Криостат

 

Изобретение может быть использовано для физического эксперимента, например при исследовании теплофизических характеристик твердых материалов в диапазоне температур от 1,2 К до 425 К. Целью изобретения является сокращение времени охлаждения криостата и снижение теплопритоков. Криостат содержит корпус 1, внутри которого размещены сосуд 2 для криоагента, окруженный охлаждаемыми радиационными экранами 3, 4. Внутри сосуда 2 установлена рабочая камера 5, прикрепленная к фланцу корпуса 1. Криостат снабжен трубопроводами для ввода 6 и вывода 7 криоагента. Трубопровод 6 для ввода снабжен теплообменным устройством с гидравлическим сопротивлением, выполненным в виде проницаемого для газа цилиндра 8, заключенного в концентрично установленный кожух 9. Полость 10 между цилиндром 8 и кожухом 9 подключена к наружному экрану 4 и посредством трубопровода 12, расположенного с тепловым контактом к верхней части рабочей камеры 5, - к трубопроводу 7 вывода криоагента. В результате этого охлаждающий поток газа, поступая в теплообменное устройство, разделяется на три потока и одновременно охлаждает сосуд 2 с экраном 3, экран 4 и камеру 5. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4427116/31-26 (22) 16. 05.88 (46) 30.07.90. Бюл. Ф- 28 (71) Институт тепло- и массообмена им, А. В .Лыкова (72) Л.С.Домород, Ф.Ф.Молодкин, В.А.Моргун и А.А.Малярчиков (53) 621.59 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! - 1089345, кл. F 17 С 9/00, !982. (54) КРИОСТАТ (57) Изобретение может быть .использовано для физического эксперимента, например при исследовании теплофизических характеристик твердых материалов в диапазоне температур от

1,2 до 425 К. Цель изобретения сокращение времени охлаждения криостата и снижение теплопритоков. Крио— тат содержит корпус !, внутри котоого размещены сосуд 2 для криоагента, окруженный охлаждаемыми радиа„„SU» 1581959 A 1

2 ционными экранами 3 и 4. Внутри сосуда 2 установлена рабочая камера 5, прикрепленная к фланцу корпуса 1.

Криостат снабжен трубопроводами для ввода 6 и вывода 7 криоагента. Трубопровод 6 для ввода снабжен теплообменным устройством с гидравлическим сопротивлением, выполненным н виде проницаемого для газа цилиндра

8, заключенного н концентрично установленный кожух 9. Полость !О между цилиндром 8 и кожухом 9 подключена к наружному экрану 4 и посредством трубопровода 12 расположенного с тепловым контактом к верхней части рабочей камеры 5, — к трубопроводу

7 вывода криоагента ° В результате этого охлаждающий поток газа, поступая в теплообменное устройство, разделяется на три потока и однонременно охлаждает сосуд 2 с экраном 3, экран 4 и камеру 5. l э.п. ф-лы, 1 ил.

1581959

15

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использован в криостатах для физического э ссперимента, например при исследовании теплофизических характеристик твердых матеоиалов в пиапазоне температур 1,2-450 К.

Цель изобретения — сокращение времен»- охлаждения криостата и сниж ние теплопритоков.

11а чертеже изображена схема предл гаемого гелиевого криостата, Крис стат содержит корпус 1, внутр которого размещен сосуд 2 для Э к ион гента, окружешп Й охлаждаемь>ми р диационными экранами 3 и 4. Внутри с суда 2 для криоагента установлена р бочая камера 5, прикрепленная к франц корпуса 1. Криостат снабжен т зубопронодами для ввода б и вывода

7i криоагента, Трубопровод б для нвод снабжен теллообменным устройсt н1>м с гидравлическим сопротивлением, в гполненнь>м н виде проницаемого для г1аза цилиндра 8, заключенного н конц нтрично установленный кожух 9.

Полость 1О между цилиндром 8 и кбжуxbM 9 подключена при помощи трубоп!ровода 11 к наружному экрану 4 и посредством трубопровода 12 — к трубопроводу 7 вывода криоагента. Труб опронод 12 размещен с тепловым контактом к верхней части рабочей камеры 5. 11илиндр 8 может быть выполнен пористым, например из спеченного бронзового порошка диаметром частиц

0,2-0,3 мм, или перфорированным, Между цилиндром 8 и кожухом 9 может бьггь установлена спиралевидная перегородка.

Криостат работает следующим образом, При захолаживании криостата от комнатной до гелиеной температуры

Испаряющийся газообразный гелий поступает в теплообменное устройство и разделяется на три потока. Один поток идет через сосуд 2 для криоагента, затем поступает в радиацион— ные экраны 3 и 4 и выходит через трубопровод 7 вывода криоагента, при

>том полностью охлаждает сосуд 2 криоагента, рабочую камеру 5, первый радиационный экран 3 и частично второй радиационный экран 4, Второй поток идет через пористый цилиндр 8 теплообменного устройства, трубопро вод ll и экран 4, где соединяется с

55 перным потоком и дальше движется с ним, при этом частично устраняет теплопритоки через трубопровод 6 ввода криоагента и совместно с первым потоком полностью охлаждает второй радиационный экран 4. Третий поток идет последовательно через пористый цилиндр 8 теплообменного устройства, трубопровод 12 и поступаетн трубопровод 7 abmopa криоагента, где соединяется с первым и вторым потоками, IpH:этом пол. -атос тью coBMpcTHQ c BTopblM потоком устраняет теплопритоки по рабочей камере 5.

Принудительная регулировка распределения газа по потокам может осуществляться заливным устройством, которое н зависимости от глубины погружения н трубопровод б ввода криоагента экранирует в большей или меньшей степени пористый цилиндр 8, тем самым уменьшает или увеличивает его условное проходное сечение, т.е, осуществляет регулировку потоков, а для конкретных размеров всегда происходит саморегуляция потокон, оптимизирующая минимальные теплопритоки.

Кроме того, регулирование потоков может также осуществляться за счет изменения проницаемости пористой стенки цилиндра 8. Гаморегуляция осуществляется на основе равенства температур потоков газообразного гелия н местах соединения трубопроводов 7 и 12, трубопровода 11 с экраном 4. Так, например, если увеличится расход по трубопроводу 12, то температура гелия на выходе из трубопровода 12 понижается, следовательно, давление гелия в трубопроводе

l2 становится меньше, чем н трубопроводе 7, и результате чего истечение газа из трубопровода 12 в трубопровод 7 вывода криоагента прекращается до тех пор, пока их температуры и давления не станут равными.

Таким образом, предлагаемый криостат позволяет значительно снизить время охлаждения криостата за счет разделения охлаждающего потока газа и возможности одновременного: охлаждения сосуда, экранов и камеры. Кроме того, дополнительное охлаждение верхней части камеры позволяет уменьшить теплопритоки. формула изобретения

1 ° Криостат, содержащий сосуд для криоагента, окруженный охлаждае)58

2, Криостат по и,1, о т л и ч а ю шийся тем., что цилиндр выполнен пористым или перфорированным, Составитель Ф,Кожаринова

Редактор М.Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор С.«P H

Заказ 2078 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101 мыми радиационными экранами, размещенную в сосуде рабочую камеру и трубопроводы ввода и вывода криоагента, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени ох-. лаждения криостата и снижения теплопритоков, криостат снабжен теплообменным устройством с гидравлическим сопротивлением, установленными на трубопроводе ввода криоагента и выполненными в виде проницаемого для газа цилиндра, заключенного в кон- .

1959 6 центрично установленный кожух, при этом полость между цилиндром и кожухом подключена к наружному экрану и

5 посредством трубопровода располоЭ женного с тепловым контактом к верхней части рабочей камеры, — к трубопроводу вывоца криоагента.