КРИОГЕННЫЙ ТОКОВВОД Российский патент 1997 года по МПК H01B17/26 

Изобретение относится к технике температур и может быть использовано в установках со сверхпроводящими системами различного назначения.

Известное устройство (N 1) выполнено из пучка трубок, размещенных в один слой на поверхности изоляционного цилиндра. Такой токоввод недостаточно экономичен, может использоваться только как однополюсный и, как показали исследования, недостаточно надежен.

В качестве прототипа выбран криогенный токоввод, который состоит из двух токопроводящих и двух изоляционных цилиндров, образующих коаксиальную систему с тремя каналами охлаждения, в которых помещены герметизирующие изоляционные прокладки, образующие винтовые каналы охлаждения. Недостатками такого токоввода являются невысокие надежность и экономичность. В нем токопроводящие цилиндры разделены только слоем газообразного гелия, имеющего невысокую электрическую прочность (0,15 кВ/м на теплом конце). Такая конструкция обладает малой надежностью и не может быть использована в сверхпроводящих устройствах, у которых в процессах запитки и особенно аварийного вывода энергии разность потенциалов между токопроводящими цилиндрами достигает десятков киловольт.

Повышенный расход газообразного гелия и связанная с этим недостаточная экономичность обусловлена тем, что канал охлаждения между токопроводящими цилиндрами работает с повышенной нагрузкой, охлаждая одновременно оба цилиндра, а два других канала охлаждения менее нагружены.

Целью изобретения является повышение надежности и экономичности токоввода.

Поставленная цель достигается тем, что в криогенном токовводе, состоящем из двух токопроводящих и двух изоляционных цилиндров, расположенных коаксиально и снабженных спирально размещенными на внешних сторонах цилиндров, кроме внешнего, герметизирующими изоляционными прокладками, образующими согласно изобретению, один из токопроводящих цилиндров расположен между изоляционными цилиндрами, а другой внутри изоляционного цилиндра меньшего диаметра с образованием дополнительного канала охлаждения.

Отличительными признаками заявленного технического решения являются: размещение одного из изоляционных цилиндров между токонесущими цилиндрами, введение дополнительного канала охлаждения для выравнивания тепловых нагрузок по каналам.

Оба отличительных признака, проявляя по отдельности известные в технике свойства, взятые в совокупности, проявляют сверхсуммарные свойства, обеспечивая повышение надежности и экономичности токоввода. Наличие внешнего изоляционного цилиндра позволяет использовать такие токовводы в качестве высоковольтных.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства. Токоввод состоит из токопроводящих цилиндров 1 и 2 и изоляционных цилиндров 3, 4, образующих коаксиальную систему с каналами охлаждения 5, 6, 7 и 8. Внутренний канал охлаждения 5 (прямой) обеспечивает охлаждение всех поверхности, а каналы 6, 7 и 8 с размещенными в них изоляционными винтовыми прокладками 9, 10 и 11 охлаждают неполную поверхность, но охлаждение более интенсивно за счет наличия винтовых прокладок. В целом обеспечивается равномерное распределение тепловых нагрузок по всем четырем каналам охлаждения. Нагрузка 12 подключена через токонесущие цилиндры 1 и 2 к источнику 13.

Ток, поступающий от источника к сверхпроводящей магнитной системе, проходя через токонесущие цилиндры, выделяет джоулево тепло. Под действием тепловыделения жидкий гелий, переходит в газообразное состояние и, перемещаясь по четырем каналам охлаждения, обеспечивает эффективный отвод тепла от токонесущих цилиндров. Наличие в трех каналах винтовых турбулизаторов обеспечивает равномерный отвод тепла от токонесущих элементов и высокую экономичность, а принятое размещение изоляционных цилиндров позволяет использовать токоввод в качестве высоковольтного и повышает его надежность.

Использование: изобретение может быть использовано в установках при исследовании и эксплуатации сверхпроводящих устройствах в области электроэнергетики, криогенной техники и экспериментальной физики. Сущность: криогенный токоввод, состоящий их двух токопроводящих цилиндров и двух изоляционных цилиндров, образующих коаксиальную систему, в которой помещены герметизирующие изоляционные прокладки, намотанные по винтовой линии для создания винтовых каналов охлаждения, между токопроводящими цилиндрами для повышения надежности (снижения вероятности электрического пробоя) и улучшения условий охлаждения размещен изоляционный цилиндр. В результате такая конструкция токоввода обеспечивает охлаждение каждой поверхности токонесущего цилиндра, что существенно увеличивает условия и эффективность охлаждения, а следовательно, надежность и экономичность токовводов. 1 ил.

Криогенный токоввод, содержащий два токопроводящих цилиндра и два изоляционных цилиндра, расположенных коаксиально, и спирально размещенные на внешних сторонах цилиндров, кроме внешнего, герметизирующие изоляционные прокладки, образующие винтовые каналы для охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, один из токопроводящих цилиндров расположен между изоляционными цилиндрами, а другой внутри изоляционного цилиндра меньшего диаметра с образованием дополнительного канала для охлаждения.