяет сократить расход гелия в 6-10 раз и азота в 3-4 раза.

На чертеже показано предлагаемое устройство, общий вид.

Криостат содержит гелиевый сосуд 1, верхняя часть которого соединена с верхней частью внутренней трубы 2 теплового коаксиального моста, наружная труба 3 которого нижним концом своим соединена кольцом 4

с нижней частью внутренней трубы 2. Верхний конец трубы 3 подсоединен к фланцу 5. Рубашка 6 для жидкого азота окружает гелиевый сосуд 1. Она подвешена с помощью медного кольцевого экрана 7, верхняя часть

которого прикреплена к наружной трубе 3 не ниже верхнего уровня трубы 2. Чем выще место подсоединения медного экрана 7 к трубе 3, тем меньше перепад температур на единицу длины теплового моста и тем меньше испарение жидкого гелия из сосуда 1.

Для утилизации холода испаряющихся паров жидкого азота из рубашки, последняя соединена через трубку 8 с теплообменником 9, внутри которого пары азота движутся по спиральной полости и охлаледают трубу 3.

Для ликвидации напряжений, вызванных различными условиями охлаждения трубки 8, трубы 3 и трубки 10 для отвода газообразного азота из теплообменника, трубки 8 и 10 подсоединены к теплообменнику 9 через сильфоны 11.

Над гелиевым сосудом 1 размещен вакуумированный сосуд 12, нижняя часть которого выполнена в виде кольцевой вакуумированпой камеры 13, помещенной между внутренней 2 и наружной 3 трубами. Вакуумированный сосуд 12 и кольцевая камера 13 препятствуют теплообмену между трубами 2 п 3, что понижает температуру верхней части сосуда 1 и уменьшает испарение жидкого гелия.

Вакуумировапие сосуда 12 осуществлено через трубку 14 и вакуумный вентиль 15. Посредством трубки 14 и дополнительной трубки 16 сосуд 12 подвешен к крышке криостата 17, па которой расположепы штуцер 18 для подачи жидкого гелия, головка поплавкового уровнемера 19, патрубок 20 для отвода испаряюшегося гелия. Для откачивания воздуха и получения вакуума в криостате предусмотрен вентиль 21, расположенный на корпусе 22 криостата. Трубка 3 предназначена для подачи жидкого азота в рубашку 6.

Устройство работает следующим образом.

К вентилями 15 и 21 подсоединяют вакуумные насосы и создают вакуум в сосуде 12, кольцевой камере 13, между сосудом 1, рубашкой 6 и корпусом 22 криостата. Заливают жидкий азот через трубку 23 в рубашку 6. Закрывают сверху трубку 23 резиновой пробкой и тем самым направляют испаряющийся азот по трубке 8 через теплообменник 9. Откачивают воздух вакуумным насосом через патрубок 20 из гелиевого сосуда 1. Отсоединяют патрубок 20 от вакуумного насоса и подсоедипяют его к сети с газообразпым гелием.

Затем через штуцер 18 вставляют специальный вакуумированный трубопровод и по нему подают жидкий гелий в сосуд 1. Показания уровня гелия контролируют поплавковым уровнемером 19. Жидкий гелий прекращают

подавать тогда, когда уровень гелия в криостате достигпет верхнего конца гелиевого сосуда 1.

Предмет изобретения

1.Криостат для жидкого гелия, содержащий наружный корпус, установленный внутри корпуса гелиевый сосуд, верхняя часть которого окружена тепловым мостом, состоящим

из наружной и внутренней труб, а нижняя - рубашкой с жидким азотом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения испарения гелия, над гелиевым сосудом установлен вакуумированный сосуд, нижняя часть которого

выполнена в виде кольцевой камеры, размещенной между наружной и внутренней трубами теплового моста.

2.Криостат по п. 1, отличающийся тем, что на наружной трубе теплового моста

установлен теплообменник, соединенный с рубап1кой с жидким азотом.

W

22