Рефрижератор растворения н н

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 9 51)5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРС ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследователь ский институт гелиевой техники(56) Сгуоцепсэ, 1984,24, М 4, р. 190.О.В, Лоунасмаа "Принципы и методы получения температур ниже 1 К", Мир, М, 1977, стр. 63-78.Ргос, 18-тй Соп 1. 1 оа Теарегамге Рпуэ 1 сз, Куто, 1987, р. р. 1727-1728.54) РЕФРИЖЕРАТОР РАСТВОРЕНИЯ НЕ- НЕ(57) Использование: в криогенной технике для получения сверхнизких температур. БО 1776941 А 1 Сущность изобретения: рефрижератор содержит сосуд (1) Дьюара с жидким Не, в который погружен ниэкотемпературный модуль (7) с.вакуумной изоляцией (6), с размещенными в нем камерами (9) и (10) испарения и растворения и ванной (8) жидкого Не, при этом две последних соединены между собой тепловым ключом (12), два криосорбционных насоса (2) и (3) с электронагревателями, расположенных в паровом пространстве сосуда (1) Дьюара и снабженных эмеевиковыми теплообменниками (4) и (5), подключенными к жидкому Не, залитому в сосузд (1)4 а также баллон (13) с газовой смесью Не- Не. Насос (2) сообщен с ванной (8) и с паровым обьемом сосуда (1). Насос (3) сообщен с камерой (9) испарения и баллоном (13). 1 ил.Изобретение относится к криогеннойтехнике, в частности к технике сверхнизкихтемператур.Область применения - экспериментальная физика, астрофизика, космическая техника,Известны установки для получениясверхнизких ниже 0,3 К) температур растворением Не в Не, в которых непрерыв 4ная циркуляция Не осуществляется двумяпопеременно работающими криосорбционными насосами, размещенными вместе срефрижераторным модулем в гелиевом сосуде Дьюара.Известна установка для получениясверхнизких температур растворения Не вз4 Не, состоящая из гелиевого сосуда Дьюаракриосорбционных насосов, служащих дляоткачки Не- Не, Не и Несоответственно4из каме 4 оы испарения, камеры растворения,ванны Не и ванны Не и составляющихвместе с окружающей их вакуумной рубашкой рефрижераторный модуль и баллоновуля хранения газообразных Не и смесиНе- Не, Насосы, снабженные вакуумнымирубашками, погружены вместе с рефрижераторным модулем в жидкий гелий. Баллондля смеси Не- Не установлен в паровомобьеме гелиевого сосуда. Ванна Не находится в тепловом контакте с камерой растворения. Насадка из медного порошка;припеченного к донышку камеры растворения, способствует улучшению передачи холода к жидкости камеры растворения отванны Не, откачиваемой криосорбционным насосом. В состав установки входят,кроме того, вентили для подачи газообразной смеси Не - Не, Не и Не в камеруиспарения и во вспомогательные ванны, атакже вентили для подачи теплообменногогаза в вакуумные рубашки криосорбционных насосов в вакуумную рубашкурефрижераторного модуля и манометры. Этаустановка не лишена недостатков. Во-первых, наличие ванны Не и связанной с нейвакуумной системы, содержащей криосорбционный насос, усложняет конструкцию иусловия эксплуатации установки. Во-вторых, размещение насосов в жидкостномобъеме гелиевого сосуда и оснащение ихвакуумными рубашками, сообщающимися сдовольно сложной внешней системой вводаи удаления теплообменного газа, повышаеттрудоемкость изготовления установки. Кроме того, представляется нерациональнымиспользование специального баллона дляхранения газообразного Не, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Цель изобретения - повышение экономичности и упрощение установки за счет снижения трудоемкости ее изготовления.Поставленная цель достигается тем, что в рефрижераторе растворения Не - Не, со 3держащем сосуд Дьюара, заполненный жидким Не, в который погружен низкотемпературный модуль, имеющий вакуумную изоляцию, с размещенными в нем ванной жидкого Не и камерами испарения и растворения, причем последние соединены между собой теплопередающим элементом, баллон с газообразной смесью Не - Не и два сорбционных насоса с электроподогревателями, первый из которых сообщен с ванной жидкого Не, а второй - с камерой испарения и с баллоном сорбционные насосы снабжень змеевиковыми теплообменниками, подключенными к жидкому Не, залитому в сосуд Дьюара, и установленными на их корпусах, и размещены в паровом объеме сосуда Дьюара, с которым сообщается первый насос, а теплопередающий элемент выполнен в виде теплового ключа.На чертеже представлена схема предлагаемого рефрижератора. Рефрижератор состоит из гелиевого сосуда 1 Дьюара, криосорбционных насосов 2 и 3, снабженных холодильниками 4 и 5, вакуумной рубашки 6 рефрижераторного модуля 7, содержащего ванну 8 Не, камеру 9 испарения, камеру 10 растворения, теплообменник (ожижитель) 11 и тепловой ключ 12, а также баллона 13 с газообразной смесью Не - Не, манометров 14 и 15 и вен 3 41 илей 16-21, Насос 3, соединенный через вентиль 16 с баллоном 13 и через теплообменник 11 с камерой 9 испарения, служит для откачки смеси Не- Не из баллона 13, конденсации смеси в камеры 9 и 10 испарения и растворения, соответственно, и последующей откачки паров смеси. Насос 2, соединенный через вентиль 18 с первым объемом гелиевого сосуда 1, а на другом конце - с ванной 8 Не предназначен для4сорбции Не из парового обьема гелиевого сосуда 1 и. конденсации гелия е ванну 8. Холодильники 4 и 5, выполненные, например, в виде змеевиков, контактирующихс корпусами насосов 2 и 3, служат для охлаждения насосов подачей через них жидкого гелия при создании избыточного (сверх атмосферного) давления в гелиевом сосуде 1 и открытии вентилей 20 и 21. сообщающихся с атмосферой или газгольдером. Тепловой ключ 12 обеспечивает во включенном положении быстрое охлаждение камеры 10 растворения передачей холода от ванны 8Не. Вентиль 17 служит для регулирования1776941 Составитель И.АникановаТехред М,Моргентал Редактор Т.Шагова Корректор П.Гереши Заказ 4113 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 давления гелия в сосуде 1, а вентиль 19-для предварительной откачки ванны 8 Не вакуумным насосом (на рис, не показан), а также для удаления Не, десорбируемого из насо 4са 2 при полном отогреве установки.Рефрижератор работает следующим образом,В исходном состоянии все вентили установкии (16, 18, 19, 20 и 21), за исключением вентиля 17, закрыты, Сосуд 1 заполнен жидким гелием, насосы 2, 3, расположенные в относительно "теплой" зоне, имеют температуру выше 20 К, тепловой ключ 12 включен, Цикл работы установки начИнается с открытия вентилей 18 и 21, закрытия вентиля 17 для создания избыточного давления в сосуде 1, охлаждения насоса 2 подачей жидкого гелия через холодильник 4 за счет перепада давления в сосуде и атмосфере с отводом паров испаряющегося гелия в атмосферу (или газгольдер) через вентиль 20 и сорбцией паров Не из сосуда 1,После полного насыщения сорбента насоса 2 гелием вентили 18 и 21 закрывают, включают электронагреватель насоса 2 (на ис, не показан), полностью десорбируют Не нагревом насоса до температуры выше 20 К, повышая его давление, конденсируют гелий в ванну 8 Не. Затем, открывая вентиль 19, откачивают вакуумным насосом ванну 8 через "теплый" криосорбционный насос 2 и понижают в процессе откачки температуру ванны 8 до 1,2 К, После чего, открывая вентили 20 и 16, охлаждают насос 3 подачей через змеевик 5 холодильника насоса жидкого Не и сорбируют смесь Нез Не из баллона 13, затем вентиль 20 закрывают, прекращая охлаждение насоса 3, включают его электронагреватель(на рис. на показан) и, десорбируя смесь Не- Не из насоса 3, конденсируют ее с помощью теплообменника 11 в камеры 9 и 10, при открытии вентиля 21. После заполнения камер 9 и 10 жидкой смесью Не - Не, имеющей температуру 1,2 К, включают электронагреватель насоса 3 (на рис, не показан) и закрывают вентиль 16, Затем, закрывая вентиль 19 и охлаждая насос 2 подачей жидкого гелия через его холодиль 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ник 4 при открывании вентиля 21, продолжают откачку ванны 8 криосорбционным насосом 2 до снижения температуры ванны 8 до 0,6 К, Почти ту же температуру принимает камера 10 растворения, контактирующая с ванной 8 через тепловой ключ 12, и камера 9 испарения, соединенная с камерой 10, в результате жидкая смесь Не - Не в камере 10 расслаивается на верхнюю концентрированную(по Не) фазу и нижнюю-разбавлензную. Это состояние отвечает началу процесса получения сверхнизких температур растворением Не в Не, который осуще 4ствляется выключением теплового ключа 12 и откачкой паров смеси из камеры 9 испарения повторным охлаждением насоса 3 с помощью холодильника 5. При этом так же, как и в прототипе, длительность поддержания сверхнизкой температуры определяется, главным образом, количеством Не в камере 10 растворения.Использование предлагаемого изобретения повышает экономичность установки растворения в результате упрощения ее конструкции, условий эксплуатации и повышения технологичности изготовления.Формула изобретения Рефрижератор растворения Не- Не, содержащий сосуд Дьюара, заполненный жидким Не, в который погружен низкотем 4пературный модуль, имеющий вакуумную изоляцию с размещенными в нем камерами испарения и ванной жидкого Не, причем две последние соединены между собой теплопередающим элементом, баллоном с гэ. завой смесью Не- Не и два сорбционных насоса с электроподогревателями, первый из которых сообщен с ванной жидкого Не,4 а второй - с камерой испарения и баллоном, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности, сорбционные насосы снабжены змеевиками, теплообменниками, подключенными к жидкому Не, залитому в сосуд Дьюара,и установленными на корпусах насосов, и размещены в паровом обьеме сосуда Дьюара, с которым сообщен первый насос, при этом теплопередающий элемент выполнен в виде теплового ключа.