Криостат

 

Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение в криостатах для охлаждения сверхпроводящих магнитов . Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения превышения предельно допустимых давлений, а также снижение потерь хладагента при аварийных тепловыделениях в нижнем сосуде. Криостат содержит размещенные в теплоизолированном кожухе друг под другом сосуды для хладагента, соединенные между собой трубопроводом с клапаном. Криостат снабжен дополнительным трубопроводом, соединяющим дно нижнего сосуда с паровой полостью верхнего сосуда. Нижний сосуд снабжен датчиком давления с приводом, связанным с клапаном основного трубопровода . В нижнем сосуде расположен сверхпроводящий магнит. В рабочем режиме клапан открыт и пары хладагента (гелия) барботируют из нижнего сосуда через жидкий гелий по основному трубопроводу и удаляются из верхнего сосуда. При аварийных тепловыделениях давление в нижнем сосуде повышается, клапан закрывается, а гелий вытесняется по дополнительному трубопроводу в верхний сосуд. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. аакп

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н н

t (21) 4417227/26 (22) 26.04.88 (46) 30.01.91. Бюл, М 4 (72) А.В,Андреев, Н,В.Бармин, А.Ф.Дробченко и И.M.Mîðêîâêèí (53) 621.59(088,8) (56) Патент Японии М 51-49559, кл, Н 01 1 39/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N. 1051356, кл. F 25 D 3/10 1982. (54) КРИОСТАТ (57) Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение в криостатах для охлаждения сверхпроводящих магнитов. Цель изобретения — повышение надежности зв счет исключения превышения предельно допустимых давлений, а также снижение потерь хладагента при аварийных тепловыделениях в нижнем сосуде. КриИзобретение относится к криогенной технике, в частности к криостатам для охлаждения сверхпроводящих магнитов, Цель изобретения — повышение надежности криостата за счет исключения превышения предельно допустимых давлений, а также снижение потерь хладагента при аварийных тепловыделениях в нижнем сосуде.

На чертеже показана технологическая схема криостата.

Криостат содержит верхний соСуд 1 и расположенный под ним нижний рабочий сосуд 2 со сверхпроводящим магнитом 3.

Дно сосуда 1 соединено с крышкой сосуда 2 вертикальным трубопроводом 4 с клапаном

5, Сосуд 2 снабжен датчиком 6 давления с приводом, связанным с клапаном, настроенным на закрытое положение при превышении предварительно заданного значения

„„ Ц „„1 о24231 А i (51)5 F 17 С 3/00//F 25 0 3/10 остат содержит размещенные в тсплоизолированном кожухе друг под другом сосуды для хладагента, соединенные между собой трубопроводом с клапаном. Криостат снабжен дополнительным трубопроводом, соединяющим дно нижнего сосуда с паровой полостью верхнего сосуда. Нижний сосуд снабжен датчиком давления с приводом, связанным с клапаном основного трубопровода. D нижнем сосуде расположен сверхпроводящий магнит. В рабочем режиме клапан открыт и пары хладагента (гелия) барботируют из нижнего сосуда через жидкий гелий по основному трубопроводу и удаляются иэ верхнего сосуда. При аварийных тепловыделениях давление в нижнем сосуде повышается, клапан закрывается, а гелий вытесняется по дополнительному трубопроводу в верхний сосуд. 1 з.п,ф-лы, 1 ил. давления в сосуде 2. В ка-.естве клапана могут быть использованы известные запорные клапаны с электромагнитным или элек- Я трическим приводом, а в качестве датчика . давления — например, электроконтактный т1 манометр. Дно сосуда 2 соединено дополнительным трубопроводом 7 с паровой полостью сосуда 1, Сосуды и арматура помещены в теплоизолирующий кожух 8.

Сосуд 1 снабжен трубопроводами 9 и 10 дав 1 т. подачи жидкого хладагента и дренажа паров соответственно.

Криостат работает следующим образом.

Перед началом работы в сосуд 1 по трубопроводу 9 подают жидкий хладагент (например, жидкий гелий), который самотеком сливается в сосуд 2 по трубопроводу 4 через клапан 5 и частично заполняет трубопровод

7. После накопления необходимого запаса

1624234 жидкого гелия в сосудах подачу гелия пре кращают. Испаряющийся иэ-эа тепловыделений в магните 3 и теплопритоков иэ окружающей среды гелий из сосуда 2 барботирует через жидкий гелий внутри трубопровода 4 в сосуд 1 и удаляется из криостата по трубопроводу 10. Сечение трубопровода 4 и клапана рассчитывают в каждом конкретном случае иэ условия обеспечения требуемой пропускной способности по парам гелия при номинальных тепловыделен иях в сверхпроводя щей обмотке магнита и теплопритоках иэ окружающей среды к жидкому гелию внутри сосуда

2. Вместимость сосуда 1 выбирают иэ осло" вия обеспечения жидким гелием сверхпроводящего магнита в течение его автономной работы (без подачи жидкого гелия по трубопроводу 9), с учетом возможности приема и размещения в нем жидкого гелия иэ сосуда 2 при выходе магнита из ñâåðõïðîводящего состояния. При потере сверхпроводимости происходит выделение энергии. запасенной в сверхпроводящем магните в объем жидкого гелия, что приводит к интенсивному образованию паров в сосуде

2, отвод которых в данном случае не обеспечивается через трубопровод 4 и клапан, рассчитанных на отвод паров в нормальном режиме криостатирования. По этим причинам интенсивное генерирование паров гелия сопровождается повышением давления в сосуде 2, которое фиксирует датчик 6 давления. При достижении предварительно заданного предельного давления по сигналу датчика клапан закрывается, а жидкий гелий из сосуда 2 вытесняется генерируемыми парами пс трубопроводу 7 в сосуд 1.

Закрытие клапана исключает испарен 1е жидкого елия в сосуде 1, поскольку становится невозможным как барботирование жидкого гелия в сосуде 1 тепловым гелием иэ сосуда 2, так и подача жидкого гелия нз сосуда 1 к тепловому магниту. Сечение трубопровода 7 рассчитывают в каждом конкретном случае иэ уровня обеспечения

5 допустимого повышения давления в сосу "е

2 и требуемой пропускной способности. После вытеснения жидкого гелия из сосуда 2 магнит оказывается в среде газообразного гелия. Дальнейшее выделение запасенной в

10 магните энергии приводит к разогреву до некоторой конечной температуры как само" го магнита, так и окружающего газа. Го мере перегрева гаэ иэ сосуда 2 вытесняется по трубопроводу 7 в газовую полость сосуда 1, 15 откуда удаляется по трубопроводу 10.

Таким образом, в предлагаемом криостате (no сравнению с известными) повышена эксплуатационная надежность (эа счет исключения в дополнительном (аварий20 ном) трубопроводе клапанов) и эффективность работы {путем снижения потерь сжиженного хладагента при выходе магнита из сверхпроводящего состояния).

25 Формула изобретения

1. Ериостат, содержащий размещенные и теплоизолиро.",анном кожухе друг под другом сосуды для младагента, соединенные

30 между собой трубопроводом с клапаном, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности эа счет исключения превышения предельно допустимых давлений, а -акже снижения потерь хладагента

35 при аварийных тепл выделениях е нижнем сосуде, о> снабжен дополнительным трубопроводом, соединяющим дно нижнего сосуда с паровой полостью верхнего сосуда.

2. Криостатпо и., G T л ича ющийся

40 тем, что нижний сосуд снабжен да -IMKoM давления с приводом, связанным G клапаном основного трубопровода.

1624234

Составитель А.Берлин

Техред M.Mîðãåíòâë Корректор H.Ðeâñêàÿ

Редактор А.Ревин

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 180 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушскэя наб., 4/5