Установка для получения сверхнизких температур Советский патент 1975 года по МПК F25D5/00 

1

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к установкам для получения сверхнизких температур.

Известна установка для получения сверхнизких температур путем растворения Не в Не содержащая конденсатор, испаритель, теплообменник и камеру растворения, размещенные в вакуумной рубашке, находящейся в гелиевом криостате.

Известна также установка для получения сверхнизких температур путем растворения Не в Не , включающая соединенные камеру смещения Не с Не , теплообменник, конденсатор, испаритель и камеру для жидкого Не размещенные в отвакуумированной оболочке, опущенной в сосуд Дьюара, вакуумные насосы и соединительную трубопроводную арматуру. При нагревании испарителя испаренный Не попадает в конденсатор, где сжижается, и через теплообменник поступает в камеру растворения, в которой переходит из более концентрированной фазы в менее концентрированную; при этом происходит охлаждение. Затем под действием осмотического давления Не возвращается в испаритель, замыкая тем самым цикл.

Недостатком этой установки является то, что время непрерывной работы определяется количеством Не, охлаждающего конденсатор, и практически ограничено 8-10 час, при

этом для работы необходимо сравнительно больщое количество очень дорогого вещества - Не. Целью изобретения является увеличение

времени непрерывной работы установки и уменьщение количества используемого Не а также упрощение, удешевление установки и сокращение времени ее запуска.

Поставленная цель достигается тем, что

установка снабжена камерой для Не-, которая жестко установлена на конденсаторе и соединена с сосудом Дьюара капилляром и вакуумным насосом, а камера для Не отделена от камеры смещения Пе с Не- герметичной перегородкой и соединена с вакуумныл насосом.

Такое выполнение установки позволяет осуществить постоянный подлив жидкого Не , охлаждающего конденсатор, через дроссель, поэтому установка может работать неограниченное время. Кроме того, наличие камеры с Не, которая находится в тепловом контакте с камерой растворения (не следует путать с

камерой для Не, используемой в известной установке для охлаждения конденсатора), дает возможность применять для откачки Не из камеры, охлаждающей конденсатор, насосы с меньщей производительностью, что упрощает, удещевляет установку и, кроме того.

значительно ускорить предварительное охлаждение камеры растворения.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Камера растворения 1 (пунктиром показана граница расслоения раствором) связана трубками 2 и 3 с теплообменником 4, причем трубка 2 доходит до дна, а трубка 3 оканчивается в верхней части камеры 1. После выхода из теплообменника 4 трубка 2 соединяется с испарителем 5, в котором имеется нагреватель 6. Испаритель соединен трубкой 7 с конденсатором 8, который, в свою очередь, связан с теплообменником 4 трубкой 3. Конденсатор находится в тепловом контакте с камерой 9 для жидкого Не , которая связана с внешней гелиевой ванной дросселем 10 (в качестве дросселя можно использовать, например, капилляр). Кроме того, камера 9 соединена трубкой 11 с насосом 12. Трубка 13 связывает систему 14 для хранения смеси Не и Не с конденсатором 8.

Камера 15 для жидкого Не находится в тепловом контакте с камерой 1 и соединяется трубкой 16 с насосом 17 и системой 18 для хранения Не.

Все перечисленные элементы установки, кроме насосов 12 и 17, систем 14 и 18, помещены в вакуумную рубашку 19, которая находится в гелиевом криостате 20.

Процесс охлаждения происходит следующим образом.

После заливки жидкого Не в криостат включается насос 12 и камера 9 через дроссель заполняется жидким Не температура которого зависит от производительности насоса 12. При достаточно высокой производительности температура в камере 9, а следовательно, и в конденсаторе становится ниже температуры расслоения растворов. В охлажденный конденсатор по трубке 13 поступает (нз системы 14) смесь Не с Не, которая конденсируется и заполняет камеру 1, трубки 2 и 3, испаритель 5.

После того, как в камере 1 произойдет расслоение растворов , включается нагреватель 6. При этом в испарителе, где находится граница жидкость-пар, создается избыточное давление пара, состоящего главным образом из Не, который поступает но трубке 7 в конденсатор, сжижается и подается через теплообменник по трубке 3 в камеру 1. В последней Не растворяется в слабоконцентрированной .фазе, что сопровождается поглощением тепла. Затем под действием осмотического давления Не но трубке 2 возвращается в испаритель 5. Таким образом, происходит циркуляция Не. Хладопроизводительность установки определяется скоростью циркуляции и температурой камеры 1. Минимальная температура зависит от хладопроизводительности и суммарного тенлопритока к камере 1.

Для упрощения и удешевления установки можно использовать насос 12 с малой производительностью. В этом случае температура конденсатора будет выще температуры расслоения раствора и запуск установки осуществляется следующим образом. Одновременно производится конденсация смеси Не с Не из системы 14 в камеру 1, трубки 2, 3 и испаритель 5 и небольшого количества Не- из системы 18 в камеру 15. После окончания конденсации и установления равновесной температуры включается насос 17, откачивающий Ые из камеры 15 через трубку 16 (в качестве насоса Г/ удобно использовать, например,

малогабаритный адсорбционный насос). Поскольку камера 1 находится в тепловом контакте с камерой 15, из которой откачивают пары над жидким Не% температура в камере 1 быстро становится ниже температуры расслоения растворов, после чего включается нагреватель 6 и начинается циркуляция Не, аналогичная оиисанной выще. В тот момент, когда начнется охлаждение камеры 1 за счет перехода Не из верхней фазы в нижнюю, насое 17 может быть отключен и установка будет работать при температуре в конденсаторе, превышающей температуру расслоения растворов Камера 15 с Не трубка 16, насос 17 и

система 18 служат только для запуска установки.

Предмет изобретения

1.Установка для получения сверхнизких температ)ф путем растворения Не в Не содержащая соединенные камеру смешения Не с Не, теплообменник, конденсатор, испаритель и камеру для жидкого Не, размещенные

в отвакуумированной оболочке, опущенной в сосуд Дьюара, вакуумные насосы и соединительную трубопроводную арматуру, отличающаяся тем, что, с целью увеличения времени ненрерывной работы и уменьшения расхода Не , она снабжена камерой для Не-, которая жестко установлена на конденсаторе и соединена с сосудом Дьюара капилляром и вакуумным насосом.

2.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени запуска, камера для Не отделена от камеры смещения Не с Не герметичной перегородкой и соединена с вакуумным насосом.

18

15 v-----

20