Способ изготовления неметаллического криостата

/О 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ис а,-М,;: ТАЛеннои готов- иоста- шение ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕМЛИЧЕСКОГО КРИОСТАТА(57) Изобретение относится к криотехнике и найдет применение при илении неметаллических гелиевых кртов. Цель изобретения - повы Изобретение относится к криогенноитехнике и может найти применение при изготовлении неметаллических гелиевых криостатов,Цель изобретения - повышение произ- .водительности и качества изготовления криостата.На чертеже представлена схема изготовления неметаллического криостатэ,В вакуумной камере, представляющейсобой герметичный корпус 1, закрываемыйкрышкой 2, имеется патрубок 3 для подключения к вакуумному насосу, Внутри корпуса1 на сменяемой подставке 4 устанавливаюткольцевой нагревательный элемент 5. Корпус сверху герметично накрывают крышкбй.В центре крышки с внутренней стороныприварен сильфон 6, внутри которого проходит шток 7, имеющий возможность продольного перемещения,К штоку прикрепляют технологическуюкрышку 8, которая имеет по всей своей по 1 2производительности и качества изготовления криостатэ. Способ изготовления немекриостата включает сборку наружного корпусов, герметенной полости между ними ев криостата до температуры С, вакуумирование межстенохлаждение криостата. Перед й криостат помещают в ваку- и осуществляют его нагрев и ие через зазор между крыш 1 м корпусом, а герметизацию олости проводят после охлажтэ, 1 ил. талл ичес кого внутреннего и тизацию межс крышкой, нэгр не менее 100 ной полости и герметизацие умную камеру вакуумирован кой и наружнь межстенной и дения криоста верхности технологические отверстия 9. На самой технологической крышке посредством крепежных элементов 10 устанавливают крышку 11 криостата. С крышкой 11 герметично соединен внутренний корпус 12 криостата. На крышке устанавливают также кольцевой слой вакуумной резины 13. Внутри герметичной вакуумной камеры устанавливают на подставке наружный корпус 14 криостата, К наружной поверхности внутреннего корпуса 12 прикреплены с некоторым зазором от самого корпуса тепловые экраны 15, Тепловые экраны выполнены так, чтобы. между ними и внутренней стенкой наружного корпуса 14 в процессе сборки оставался некоторый промежуток, а после сборки экраны располагались на одинаковом расстоянии от поверхности корпунышку внутреннего корпуса 1слой адсорбента 16,Изготовление неметаллического криостата осуществляется следующим образом,В начале выполняют подготовительные операции. Внутрь вакуумнойкамеры 1 устанавливают на подставке 4наружный корпус 14 криостата. Наружныйкорпус представляет собой тонкостенныйцилиндр с дном, выполненный намоткойстеклопластика на основе стеклоленты,пропитанной эпоксидным связующим. Снаружи корпуса устанавливают нагревательный элемент 5.Готовится и внутренний неметаллический корпус 12, К его донышку крепят слойадсорбента 16 и прикрепляют тепловые экраны 15.К крышке 11 криостата герметичноприкрепляют внутренний корпус криостата, который, как и наружный корпус, представляет собой тонкостенный цилиндр сдном, выполненный намоткой стеклоленты,пропитанной эпоксидным связующим.Крышку 11 также выполняют целиком намоткой стеклоленты, пропитанной эпоксидным связующим, с последующимпрессованием; .на ней устанавливаюткольцевой слой вакуумной резины 13,Крышку 11 криостата, соединенную свнутренним корпусом посредством крепежных элементов,10, крепят к технологическойкрышке 8. Технологическая крышка, в своюочередь, крепится к штоку 7, перемещающемуся в сильфоне 6. После центровки внутреннего и наружного корпусов криостатазакрывают крышку 2 вакуумной камеры ификсируют ее на корпусе 1 камеры крепежными элементами,К патрубку 3 вакуумной камеры подключают вакуумный насос (не показан).Посредством перемещения штока добиваются определенного зазора между наружным корпусом и крышкой,Величину зазора выбирают в каждойконкретной конструкции криостата индивидуально, сопоставляя с отверстием вакуумной камеры.В реальных конструкциях криостатовзазор между крышкой 11 криостата и наружным корпусом 14 составляет 10-12 мм,После установки штока в требуемое положение включают нагревательные элементы 5, которые нагревают внутреннююполость вакуумной камеры до температурыне менее 100 С, Обычно эта температурабывает несколько выше и составляет 110- Заданную температуру поддерживаютзатем постоянной и в процессе вакуумирования. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После прогрева всей внутренней поверхности вакуумной камеры и поддержания постоянной температуры включают систему вакуумных насосов и начинают операцию вакуумирования.Откачка воздуха из вакуумной камеры ведется через штуцер самой вакуумной камеры необходимого диаметра, например 50-100 мм и более.Воздух, находящийся в полости между корпусами 12 и 14, откачивается через зазор между наружным корпусом 14 и поднятой над ним крышкой. Одновременно через отверстия 9 в технологической крышке откачивается воздух из полости внутреннего корпуса 12. Таким образом, вакуум создается откачкой воздуха одновременно в вакуумной камеремежду корпусами и во внутреннем корпусе,В процессе вакуумирования продукты сорбции, пары воды с поверхностей корпусов, крышки удаляются из вакуумной камеры вместе с воздухом,По достижении требуемого вакуума отключают систему нагревательных элементов и выжидают, пока произойдет естественное (конвективным путем) охлаждение вакуумной камеры и всех элементов, находящихся внутри нее, до температуры окружающей среды. Затем в тех же условиях вакуума посредством перемещения штока опускают технологическую крышку до соприкосновения крышки 11 (вакуумной резины 13) с верхней плоскостью наружного корпуса 14. Усилие на шток оставляют до поднятия давления в камере. В процессе перемещения штока раздвигаются витки сильфона 6.После выбора зазора между наружным корпусом 14 и крышкой 11 и плотного сжатия их образуется межстенная полость.Затем постепенно повышают давление в вакуумной камере, внутри корпуса 12, а вакуум в межстенной полости между наружным 14 и внутренним 12 корпусами остается, При достижении давления в вакуумной камере, равного окружающему, отвинчивают крышку 2 вакуумной камеры, вынимают криостат и снимают с него технологическую крышку 8, отвинчивая крепежные элементы 10.Готовый криостат отдают на испытания.П р и м е р, В вакуумную камеруФЗОО мм, высотой 1000 мм со штуцером, приваренным к боковой стенке вверху, диаметром 100 мм на подставке устанавливают наружный корпус, изготовленный навивкой стеклолентц, пропитанной эпоксидным связующим ЭДТ. Наружный диаметркорпуса 200 мм, толщина стенки 2,5 мм, высота 700 мм.Корпус устанавливают вну 1 ри нагревательных элементов, представляющих собой спирали, навитые иэ нихромовой проволоки и установленные на некотором расстоянии от внутренних стенок вакуумной камеры.Крышку криостата изготавливают из прессованного стеклопластика с последующей механической обработкой, ее толщина 15 мм, наружный диаметр 250 мм.В качестве прокладки между наружным корпусом и крышкой используют вакуумную резину типа 3311 с мастикой ТГдля герметизации шва, Внутренний корпус, также изготовленный намоткой стеклоленты, пропитанной эпоксидным связующим, имеет следующие параметры: внутренний диаметр 150 мм, толщина стенки 0,8 мм, высота 600 мм.Внутренний корпус крепят к неметаллической крышке и герметизируют мастикой ТГ,К самой крышке крепят посредством винтов металлическую технологическую крышку, неподвижно подсоединенную к штоку,После, закрытия крышки вакуумной камеры и привинчивания ее по периметру болтами к корпусу шток устанавливают в заранее отмеченное положение, обеспечивающее поднятие крышки над наружным корпусом на высоту 10 мм, что составляет соотношение зазора к диаметру наружного корпуса 0,05,Далее включают нагревательную систему, Нагрев осуществляют до температуры 110 С, регистрируют самописцами и поддерживают постоянным автоматически. После выдержки в.течение 3 ч для полного прогрева элементов криостата и технологических элементов (крышки, сильфона; штока, подставки и т,д,) начинают вакуумирование откачкой воздуха из внутренней полости вакуумной камеры насосом ТМН с системой форвакуумных насосов. Вакуумирование осуществляют до давления 10 мм,рт.ст, Время вакуумированиясоставляет около трех суток. Затем при этомвакууме отключают нагревательные элемен 5 ты и путем естественного охлаждения в течение 5 - 6 ч доводят температуру внутривакуумной камеры до нормальной (20 С),Далее штоком опускают технологическуюкрышку до контакта с корпусом и несколько10 увеличивают усилие прижима крышки к корпусу.Фиксацию крышки на корпус чувствуютнепосредственно экспериментаторы и регистрируют по рискам.15 Давление в вакуумной камере посте пенно поднимают и после выравниванияего с атмосферным отвинчивают болты, снимают крышку вакуумной камеры, отвинчивают технологическую крышку, снимают20 криостат, осматривают его, а затем испытывают на требуемые нагрузки.Таким образом, предложенный способизготовления неметаллического криостатапреимущественно для хранения гелия по 25 зволяет значительно уменьшить (в 4-5 раз)время вакуумирования.В процессе вакуумирования межкорпусной полости одновременно обеспечивается полная разгрузка наружного корпуса от30 атмосферного давления,Формула изобретенияСпособ изготовления неметаллическогокриостата, включающий сборку внутреннего и наружного корпусов, герметизацию35 межстенной полости между ними крышкой,нагрев криостата до температуры не ниже100 С, вакуумирование межстенной полости и охлаждение криостата, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения40 производительности и качества изготовления криостата, перед герметизацией криостат помещают в вакуумную камеру иосуществляют его нагрев и вакуумированиечерез зазор между крышкой и наружным45 корпусом, а герметизацию межстенной полости проводят после охлаждения криостата в вакууме.1723406 Составитель А, БерлинТехред М,Моргентал Маковск дакто орректо рош Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 1056 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035,Москва,Ж, Раушская наб., 4/5