Криостат
Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в криогенном машиностроении для систем криостатирования сверхпроводниковых обмоток возбуждения. Целью изобретения является 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 6, через кольцевой зазор между двумя стенками, образующими боковую поверхность конусов 6, коллекторы 12 и далее по трубкам 14 выводятся из корпуса 1. Прикрепления конусов 6 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 6 внутри емкости 2 позволяет уменьшить осевые размеры криостата. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716753/13 (22) 10.07,89 (46) 07.08.91. Бюл. ЬЬ 29 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро по криогенной технике с опытным производством Физико-технического института низких температур АН УССР (72) В.Д.Князев (53) 621.565 (088.8) (56) Ackerman.Ê.A. Rhodenirer ЯЛ .. Ward С.О. А.supercon — dactive winding subsystem for 3000 hp homopolar motor. — lEEE Transactions on Magnetics, 1977, 13; hL 1, 772-775. (54) КРИОСТАТ (57) Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в криогенном машиностроении для систем криостатирования сверхпроводниковых обмоток возбуждения. 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 криостат; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1. Криостат содержит цилиндрический корпус 1, размещенную в нем двустенную цилиндрическую емкость 2 для объекта 3, например сверхпроводниковых катушек. Криостат снабжен обечайкой 4, расположенной с образованием зазора 5 между ней БЫ, 1668833 А1 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 6, через кольцевой зазор между двумя стенками, образующими боковую поверхность конусов 6, коллекторы 12 и далее по трубкам 14 выводятся иэ корпуса 1. Прикрепления конусов 6 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 6 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 6. 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, так 1668833 же, как для обечайки, компенсацию температурных деформаций, Большие основания конусов 6 жестко прикреплены к внутренней поверхности обечайки 4 в ее центральной части. Боковые поверхности усеченных конусов 6 имеют две стенки 7 и 8, установленные с образованием между ними кольцевого зазора 9, и по крайней мере одна, стенка или обе стенки имек>т обращенные, внутрь продольные зиги 10, имеющие кон! такт (сваренные) с противоположной стенкой или с зигами 10 противополо>кной стенки, так что в кольцевом зазоре 9 образуются каналы, По окружности большего и меньшего оснований к стенкам конусов 6, приварены кольца, образующие коллек,торы 11, 12 для подвода и отвода к опорным элементам испаряющихся из емкости 2 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 и трубки 16. Криостат содержит токовводы 17 для подвода электропитания к сверхпроводниковым катушкам и радиационный экран 18, припаянный к конусам 6, На чертеже изображен один экран. В зависимости от конкретного исполнения и назначения криостата экран может отсутствовать вообще, например для конструкции криостата с температурным уровнем охлаждения 77 К и выше при использовании в качестве материала сверхпроводниковых катушек высокотемпературных сверхпроводников, либо включать два экрана, припаяннЫх к конусам в точках с разной температурой, либо включать слоисто-вакуумную теплоизол яцию, Грубки 13, 14, токовводы 17, через которые пары криагента после прохождения по зазору 9 конусов 6 покидают криостат, располо>кены в горловине 19 корпуса 1, которая заполняется пенопластовой пробкой для предотвращения конвективного теплопритока в зону криостатирования по горловине. Полость криостата вакуумируется. Криостат работает следующим образом. Жидкий криагент по трубке 13 подается в емкость 2, охлаждая до р" áî÷åé температуры объехт 3, например сверхпроводниковые хатушки, Пары через трубку 15 и 1) 55 трубки 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, 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, отличающийся 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.2 Составитель И. Шабалина Редактор Г. Наджарян Техред М.Моргентал Корректор T. Палий Заказ 2648 Тираж Л6 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ные внутрь зиги, имеющие контакт с противоположной стенкой, причем кольцевой зазор сообщен в зоне больших оснований с f6 11 An.1 полостью емкости, а в зоне меньших оснований с трубками для отвода паров криагента, 
