Проточный гелиевый криостат

(72) Автор изобретения с

Г. С. Горбунов. г:.

f.

Специальное конструкторское бюро "Энергох) ммааг,, - г. ;>(7l ) Заявитель (54) ПРОТОЧНЫЙ ГЕЛИЕВЫЙ КРИОСТАТ

Изобретение относится к холодильному машиностроению, в частности к исследовательским стендам с циркуляцией жидкого гелия, и может быль использовано для исследования теплообмена и гидродинамики двухфазных и однофазных потоков гелия.

Известно устройство для исследования теплообмена и гидродинамики двухфазных и однофазных потоков гелия, включающее гелневый сосуд ожнжительной машины, крио10 стат, гелиевые магистрали и исследовательский участок гелиевого трубопровода l1).

Недостатком этого устройства является то, что тепловая защита исследовательского участка гелиевого трубопровода ограничена в

15 этой конструкции только зкранно-вакуумной изоляцией, что в ряде случаев. может быть недостаточно. Другим недостатком этого устройства является труднодоступность канала, по которому течет исследуемый поток жидкого, гелия пля ввода различного рода датчиков н визуального наблюдения.

Наиболее близким к изобретению является проточный гелневый криостат, содержа2 щий корпус с окнами для наблюдения, размещенный в нем вертикальный трубопровод для исследуемого гелия, установленные вокруг него гелиевый и азотный экраны, выполненные в виде обечаек с размещенными на них теплообменниками, охлаждаемые токовводы для нагрева участков гелиевого трубопровода, помещенные в трубки (2).

Недостатком известного проточного гелиевого криостата является смещение окон экра. нов при их захолаживании вследствие его невысокой жесткости, а увеличение жесткости экранов приводит к увеличению их массы и вызывает до Олнитетьные затраты криогенной жидкости на захолаживание, увеличивает сечение подвесок и усложняет монтажные работы. Гелиевый трубопровод проточного криостата снабжен большим количеством дат "1ков температуры, он связан с изм рителями давления импульсными трубками, при подводе тепла к нагреваемым участкам трубопровода sa счет омического тепловыделения стенок трубопровода необходим подвод электрического,окна по толстым проводникам, t5

3 94349 применение охлаждаемых токовводов для исклк>чения трудноконтролируемых теплопритоков в криогенную зону. Выполнение экранов в ниде цилиндрических обечаек усложняет вывод проводников, трубок кабелей, что возможно либо через торцы экранов, либо через поперечный разъем, или же всегда возможно,так как требуется разборка экранов в противоположные от разъема стороны, или ведет к увеличению диаметров экранов в тф . случае ввода и вывода кабелей и трубопроводов через их торцы. Перечисленные недостатки приводят к снижению точности измерения и удобства эксплуатации криостата.

Цепь изобретения — повышение точности измерения и удобства эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в проточном гелиевом криостате, содержащем корпус с окнами для наблюдения, размещенный в нем вертикальный трубопровод для исследуемого гелия, установленные вокруг него гелиевый и азотный экраны, выполненные в виде обечаек с размещенными на них теплообменниками, охлаждаемые токовводы для нагрева участков гелиевого трубопровода, помещенные в трубки, трубки с токовводами установлены вертикально, закреплены на поверхности обечаек гелиевого экрана и подсоединены к выходу теплообменника этого экрана.

При этом гелиевый экран имеет продольный

ЭО разъем и на каждой половине экрану установлены и связаны между собой стяжками по меньшей мере по две трубки с токовводами.

На фиг, 1 схематично изображен проточный гелиевый криостат, продольный разрез; на фиг.- 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг, 3 разрез Б — Б на фиг. 2; на фиг. 4 — гелиевый экран, аксонометрия (одна половина экрана условно смещена относительно другой). и

Проточный гелиевый криостат содержит корпус 1 с окнами 2, 3 и 4 для наблюдения>размещенный в нем вертикальный трубопровод 5 для исследуемого гелия, установленные вокруг него гелиевый и азотный экраны6 и 7,охлаждаемые токовводы 8 для.нагрева участков гелиевого трубопровода 5, помещенные в трубки 9. Гелиевый и азотный экраны 6 и 7 выполнены в виде обечаек с размещенными на них теплообменниками 10. Трубки 9 с токовводами 8 установлены вертикально, закреплены посредством скобок 11 на поверхности обечаек гелиевого экрана 6 и подсоединены к выходу 12 теплообменника 10 этого экрана. Гелиевый экран 6 имеет продольный разъем и на каждой половине экрана 6 установлены, по меньшей мере две трубки 9 с токовводами 8 и связаны между собой стяжками 13. В гелиевом трубопроводе 5 име8 4 ются также прозрачные вставки 14 напротив окон 2, 3 и 4 для наблюдения.

Проточный гелиевый криостат работает следующим образом.

Охлаждающий гелий подается в теплообменник 10 колонны гелиевого экрана 6, охлаждает их и поступает на вход токовводов 8.

Двигаясь навстречу тепловому потоку по проводникам токоввода 8, охлаждающий газ снимает с них тепло, одновременно нагреваясь сам, и выходит за пределы корпуса 1, Жесткая конструкция, составленная из двух токовводов 8 на каждую половину гелиевого экрана 6 и стяжек 13,.при захолаживании препятствует деформации гелиевого эк-! рана 6, что позволяет выполнять в нем окно 2 (для наблюдения за процессом кипения гелия) минимальным, без запаса на возможное смещение его при захолаживании. За счет этого уменьшается теплоизлучающая поверхность и снижается теплоприток к гелиевому трубопроводу. Жесткий каркас гелиевого экрана 6 позволяет сделать его обечайку минимальной толщины, что уменьшает его массу.

Продольный разъем гелиевого экрана 6 позволяет выводить через него кратчайшим путем провода, импульсные трубки (не показаны), которые не препятствуют сборке и разборке гелиевого экрана 6.

Предлагаемый проточный гелиевый криостат обеспечивает уменьшение теплопритоков к гелиевому трубопроводу, уменьшение массы экранов и удобный ввод-вывод проводников, кабелей и импульсных трубок, что позволяет повысить точность измерения и удобство его эксплуатации, Формула изобретения

1. Проточный гелиевый криостат, содержащий корпус с окнами для наблюдения, раз-. мещенный в. нем вертикальный трубопровод для исследуемого гелия, установленные вокруг него гелиевый,и азотный экраны, выполненные в виде обечаек с размещенными на них теплообменкиками, охлаждаемые токовводы для нагрева участков гелиевого трубопровоФ да, помещенные в трубки, о т л и ч а- юш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения и удобства эксплуатации, трубки с токовводами установлены вертикально, закреплены на поверхности обечаек гелиевого экрана и подсоединены к выходу теплообменника этого экрана.

2. Криостат по и. 1, отличающийс я тем, что гелиевый экран имеет продоль5 943498 ный разъем и на каждой половине экрана чстановлены и связаны между собой стяжками по меньшей мере по две трубки с токовводами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Arees А. И. и др. Химическое и неф тяное машиностроение. Реф. сб. ЦИНТИхимнефтемаша, 1979, No 5, с. 23 — 24.

2. Bald IN. В., Zust Н, W. Е. Wooster.

An apparatus bor visualising continuous flow

boiling in liguid helium l Cryogenics., 1977, V. 17, N" 1, р. 33 — 42 (прототип), 943498!

Гостанитель А. Бражникова

1ехред М. Надь

Корректор М. Лемчик

Редактор М. 3!ьн ын

Тираж 543

ВНИИПИ Государственного комитета C((P по делам изобретений и открытий!!3035. Москва. Ж 35, аушскан наб.. д. 4/5

Подписное

Заказ 5087. 45 г! илиад 11ПП "Паге}гг". г. Ужгород. у:i. 11роектная. 4