SU1588980A1 - Криостат - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенной технике, а именно к криостатам, используемым в области низких температур, например, дл  размещени  криоэлектронных узлов радиоаппаратуры. Задача снижени  теплопритоков решаетс  за счет более полного использовани  хладосодержани  отход щих паров и повышени  надежности клеевого соединени . Это достигаетс  тем, что канал дл  вывода паров хладагента выполнен с переменным сечением, образованным чередующимис  дисками из низкотеплопроводной пробки разных диаметров, плотно установленными под крышкой и соединенными с отверстием в крышке через канал, выполненный в верхних дисках на глубину, составл ющую удвоенную толщину фланца корпуса. Каналы соединены на периферии диска с меньшим диаметром. Также напротив дисков меньшего диаметра закреплены на горловине тепловые экраны. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к криогенной технике , а именно к криостатам, используемым в области низких и сверхнизких температур , в частности дл  размещени  криоэлектронных узлов радиоаппаратуры.

Цель изобретени  - повыщение надежности и ресурса работы криостатов из полимерных материалов.

На чертеже схематично изображен крио- стат, общий вид.

Криостат содержит корпус 1 и внутренний сосуд 2, между которыми размещена слоисто-вакуумна  изол ци  3 с экранами 4, закрепленными на горловине 5 сосуда 2, закрытой крыщкой 6. Горловина 5 соединена с фланцем 7 корпуса 1 при помощи кле  «ВТ-10. В горловине 5 плотно под крыщкой 6 установлена пробка в виде чередующихс  дисков 8 и 9 разного диаметра , установленных между собой плотно с возможностью образовани  канала 10 переменного сечени  дл  отвода паров хладагента по периферии дисков 8 и 9. Диски 8 и 9 выполнены из низкотеплопроводного материала, например из пенопласта с закрытыми порами, и герметично соединены между собой с образованием газонепроницаемых внутренних полостей при помощи промежуточного сло  11 на диске 8 большего диаметра из высокотеплопроводного материала, например пленки алюмини- зированного майлара. Толш,ина дисков 8 и 9 определ етс  конструктивно, в зависимости от длины и диаметра горловины 5. В верхней части пробки выполнен канал 12 на глубину Н, составл ющую удвоенную толщину В фланца 7 корпуса 1. Целесообразность выбора такой глубины обоснована экспериментально. Глубина приближает выход паров хладагента к клеевому щву (по вл етс  опасность трещинообразовани  в нем), а глубина уменьшает длину охлаждающегос  канала 10. Канал 12 соединен с каналом 10 на периферии диска

сд

00 00

со

00

9 меньшего диаметра и с отверстием 13 в крышке 6. В пробке выполнен вертикальный канал 14 дл  заливки хладагента, а все диски закреплены на центральном стержне из низкотеплопроводного материала (не показан).

Криостат работает следующим образом.

Подготавливают криостат к работе, дл  чего вакуумируют полость между корпусом 1 и внутренним сосудом 2. Затем через канал горловины 5 с помощью переливного устройства подают жидкий гелий ко дну внутреннего сосуда 2. Через 1,5-2 ч после охлаждени  внутренний сосуд 2 окончательно заполн ют гелием. Криостат готов к работе. В процессе охлаждени  криостата использующийс  гелий, проход  по каналу 10, постепенно активно охлаждает изол цию с экранами , горловину 5 и пробку и с температурой -200 К выходит через канал 12 и отверстие 13 из криостата.

Повыщение надежности криостатов из полимерных материалов, например из стеклопластика , состоит в защите клеевых соединений от резкого перепада температур в месте склейки деталей криостата. Таким местом  вл етс  клеевой шов между горловиной криогенной емкости и фланцем корпуса криостата . Дл  предотвращени  растрескивани  в районе клеевого щва в теле пробки и в крышке кристата выполнены каналы дл  вывода паров хладагента. Устранение растрескивани  обеспечивает сохранение вакуума, т. е. повыщ.ает надежность и ресурс работы криостата.

Выполнение дисков пробки разного диаметра предполагаетс  (с целью повышени  ресурса работы криостата путем увеличени  времени прохождени  паров хладагента по каналу переменного сечени ) в результате использовани  не столько увеличени  пути отход щих паров хладагента, сколько наличи  турбулентного потока газа в канале переменного сечени , где благодар  большой интенсивности турбулентного перемешивани  турбулентные течени  обладают повышенной способностью к теплообмену. Следовательно , использу  канал переменного сечени , увеличивают передачу теплоты, т. е. теплообмен между парами криожидкости, стенкой горловины криогенной емкости и тепловыми экранами, закрепленными на горловине криогенной емкости в местах расположени  дисков меньшего диаметра.

Предложенный криостат относитс  к безазотным , немагнитным, радиопрозрачным криостатам из полимерных материалов, например к стеклопластиковым. А так как этот криостат не имеет дополнительного азотного охлаждени , то необходима тщательна  теплоизол ци  гелиевой емкости, что дости

0

5

0

5

0

5

0

гаетс  посредством тепловых и радиационных экранов.

Соотношение размеров  вл етс  минимальным и определ етс  экспериментально . Опасность трещинообразовани  по вл етс  при , при уменьшаетс  длина охлаждающего канала, что снижает надежность и ресурс работы криостата .

Соединение каналов 12 и 13 на периферии диска меньшего диаметра выбрано с целью снижени  гидродинамического или гидравлического сопротивлени , возникающего при внезапном сужении канала, а также дл  образовани  застойной зоны с установившейс  температурой под фланцем корпуса криостата в месте клеевого шва, что предотвращает растрескивание и увеличивает прочность криостата.

Места расположени  дисков меньшего диаметра , где происходит наиболее эффективный теплообмен между парами гели  и горловиной (за счет уменьшени  скорости истечени  газа в этом месте), совпадают с местами креплени  тепловых экранов на горловине. Это необходимо дл  интенсификации теплообмена между тепловыми экранами горловиной. Указанный признак в совокупности с предложенной формой канала в горловине криостата в пробке и в крышке позвол ет снизить теплопритоки на 10% и увеличить ресурс работы криостата.

Claims (4)

1.Криостат из полимерных материалов, содержащий корпус с крышкой, тепловые экраны, внутренний криогенный сосуд с горловиной , закрепленной клеевым соединением во фланце корпуса, пробку в виде чере- дуюшлхс  дисков на низкотеплопроводного и слоев из высокотеплопроводного материалов и канал вывода паров хладагента , образованный зазором между дисками и горловиной и соединенный с отверстием в крышке, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и ресурса работы, канал дл  вывода паров хладагента соединен с отверстием в крышке посредством канала, выполненного в пробке и имеющего длину, предпочтительно равную удвоенной толщине фланца корпуса.

2.Криостат по п. 1, отличающийс  тем, что диски пробки имеют разные диаметры.

3.Криостат по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что, с целью снижени  гидравлического сопротивлени , каналы соединены на периферии диска с меньшим диаметром.

4.Криостат по пп. 1-3, отличающийс  тем, что тепловые экраны закреплены на горловине внутреннего криогенного сосуда напротив дисков меньшего диаметра.