Гелиевый криостат Советский патент 1981 года по МПК F17C3/08 F25D3/10 

(54) ГЕЛИЕВЫЙ КРИОСТАТ

I Изобретение относится к гелиевым криостатам, применяемь1м, например, в физическом эксперименте., Известен сосуд Дьюара, межстеночное пространство которого откачано и запоп- нено сорбентом, имеющим тепловой кон-; такт с внутренней поверхностью сосуда. Охлаждение сорбента при заполнении сосуда Дьюара, например, жидким азотом, вызывает связывание молекул газа в межстеночном пространстве и улучшает куум И. Известен гелиевый криостат, содержа-; щий наружный азотный сосуд Дьюара, внут реню1Й гелиевый сосуд Дьюара и вцсорб ционный насос, размешенный между дами С2}.:. : Недостатком этого устройства является большое (порядка двух часов) время охлаждения внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, проход$идее от запопнеиия азотного сосуда Дьюара жидким вдо том до заполнения гелиевого сосуда Дью ара жидким гелием. Известно, что, в макроскопическом объеме с газом при давлении порядка атмосферного теплопередача, обусловленная конвекцией, превосходит теплопередачу, обусловленную межмолекулярными столкновениями (теплопроводностью). Цель изобретения - создание гелиевого криостата с малым временем охлаждения внутреннего объема гедаевого сосуда Дью- ара, проходящим от заполнения азотного сосуда Дьюара жидким азотом до заполнения гелиевого сосуда Дьюара жидким гелием. Указанная цель достигается тем, что межстенное пространство гелисзвого сосу- да Дьюара выполнено газонаполненным и подключено к щсорбш1онному насосу, снабженному теплоизолирующей оболочкой. Кроме того, адсорбционный насос снабжен консухшл с клапаном и приводом Knarf пака, при этом привод клапана выполнен в виде металлической пластины или в виде сильфона. На фиг. 1 изображен предпагаемый гелиевый криостат, разрез; на фиг. 2 - криостат с приводом в виде пластины; на фиг. 3 - криостат с приводом в виде сяпь фона. Гелиевый сосуд Дьюара 1, закрытый крь1шкой 2, находится внутри азотного сосуда Дьюара 3. Герметичная емкость 4 с сорбентом расположена между аэртным и галиевым сосудами Дьюара и соединена с межстеночным пространством гелиевого. Теплоизолирующий слой 5 окружает герметичную емкость 4. Межстеночное пространство гелиевого сосуда Дьюара при комнатной температуре заполнено газом, например неоном. Дополнительная емкость 6 охватывает герметичную емкость 4. Клапан 7 закрывает отверстие в дополнительной емкости 6 и управляется биметаллической пластиной 8 или сильфоном 9. Криостат работает следующим образом. После заполнения азотного сосуда Дью ара жидким азотом начинается интенсивное охлаждение внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, обусловленное конвекционными потоками газа в межстеночном пространстве. Значительно медленнее ввиду теплоизоляции охлаждаются емкость с сорбентом и сам сорбент, например активированный угопь. Охлаждение сорбента сопровождается отсосом газа из межстеночного пространства гелиевого со суда Дьюара. Через некоторое время, достаточное для охлаждения внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, его меж стеночное пространство оказывается откаченным, и криостат готов к заполнению жидким гелием. При этом время охлаждения предлагаемого криостата оказывается меньше, чем время охлаждения извест ного криостата. Дополнительный эффект может быть по лучен от применения клапана с приводсмл в га1де биметаллической пластины, так как еще медленнее охлаждаются воздух, находившийся в дополнительной емкости до за полнения азотного сосуда Дьюара жидким азотом, и бимет;;аллическая пластина. Через промежуток времени, достаточный для охлаждения внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, биметаллическая пластина, прогибаясь, открывает клапан, дополнительная емкость заполняется жид- КИМ азотом и охладившийся сорбент отса- сТйваег газ из межстеночного пространства гелиевого сосуда Дьюара. При выполнении привода в виде сильфо на криостат работает следующим образом. До заполнения азотного сосуда Дьюара жидким азотом клапан эакрыт, так как поджимается сильфоном, играющим также роль упругого элемента. Заполнение азотного сосуда Дьюара жидким азоте вызывает интенсивное охлаждение внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, обусловленное конвекционными потоками газа в межстеночном пространстве. Ввиду теплоизолирующих свойств дополнительной емкости медленнее охлаждается воздух, находившийся в ней до заполнении азотного сосуда Дьюара жидким азотом, герметичная емкость с сорбентом и сам сорбент. Охлаждение сорбента сопровождается уменьшением давления газа в межстеночном пространстве гелиевого сосуда Дьюара, которое, однако, является незначительным и не ухудшает теплообмен между его наружной и внутренней стенками. Через промежуток времени, достаточный для охлаждения внутреннего объема гелиевого сосуда Дьюара, разрежение с герметичной емкости вызывает упругую деформацию сильфона, клапан открывается и дополнительная емкость заполняется жидким азотом. Быстро охладившийся сорбент отсасывает газ из Межстеночного пространства гелиевого сосуда Дьюара. Формула изобретения 1.Гелиевый криостат, содержавши наружный азотный сосуд Дьюара, внутренний гелиевый сосуд Дьюара и адсорбционный насос, размешенный между сосудами, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени захолаживания гелиевого сосуда, межстенное пространство гелиевого сосуда Дьюара выполнено газонаполненным и подключено к адсорбционному насосу, снабженному теплоизолирующ й оболочкой. 2.Гелиевый криостат пб п. Г, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что адсорбционный насос снабжен кожухом с клапаном и приводом клапана. . 3. Гелиевый криостат по пп. 1 и 2, отли чающийся тем, что привод клапана выполнен в виде биметаллической пластины. 4. Гелиевый криостат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что привод клапана выполнен в виде сильфона. Приоритет.по пунктам: 13.02.8O.no п. 1. 22.О2.80 по п. 2.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

8685296

у

S

iuz.i

«f иг.г

KJIILJIL

Ол

7 9

fuz.S