Сверхпроводящий электромагнит Советский патент 1985 года по МПК H01F6/00 

1 Изобретение относится к области ускорительной техники, а именно к устройствам сверхпроводящих электромагнитов для ускорителей заряженных частиц. Известна конструкция сверхпроводящего электромагнита, содержащая магнитопровод, забандажированнуюсверхпроводящую обмотку, размещенну во внутреннем сосуде криостата и за фиксированную относительно магнитопровода группой роликовых опор, уст новленных с интервалом по длине электромагнита по четыре опоры в каждой группе, расположенных радиально под углом 90 друг к другу, причем между опорами и магнитопроводом размещена внешняя вакуумная оболочка криостат в вакуумном промежутке криостата ра мещен азотный экран lj . Недостатком данной конструкции является пониженная надежность ее, обусловленная существенным уменьшени ем усилия предварительного нажатия вследствие.термических усадок охлаждаемой внутренней части магнитопрово да и опорных роликов, что приводит к смещению магнитопровода и, кроме тог повороту последнего вокруг продольной оси. Известна также конструкция сверхпроводящего электромагнита, содержащего сверхпроводящую обмотку, разме.щенную в гелиевом сосуде, азотный экран, размещенньй между гелиевым со судом и вакуумным кожухом, и опоры, размещенные тангенциально в вакуумном промежутке между гелиевым сосудом и вакуумным кожухом 2J. Данная конструкция по своей технической сути и достигаемому результату является наиболее близкой к изобретению. Недостатком ее является пониженная надежность работы, обусловленная воз можностью поперечной деформации опор при охлаждении всей системы в целом, благодаря сокращению ее длины, что может, в конечном счете, привести к разрушению опор и выходу системы из строя, а также низкая однородность магнитного поля. Целью изобретения является устранение поперечной деформации опор и получение большей однородности магнитного поля. Для этого сверхпроводящий электромагнит, содержащий сверхпроводящую 592 обмотку, размещенную в гелиевом сосуде, азотный экран-, размещенный между гелиевым сосудом и вакуумным кожухом, и опоры, размещенные тангенциально в вакуумном промежутке между гелиевым сосудом и вакуумным кожухом, содержит наружньм магнитопровод с полостью, бандаж, тяги с выступами и пазами, выполненные из материала с высоким интегральным коэффициентом термического сжатия, например латуни, стержни, выполненные из материала с низким интегральным коэффициентом термического сжатия, например инвара, и вкладыши, размещенные в полости магнитопровода напротив тяг, причем поверх обмотки размещен бандаж, на котором выполнены выступы, а тяги размещены на бандаже, облегая последний, причем пазы тяг и выступы бандажа совмещены друг с другом, выступы тяг расположены по обе стороны от вкладышей и между ними размещены опоры, каждая из которых выполнена из двух соосно расположенных частей в виде, например, прямоугольных брусков из материала с низКИМ коэффициентом теплопроводности, например стеклотекстолита, причем одна из частей размещена между каждым из выступов тяг и азотным экраном, а другая - между азотным экраном и вкладышем, причем тяги размещены вдоль продольной оси электромагнита и жестко соединены между собой стержнями, а азотный экран по длине электромагнита выполнен из отдельных обечаек, размещенных телескопически одна относительно другой, I На фиг, 1 изображен предлагаемый сверхпроводящий электромагнит, поперечное сечение; на фиг. 2 - то же, вид сбоку. Сверхпроводящий электромагнит (см. фиг. 2) содержит сверхпроводящую обмотку 1, размещенную в гелиевом сосуде 2, азотный экран 3, размещенный между гелиевым сосудом 2 и. вакуумным кожухом 4, опоры 5, размещенные тангенциально в вакуумном промежутке между гелиевым сосудом 2 и вакуумным кожухом 4, наружный магнитопровод 6 с полостью, бандаж 7, тяги 8 с выступами 9 и пазами 10,повто ряющие форму бандажа 7, выполненные з материала с высоким интегральным оэффициентом термического сжатия. 3 например латуни, стержни 11, выполненные из материала с низким интегральным коэффициентом термического сжатия, например инвара, и вкладыши 12, размещенные в полости магнито провода 6 напротив тяг 8, причем повер,х обмотки 1 размещен бандаж 7, на котором выполнены выступы 13, а тяги 8 размещены на бандаже, облегая последний, причем пазы 10 тяг 8 и выступы 13 бандажа совмещены друг с другом, выступы 9 тяг 8 расположены по обе стороны от вкладьпией 12 и меж ду ними размещены опоры 5, выполненные в виде, например, прямоугольных брусков из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например стеклотекстолита, причем каждая из опор выполнена из двух соосно распо ложенных частей, одна из которых размещена между каждым из выступов 9 и тяг 8 и азбтным экраном 3, а другая - между азотным экраном 3 и вкла дьшем 12, причем тяги 8 размещены вдоль продольной оси электромагнита и жестко соединены между собой стерж нями 11, а азотный экран 3 по длине электромагнита выполнен из отдельных обечаек, размещенных телескопически одна относительно другой. Работает описываемое устройство следующим образом. При охлаждении обмотки 1, бандажа 7 и гелиевого сос-уда 2 охлаждаются также находящиеся в контакте 594 с сосудом тяги 8 с выступами 9. Происходит сокращение длин тяг, за счет чего выбираются монтажные зазоры в конструкции и начинается равномерное поджатие опор 5, Одновременно сокращающийся по длине гелиевый сосуд 2 с бандажом 7 и сверхпроводящей обмоткой 1 проскальзывает относительно тяг 8. Смещению же самих тяг в продольном направлении препятствуют несокращающиеся стержни 11. При этом отдельные обечайки охлаждакицегося азотного экрана 3, сокращаясь, проскальзывают одна относительно другой перекрывающимися частями. По мере , захолаживания устройства на опорах 5 развивается давление, необходимое для придания системе достаточной жесткости. Таким образом, описываемая конструкция обеспечивает достаточную жесткость системы для компенсации силы магнитного притяжения обмотки и магнитопровода, обеспечивает соосность обмотки и магнитопровода и устраняет возможность поворота обмотки вокруг продольной оси магнитопровода, устраняет изгибающие напряжения на опорах при сокращении длины внутреннего гелиевого сосуда с обмоткой и бандажом и азотного экрана при захолаживании, что особенно . важно для магнитов, имеющих большую длину..

СВЕРХПРОВОДЯЩШ ЭЛЕКТРОМАГНИТ, содержащий сверхпроводящую обмотку, размещенную в гелиевом сосуде, азотный экран, размещенный между гелиевым сосудом и вакуумным кожухом, и опоры, размещенные тангенциально в вакзгумном промежутке между гелиевым сосудом и вакуумным кожухом, отличающийся тем, что, с целью устранения поперечной деформации опор и получения большей однородности магнитного поля, электро гагнит содержит наружный -магнитопровод с полостью, бандаж и тяги с выступами и пазами, вьтолненные из материала с высоким интегральным коэффициентом термического сжатия, преимущественно латуни. стержни, выполненные из материала с низким интегральным коэффициентом термического сжатия, преимущественно инвара, и вкладыши, размещенные в полости магнитопровода напротив тяг, причем поверх обмотки размещен бандаж, на.котором выполнены-выступы, а тяги размещены на бандаже, облегая последний, причем, пазы тяг и выступы бандажа совмещены друг с другом, выступы тяг расположены по обе стороны от вкладышей и между ними размещены опоры, каждая из- которых выполнена из двух соосно расположенных частей в виде преимущественно прямоугольных бруск.ов из материала с низким коэффициентом теплопроводности, преиму(Л щественно стеклотекстолита, причем . одна из частей размещена между каждым из выступов тяг и азотным экраном, а другая - между азотным экраном и вкладышем, причем тяги размещены вдоль продольной оси электромагнита и жестко соединены между собой стержнями, а азотный экран по длине со электромагнита вьшолнен из отдельных обечаек, размещенных телескопичес сд ки одна относительно другой. ;о