Криостат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1624 П 9) 5 Р 17 С 3/00//Р 25 О 3/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ гнидежния кже нык(57) Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение в криостатах для охлаждения сверхпроводящих ма тов. Цель изобретения - повышение на ности зв счет исключения превыше предельно допустимых давлений, а та снижение потерь хладагента при аварий тепловыделениях в нижнем сосуде, КриИзобретение относится к криогенной технике, в частности к криостатам для охлаждения сверхпроводящих магнитов,Цель изобретения - повышение надежности криостата за счет исключения превышения предельно допустимых давлений, а также снижение потерь хладагента при аварийных тепловыделениях в нижнем сосуде.На чертеже показана технологическая схема криостата.Криостат содержит верхний сосуд 1 и расположенный под ним нижний рабочий сосуд 2 со сверхпроводящим магнитом 3, Дно сосуда 1 соединено с крышкой сосуда 2 вертикальным трубопроводом 4 с клапаном 5, Сосуд 2 снабжен датчиком 6 давления с приводом, связанным с клапаном, настроенным на закрытое положение при превышении предварительно заданного значения остат содержит размещенные в тсплоизолированном кожухе друг под другом сосуды для хладагента, соединенные между собой трубопроводом с клапаном. Криостат снабжен дополнительным трубопроводом, соединяющим дно нижнего сосуда с паровой полостью верхнего сосуда. Нижний сосуд снабжен датчиком давления с приводом, связанным с клапаном основного трубопровода. В нижнем сосуде расположен сверх- проводящий магнит. В рабочем режиме клапан открыт и пары хладагента (гелия) барботируют из нижнего сосуда через жидкий гелий по основному трубопроводу и удаляются из верхнего сосуда. При аварийных тепловыделениях дэвлене в нижнем сосуде повышается, клапан закрывается, а гелий вытесняется по дополнительному трубопроводу в верхний сосуд. 1 з,п,ф-лы, 1 ил. давления в сосуде 2. В ка .естве клапана могут быть использованы известные запор- Ъ ные клапаны с электромагнитным или алек- Я трическим приводом, а в качестве датчика давления - например, электроконтактный с т) манометр. Дно сосуда 2 соединено дополнительным трубопроводом 7 с паровой полостью сосуда 1, Сосуды и арматура помещены в теплоизолирующий кожух 8.Сосуд 1 снвбжен трубоороеодвми 9 и 10 дов подачи жидкого хладагента и дренажа паров соответственно.Криостат работает следующим образом, Перед началом работы в сосуд 1 по трубопроводу 9 подают жидкий хладагент (например, жидкий гелий), который самотеком сливается в сосуд 2 по трубопроводу 4 через клапан 5 и частично заполняет трубопровод 7. После накопления необходимого запасажидкого гелия в сосудах подачу гелия пре кращают. Испаряющийся иэ-эа тепловыделений в магните 3 и теплопритоков иэ окружающей среды гелий из сосуда 2 барботирует через жидкий гелий внутри трубопровода 4 в сосуд 1 и удаляется из криостата по трубопроводу 10. Сечение трубопровода 4 и клапана рассчитывают в каждом конкретном случае иэ условия обеспечения требуемой пропускной способности по парам гелия при номинальных тепловыделен иях в сверхпроводя щей обмотке магнита и теплопритоках иэ окружающей среды к жидкому гелию внутри сосуда 2, Вместимость сосуда 1 выбирают из осло" вия обеспечения жидким гелием сверхпроводящего магнита в течение его автономной работы (без подачи жидкого гелия по трубопроводу 9), с учетом возможности приема и размещения в нем жидкого гелия иэ сосуда 2 при выходе магнита из сверхпроводящего состояния. При потере сверхпроводимости происходит выделение энергии. запасенной в сверхпроводящем магните в объем жидкого гелия, что приводит к интенсивному образованию паров в сосуде 2, отвод которых в данном случае не обеспечивается через трубопровод 4 и клапан, рассчитанных на отвод паров в нормальном режиме криостатирования. По этим причинам интенсивное генерирование паров гелия сопровождается повышением давления в сосуде 2, которое фиксирует датчик 6 давления. При достижении предварительно заданного предельного давления по сигналу датчика клапан закрывается, а жидкий ге. лий из сосуда 2 вытесняется генерируемыми парами по трубопроводу 7 в сосуд 1. Закрытие клапана исключает испарение жидкого елия в сосуде 1, поскольку становится невозможным как барботирование жидкого гелия в сосуде 1 тепловым гелием иэ сосуда 2, так и подача жидкого гелия нз сосуда 1 к тепловому магниту. Сечение трубопровода 7 рассчитывают в каждом конкретном случае иэ уровня обеспечения 5 допустимого повышения давления в сосу"е2 и требуемой пропускной способности, После вытеснения жидкого гелия из сосуда 2 магнит оказывается в среде газообразного гелия. Дальнейшее выделение запасенной в 10 магните энергии приводит к разогреву донекоторой конечной температуры как само" го магнита, так и окружающего газа. Го мере перегрева гаэ иэ сосуда 2 вытесняется по трубопроводу 7 в газовую полость сосуда 1, 15 откуда удаляется по трубопроводу 10.Таким образом, в предлагаемом криостате (по сравнению с известными) повышена эксплуатационная надежность (эа счет исключения в дополнительном (аварий ном) трубопроводе клапанов) и эффективность работы (путем снижения потерь сжиженного хладагента при выходе магнита из сверхпроводящего состояния).25 Формула изобретения1. Ериостат, содержащий размещенныеи теплоиэолиро.",анном кожухе друг под другом сосуды для младагента, соединенные 30 между собой трубопроводом с клапаном,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения превышения предельно допустимых давлений, а также снижения потерь хладагента 35 при аварийных тепл выделениях в нижнемсосуде, он снабжен дополнительным трубопроводом, соединяющим дно нижнего сосуда с паровой полостью верхнего сосуда.2, Криостатпоп.,отличающийся 40 тем, что нижний сосуд снабжен датчикомдавления с приводом, связанным с клапаном основного трубопровода.1624234 Составитель А.БерлинТехред М.Моргентвл Корректор Н.Ревская Редактор А.Ревин Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 180 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4/5