Криостат

 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криостатам сверхпроводящих магнитов с изменяемым направлением магнитного поля, используемым в составе медицинского оборудования, и позволяет повысить эффективность работы и уменьшить потери жидкого гелия. Криостат,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 17 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) КРИОСТАТ

Фиг. f

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4814502/26 (22) 1 6.04.90 (46) 30.04.92. Бюл. Рв 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники (72) В.Г.Баранов и Ю.П.Железнов (53) 621.59(088.8) (56) Патент ФР Г O 3038003, кл. F 17 С 3/08, 1980. Ж 1730500 А1 (57) Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криостатам сверхпроводящих магнитов с изменяемым направлением магнитного поля, используемым в составе медицинского оборудования, и позволяет повысить эффективность работы и уменьшить потери жидкого гелия. Криостат, 1730500 вращающийся вокруг вертикальной оси на

360 и поворачивающийся вокруг горизонтальной оси, содержит вакуумированный кожух 1. экран 2 и внутренний гелиевый сосуд 3 со сверхпроводящим соленоидом 5, оснащенным кожухом 6 с ребрами 7, В паровой полости внутреннего сосуда 3 установлен вертикальный змеевик 8, открытый с нижнего конца и соединенный верхним концом с трубопроводом 10 газосброса, на котором размещен дроссельный вентиль 11.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криостатам сверхпроводящих магнитов, используемым, например, в медицинском оборудовании для получения магнитного поля различного направления, Цель изобретения — повышение эффективности работы и уменьшение потерь жидкого гелия, На фиг.1 изображен криостат, общий вид; на фиг.2 — змеевик с приемной воронкой.

Криостат содержит вакуумированный кожух 1, экран 2 и внутренний сосуд 3. заливаемый жидким гелием. Внутренний сосуд

3 и экран 2 прикреплены к кожуху 1 тонкостенной горловиной 4. Во внутреннем сосуде 3 установлен сверхпроводящий соленоид 5, оснащенный кожухом 6, выполненным из теплопроводного материала, например меди, с внешними ребрами 7. Кожух 6 обеспечивает охлаждение сверхпроводящего соленоида 5 за счет теплопроводности при небольшой массе жидкого гелия в криостате. В паровой полости внутреннего сосуда 3 закреплен вертикально змеевин 8 с приемной воронкой 9 на открытом нижнем конце. Верхний конец змеевика 8 соединен с трубопроводом 10 гаэосброса, навитым на горловину 4. На наружном конце трубопровода 10 газосброса размещен дроссельный вентиль 11. Горловина 4 закрывается заглушкой 12, соединенной с пробкой 13 для запирания нижнего конца горловины, Приемная воронка 9 (фиг.2) снабжена сетчатым фильтром 14 и отбойником 15 жидкости, Нижний конец змеевика 8 направлен под углом 45 к вертикали, Давление во внутреннем сосуде 3 в рабочий -период измеряется манометром 16.

Криостат работает следующим образом.

4.0

При поворотах криостата змеевик 8 на непродолжительное время может погружаться в жидкость, которая заполняет не более половины его витка, при этом через дроссельный вентиль 11 постоянно отводится пар, При возвращении криостата в вертикальное положение жидкий гелий вытекает из змеевика 8 под действием силы тяжести, Таким образом, криостат позволяет производить сброс паров гелия при вращениях и поворотах и уменьшить его потери, 2 ил, Внутренний сосуд 3 заполняют жидким гелием. После охлаждения сверхпроводящего соленоида 5 при уровне жидкости ниже змеевика 8 закрывают горловину 4 заглушкой 12. Сброс паров из криостата производится через змеевик 8, трубопровод

10 и вентиль 11. В рабочий периодуменьшают проходное сечение дроссельного вентиля 11. создавая перепад давления на дросселе. Криостат вращается вокруг вертикальной оси на 360 и поворачивается вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа (фиг,1), на 90 в обе стороны.

При поворотах криостата змеевик 8 на непродолжительное время может погружаться в жидкость. В случае погружения в жидкость змеевика, закрытого с одного конца, жидкость заполняет не более половины витка этого змеевика. Вместе с тем через дроссельный вентиль 11 постоянно отводится пар, образовавшийся в криостате вследствие испарения жидкости, и жидкость постепенно продвигается по затопленному змеевику 8, Для предотвращения поступления жидкости из змеевика 8 в трубопровод

10 газосброса при поворотах криостата внутренняя полость змеевика имеет объем, превышающий удвоенный объем пара, образующегося в криостате за время его отклонения от вертикального положения.

Объем образующегося пара определяется расчетным путем или экспериментально.

При возвращении криостата в вертикальное положение жидкий гелий вытекает из змеевика под действием силы тяжести, чему способствует расположение нижнего конца змеевика 8 под углом 45 к вертикали (фиг.2), Криостатическая стабилизация соленоида 5 обеспечивается теплопроводными кожухом 6 и ребрами 7, расположенными на сторонах поворота. Перепаддавления, уста1730500 навливаемый на дроссельном вентиле 11 в 45 рабочий период, превышает максимально возможное приращение давления на входе в змеевик 8, создаваемое гидростатическим столбом жидкости при поворотах криостата, 50

Криостат позволяет производить сброс паров гелия йри вращениях и поворотах и увеличить интервал времени между дозаправками жидким гелием.

Теплопроводный кожух с ребрами обеспе- 55 чивает криостатирование соленоида как в вертикальном, таки в горизонтальном положениях, пока в криостате сохраняется относительно небольшое количество жидкого гелия. Установка дроссельного вентиля на наружном теплом конце трубопровода газосброса создает воэможность регулирования отвода паров из криостата и исключает вероятность засорения дросселя отвержденными примесями. Увеличение интерва- 5 ла времени между дозаправками криостата жидким гелием, а также отсутствие в криостатирующей системе резервуара и трубопроводов подпитки уменьшает потери жидкого гелия.

Формула изобретения

Криостат, установленный с вращением вокруг вертикальной оси и поворачиванием вокруг горизонтальной оси, содержащий вакуумированный кожух, внутренний гелиевый сосуд со сверхпроводящим соленоидом и трубопроводом газосброса с дроссельным вентилем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы и уменьшения потерь жидкого гелия, он снабжен змеевиком, вертикально установленным в паровой полости внутреннего сосуда, открытым с нижнего конца и соединенным верхним концом с трубопроводом газосброса, и теплопроводным кожухом с ребрами, размещенным вокруг соленоида.