Криостат с импульсным потребителем тока

 

1. КРИОСТАТ С ИМПУЛЬСНЫМ ПОТРЕБИТЕЛЕМ TOICA, содержащий корпус с крышкой и клеммы, отличагощяис я тем, что, с целью снижения потерь хладагента при подводе электрических импульсов большой мощности и упрощения конструкции, клеммы размещены на крыщке криостата и импульсный потребитель тока установлен с . возможностью вертикального перемещения и взаимодействия с клеммами 2.Криостат по п. 1, о т л и ч а ю щ и нс я тем, что импульсный потребитель тока снабже.н емкостью для хладагентгь 3.Криостат по п. 1, о т л н ч а ю щ и йс я тем, что контактная поверхвость клемм имеетконическую форму и импульсный потребитель тока снабжен контактными .ребрами из пластичного металла.

16 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН !

4(51) F 17 С 3/08 F 25 О 3 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й0 j - 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3658708/23 — 26 (22) 11.07.83 (46) 30.05.85, Бюл. Р 20 (72) А,Н. Мокеев, Н. В. Поликарпов, В. В. Прут, П. А. Суслов и С. А. Шибаев (53) 621.59 (088.8) (56) 1, Справочник по физико-техническим основам криогеники. Под ред. М. П. Малкова, М., 1973, с. 361-363.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 481093, кл. H 01 L 39/00, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

И 351277, кл. Н 01 1 39/00, 1970. (54)(57) 1; КРИОСТАТ С ИМПУЛЬСНЫМ

ПОТРЕБИТЕЛЕМ ТОКА, содержащий корпус с крышкой и клеммы, о т л и ч а ю щ я йс я тем, что, с целью снижения потерь хладагента при подводе электрических импульсов большой мощности и упрощения конструкция, клеммы размещены на крышке криостата и импульсный потребитель тока установлен с . воэможностью вертикального перемещения и взаимодействия с клеммами.

2. Криостат по.п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что импульсный потребитель тока снабжен емкостью для хладагента

3. Криостат по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что контактная поверхность клемм имеет коническую форму и импульсный потребитель тока снабжен контактными .ребрами из пластичного металла.

1158816

Ъ

Изобретения относится к криогенной технике и может найти применение для обеспечения работоспособности криогенных импульсных устройств .в электронной промышленности, а также при проведении научных экспериментов.

Известен криостат, содержащий токоведущие шины, соединяющие охлажденный потребитель тока с источником тока. В разрыв токоведущих шин включают клеммы и управляемый прерыватель для подключения или отключения потребителя тока. Клеммы и прерыватель располагают, как правило, вне криостата, Для маломощных потребителей тока роль клемм и управляемого прерыва. ,15 теля может выполнять обычный выключатель на панели серийного блока питания или управляющее реле (1).

Вдоль токоведущих шин в криостат поступает дополнительный поток тепла, которыи увеличивает расход хладагента. При увеличе20 нии мощности подводимого тока увеличивается поперечное сечение токоведущих шин, что приводит к недопустимо большому расходу хладагента.

Известен криостат для снижения потерь от теплопритоков по токоведущим шинам, в котором в качестве одной из двух токоведущих шин используют горловину криостата, а другую токоведущую шину располагают вдоль горловины в парах хладагента. Клеммы и прерыватель расположены. вне криостата.

Такое устройство позволяет подводить к охлажденному потребителю тока посто-,„ янный ток большой мощности с умеренными потерями хладагента (2) .

Данный криостат не позволяет подводить к потребителю тока импульсы тока большой мощности вследствие высокой индуктивности длинных токоведущих шин.

Наиболее близким по техническои сущности к изобретению является криостат, содержащий охлаждаемьй импульсный потребитель тока, крышку, клеммы, токоведущие шины и управляемые прерыватели. Потребитель тока закреп. 45 лен наподвижно внутри криостата. Однои из токоведущих шин служит корпус криостата, а другая токоведущая Шина проходит напрямую сквозь корпус криостата и сквозь вакуумную теплоизоляцию к потребителю тока. Клеммы и управляемые прерыватели установлены

0 в разрыве второй токоведущей шины в вакуумной теплоизоляции криостата, В зависимости от заданной величины тока замыкают большее или меньшее число клемм, устанавливая тем самым минимально необходимое се- 55 чение токоведущей шины оа участке вакуумнгч теплоизоляции, что ограничивает теплоприток к хладагенту (31. г

Такое устройство позволяет снизить, расход хладагента при подводе к охлажденному потребителю тока электрических импульсов большой мощности вследствие уменьшения теплопритока по подводящим шинам.

Недостатками известного крностата являются большие потери хладагента при подводе электрических импульсов большой мощности, сложность конструкции и значительная индуктивность токоведущих шин.

Большие потери хладагента связаны с тем, что при выделении всей мощности электрического импульса в жидком хладагенте испаряетСя не только то количество хладагента, которое необходимо для поддержания низкой температуры потребителя тока, но и дополнительное количество хладагента, которое выплескивается в горловину криостата при резком выделении большого количества тепла в хладагенте.

Сложность конструкции известного криостата связана с тем, что клеммы управляемые прерыватели расположены в вакуумной теплоизоляции криостата. Это требует включения в конструкцию специального устроиства для ввода движения в вакуум.

Значительная индуктивность токоведущих шин вызвана необходимостью их удлинения и увеличения расстояния между ними при вводе тока в криостат.

Цель изобретения — снижение потерь хладагента при подводе электрических импульсов большой мощности, упрощение конструкции и увеличение мощности импульсов.

Указанная цель достигается тем, что в криостате с импульсным потребителем тока, содержащем корпус с крышкой и клеммы, клеммы размещены на крышке криостата и импульсный потребитель тока установлен. с возможностью вертикального перемещения и взаимодействия с клеммами.

Импульсный потребитель тока снабжен емкостью для хладагента. Контактная поверхность клемм имеет коническую форму, импульсный потребитель тока снабжен контактными ребрами из пластичного металла.

Для многократного действия клеммы выполнены в виде кольцевых пружин с радиальными разрезами, а на подвижном потребителе тока выполнены конические контактные выступы.

Снижение потерь хладагента следует из того, что энергию электрического импульса выделяют не в самом хладагенте, а на крышке криостата вдали от основной массы хладагента.,В емкости, присоединенной к подвижному потребителю тока, находится то минимальное количество хладагента, которое

1158816

3 необходимо испарить для поддержания низкой температуры потребителя тока во время его перемещения к клеммам и во время действия электрических импулЬсов.

Упрощение конструкции криостата следует из того, что клеммы расположены в легкодоступном месте — на крышке, криостата, и нет необходимости в специальном устройстве для ввода движения в вакуум.

Обеспечение надежного контакта между 10 клеммами и подвижным потребителем тока снижает непроизводительные выделения телла, что также позволяет снизить потери хладагента. Для потребителя тока многократного действия надежный контакт обеспечивают кольцевые пружины с радиальными разрезами, охватывающие конические контактные выступы на потребителе тока, а для потребителя тока однократного действия надежный контакт обеспечивают снимаемые металлические ребра, выполненные на контактных поверхностях потребителя тока. Такие контактные поверхности обеспечивают не только снижение потерь хладагента, но и малую длительность переднего фронта электрического импульса и его большую мощность.

На фиг. 1 представлен криостат с импульсным потребителем тока; на фиг. 2 — вариант исполнения клеммы для потребителя тока многократного действия; на фиг. 3— то же, для потребителя тока однократного действия.

В корпусе криостата 1 за вакуумной теплоизоляцией 2 находится жидкий хладагент 3. Потребитель тока 4 может перемещаться вдоль оси криостата от нижнего 35 положения в жидком хладагенте 3 до крышки криостата S. К потребителю тока 4 присоединена емкость 6, в которой расположена часть хладагента 3. В верхнем положении потребитель тока 4 упирается в клеммы 7

40 и 8, разделенные изолятором 9. Клеммы 7 и 8 соединены с источником питания при. помо и токоведущих шин 10 и 11. Жидкий хладагент 3 защищен от теплового излучения вдоль горловины криостата гибкими лепестко. 45 выми экранами 12. На верхней клемме 8 расположен колпак 13 для сбора паров хладагента. Шток 14 проходит сквозь сальник, .15 и служит для перемещения потребителя тока 4 вдоль оси криостата.

50 В зазоре между клеммой 8 и токоведущей шиной 11 закреплены три кольцевые пружины 16, которые имеют радиальные разрезы и охватывают конический контактный выступ на потребителе тока 4. Прогиб кольцевых пружин 16 вызван силой, приложенной к штоку !4.

К конической контактной поверхности клеммы 8 при помощи штока 14 прижаты контактные выступы потребителя тока 4, выполненные в виде контактных кольцевых ребер 17 из палстичного металла.

Устройство работает следую1цим образом, Перед началом работы криостат заправляют жидким хладагентом и помещают в него потребитель тока 4. Часть жидкого хладагента поступает в емкость 6. Затем охлажденный потребитель тока 4.поднимают к крышке криостата 5 и замыкают им клеммы 7 и 8.

По образовавшейся электрической цепи: источник питания, токоведущая шина 10, клемма 7, потребитель тока 4, клемма 8 и токоведущая шина 11 проходит импульс электрического тока. Тепло, выделенное элект- рическим током, приводит к испарению жидкого хладагента в емкости 6. Пары хладагента через отверстия в клеммах 7 и 8 поступают под колпак 13, а из него в газгольдер. Основная масса жидкого хладагента

3 надежно защищена от тепла, выделяемого электрическим током гибкими лепестковыми экранами 12.

При работе с потребителем тока 4 много,кратного деиствия электрическую цепь замы кают охлажденным потребителем тока 4, про: гибая кольцевые пружины 18. Затем потребитель тока 4 медленно опускают сквозь гибкие лепестковые экраны 12 в жидкий хладагент 3, часть жидкого хладагента 3 снова поступает в емкость 6, после чего потребитель тока 4 готов к повторному подключению в электрическую цепь.

При работе с потребителем тока 4 одно- кратного действия электрическую цепь замыкают охлажденным потребителем тока 4, снимая кольцевые ребра 17. Затем отключают токоведущие шины 10 и 11 от источника тока, снимают крышку криостата 5, заменяют потребитель тока 4, устанавливают крышку криостата 5 с новым потребителем тока

4 на криостат, медленно опускают потребитель тока сквозь гибкие лепестковые экраны

12 в жидкий хладагент 3, часть жидкого хладагента 3 поступает в емкость 6, после чего потребитель тока 4 готов к подключению в электрическую цепь.

Увеличивая скорость подъема потребителя тока из. жидкого хладагента к крышке криостата, можно добиться дополнительного снижения расхода хладагента. Для больших скоростей подъема необходим меньший объем емкости 6. Наилучших результатов удалось добиться при выдергивании потребителя тока 4 за шгок 14 резиновым амортизатором. Такая скорость подъема стала возможной благодаря применению гибких лепестковых экранов 12.

5 1158816

Изобретение позволяет по сравнению с базовым объектом, за который выбран прототип, снизить расход хладагента. Так, прн работе базового объекта на одно покдлюченне импульсного потребителя тока в электрическую 5 цепь практически уходила вся заправка криостата, а изобретение позволяет проводить 5—

6 подключений с одной заправкой крностата, Предложенное устройство проще в изготовлении и эксплуатации, так как не имеет подвижных деталей в вакуумной теплоизоляции и не нуждается в дозаправке жидким хладагентом после каждого подключения потребителя тока в электрическую цепь, Предложенное устройство позволяет подводить к потребителю тока примерно в 10 раз боль3 шие по сравнению с прототипом мощности, 41 достигающие прн испытаниях 10 Вт.

1158816

Редактор М. Дылын

Подписное

Тираж 465

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3560/38

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель Г. Ольшанская

ТехРед T,Дубинщк Корректор М; Максимишинец