Рефрижератор растворения @ н @ - @ н @

 

Использование: в криогенной технике для получения сверхнизких температур. Сущность изобретения: рефрижератор содержит сосуд (1) Дьюара с жидким 4Не, в который погружен низкотемпературный модуль (7) с вакуумной изоляцией (6), с размещенными в нем камерами (9) и (10) испарения и растворения и ванной (8) жидкого 4Не, 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 змеевиковыми теплообменниками (4) и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 25 В 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4888170/06 (22) 06,12.90 (46) 23.11.92. Бюл. % 43 . (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники (72) P.Ã,Àìàì÷ÿí, В,M.Ìèøà÷åâ и В.А.Поляков (56) Cryogenics. 1984,24, М 4, р. 190.

О.В, Лоунасмаа "Принципы и методы получения температур ниже 1 К", Мир, М, 1977, стр. 63-78.

Proc, 18-th Conf. Low Temperature

PhysIcs, Kyito, 1987, р. р. 1727 — 1728. (54) РЕФРИЖЕРАТОР РАСТВОРЕНИЯ

НЕ- НЕ (57) Использование: в криогенной технике для получения сверхнизких температур.

„„SUÄÄ 1776941А1

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) жид4 кого 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 змеевиковыми теплообменниками (4) и (5), подключенными к жидкому Не, залитому в сосуд (1) 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.

1776941

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к технике сверхнизких температур.

Область применения — экспериментальная физика, астрофизика, космическая техника, Известны установки для получения сверхнизких (ниже 0,3 К) температур растворением Не в Не, в которых непрерыв4 ная циркуляция Не осуществляется двумя попеременно работающими криосорбционными насосами, размещенными вместе с рефрижераторным модулем в гелиевом сосуде Дьюара.

Известна установка для получения сверхнизких температур растворения Не в з

4Не, состоящая из гелиевого сосуда Дьюара криосорбционных насосов, служащих для откачки Не- Не, Не и Не соответственно

4 из камеры испарения, камеры растворения, ванны Не и ванны Не и составляющих вместе с окружающей их вакуумной рубашкой рефрижераторный модуль и баллонов уля хранения газообразных Не и смеси

Не- Не, Насосы, снабженные вакуумными рубашками, погружены вместе с рефрижераторным модулем в жидкий гелий. Баллон для смеси Не- Не установлен в паровом объеме 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 от ванны Не, откачиваемой криосорбционным насосом. В состав установки входят, кроме того, вентили для подачи газообразной смеси Не — ke, Не и Не в камеру испарения и во вспомогательные ванны, а также вентили для подачи теплообменного газа в вакуумные рубашки криосорбционн ых насосов в вакуумную рубашку рефрижераторного модуля и манометры. Эта установка не лишена недостатков. Во-первых, наличие ванны Не и связанной с ней вакуумной системы, содержащей криосорбционный насос, усложняет конструкцию и условия эксплуатации установки. Во-вторых, размещение насосов в жидкостном объеме гелиевого сосуда и оснащение их вакуумными рубашками, сообщающимися с довольно сложной внешней системой ввода и удаления теплообменного газа, повышает трудоемкость изготовления установки. Кроме того, представляется нерациональным использование специального баллона для хранения газообразного Не, Цель изобретения — повышение экономичности и упрощение установки за счет снижения трудоемкости ее изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в рефрижераторе растворения Не — Не, соз держащем 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 вен3 4

1илей 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 для

4 сорбции Не из парового объема гелиевого сосуда 1 и. конденсации гелия в ванну 8.

Холодильники 4 и 5, выполненные, например, в виде змеевиков, контактирующих с 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 оастворения передачей холода оТ ванны 8

Не. Вентиль 17 служит для регулирования

1776941

Составитель И.Аниканова

Техред 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-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 давления гелия в сосуде 1, а вентиль19-для предварительной откачки ванны 8 Не вакуумным насосом (на рис. не показан), а также для удаления Не, десорбируемого из насо4 са 2 при полном отогреве установки.

Рефрижератор работает следующим образом, В исходном состоянии все вентили установки(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 оис, 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 холодиль5

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 и ринимает 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-разбавленз ную. Это состояние отвечает началу процесса получения сверхнизких температур растворением Не в Не, который осуще4 ствляется 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 низкотем4 пературный модуль, имеющий вакуумную изоляцию с размещенными в нем камерами испарения и ванной жидкого Не, причем две последние соединены между собой теплопередающим элементом, баллоном с газовой 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, отличающийся 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.