Криостат

 

Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение в различных криостатах, преимущественно как опорная система. Цель изобретения - повышение надежности в условиях кратковременных перегрузок при одновременном уменьшении теплопритоков. Криостат содержит наружную и внутреннюю оболочки с поясами жесткости, установленные одна в другой на закрепленных в плоскости поясов наклонных в осевом направлении выступах с пазами, между которыми размещены вкладыши в виде тел качения. Оболочки снабжены оппозитно закрепленными на их стенках упорами с наклонными в осевом и радиальном направлениях поверхностями, расположенными на расстоянии друг от друга

выступы выполнены упругими в виде пластин с прорезями и осевой угол наклона упора равен углу наклона соответствующего выступа. В каждой паре упоров одна из опорных оппозитных поверхностей выполнена выпуклой, а другая - вогнутой. Предложенная опорная система компенсирует перегрузки в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях. При этом сначала срабатывают упругие выступы, а при максимальных перегрузках - упоры, что снижает теплопритоки к криожидкости. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 17 С 13 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4395448/31-26 (22) 23.03.88 (46) 30.08.90. Бюл. № 32 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро по криогенной технике с опытным производством Физико-технического института низких температур АН УССР (72) В. И. Борисенко и Е. И. Марьянин (53) 621.59 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1434209, кл. F 17 С 13/08, 1985. (54) КРИОСТАТ (57) Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение в различных криостатах, преимущественно как опорная система. Цель изобретения — повышение надежности в условиях кратковременных перегрузок при одновременном уменьшении теплопритоков. Криостат содержит наружную и внутреннюю оболочки с поясами жесткости, установленные одна к другой на закрепИзобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в системах криостатирования, применяемых в различных областях техники, например в криогенном электромашиностроении, для сверхпроводящей обмотки возбуждения, в криогенной. оптике для хранения и транспортировки криогенных жидкостей, в топливных криогенных баках и др.

Цель изобретения — увеличение надежности конструкции при одновременном уменьшении теплопритока в условиях значительных динамических нагрузок, действующих в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

На фиг. 1 изображен криостат, продольное сечение; на фиг. 2 — то же, поперечное сечение; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б — Б на фиг. 3; на

„„SU„„1588984 А 1 ленных в плоскости поясов наклонных в осевом направлении выступах с пазами, между которыми размещены вкладыши в виде тел качения. Оболочки снабжены оппозитно закрепленными на их стенках упорами с наклонными в осевом и радиальном направлениях поверхностями, расположенными на расстоянии одна от другой; выступы выполнены упругими в виде пластин с прорезями и осевой угол наклона упора равен углу на клона соответствующего выступа.

В каждой ларе упоров одна из опорных оппозитных поверхностей выполнена выпуклой, а другая — вогнутой. Предложенная опорная система компенсирует перегрузки в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях. При этом сначала срабатывают упругие выступы, а при максимальных перегрузках — упоры, что снижает теплопритоки к криожидкости. 2 н. п. ф-лы, 8 ил. фиг. 5 — расположение тела качения на нижнем выступе; на фиг. 6 — вариант выполнения упругих выступов в виде набора пластин; на фиг. 7 — схема взаимодействия выступов и тела качения под нагрузкой; на фиг. 8 — схема взаимодействия выступов тела качения и упоров под максимальной нагрузкой.

Криостат содержит концентрично установленную наружную 1 и внутренюю оболочки 2 с теплоизоляцией 3 между ними. Внутренняя оболочка 2 установлена в наружной 1 на опорах, равномерно расположенных по окружности и состоящих из выступов 4 и 5, закрепленных попарно и оппозитно на стенках оболочек, из вкладышей 6 между ними в виде тел качения, шариков или роликов из низкотеплопроводного материала.

На выступах выполнены наклонные к оси

1588984

tgn=d/1, 30

Формула изобретения

1 внутренней оболочки пазы 7 и 8. Угол наклона пазов а выбран из соотношения где d — наружный диаметр внутренней оболочки;

l — расстояние между опорами.

Оппозитные выступы выполнены упругими, например в виде тонкой пластины или набора пластин из металла или стеклопластика, а пазы 7 и 8, выполнены сквозными и в них установлены тела качения.

Оболочки снабжены поясами 9 и 10 жесткости и упорами 11 и 12, установленными межжу оболочка ми равномерно по окружности и закрепленными на их стенках попарно и оппозитно. Упоры могут быть выполнены заодно с выступами или отдельно от них, но в плоскости расположения поясов жесткости. Упоры имеют опорные оппозитные поверхности 13 и 14, которые выполнены с углом наклона к оси, равным углу наклона пазов 7 и 8. В каждой паре упоров оппозитные опорные поверхности выполнены: одна — выпуклой, а другая — вогнутой в виде ответной впадины. Зазор между опорными поверхностями 13 и 14 выбирают из условия заданной величины нагрузки на тело качения и жесткости упругого выступа. Криостат содержит патрубки 15, 16 для криожидкости, а также патрубок 17 отвода паров.

Один из вариантов технологии сборки криостата осуществляется следующим образом.

Устанавливают внутреннюю оболочку в наружную обечайку наружной оболочки с помощью специального приспособления. Затем с одной из сторон устанавливают с помощью специальных приспособлений (их может быть несколько вариантов) выступы и упоры. В зазор между опорными оппозитными поверхностями вставляют щупы, толщина которых равна расчетному зазору. С другой стороны оболочки, где еще не установлены опоры, прикладывают к внутренней оболочке такую силу (с помощью струбцины), чтобы щуп в зазоре можно было перемешать с небольшим усилием.

Затем устанавливают выступы и упоры, контролируют зазор между упорами и закрепляют выступы и упоры, крышки и пояса жесткости.

Криостат работает следующим образом.

При действии перегрузки вдоль оси криостата одна из групп выступов с телами качения загружается, а другая нагружается до тех пор, пока»е начнут воспринимать перегрузку оппозитные опорные поверхности упоров в данном поясе жесткости. Это произойдет тогда когда будет выбран зазор между наклонными опорными оппозитными поверхностями во всех упорах пояса жесткости. Сначала вь1бирается зазор нижних упоров, затем — верхних. При действии перегрузки в направлении, перпендикулярном продольной оси и совпадающим с направлением силы тяжести, перегрузку воспринимают нижние оппозитные упоры. Если перегрузка действует в направлении, противоположном силе тяжести, то она будет восприниматься верхними упорами. Если при перегрузке возникает крутящий момент, дейст15 вующий на внутреннюю оболочку, то он воспринимает выпуклыл и вогнутый оппозитными поверхностями 13 и 14.

Таким образом, отсутствует значительный предварительный натяг в опорах, что приводит к уменьшению контактных напряжений в опорах качения (в 1,5 — 2 раза).

Благодаря этому, во столько же раз уменьшается пятно контакта в опорных элементах и кондуктивный теплоприток в криостат.

Существенное уменьшение контактных механических напряжений в опорных элементах дает возможность повысить надежность конструкции, а также применять материалы для тел качения с низким коэффициентом теплопроводности (например, стекло вместо нержавеющей стали).

1. Криостат, содержа щи и наружную и внутреннюю оболочки с поясами жесткости установленные одна в другой на закреплен35 ных в плоскости поясов наклонных в осевом направлении выступах с пазами, между которыми размещены вкладыши в виде тел качения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в условиях кратко40 временных перегрузок при одновременном уменьшении теплопритоков, оболочки снабжены оппозитно закрепленными на их стенках упорами с наклонными в осевом и радиальном направлениях поверхностями, расположенными на расстоянии одна от другой. выступы выполнены упругими и осевой угол наклона упора равен углу наклона соответствующего выступа.

2. Криостат по п. 1, отличающийся тем, что выступы с пазами выполнены в виде плас,тин с прорезями.

50 3. Криостат по п. 1, отличающийся тем, что в каждой паре упоров одна их опорных оппозитных поверхностей выполнена выпуклой, а другая — вогнутой.! 588984

1588984

1588984

1588984

Щ/Г о

Составитель А. Берлин

Редактор М. Келемеш Техред А. Кравчук Корректор А. Обручар

Заказ 2527 Тираж 4!4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, !О!