Криогенный токоввод

 

п19О8199

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.09.80 (21) 2978113/18-25 с присоединением заявки № (51) M. Кл.з

Н 01L 39, 06 (43) Опубликовано 15.10.82. Бюллетень № 38 (45) Дата опубликования описания 15.10.8? (53) УДК 621.326 (088.8) по делам изобретений и открытий (54) КРИОГКННЫй ТОКОВВОд

ГосУдаРственный комитет (23) П ор

Приоритет

Изобретение относится к криогенной электротехнике и может быть использовано для подведения тока в низкотемпературную зону криостата физических и технических установок, в которых установлены сверхпроводящие магнитные системы, охлаждаемые потоком гелия под давлением.

Известны токовые вводы для криогенных устройств (1) охлаждаемые потоком гелия под давлением. Для улучшения охлаждения поверхность токовводов имеет развитую форму в виде сетки, свернуто" в рулон, либо пластинчато-ребристого теплообменника и т. д.

Наиболее близким по технической сущности является токоввод для сверхпроводящего магнита, охлаждаемого гелием под давлением, состоящий из корпуса и расположенных внутри него охлаждаемого экрана сосуда с хладагентом, соединенного с выходным патрубком с введенной в него токонесущей трубкой, в виде медного стержня с нарезанными на нем дисками (2).

Гелий проходит в продольном направлении через щели в дисках. Диски необходимы для увеличения поверхности теплообмена. Причем токонесущая трубка прикреплена к охлаждаемому каналу системы через изолятор и к ней прикреплен сверхпроводящий кабель.

Температура гелия на входе в токоввод — 4,4 К, на выходе — около 300 К.

Как в аналогах, так и в прототипе охлаждение токоввода гелием под давлени,) ем выше критического (P ) 2,3 атм) требует значительного расхода криогена, причем температура гелия непрерывно растет, в токоввод гелий поступает при температуре до 5 К и выше, что не позволяет шунти10 ровать нижшою часть токоввода сверхпроводником. Кроме того, сечение меди, из которой выполнен токоввод, должно быть значительным, чтобы ввести в систему соответственный ток, что приводит к допол15 нительным теплопритокам по токовводу в сверхпроводник.

Целью изобретения является повышение надежности работы токоввода.

Указанная цель достигается тем, что в криогенном токовводе для сильноточной системы, состоящем из корпуса и расположенных внутри него охлаждаемого экрана, сосуда с хладагентом, соединенного с выходным патрубком и введенной в него токонесущей трубкой, прикрепленной к охлаждаемому каналу системы через изолятор, и сверхпроводника, внутри сосуда с хладагентом размещен дополнительный резервуар с патрубком в днище, а свободньш конец токонесущей трубки введен в резер908199 вуар и снабжен дроссельным устройством, под которым размещен отражающий экран.

В верхней части резервуара над дроссельным устройством размещена по крайней мере, одна сетка.

Гелий под давлением выше 2,3 атм проходит через каналы магнитной системы, нагревается и поступает в токоввод, затем проходит дроссельное устройство, выполненное в виде дюзы, сужающей сечение ка- 1О нала, за которой давление в канале падает до атмосферного. После дросселирования температура гелия понижается до 4,2 К, большая часть гелия переходит в жидкую фазу. Жидкий гелий собирается на дне сосуда, испаряется, охлаждая токоввод со сверхпроводящим кабелем, напаянным на корпус сосуда. Для защиты жидкого гелия от направленного потока газа, выходящего из дроссельного устройства, применяется 20 экран, расположенный под дросселем. Над дроссельным устройством установлены сетки, препятствующие прохождению капель гелия совместно с обратным потоком холодного газообразного гелия. Капли оседа- 25 ют на сетках и стекают в сборник жидкого гелия.

На чертеже приведен пример выполнения предлагаемого токоввода. В вакуумном корпусе 1 расположен экран 2, охлаждае- Зо мый, например, потоком жидкого азота по трубкам 3, прикрепленным на тепловой контакт к экрану 2. Внутри экрана 2 расположен сосуд 4, в который с помощью выходного патрубка 5 введен дополнитель- 35 ный резервуар 6. Токонесущая трубка 7 вводится внутрь резервуара 6, при этом она герметично и на электрический контакт присоединена к корпусу сосуда 4. Токонесущая трубка 7 крепится к охлаждае- 40 мому каналу с помощью изолятора 8, сверхпроводящий кабель 9 прикреплен и токонесущей трубке и к корпусу резервуара на электрический контакт, а к охлаждаемой трубке магнитной системы — через 45 изоляционный слой. На выходе в объем резервуара токонесущая трубка 7 снабжена дросселем 10. Под дросселем 10 расположен экран 11, а над дросселем 10 — сетки

12. Собственно токоввод присоединен к 50 корпусу через изолятор 13. Резервуар 6 сообщается с сосудом 4 в зоне днища через патрубки 14. Пары гелия из сосуда 4 выходят в патрубок 5 через отверстия.

Работа токоввода осуществляется следующим образом.

Гелий под давлением выше 2,3 атм проходит через каналы магнитной системы, охлаждает ее, нагреваясь при этом до 5—

6 К, затем поступает в токонесущую трубку 7. Проходя через дроссель 10, гелий переходит в жидкую фазу, принимает температуру 4,2 К, накапливается на дне сосуда

4 и резервуара 6.

Жидкий гелий омывает сверхпроводящий кабель 9 и корпус резервуара 6, к которому прикреплен кабель 9. Уровень жидкого гелия может достигнуть экрана 11, который защищает жидкий гелий от прямого потока газа, не перешедшего в жидкую фазу. Этот поток вместе с испаряющимся гелием удаляется через выходной патрубок 5 в газгольдер. Сетки 12 служат для улавливания капель жидкого гелия, захваченных потоком, и возврата их в объем. Капли гелия стекают по внутренним стенкам резервуара 6.

Формула изобретения

Криогенный токоввод для сильноточной системы, состоящий из корпуса и расположенных внутри него охлаждаемого экрана, сосуда с хладагентом, соединенного с выходным патрубком и введенной в него токонесущей трубкой, прикрепленной к охлаждаемому каналу системы через изолятор, и сверхпроводника, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы токоввода, внутри сосуда с хладагентом размещен дополнительный резервуар с патрубком в днище, а свободный конец токонесущей трубки введен в резервуар и снабжен дроссельным устройством, под которым размещен отражающий экран, а в верхней части резервуара, над дроссельным устройством, размещена, по крайней мере одна сетка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Буянов Ю. А., Фрадков Х. Б., Шаболин Н. Ю. Токовые вводы для криогенных устройств, ПТЭ, т. 4, 1974.

2. Патент США № 3349164, НКИ 174—

273, опублик. 1964 (прототип).

908199

Составитель В. Кручинкина

Редактор Е. Зубиетова Техред А. Камышникова

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1654/7 Изд. ¹ 244 Тираж 719 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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