Установка для исследования теплофизических параметров криогенных хладагентов в поле центробежных сил Советский патент 1985 года по МПК G01N25/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь эовако при исследовании теплофизи. ческих параметров криогенных хладагентов в поле центробежных сип, а также процессов теплообмена, происходящих, в частности, в роторах эле трических машин с криогенным охлаждением. По основному авт.св. № 1029059 известна установка для исследования теплофизических параметров криогенных хладагентов в поле центробежных сип, содержащая установленные в вакуумированной полости ротора симмет рично относительно оси вращения две рабочие емкости, допогмительную емкость, установленную на оси вращени ротора и трубопровод подачи жидкого хладагента, сообщающийся с дополнительной емкостью. Дополнительная ем кость снабжена радиальными патрубками, на которых закреплены рабочие емкости. Входные отверстия радиальных патрубков,сообщены с жидкостной полостыо дополнительной еьтости, а выходные - с жидкостной полостыо ра бочих емкостей lj. Недостатком этой установки яв-ляется отсутствие возможности моделирования работы под токовой нагрузкой различных потребителей энергии, охлаждаемых криогенным хладагентом в поле центробежных сип. Возможность такого моделщ ования особенно важна при исследованиях как явлений деградации и тренировки, характерных ддя сверхпроводниковых обмоток возбуждения турбогенераторов, так и различных методов стабилизации этих обмоток, направленных на снижение вероятности возникновения нормальной зоны и предотвращение распространения этой зоны в обмотке в случае ее образования. Цель изобретения - расвгарение функциональных возможностей установ ки за счет создания условий для про ведения исследований макетов различ ных обмоток под токовой нагрузкой. Поставленная цель достигается тем, что установка снабжена выполненньм из сверхпроводящего материала ТОКОПОДВОДСЯ4, проходящим из жидкостной полости рабочей емкости через радиальный патрубок в жщресостную полость дополнительной емкости и соединенным электрически с контактным кольцом, установленным на роторе, а электрическое соединение токоподвода и контактного кольца выполнено в виде съемного участка токопровода. При этом съемный участок токопррвода снабжен дренажным каналом, сообщающимся с газовой полостью дополнительной емкости. На чертеже приведена установка, об1Ц11й вид, в разрезе. Она содержит установленньш в подшипниковых опорах 1 и 2 POTQP, ссвстоящий из корпуса 3 с левыми 4 и правьтми 5 полувалами. Во внутренней вакуумированной полости 6 ротора размещена рабочая емкость, вьшолненная в виде стакана 7 и фланца 8. Связь стакана 7 и фланца 8 осуществляется с помощью разборного силового герметичного соединения. Фланец 8закреплен на радиальном патрубке 9подачи хладагента в рабочую полрсть. Радиальньй патрубок 9 жестко связан с дополнительной емкостью 10, расположенной на оси ротора. Дополнительная емкость крепится к полувалам 4 и 5 с помощью тонкостенных трубчаных тепловых мостов 11 и 12 соответственно. Во внутренней полости левого полувала 4 и теплового моста 11 размещена теплоизолирующая заглушка 13, вьтолненная из материала с малой теплопроводностью, Hanptfi ep стеклотестолита. На наружной поверхности заглушки 13 выполнены аксиальные пазы, образующие с внутренней поверхностью теплового; моста 11 каналы 14. охлаждения, сообщающиеся с газовой .полостью 15 дополнительной емкости 10. По оси внутренней полости правого полувала 5 и теплового моста 12 размещен вращающийся теплоизолированньй трубопровод 16 подачи хладагента в дополнительную емкость. Внутренняя поверхность теплового моста 12 и наружная поверхность трубопровода 16 образуют кольцевой дренажный канал 17, сообщаю1цийся с газовой полостью 15 дополнительной емкости. Рабочая емкость сна&кена дренажным трубопроводе 18, расположенным в вакуумированной полости 6 ротора. . Мосты 11 и 12 снабжены опорами 19 и 20, выполненными в виде набора концентрических колец, соединенных радиальншш перемьгчками, чередующимися в шахматном порядке. На внеш ней части опор 19 и 20 с помощью фланцевого соединения 21 закреплен медньй радиационньй экран 22, охватьюакщий рабочую емкость. К фланцевому соединению 21 припаян дренажный трубопровод 23, сообщающийся с газовой полостью 15 дополнительной емкости. Опоры 19 и 20 по торцам снабжены радиационными экранами 24 и 25, предотвращакящми радиацион ньй теплоприток к дополнительной ем кости 10. Во внутренней полости 6 ротора установлены симметрично относительн оси вращения аналогичные описанным рабочая емкость с дренажньм трубопроводом, закрепленная на радиально патрубке, медный радиационн экран рабочей емкости, закрепленньй на опорах 19, 20 и дренажный трубопров дополнительной емкости. Для выравнивания уровней жидкости в рабочих сосудах их жидкостные полости соеди нены с помощью кольцеобразного трубогфовода 26. . В каждой из рабочих емкостей на конце радиального патрубка установлен съемный фланец 27, предназна ченньй для крепления- стоек с датчиками температуры, катушек со сверхпроводниковыми обмотками и макетов других конструктивных узлов. Внутри патрубка 9 рйзмещен электроизоляционнь1й пенал 28 с установленной на его конце колодкой 29 злектроразъема. В каналах пенала 28 размещены сверхпроводяпще участки 30 силовых токоподводов и проводники 31 измерительных цепей, припаянные к штыря колодки 29. В центральной части заглушки 13 размещены охлаждаемые парами гелия токонесущие участки, каждый из которых выполнен в виде медной трубки 32 с гибким концом, предназначенным для компенсации теп ,ловых деформаций. К гибкому концу трубки 32 припаяна контактная шайба 33., а к другому концу - лепесток 34. Сверхпроводящий участок 30 и медная трубка 32 электрически соединены между собой в дополнитещ ной емкости 10 с помощью токопроводящей шшы 35. Конец сверхпроводящего участка 30 припаян к шине 35 в жндкостной полости 36 дополнительной емкости, а контакт трубки 32 с ши: ной 35 осуществляется с помсяцью 6ojtтового соединения контактной щайбы 33с пшной .35 в газовой полости 15 дополнительной емкости. Лепесток 34трубки 32 связан при помощи болтового соединения с контактным кольцом 37. Внутренний диаметртрубки 32 выбран достаточным для доступа инструмента к болтовому соединению контактной шайбы 33 с шиной 35. Для проведения исследований явления деградации, а также методо1з стабилизации обмоток в рабочей емкости на фланце 27 закрепляют макет катушки и соединяют ее сверхпроводящую обмотку со сверхпроводящим участком 30 токоподвода. Рабочая емкость через радиальньй патрубок 9 заполняется жидким хладагентом, а затем к обмотке через контактные кольца подводится ток и проводятся необхо-, димые исследования. В течение всего цикла исследований производится дополнительная подача хладагента в дополнительную емкость 10 для компенсации потерь жидкости от теплопри- тока по силовым элементам и джоулевых потерь в трубке 32, шине 35 и месте их контакта. При необхо/щмости проведения исследований теплофизических параметррв хладагента или других исследований, не связанных с запиткой обмотки током, трубку 32 снимают, разбирая . болтовые соединения контактной шайбы 33 с шиной 35 и лепестка 34 с контактным кольцом, а на место трубки вставляют теплоизолирующую заглушку. В установке при сохранении теплопритока к рабочей емкости на прежнем уровне стало возможным дополнитель- ное проведение исследований в рабочих емкостях макетов различных сверхпроводниковых обмоток и других знергопотребителей под токовой нагрузкой за счет введения в установку токоподвода, выполненного из сверхпроводящего материала и проходящего из идкостной подсети дополнительной емкости через радиальньй патрубок в жидкостную полость рабочей емкости. Следовательно, за счет того, что окоподвод находится при температуре идкого хладагента в сверхпроводяем состоянии исключается теплоприток к рабочей емкости как за счет тепопроводности, так и за счет джоулеых потерь. Таким образом, значительо расширены функциональные возможнрсти предлагаемой установки, а следовательно, отпадает необходимость в создании аналогичной установки

для проведения исследований, связанных с запиткой током различных потребителей энергии.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРИОГЕННЫХ ХЛАДАГЕНТОВ в пож ЦЕНТРОБЕЖНЫХ сил по авт.св. № 1029059, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей установки, она снабжена выполненным из сверхпроводящего материала токоподводом, проходящим из жидкостной полости рабочей емкости через радиальньй патрубок в жидкостную полость дополнительной емкости и соединенным электрически с контактным крльцон, установленным на роторе. 2.Установка поп.1, отличающаяся тем, что электрическое соединение токоподвода и контактного кольца вьшолнено в виде съемного участка токопровода. 3.Установка по пп. 1 и 2, о т личающаяся тем, что.съемный участок токопровода снабжен дреСО нажнью каналом, сообщающимся с газовой полостью дополнительной емкости.