SU330785A1 - Установка дл получени сверхнизких температур - Google Patents

Description

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ П ТЕМП Изобретение относитс  к криогенной технике , в частности к конструированию установок дл  получени  температур до нескольких сотых градуса Кельвина. Известна установка дл  получени  сверхнизких температур, содержаща  систему подачи смеси гели -3 и гели -4 и криостат с криогенной жидкостью, в котором находитс  азотна  ванна, перва  гелиева  ванна (с температурой кипени  4,2°К), втора  гелиева  ванна (с температурой кипени  1,0-1,2°К) и внутри которого размещены камеры испарени  и смещени , соединенные с системой откачки и возврата паров гели -3, в которую вход т бустериый насос , диффузионный насос и механический форвакуумный насос. Наличие столь сложной и громоздкой системы откачки паров гели -3 влечет за собой трудность эксплуатации, длительность пускового периода, значительные затраты энергии, ненадежность работы и необходимость использовани  значительных количеств гели -3. С целью повышени  эффективности и увеличеии  надежности и экономичности установки, а также уменьшени  времени запуска и количества используемого гели -3 в предложенной установке система откачки и возврата паров гели -3 выполЧЕНИЯ СВЕРХНИЗКИХ 5 . ТУР Щ.1ШЯиена в виде не менее чем двух нопеременно работающих в режиме откачки и в режиме возврата паров адсорбционных насосов , причем насосы снабжены нагревател ми и окружены вакуумными рубащкамн, соединенными с трубками, внутри которых расположены передвигающиес  из холодной зоны в теплую и наоборот малые адсорбционные насосы. Кроме того, в криостате размещен дополнительный адсорбционный насос дл  откачки паров криогенной жидкости. На чертеже показана принципиальна  схема предложенной установки. Внутри криостата 1 установки расположены азотна  2, гелиева  перва  3 и гелиева  втора  4 ваниы, камера 5 испареии , теплообменник 6 и камера 7 смешеии . Во второй гелиевой ванне 4 наход тс  дроссели 8 и 9, а в первой - адсорбционный насос 10 и окруженные вакуумными рубащками 11 и 12 адсорбционные насосы 13 и 14, вокруг которых навиты нагреватели 15 и 16. Вакуумные рубащки заполнены теплообменным газом и соединены с трубками 17 Н 18, внутри которых могут передвигатьс  вверх и вниз (из холодной зоны в теплую и наоборот) адсорбционные насосы 19 и 20. Адсорбциопиые насосы 13 и 14 соединены с камерой испарени  через

вентили 21 и 22, a с камерой смсшеип  - через дроссели л теплообменник. Перва  п втора  ге.ииевые ваииы сообщаютс  между собой посредством вентил  23, а адсорбциопньш насос 10 соединен с второй гелиевой ванной через вентиль 24.

Установка работает следующнм образом.

Камеру испарени  носредством трубонровода соедин ют с системой хранени  смеси гелнй-З и гелнй-4 (трубопровод и баллон со смесью на чертеже не ноказаны) при закрытых вентил х 21, 22 н 24 и открытом веитиле 23, нрн опущенных в нижнюю часть трубок 17 и 18 малогабаритных адсорбционных насосах 19 н 20. В азотную вапну заливают жидкий азот, а в первую гелиевую ванну - жидкий гелий, который через вентнль 23 заполн ет н вторую гелиевую ваииу.

Чтобы смесь гелп -3 п гелн -4, ноступающа  нз системы храпени  в камеру исиареии , а через теилообменник и в камеру смещени , не откачпвалась через тен;1ооб .меииик и дроссели адсорбцно 1иыми насосами 13 н 14, включают нагреватели 15 и 16 (в вакуумиых рубащках при этом хороший вакуум, поскольку тенлообменный газ адсорбирован наход щимис  в нижних холодных част х трубок 17 и 18 адсорбциопиыми насосами 19 н 20). Затем вентиль 23 закрывают и открывают вентиль 24. Благодар  адсорбции паров адсорбцнонным пасосом 10 температура жидкого гели  во второй гелиевой ванне становитс  1°К. При этой температуре смесь гелм -З н гели -4 конденсируетс  и заполн ет камеру смещени , теилообмеипик и камеру испарени , после чего систему хранени  смеси гелий-3 и гелий-4 отсоедии ют, затем выключают нагреватели 15 и 16, насосы 19 и 20 иоднимают в верхнюю (теплую ) часть трубок 17 и 18, н десорбнруемый из насосов 19 и 20 тен.чообменный газ занолн ет вакуумные рубашки, благодар  чему адсорбционные насосы 13 и 14 охлаждаютс  до низкой темнературы. При этом из-за большого сонротпвлепп  дросселей и соедин ющего нх с насосами 13 и 14 трубопровода ирактически ие происходит откачки смеси гели -3 и гели -4. Откачка на )ов иад раствором изотопов гели  из камеры исиарени  адсорбцноииым пасосо.м 13 (открывают веитиль 21) приводит к понижению температуры раствора н его расслоению . Дальнейшую откачку паров над расслоившимс  раствором изотопов гели  (уже нрактическн чистого гелн -3) производ т адсорбционным иасосо.м 14, дл  чего закрывают вентнль 21 i открывают вептиль 22. В это врем  малогаба)ит11ый адсорбциоипый насос 19 опускают в нижнюю, холодную часть трубки 7, гд,е он адсорбирует теилообменный газ, создава  высокий вакуум в вакуумной рубашке 11, и включают нагреватель 15. Десорбнруемый при этом из насоса 13 гелий конденсируетс  в дросселе 8 и через теплообменник поступает в камеру смешеии . После пасыщени  адсорбента иасоса 14 гелием-3 и десорбации гели  из насоса 13 закрывают вентиль 22, выключают нагреватель 15, насос 19 иоднимают в верхнюю теплую часть трубки 17, заполн   вакуумную рубащку 11 теплообмеппым газом; насос 20 онускают в нижнюю холодную часть трубки 18, что сопровождаетс  созданием высокого вакуума в вакуумиой рубашке 12, включают нагреватель 16 и открывают веитиль 21. Тенерь вновь адсорбци  паров гелн -З производитс  насосом 13, а на растворение в камеру смешени  подают гелнй-З, десорбируемг ш из иасосов 14 н т. д. Благодар  раствореиню гели -3 и иереходу его через разделени  фаз температура в камере смешени  понижаетс .

Количество гели -3, циркулирующее в системе, а следовательио, холодоироизводительность установки регулируют иаход игимис  в камере испарени  иагревател ми.

Система откачки паров гели -3 может быть размещена i в отдельно сто н1ем сосуде Дьюара.

Фор м у л а и 3 о б р е т е и и  

1. Установка дл  иолучеии  сверхиизких температур, содержаща  систему иодачи смеси гели -3 и гели -4 и криостат с криогенной жидкостью, внутри которого размещеиы камера испарени  и камера смешени , соедкиеппые с системой откачки и возврата паров гели -3, отличающа с  тем, что, с целью повыщени  эффектпвиости и увеличени  надежности установки , система откачки и возврата паров гели -3 вынолиена в виде не менее чем двух поиеременно работающих в режиме откачки и в режиме возврата паров адсорбиионных насосов.

2. Установка ио п. 1, отличающа с  тем, что адсорбционные насосы снабжены нагревател ми и окружены вакуумными р башками, соединенными с трубками, внутри которых расположены передвигающиес  из холодной зоны в тенлую и наоборот малые адсорбционные насосы.

3. Устаиовка ио пп. 1 и 2, отличаю|ц а   с   тем, что в криостате размещен дополнительный адсорбциоииый иасос дл 

откачки паров криогениой жидкости.

Claims (3)

1. Фор м у ла изобретения

   1. Установка для получения сверхнизких температур, содержащая систему подачи смеси гелия-3 и гелия-4 и криостат с криогенной жидкостью, внутри которого раз40 мещены камера испарения и камера смешения, соединенные с системой откачки и возврата паров гелия-3, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и увеличения надежности уста45 новки, система откачки и возврата паров гелия-3 выполнена в виде не менее чем двух попеременно работающих в режиме откачки и в режиме возврата паров адсорбционных насосов.

   50
2. 2. Установка по π. 1, отличающаяся тем, что адсорбционные насосы снабжены нагревателями и окружены вакуумными рубашками, соединенными с трубками, внутри которых расположены передвигаю55 щиеся из холодной зоны в теплую и наоборот малые адсорбционные насосы.
3. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в криостате размещен дополнительный адсорбционный насос для 60 откачки паров криогенной жидкости.