Криорефрижератор на гелии п

.1), Е 7 с 3,08 41 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ 4 ТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Всесоюзный заочный машиносгроительный институт(57) Изобретение относится к криогенноитехнике, предназначено лля термостатирования объектов, работающих при температурах ниже 2,17 К, и позволяет повыситьнадежность зд с чет стабилизации теис нотвода. Криорефрижератор имеет систем,1азотной и гелиевй тепловой зашиты, итакже систсмы, предназначенные для подвода жидкого гелия и откачки его паровПолучение температур ниже 2,17 К производится путем вакуумной откачки паровогопространства в криостате. При температуре 2,7 К ггр)похолит .-осрс хол и гелийс Изобретени относится к криогенной технике и может быть использовано в устройствах, работаоних в области темпсрдтур от 2,17 К и ггмкс)1 а фиг.показа но н реллэ гдемое устройство, обц 1 ий вид; на фиг. 2 - то же, при горизонтальном расположении теплоОбменника каналаУстройство содержит криостат 1, который, в свою очередь, почепген в промежуточныи сссл Л 2 (ьгс 11 рсг, дгО.гнснный жг;1 к 1 м лс лием. Оод зти сск ула рдзмеясны внутрг. на 1)укиссс ссс) л; 3;(гксгрд с жи,ским дзс тоЛ. ЯО 1529001 А 1 Образованием сверхтекучей и сверхтеплопроводной фазы (гелий 11). Для криостдбилиздции охлдждаемого объектаолносторонне заглушенного канала - внутрь него полается гелий . Внутри криостатируечого Объекта, сообшаюшегося с жидким гелиемчерез пористую вставку со значительными размерами пор (более 1 О см), расггоижен дополнительный трубопровод, выполненный из нетеплопроволного материала, сообц 1 аюшийся с одного конца с полостью криостата, содержагцей гелий 11, и имекший на противоположнолг конце вставку в поперечное сечение в виде пористого злементд с порами размером не более 10" см, находящуюся вблизи лля криостатируемого обьектд Блдголаря такому констру кти вно му вы и),) не ник) криорефри жерато 1 сьиссгс 5 гс,1)к 1(с)сгь сГО рсгбогь, 1 тс сбс" пс чи вдс тся неп рерьг вной циркуляцией 1.ия 11 внутри крисстдтируемого объекта. При а).)ч стабилизирустся теплоотвол от внутренней стенки Об ьектд за счет предотврап 1 ения обратного перехода гелия 11 в гелий2 ил. Гелий 11 ндхолится в верхней чдсги криосч дтд 1, которая с гомоц 1 ью теплои зол 51. ционсй перегородки 4 отлелена от нижней чдсги, в которои гдхолит я криостдтирлечый обьект 5 и исгочник 6 тепловылелнийГелий 11 в криостдтпоступает из промежутсчшй ечкснти 7. имсюгцей норис. тос лнипге, выполнс ннос из лгдтеридлд с разлгердми пор менее 10см, размещенной в ",с)лоис)ггяцг)нвг крышке 8 серсс зту крыспкл прохс);1 ят трл )Опроно;1 ьг 9 и 1 О лля подпитки жи,1 кич гелием кдк и)Олгежуточн)гг с лгкостг 7, тдк и су.гд 2, 52900д также трубопровод 11, через который производится вакуумирование криостатаКрицстат 1 и сосуд 2 соединены трубопроводом 12 с хранилищем 13 жидкого гелия н с вакуум-насосом 14, служащий лля нд дльноо вакуумирцвания системы.Вакуум-насос 15 служит для откачки паров гелия из криоста га 1 и сосуда 2 в режимс стационарного криостатирования и для прелварптс.ьнцго вакуумирования полости 16 через трубопровод 17, Все трубопровц лы имеют вентили 18 25.Внутри полости 16 помещен криостатируемый цбьскт 5, выполненный в виде стакана Верхняя часть стакана размещена в полости 26 с жидким гелием 11. Внутрен нес пространство объекта 5 отделено от по.исти 26 пористой вставкой 27, выполненной из материала, имеющего поры размером болыним, чемОсм.Внутри объекта 5 размещается дополнительный трубопровод 28, выполненный 20 из нетеплопроводного материала. Один из торцов этого трубопровода соединен с по,остью 26, в которой находится жидкий гелий 11, д второй снабжен пористой вставк(й9 из материала с размерами пор ме нее 10см.11 д фиг. 2 показан вариант предчагдемого устройства при горизонтальном расположении термцстдтируемого объекта 5.В этом случае внутреннее пространство сосуда 1 разделено вертикальной тепло изоляционной перегородкой 4 на две по.чости. В одной из этих полостей 26 расголдгдется гелий 11, расположена промежуточная емкость 7, служащая лля подпитки полости 26 жидким гелием 11.Полости 26 и 16 находятся в тепло- З 5 вцм контакте посредством криостатируемого объекта 5, внутреннее пространство которого сюбцдется с полостью 26 через пористхк вставку, выполненную из материалардзердхп пцр более 10 см.40Внутри объекта 5 расположен дополни. тельный трубопровод 28.Олин из торцов этого трубопровода соелинен с полостью 26, в которой нахолится жилкий гелий 11, а второй снаб жеп пристой вставкой 29 из материала с размерами пор менееОсм.Источник 6 тепловылелений находится в полости 6, предварительно вакуумирование которой производится через трубопровод 17, проходящий через теплоизцля ционную крышку 8.Предлагаемое устройство работдет сле. дующим абра.н м.(; пцмцщыо вакуум-насосов 14 и 5 че. рез трубопроводы 12, 9, 11,О,7 при открытых вентилях 19 - 25 и закрытом вентиле 18 производится вакуумирование полостей 16 и 26 криостата 1 и внутреннегц цб ьем д промежуточного сосуда 2. Одновременно в суд 3 здливаетея жидкий азот, который постоянно долдндс гся пц нецб.ходимцсти1,цстихкении иоб.лимьс ндку,мд н крицстати сосуде 2, вснтили 19 и 24 перекрываются и при откр тии вентиля8 производится заливка полтей сосуда 2 и полости 26 через промежуточнук емкость 7 жидким гелием, находящем. ся В хранилище 13.Далее с помощью вакуум-насоса 5 пх. тем откачки паров гелия над уровнем жидкости в полости 26 снижается его температура до необходимого уровня (ниже 2,17 К) При этом гелий в полости 26 переходит в сверхтекучее состояние.Интенсивность откачки паров гелия регулируется с помощью вентилей 2 и 22. В свою очередь, интенсивность подвода жидкости гелия в полости криостата 1 и сосуда 2 регулируется вентилями 23 и 25.Сверхтекучий гелий заполняет внутреннее пространство криостатируемого объекта 5 и таким образом происходит его здхолажива ние.Г 1 ри включении источника тепловыделений 6 тепловой поток от него воспринимается термостатируемым объектом 5 и передается к находящемуся внутри него гелию 1.При подводе тепловой энергии к гелию 11, находящемуся внутри объекта 5, происходит накопление нормальной составляюц 1 ей гелия в межтрубном пространстве объекта 5, которая не может проникать через пористую вставку 29 внутрь трубо. провода 28.При этом внутри объекта 5 растет статическое давление и под его воздействием часть нормальной составляюшей гелия 11 будет выбрасываться в полость 26 через пористую вставку 27.В то же время благодаря капиллярным эффектам, возникающим в пористой вставке 29, имеюцей микрокапиллярную цристсть, булет происходить полсдсывдние гелия 1 в виде сверхтекучей составляющей из полости 26 в межтрубное пространство объекта 5.Благодаря описанным эффектам, внутри об ьекта 5 возникнут конвективные токи, сопровождающиеся дополнительным переносом тепловой энергии, что приведет к стабилизации температуры криостатируемых стенок объекта 5.Необходимый для стационарной работы криорефрижератора уровень жидкого гелия 1 в полости 26 поддерживается непрерывной подпиткой гелием 1 этой полости через промежуточную емкость 7, имеющую мелкопористую вставку в своем дне, что позволяет производить подпитку полости 26 только сверхтекучей составляющей гелия 11.формула изобретенияКриорефрижератор на гелии 11, включающий криостат, полость которого заполнена гелием 11, систему тепловой защиты выполненную в виде коаксиально размещенных сосудов, заполненных жидкими гелием и азотом, хранилище жидкого гелия и вакуумные насосы, соединенные с помощью трубопроводов с криостатом, криостатируе объект, выполненный в виде стакана, размещенный в криостате и заполненный гелием 1, и источник тепловы- делений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет стабилизации теплоотвода от стенок криостатируемого объекта, криорефрижератор снабжен дополнительным трубопроводом, выполненным из нетеплопроводного материала и установленным внутри криостатируемого объекта,а криостатируемый объект снабжен пористой вставкой с размерами пор более Осм, размещенной на свободном его горце, при этом один из торцоь дополнительного трубопровода снабжен пористой вставкой с размерами пор менее 10см и размещен у дна криостатируемого объекта, а другой торец соединен с полостью криостата.Ре;вл :3 дкд.1 И ИП 1 лтор,ен)е е енины дгиекдн теи,к г ги при 4,5и 1 д 11 ронзв Гелю жилюдпла С ор 11, (,елпннил 625 ДЗ Гол.тдретненного ком1 Д(Ц 5 .Цое) нд атис нно.излдтепьекий(иегнни1 кре г 1Гирдкл 4 Огетд по изобЖ 35,ло чби ни г 11 ли ниКорр11 г лтоткрытииизб., дУж гоилт,эег липКНТ (;СХР )инд,