DE2721542A1

DE2721542A1 - Hoch 3 he- hoch 4 he-verduennungskuehlmaschine

Info

Publication number: DE2721542A1
Application number: DE19772721542
Authority: DE
Inventors: Adrianus Petrus Severijns; Frans Adrianus Staas
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1977-12-08
Also published as: NL7605645A; FR2353028A1; US4136531A; JPS52145849A; DE2721542C3; GB1522460A; FR2353028B1; DE2721542B2; CA1045841A

Description

β - PIIN 8k μ.· Λ JW/SCHA/CB

. 11.1.1977

....., . .-.XC. iekefl 2721542

3 .. Ζ»
"He- He-Verdünnungskühlmaschine".

Die Erfindung bezieht sich auf

3 4
eine He- He-Verdünnungskühlmaschine für sehr

niedrige Temperaturen mit einer ersten Misch-

3 h
kammer für He und He mit einem Zuführungskanal

zum Zuführen von flüssigem konzentriertem He,

welche erste Mischkammer durch einen mit dem Zuführungskanal in wärmeaustauschendem Kontakt

stehenden ersten Verbindungskanal für verdünntes

3
He mit einem Verdampfungsbehälter zum Trennen von

3 3 k
verdünntem He in He und He verbunden ist,

welcher Verdampfungsbehälter mit einer Abfuhr

3
für im wesentlichen aus He-Gas bestehendes

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PHN 8/+18 11.1.1977

Helium versehen ist, wobei die erste Mischkammer weiter mit einer auf einem höheren Pegel angeordneten zweiten Mischkammer verbunden ist und zwar über einen zweiten Verbindungskanal, der mit einem Ende unten in die zweite und mit dem anderen Ende oben in die erste Mischkammer mündet, wobei mindestens ein Superleck vorhanden ist, das mit einem Ende in die zweite Mischkammer zum Zuführen von Superflüssigem He zu derselben mündet.

Eine Kühlmaschine der obengenannten Art ist aus dem Artikel "Kontrinuier— liches Kühlen im Millikelvinbereich" aus

Philips Technische Rundschau Ji(S, 1976, Nr. 2/3, Seite 61 - 72 (Figur 13) bekannt.

Das Superleck bildet dabei einen Teil einer Springbrunnenpuinpe, die weiter ein zweites Superleck, ein Heizelement und eine Kapillare enthält, Durch die Springbrunnenpumpe wird superflüssiges He dem Verdampfungsbehälter entnommen und der zweiten Mischkammer zugeführt. Ueber die erste Mischkammer erreicht das superflüssige He wieder den Verdampfungsbehälter. Durch die He-Zirkulation nebst der

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PHN 8^18

n.1.1977

für die Verdünnungskühlinaschine üblichen He-Zirkulation wird eine viel grössere Kühlleis-

3 tung erhalten als bei der He-Zirkulation allein.

Bei Verdünnungskühlmaschinen

3 mit ausschliesslich einer He-Zirkulation werden für bestimmte Versuche vorübergehend niedrigere Temperaturen erzeugt als die bei normalem kontinuierlichem Betrieb auftretenden Kühltemperatüren, indem die Zufuhr von

3
konzentriertem He zu der Mischkammer, in der die Kälteerzeugung erfolgt, angehalten wird ("Single-shot"-Experimente"). Dieses Anhalten kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass ein Absperrelement in der

3
He-Gaszufuhr der Maschine, das sich auf

Raumtemperatur befindet, in den geschlossenen Zustand gebracht wird.

Durch Unterbrechung des Stromes

3
von konzentriertem He zur Mischkammer wird der Wärmetransport zur Mischkammer kleiner und folglich sinkt die Temperatur darin.

Während nach dem Absperren des

3 Stromes von konzentriertem He das Abpumpen

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-X- PHN 8'Π8

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des He-Gases aus dem Verdarapfungsbdälter fortgesetzt wird, wird die Trennfläche, die es in der Mischkammer zwischen dem

3
verdünnten He und dem darauf treibenden

3
konzentrierten He mit geringerer Wichte vorhanden ist, auf einen immer höheren Pegel liegen und zwar dadurch, dass sich

das konzentrierte He in der Mischkammer

3 allmählich im verdünnten He löst, das durch den hydrostatischen Druck von ver—

3
dünntem He im Verbindungskanal zwisehen der Mischkammer und dem Verdampfungsbehälter

die Stelle des gelösten konzentrierten He

3 einnimmt. Solange konzentriertes He in der Mischkammer vorhanden ist, kann die ndalrigere Kühltemperatur beibehalten werden.

Bei "single-shot"-Experimenten

bietet eine Verdünnungskühlmaschine mit zwei auf verschiedenen Pegeln angeordneten und über

einen engen Kanal verbundenen Mischkammern den Vorteil, dass eine derartige Maschine vorübergehend noch niedrigereKühltemperaturen erzeugen kann als die Maschine mit einer einfachen Mischkammer. Hat die Trennfläche zwischen dem konzen-

3 trierten und dem verdünnten He sich nämlich von

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PHN 8418

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der unteren zur oberen Mischkammer verschoben, so dass in der letzteren Kammer die Kaiteerzeugung erfolgt, ist -wegen der geringen Wärmeleitung von der unteren zur oberen Mischkammer (ein enges Rohr mit einem Durchmesser von nur einigen Millimetern) die Kälteerzeugung in der oberen Mischkammer wesentlich wirksamer als bei der Maschine mit einer einzigen Mischkammer. Dadurch kann ein "singleshot "-Experiment bei der Maschine mit zwei Mischkammern bei niedriger Temperatur und meistens während längerer Zeit durchgeführt werden als bei der Maschine mit nur einer Mischkammer.

Ein Problem bei der Maschine mit zwei Mischkammern bildet jedoch die Kühlung der oberen Mischkammer. Da beim Anlaufen der Maschine die Trennfläche zwischen dem konzentrierten und dem verdünnten He sich in der unteren Mischkammer befindet und die Kälteerzeugung in erster Instanz folglich darin stattfindet, nimmt die obere Mischkammer wegen der bereits genannten geringen Wärmeleitung nur nach sehr langer Zeit (Grössenordnung : 1/2 bis Tag) die niedrige Temperatur der unteren Mischkammer an. Erst nach einer derart langen Wartezeit kann ein "single-shot"-Experiment anfangen

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£ PlIN 8hlS

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wenn man vermeiden will, dass ein Teil der für das "single-shot"-Experiment verfügbaren Kälteproduktion zur Abkühlung der oberen Mischkammer benutzt wird. Letzteres bedeutet eine wesentliche Verringerung der Zeitdauer, während der die sich in der oberen Mischkammer einstellende niedrigste Kühltemperatur für das "single-shot"-Experiment beibehalten werden, kann.

^ugleich gibt es bei relativ grosser Wärmebelastung durch das zu kühlende Objekt die Gefahr, dass der gewünschten niedrige Wert der Kühltemperatur dann nicht erreicht wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt

Ί h
nun, eine He- He-Verdünnungskühlmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die, auf konstruktiv einfache Weise verwirklicht, für "single-shot"-Experimente eine kurze Abkühlzeit der zweiten auf einem höheren Pegel als die erste angeordnete Mischkammer mit einer sehr niedrigen und sehr lang beizubehaltenden Kühltemperatur dieser zweiten Kammer verbindet.

3 Nach der Erfindung weist die He-

4
He-Verdünnungskühlmaschine der in der Einleitung genannten Art das Kennzeichen auf, dass das

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PlIN 84

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Superleck mit dem anderen Ende unmittelbar in und in der Nähe des Bodens des Verdampfungsbehälters bzw. der ersten Kammer oder in den ersten Verbindungskanal zur Aufnahme von super-

h 3

flüssigem He aus verdünntem lie an dieser Stelle mündet.

Auf diese Weise ist erreicht worden, dass infolge eines osmotischen Druckunterschiedes am Superleck, gegebenenfalls unterstützt durch

3 Gravitation, das aus dem verdünnten He in der ersten Mischkammer, dem ersten Verbindungskanal

oder dem Verdampfungsbehälter herrührende superit
flüssige He durch das Superleck zur konzentriertes,

3
nahttzu reines He enthaltenden zweiten Mischkammer ·

4 höherer Temperatur strömt. Das superflüssige He strömt dabei vom niedrigeren zum höheren osmotischen Druck.

Das in die zweite Mischkammer ein-

tretende superflüssige He verdünnt das konzen-

3
trierte He, was mit Kälteerzeugung und dadurch Abkühlung der zweiten Mischkammer einhergeht. Das

3 in der zweiten Mischkammer erzeugte verdünnte He sinkt wegen der grösseren spezifischen Dichte

3
durch das konzentrierte He über den zweiten Verbindungskanal zur ersten Mischkammer und fügt

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sich zu dem dort vorhandenen verdünnten ³He.

Dadurch, dass der Strom

3
verdünntes He, der über den zweiten Verbindungskanal die zweite Mischkammer verlässt, von dem durch das Superleck dieser Kammer zugeführten Strom superflüssiges He getrennt ist, tritt keine inutuelle Reibung auf, die mit Wärmeerzeugung einher— gehen würde.

Da die zweite Mischkammer nun

sehr schnell auf dieselbe oder sogar auf eine niedrigere Temperatur als die erste Mischkammer gebracht wird, kann ein "single-shot"-Experiment nach sehr kurzer Zeit anfangen.

Der vollständige Vorrat konzen-

triertes He in der oberen Mischkammer und im oberen Teil der unteren Mischkammer kann nun dazu verwendet werden, während langer Zeit eine sehr niedrige Kühltemperatur beizubehalten. Da ein Superleck ein schlechter Wärmeleiter ist, wird fast keine Wärme über dieses Superleck der zweiten Mischkammer zuströmen.

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-9- PHN 8'Π

ΛΛ 1.11.1977

Eine günstige Ausführungsform

3 k
der He- He-Verdünnungskühlinaschine nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass bei Mündung des Superlecks in den Verdampfungsbehälter oder in den ersten Verbindungskanal, dieser erste Verbindungskanal bziv. der stromaufwärts der Mündung liegende Teil dieses Kanals

derart ausgebildet ist, dass das He darin wenigstens örtlich seine kritische Geschwindigkeit überschreitet.

Es hat sich herausgestellt, dass

3 infolge der Tatsache, dass das He eine Geschwindigkeit aufweist, die grosser ist als

3 seine kritische Geschwindigkeit, dieses He das superflüssige He mitreisst, so dass an der Stelle der Mündung des Superlecks in dem Verdampfungsbehälter bzw. in dem ersten Verbin-

3 dungskanal vorhandene verdünnte He noch weiter verdünnt wird, wodurch der osmotische Druck an dieser Stelle abnimmt. Der osmotische Druckunterschied am Superleck nimmt dadurch zu. Dies hat eine Zunahme des Stromes superflüssiges ^He durch das Superleck zur zweiten Mischkammer zur Folge (das superflüssige He strömt von niedrigerem zu höheren osmotischem

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PIIN 8J(18 1.11.1977

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Druck). Das Resultat ist, dass duixh die zusätzliche Zufuhr von superflüssigem

He die zweite Mischkammer nicht nur schneller abkühlt sondern auch eine noch niedrigere Kühltemperatur annimmt, welche niedrigere Kühltemperatur auch beim "single-sho t"-Experiment beibehalten werden kann.

Eine weiterergünstige Aus-

3 U
führungsform der He- He-Verdünnungskühlmaschine nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass bei der Mündung des Superlecks in die erste Mischkammer das Superleck durch den zweiten Verbindungskanal geführt ist.

Durch diese Anordnung wird das

Wärmeleck von der ersten zu der darüber angeordneten zweiten Mischkammer verringert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen :

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgeraassen Maschine, wobei das Superleck mit dem von der

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•rf- PHN 8k18

Ah 11.1. 1977

oberen Mischkammer abgewandten Ende in und in der Nähe des Bodens der unteren Mischkammer mündet,

Figur 1a zeigt in einem Längsschnitt die zwei über einen Kanal verbundenen Mischkammern aus Figur 1, wobei das Superleck zugleich durch den genannten Kanal geführt ist.

Figur 2 zeigt in einem Längsschnitt eine Ausführungsform, bei der das Superleck mit dem von der oberen Mischkammer abgewandten Ende in den Verbindungskanal zwischen der unteren Mischkammer und dem Verdampfungsbehälter mündet und der in der unteren Mischkammer und der Stelle der Mündung liegende Teil dieses Verbindungskanals als Kapillare ausgebildet ist,

Fig. 3 einen Längsschnitt

durch eine Ausführungsform, bei der die obere Mischkammer über das Superleck mit dem Verdampfungsbehälter verbunden ist und in dem Verbindungskanal zwischen der unteren Mischkammer und den Verdampfungäjehälter Verengungen vorgeselien sind.

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PHN 8-Ή8 11.1.1977

In Figur 1 ist mit dem

Bezugszeichen 1 ein Zuführungskanal für konzentriertes He bezeichnet, der in eine Mischkammer 2 mündet, die über einen Verbindungskanal 3 für verdünntes He mit einem Verdampfungsbehälter h verbunden ist. Ein Wärmeaustauscher 5 ist einerseits in den Zuführhrungskanal 1 und andererseits in den Verbindungskanal 3 aufgenommen.

Der Verdampfungsbehalter h ist mit einer Abfuhr 6 für im wesentlichen He-Gas versehen, welche Abfuhr mit dem Eingang eines Pumpsystems 8 verbunden ist, dessen Ausgang 9 an den Zuführungskanal 1 angeschlossen ist. Der Zuführungskanal 1 enthält einen Hahn 10, Vorkühlvorrichtungen 11, 12, und 13 und einen innerhalb des Verdampfungsbehälters h angeordneten Wärmeaustauscher lh. Die Vorkühlvorrichtung 11 ist beispielsweise ein Flüssigstickstoffbad (78 K), während die Vorkühlvorrichtungen 12 und 13 beispielsweise aus einem Flüssigheliumbad von k,2 K bzw. 1,3 K bestehen.

Ueber der Mischkammer 2 ist eine zweite Mischkammer 15 angeordnet, deren

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PIlN δJn

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Unterseite über einen Verbindungskanal 16 mit der Oberseite der Mischkammer 2 verbunden ist. Der Verbindungskanal 16 ist als dünnes Rohr mit einem Durchmesser von nur einigen Millimetern ausgebildet, damit die Verbindung zwischen den beiden Mischkammern schlecht wärmeleitend ist.

Ein Superleck 17» das bekannt—

lieh normales He nicht oder praktisch nicht,

k durchlässt, superflüssiges He jedoch wohl, mündet mit dem einen Ende 17a in und in der Nähe des Bodens der oberen Mischkammer 15 und mit dem anderen Ende 17b in und in der Nähe des Bodens der unteren Mischkammer 2. Das Superleck 17 ist schlecht wärmeleitend ausgebildet und zwar aus denselben Gründen wie der Kanal 16.

In Betrieb ist der Hahn 10 zunächst geöffnet.

Das Pumpsystem 8 führt dann

3
nahezu reines He-Gas dem Zuführungskanal 1 zu. In den Vorkühlvorrichtungen 11, 12, 13 und im Wärmeaustauscher ^k wird das He-Gas kondensiert und auf eine Temperatur von etwa 0,7 K

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■ r:in 8k AL 11.1.1977

gebracht. Im Wärmeaustauscher 5 erfährt das

flüssige konzentrierte He eine weitere Temperatursenkung und tritt danach in die Mischkammer 2, wo sich zwei durch eine Grenzflache
18 getrennte Phasen 19 und 20 von konzentriertem JIe bzw. verdünntem He (lie gelöst in He)

3 h

befinden. Im verdünnten He ist das He super-

flüssig. Der Uebergang von He aus der Phase

19 über die Grenzfläche 18 zur Phase 20 bewirkt

3
Kühlung. Das He, das durch die Grenzfläche 18 gegangen ist, strömt in der verdünnten Phase
durch den Verbindungskanal 3 zum Verdampfungsbehältei" ^i und kühlt unterwegs im Wärmeaus-

3
tauscher 5 das konzentrierte He, das auf dem

Weg zur Mischkammer 2 ist.

Der Verdampfungsbehälter 4 wird

abgepumpt vom Pumpesystem 8. Dadurch, dass der

3
Dampdruck des He viel grosser ist als der von

h 3

He verlässt fast reines He den Verdampfungsbehälter h durch die Abfuhr 6. Nach Verdichtung

wird das abgesaugte He vom Pumpsystem 8 wieder dem Zuführungskanal 1 zugeführt. In der dargestellten Lage ist nicht nur im oberen Teil der unteren Mischkammer 2 sondern auch im Verbindungskanal 16 und in der oberen Mischkammer

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y PHN 8Ή8

ΑΊ- ■ n.1.1977

3
15 konzentriertes He vorhanden.

Venn es das Superleck 17 nicht

gäbe, würde dadurch, dass die Kälteerzeugung in der Mischkammer 2 erfolgt und die Mischkammer 15 schlecht wärmeleitend mit der Mischkammer 2 verbunden ist, die Temperatur in der Mischkammer 15 erst nach sehr langer Zeit denselben niedrigen lert der Temperatur der Mischkammer annehmen. Durch das Superleck 17, dessen unteres Ende 17b im verdünnten He ragt und dessen oberes

3 Ende 17a sich dm konzentrierten He befindet, kann

h 3

nun superflüssiges He aus dem verdünnten He in der Mischkammer 2 über dieses Superleck zum konzentrierten "He in der Mischkammer 15 strömen.

Die Treibkraft dabei ist der Unterschied in den

3
osmotischen Drücken von He, die auf beiden Seiten des Superlecks 17 vorhanden sind. Der

3
osmotische Druck des He in der verdünnten Lösung an der Stelle des Superleckendes 17b ist niedriger als der in der konzentrierten Lösung an der Stelle des Superleckendes 17a. Dadurch strömt superflüssiges He in Richtung von dem niedrigeren zum höheren osmotischen Druck, also von der Mischkammer 2 zur Mischkammer 15·

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-y6- ' pun 8'n8

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Li. Das superflüssige He, das an

der Stelle 17a aus dein Superleck tritt, verdünnt dort das vorhandene konzentrierte He, was auf analoge Weise, wie bei der Grenzfläche 18, mit Kälteerzeugung einhergeht. Die Mischkammer 15 nimmt dadurch in sehr kurzer Zeit die niedrige Temperatur der Kammer 2 an. Das

3 in der Mischkammer 15 gebildete verdünnte He,

das eine höhere Wichte hat als das konzentrierte 3He an dieser Stelle, sinkt durch den Verbindungskanal 16 herab und fügt sich in der Mischkammer 2 zu der verdünnten Phase 20. Da die Mischkammer 15 sehr

schnell abgekühlt ist, kann sehr bald mit einem "single-shot"-Experiment angefangen werden, wobei ein mit der Mischkammer 15 in Wärmekontakt stehender nicht dargestellter Gegenstand auf sehr niedrige Temperatur (einige inK) gekühlt wird. Dazu wird der Hahn 10 geschlossen,

3 so dass die Zufuhr von konzentriertem He zur Mischkammer 2 mit Ausnahme gewisser Nachlieferung aus den Wärmeauäbauschern 5 und 14 und aus dem Zuführungskanal 1, aufhört. Das Anhalten des Stromes konzentriertes He bedeutet, dass es einen Wärmetransportweg zur Mischkammer 2

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-y1- PHN 8Ή8

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weniger gibt. Dadurch sinkt die Temperatur in der Mischkammer 2 und, durch den Transport von superflüssigem He über das Superleck 17, auch in der Mischkammer 15. Dadurch, dass das Pumpsystem 8 wirksam bleibt und He abgesaugt wird, geht der Kühlvorgang in der Mischkammer 2 weiter. Der in der Mischkammer 15 j dem Verbindungskanal 16 und oben in d?r Mischkammer 2 vorhan- 3 dene Vorrat konzentriertes He geht allmählig in die verdünnte Phase 20 über. Unter dem Einfluss des hydrostatischen Druckes des im Verbindungskanal 3 vorhandenen verdünnten

3 3

He nimmt verdünntes He die Stelle des ver-

schwindenden konzentrierten He ein. Die Grenzfläche 18 schiebt dadurch allmählich nach oben zur Mischkammer 15· Einmal in der Mischkammer 15angelangt erfolgt dort die Kälteerzeugung und wird, wegen der schlechten Wärmeleitung von der Mischkammer 2 zur Mischkammer 15, in der letztgenannten Kammer eine Temperatur erreicht, die wesentlich niedriger ist als in der Kammer 2.

Nicht nur kann auf diese Weise der zu kühlende Gegenstand auf eine sehr nie-

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drige Temperatur gebracht werden, sondern auch während langer Zeit auf dieser Temperatur gehalten werden. Die Mischkammer 15 ist immer nahezu thermisch isoliert.

Durch die Anordnung (Figur 1a) des Superlecks 17 innerhalb des Verbindungskanals 16, der nun einen angepassten Durchmesser aufweist und zwar derart, dass zwischen den beiden Elementen ein kapillarer Ringkanal gebildet ist, wird das Wärmeleck von der nnteren zur oberen Mischkammer verringert.

Die Verdünnungskühlmaschine nach Fig. 2 entspricht in grossen Zügen der nach Fig. 1. Der oberen Teil derMaschine ist nun nicht dargestellt. Der Figur 1 entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen angegeben. Die Unterschiede sind die folgenden. Das Superleck 17 mündet nun mit dem Ende 17t> in den Verbindungskanal 3 zwischen der Mischkammer 2 und dem Verdampfungsbehälter k. Weiter ist der zwischen der Mischkammer 2 und dem Superleckende 17b liegende Teil 3a des Verbindungskanals 3 als Kapillare ausgebildet, in der He eine Geschwindigkeit grosser als die kritische Geschwindigkeit aufweist. Der grosse Vorteil dabei ist, dass

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dadurch superflüssiges He mit dem lie mitgerissen wird. Durch die zunehmende Konzentration von superf lüssigein He an der Stelle des Superleckendes 17b (bzw.

3 durch eine weitere Verdünnung des lie an dieser Stelle) sinkt an dieser Stelle der osmotische Druck. Der osmotische Druckunterschied am Superleck 17 nimmt also zu mit der Folge eines grösseren Stromes superflüssiges He vom Verbindungskanal 3 zur Mischkammer 15· Nicht nur sinkt die Temperatur der Mischkammer 15 dadurch schneller sondern zugleich wird eine niedrigere Temperatur erreicht als in dem Falle, woes keinen Mitreisseffekt gäbe.

Während des "single-shot"-Experimentes wird der Mitreisseffekt beibehalten, weil He aus dem Verdampfungsbehälter h abgesaugt wird. Dadurch, dass das He nicht

3
entgegen dem verdünnten He zu strömen braucht, bedeutet dies zugleich eine äusserst niedrige Kühltemperatür der Mischkammer 15 während eines derartigen Experimentes (keine mutuelle Reibung) Uebrigens entspricht die Wirkungsweise der in Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise.

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PHN 8 h 11.1.1977

Die Verdünnungskühlmaschine nach Figur 3 weicht sofern von der nach Figur 2 ab, dass das Superleckende 17b nun in den Verdampfungsbehälter h in der Nähe des Bodens des Behälters mündet, so

k dass es immer superflüssiges He aus der vorhandenen verdünnten Phase aufnehmen kann.

Im Verbindungskanal 3 sind Verengungen 30

3 vorgesehen, die dafür sorgen, dass He durch Ueberschreitung der kritischen Geschwindigkeit superflüssiges He zum \^erdampfluigsbehälter h mitreisst, so dass der osmotische Druck in diesem Behälter sinkt und ein grösserer Strom superflüssiges He durch das Superleck 17 zur Mischkammer 15 geht.

Ausser dem osmotischen Druckeffekt und d?m Mitreisseffekt gibt es in betreffenden Fall zugleicii einen Gravitationseffekt, der Strömung von superflüssigem He aus dem Verdampfungsbehälter h durch das Superleck 17 zur Mischkammer 15 fördert.

Zum Uebrigen funktioniert die Maschine wie bei Figur 1 beschrieben wurde.

Mit einer derartigen Maschine ist es möglich, in einem "single-shot"-

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PlIN 8^ 18

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Experiment bei einem Volumen der Mischkaminer 15 von etwa 10 cm¹ und einer Pumpgeschwindigkeit des Pumpsystems 8 von 1.10 mol He/ Sekunde ein Objekt während etwa 10 Stunden auf einer konstanten niedrigen Temperatur von 3 niK zu halten.

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Claims

PIIN 8Ή

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PATENTANSPHUECHE :

[ λ ../ He- Ile-Verdüiinungskühlmaschine

für sehr niedrige Temperaturen mit einer ersten

3 k
Mischkammer für He und He mit einem Zuführungskanal zum Zuführen von flüssigem konzentriertem

3
He, welche erste Mischkammer durch einen mit

dem Zuführungskanal in wärmeaustauschendem Kontakt stehenden ersten Verbindungskanal für verdünntes

He mit einem Verdanipfungsbehäl ter zur Trennung von

3 3 4
verdünntem He in He und He verbunden ist, welcher Verdampfungsbehälter mit einer Abfuhr

3
führ im wesentlichen aus He-Gas bestehendes Helium versehen ist, wobei die erste Mischkammer weiter mit einer auf einem höheren Pegel angeordneten zweiten Mischkammer verbunden ist und zwar über einen zweiten Verbindungskanal, der mit einem Ende unten in die zweite und mit dem anderen Ende oben in die erste Mischkammer mündet, wobei mindestens ein Superleck vorhanden ist, das mit einem Ende in die zweite Mischkam-

k mer zum Zuführen von superflüssigem He zu dieser Kammer mündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Sujjerleck ( 17) mit dem anderen Ende (17 b) unmittelbar in und in der Nähe des Bodens des Verdampfungsbehälters (4) oder der ersten Mischkammer (2) oder aber in den ersten Verbin-

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PHN 8>H8

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dungskanal (3) zur Aufnahme von superflüssigem

h 3

He aus verdünntem He an dieser Stelle mündet.
2. He- 'ile-Verdüniiungskühlmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Mündung des Superlecks (17) in den Verdampfungsbehälter (4) oder in den ersten Verbindungskanal (3) dieser erste Verbindungskanal (3) bzw. der stromaufwärts der Mündung liegende Teil (3a) dieses Kanals derart (3a; 30) ausge-

•3

bildet ist, dass das He darin wenigstens örtlich seine kritische Geschwindigkeit überschreitet.
3. He- He-Verdünnungskühlmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Mündung des Superlecks (17) in die erste Mischkammer (2) das Superleck (17) durch den zweiten Verbindungskanal (16) geführt ist.

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