Проточный гелиевый криостат Советский патент 1982 года по МПК F25D3/10 

(54) ПРОТОЧНЫЙ ГЕЛИЕВЫЙ КРИОСТАТ

1

Изобретение относится к холодильному Машиностроению, в частности к исследовательским стендам с циркуляцией жидкого гелия, и может быть использовано для исследования теплообмена и гидродинамики двухфазных и однофазных потоков гелия.

Известно устройство для исследования теплообмена и гидродинамики двухфазных и однофазных потоков гелия, включающее гелиевый сосуд ожижительной машины, криостат, гелиевые магистрали и исследоватепьский участок гелиевого трубопровода 1.

Недостатком этого устройства является то, что тепловая зашита исследовательского участка гелиевого трубопровода ограничена в этой конструкции только экранно-вакуумной изоляцией, что в ряде случаев может быть недостаточно. Другим недостатком этого устройства является труднодоступность канала, по которому течет исследуемьш поток жидкого гелия для ввода различного рода датчиков и визуального наблюдения.

Наиболее близким к изобретению является проточный гелиевый криостат, содержащий корпус с окнами для наблюдения, размещенный в нем вертикальный трубопровод для исследуемого гелия, установленные во-,, круг него гелиевый и азотный экраны, выполненные в виде обечаек с размещенными на них теплообменниками, охлаждаемые токовводы для нагрева участков гелиевого трубопровода, помещенные в трубки (2.

Недостатком известного проточного гелиевого криостата является смещение окон экранов при их захолаживании вследствие его невысокой жесткости, а увеличение жесткости экранов приводит к увеличению их массы и вызывает дополнит шьные затраты криогенной жидкости на захолаживание, увеличивает сечение подвесок и усложняет монтажные работы. Гелиевый трубопровод проточного криостата сиабжеи большим количеством дат 1ГКОВ температуры, он связан с изм1;| ггелями давления импульсными трубками, при подводе тепла к нагреваемым участкам трубо провода за счет омического тепловыделения стенок трубопровода необходим подвод электрического .окна по толстым прюводникам, применение охлаждаемых токовводов шш исключения трудноконтролируемых тешюпритокои в криогенную зону. Выполнение экранов в виде цилиндрических обечаек усложняет, вывод проводников, трубок кабелей, что воз можно либо через торцы экранов, либо через поперечный разъем, или же всегда возможно ,так как требуется разборка экранов в противоположные от разъема стороны, .или ведет к увеличению диаметров экранов в случае ввода и вывода кабелей и трубопроводов через их торцы. Перечисленные недостатки приводят к снижению точности измерения и удобства эксплуатации криостата. Цель изобретения - повышение точности измерения и удобства эксплуатации. Указанная цель достигается тем, что в проточном гелиевом крирстате, содержащем корпус с окнами для наблюдения, размещенный в нем вертикальный трубопровод для исследуемого гелия, установленные вокруг него гелиевый и азотный экраны, выполненные в виде обечаек с размещенными на них теплообменниками, охлаждаемые токовводы для нагрева участков гелиевого трубопровода, помещенные в трубки, трубки с токовводами установлены вертикально, закрешгены на поверхности обечаек гелиевого экрана и подсоединены к выходу теплообмеиника этого экрана При этом гелиевый экран имеет продольны разъем и на каждой половине экрану установ лены и связаны между собой стяжками по меньшей мере по две трубки с токовводами. На фиг. 1 схематично изображен проточный гелиевый криостат, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - гелиевый экран, аксонометрия (одна половина эк рана условно смешена относительно другой). Проточный гелиевый криостат содержит ко пус 1 с окнами 2, 3 и 4 для наблюдения,размещенный в нем вертикальный трубопровод 5 для исследуемого гелия,установленные вокруг него гелиевый и азотный экрань1б и 7,охлаждае.мые токовводы 8 для нагрева участков гелиевого трубопровода 5, помещенные в трубки 9. Гелиевый и азотный экраны 6 и 7 вы полнены в виде обечаек с размещенными на них теплообменниками 10. Трубки 9 с токовводами 8 установлены вертикально, закрепле ны посредством скобок 11 на поверхности обечаек гелиевого экрана 6 и подсоединены к выходу 12 теплообменника 10 этого экрана. Гелиевый экран 6 имеет продольный разъем и на каждой половине экрана 6 установлены, по меньшей мере две трубки 9 с токовводами 8 и связаны между собой стяжками 13. В гелиевом трубопроводе 5 имеются также прозрачные вставки 14 напротив окон 2, 3 и 4 для наблюдения. Проточный гелиевый криостат работает следующим образом. Охлаждающий гелий подается в теплообменник 10 колонны гелиевого экрана 6, охлаждает их и поступает на вход токовводов 8. Двигаясь навстречу тепловому потоку по проводникам токоввода 8, охлаждающий газ снимает с них тепло, одновременно нагреваясь сам, и выходит за пределы корпуса 1, Жесткая конструкция, составленная из двух токовводов 8 на каждую половину гелиевого экрана 6 и стяжек 13, при захолаживаНИИ препятствует деформации гелиевого экана 6, что позволяет выполнять в нем око 2 (для наблюдения за процессом кипения гелия) минимальным, без запаса на возможое смещение его при захолаживании. За счет того уменьшается теплоизлучающая поверхность и снижается теплоприток к гелиевому трубопроводу. Жесткий каркас гелиевого экрана 6 позволяет сделать его обечайку минимальной толщины, что уменьшает его массу. Продольный разъем гелиевого экрана 6 позволяет выводит через него кратчайшим путем провода, импульсные трубки (не показаны), которые не препятствуют сборке и разборке гелиевого экрана 6. Предлагаемый проточный гелиевый криостат обеспечивает уменьшение теплопритоков к гелиевому трубопроводу, уменьшение массы экранов и удобный ввод-вывод проводников. кабелей и импульсных трубок, что позволяет повысить точность измерения и удобство его эксплуатации. Формула изобретения 1. Проточный гелиевый криостат, содержащий корпус с окнами для наблюдения, разт мешенный в- нем вертикальный трубопровод для исследуемого гелия, установленные вокруг него гелиевый .и азотный экраны, выполненные в виде обечаек с размещенными на них теплообменниками, охлаждаемые токовводы для нагрева участков гелиевого трубопровода, помещенные в трубки, о т л и ч а- ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения и удо&тва эксплуатации, трубки с токовводами установлены вертикально, закреплены на поверхности обечаек гелиевого экрана и подсоединены к выходу теплообменника этого экрана. 2. Криостат по п. 1, отличающийс я тем, что гелиевый экран имеет продоль- 5943498 ный разъем и на каждой половиЯе экрана установлены и связаны между собой стяжками по меньшей мере по две трубки с токовводами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Агеев А. И. и др. Химическое и нефтяное машиностроение. Реф. сб. ЦИНТИхимнгфтемаша, 1979, N« 5, с. 23-24. 2. Bald W. B.,ZustH.,, W. Е. Wooster. An apparatus bor visualising continuous flow boiline in liguid helium I Cryogenics., 1977, V. 17, № 1, p. 33-42 (прототип).

ВВ

12

Фи1.3