Криостат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ирщр ..Оцр;:а . д ЕТЕНИ НИЕ ИЗО ЕТЕЛЬ ТОРСКОМ о-технолоике с опытнического ССР 1 Юагб С.О, 9 зоЬзуз 1 ев ог. - 1 ЕЕЕ 77,13, В 1,иоген ной но в криом криоста- обмоток аааай остат; наКриокорпус 1,цилиндринапримеКриостатженной с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Специальное конструкторскгическое бюро по криогенной технным производством Физико-техинститута низких температур АН У(56) Ас 1 сеггпап.К.А, ВЬобеп 1 гег В,Азорегсоп - басмаче впбиаког 3000 Ь р Ь опо роа г гп отТгапзасбопз оп Ма 9 пебсз, 19772-775,(57) Изобретение относится к кртехнике и может быть использовагенном машиностроении для систетирования сверхпроводниковых буждения. Целью изобретения является Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в криогенном электромашйностроении для систем криостатирования сверхпроводниковых обмоток возбуждения, в том числе и высокотемпературных с температурным уровнем. охлаждения 77 К и выше.Целью изобретения является снижение расхода криагента и уменьшение габаритов криостата.На фиг,1 схематично изображен крифиг.2 - сечение А-А на фиг.1, стат содержит цилиндрический размещенную в нем двустенную ческую емкость 2 для объекта 3, р сверхпроводниковых катушек.снабжен обечайкой 4, располообразованием зазора 5 между ней,.БЫ, 16688335 ц 5 Р 25 О 3/10, Е 163/00 снижение расхода криагента и уменьшение габаритов криостата, Жидкий криагент по трубке 13 подается в емкость 2, охлаждает объект 3, а пары криагента отводятся по трубкам 15, 16 в коллекторы 11 опорных элементов, выполненных в виде усеченных конусов б, через кольцевой зазор между двумя стенками, образующими боковую поверхность конусов б, коллекторы 12 и далее по трубкам 14 выводятся иэ корпуса 1. Прикрепления конусов б большими основаниями к жесткой обечайке 4, расположенной с образованием зазора 5 между ней и меньшей стенкой емкости 2, обеспечивает полное охлаждение конусов 6 отходящими парами, снижает теплопритоки и расход жидкого криагента, Размещение обечайки 4 и конусов б внутри емкости 2 позволяет уменьшить осевые размеры криостата, 2 ил,и меньшей стенкой емкости 2 и прикрепленной к торцовым стенкам последней. При этом к одной торцовой стенке емкости 2 обечайка 4 приварена, а на другую торцовую стенку емкости 2 обечайка 4 опирается по скользящей посадке, обеспечивающей возможность взаимного их осевого смещения для компенсации температурных деформаций. Емкость 2 крепится в корпусе 1 посредством опорных элементов в виде усеченных конусов 6.Емкость 2 зафиксирована в корпусе 1 посредством опорных элементов в виде усеченных конусов б. меньшие основания которых имеет контакт с фланцами корпуса 1, При этом один из конусов к фланцу корпуса 1 крепится жестко, а другой - по скользящей посадке, обеспечивающей, также, как для обечайки, компенсацию температурных деформаций, Большие основанияконусов 6 жестко прикреплены к внутренней поверхности обечайки 4 в ее центральной части. Боковые поверхности усеченныхконусов 6 имеют две стенки 7 и 8, установленные с образованием между ними кольцевого зазора 9, и по крайней мере одна, стенка или обе стенки имеют обращенные, внутрь продольные зиги 10, имеющие кон такт сваренные) с противоположной стенкой или с зигами 10 противоположнойстенки, так что в кольцевом зазоре 9 образуются каналы, По окружности большего именьшего оснований к стенкам конусов 6, приварены кольца, образующие коллек ,торы 11, 12 для подвода и отвода к опорным элементам испаряющихся из емкости2 паров криагента. Конусы 6 крепятся к, обечайке и к фланцам корпуса 1 через коллекторы 11 и 12.Криостат имеет трубки 13, 14 соответст венно для подвода жидкого криагента в ем, кость 2 и отвода его паров из корпуса 1., Кольцевые зазоры 9 в боковых стенках емкости 2 сообщены в зоне больших оснований через коллекторы 11, трубку 15,сообщенную с верхней частью емкости 2 итрубки 16.Криостат содержит токовводы 17 дляподвода электропитания к сверхпроводниковым катушкам и радиационный экран 18,припаянный к конусам 6, На чертеже изображен один экран, В зависимости отконкретного исполнения и назначения криостата экран может отсутствовать вообще,например для конструкции криостата стемпературным уровнем охлаждения 77 К ивыше при использовании в качестве материала сверхпроводниковых катушек высокотемпературных сверхпроводников, либовключать два экрана, припаянных к конусам в точках с разной температурой, либовключать слоисто-вакуумную теплоизол яцию,рубки 13, 14, токовводы 17, через которые пары криагента после прохождения позазору 9 конусов 6 покидают криостат, расположены в горловине 19 корпуса 1, которая заполняется пенопластовой пробкойдля предотвращения конвективного теплопритока в зону криостатирования по горловине,Полость криостата вакуумируется.Криостат работает следующим образом,Жидкий криагент по трубке 13 подаетсяв емкость 2. охлаждая до рабочей температуры объехт 3, например сверхпроводниковые хатушки, Пары через трубку 15 итрубки 16 поступают в коллекторы 11 конусов 6, проходят по каналам в кольцевом зазоре 9 конусов 6, перехватывая теплоприток, идущий в зону криостатирования по ним, и покидают корпус 1 криостата по трубкам 14, соединенным с коллекторами малых оснований конусов 6.В данном криостате опора, включающая охлаждаемые отходящими парами конусы 6, расположена в центральной части емкости 2, что позволяет уменьшить осевые габариты криостата по сравнению с прототипом на 20-30 ,Выполнение боковых стенок конусов двойными с зигами, по которым стенки сварены друг с другом, позволяет выполнить конусы из тонкостенного материала с достаточными прочностью и жесткостью при увеличенной их длине. Прикрепление конусов большими основаниями к жесткой обечайке, а не непосредственно к емкости (зоне криостатирования), дает возможность охлаждать полностью боковые поверхности конусов отходящими парами. Кроме того, обечайка представляет собой дополнительное тепловое сопротивление, Совокупность этих свойств, а именно увеличение длины конусов, уменьшение их площади поперечного сечения, охлаждение всей боковой поверхности конусов, введение дополнительной обечайки создают возможности для уменьшения теплопритоков и расхода жидкого криагента, т.е, повышения экономичности криостата. Размещение обечайки и конуса внутри емкости позволяет уменьшить осевые размеры криостата и электрической машины в целом,5 1) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Формула изобретения Криостат, содержащий корпус, размещенную в нем двустенную цилиндрическую емкость для объекта, опорные элементы в виде усеченных конусов, меньшие основания которых имеют контакт с фланцами корпуса, трубки для подвода жидкого криагента к емкости и отвода его паров из корпуса, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода криагента и уменьшения габаритов криостата, он снабжен обечайкой, расположенной с образованием зазора между ней и внутренней стенкой емкости и прикрепленной к торцовым стенкам последней, при этом большие основания конусов прикреплены к внутренней поверхности обечайки в ее центральной части, а.усеченные конусы имеют две стенки, установленные с образованием между ними кольцевого зазорз, и по крайней мере одна стенка имеет обращен1668833 Фиг Составитель И. Шабалинаедактор Г. Наджарян Техред М.Моргентал Корр Т. Палий аз 2648 Тираж В 6 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ные внутрь зиги, имеющие контакт с противоположной стенкой, причем кольцевой зазор сообщен в зоне больших оснований с полостью емкости, а в зоне меньших оснований с трубками для отвода паров криагента,