Криостат Советский патент 1990 года по МПК F17C13/08 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в системах криостатирования, применяемых в различных областях техники, например в криогенном электромашиностроении, для сверхпроводящей обмотки возбуждения, в криогенной. оптике для хранения и транспортировки криогенных жидкостей, в топливных криогенных баках и др.

Цель изобретения - увеличение надежности конструкции при одновременном уменьшении теплопритока в условиях значительных динамических нагрузок, действующих в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

На фиг. 1 изображен криостат, продольное сечение; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на

фиг. 5 - расположение тела качения на нижнем выступе; на фиг. 6 - вариант выполнения упругих выступов в виде набора пластин; на фиг. 7 - схема взаимодействия выступов и тела качения под нагрузкой; на фиг. 8 - схема взаимодействия выступов тела качения и упоров под максимальной нагрузкой.

Криостат содержит концентрично установленную наружную 1 и внутренюю оболочки 2 с теплоизоляцией 3 между ними. Внутренняя оболочка 2 установлена в наружной 1 на опорах, равномерно расположенных по окружности и состоящих из выступов 4 и 5, закрепленных попарно и оппозитно на стенках оболочек, из вкладышей 6 между ними в виде тел качения, шариков или ролико в из низкотеплопроводного материала. На выступах выполнены наклонные к оси

сл

00 00

со

00

внутренней оболочки пазы 7 и 8. Угол наклона пазов а выбран из соотношения

,

где d - наружный диаметр внутренней оболочки;

/ - расстояние между опорами. Оппозитные выступы выполнены упругими, например в виде тонкой пластины или набора пластин из металла или стеклопластика, а пазы 7 и В, выполнены сквюз- ными и в них установлены тела качения. Оболочки снабжены поясами 9 и 10 жесткости и упорами 11 и 12, установленными меж- жу оболочками равномерно по окруж- ности и закрепленными на их стенках попарно и оппозитно. Упоры могут быть выполнены заодно с выступами или отдельно от них, но в плоскости расположения поясов жесткости. Упоры имеют опорные Оппозитные поверхности 13 и 14, которые выполнены с углом наклона к оси, равным углу наклона пазов 7 и 8. В каждой паре упоров Оппозитные опорные поверхности выполнены: одна - выпуклой, а другая - вогнутой в виде ответной впади- ны. Зазор между опорными поверхностями 13 и 14 выбирают из условия заданной величины нагрузки на тело качения и жесткости упругого выступа. Криостат содержит патрубки 15, 16 для криожидкости, а также патрубок 17 отвода паров.

Один из вариантов технологии сборки криостата осуществляется следующим образом.

Устанавливают внутреннюю оболочку в наружную обечайку наружной оболочки с помощью специального приспособления. За- тем с одной из сторон устанавливают с помощью специальных приспособлений (их может быть несколько вариантов) выступы и упоры. В зазор между опорными оппозитными поверхностями вставляют щу- пы, толщина которых равна расчетному зазору. С другой стороны оболочки, где еще не установлены опоры, прикладывают к внутренней оболочке такую силу (с помощью струбцины), чтобы щуп в зазоре можно было перемещать с небольшим усилием. Затем устанавливают выступы и упоры, контролируют зазор между упорами и закрепляют выступы и упоры, крыщки и пояса жесткости.

Криостат работает следующим образом.

При действии перегрузки вдоль оси крио-

стата одна из групп выступов с телами

качения загружается, а другая нагружается

до тех пор, пока не начнут воспринимать

0

5 25 30

35 Q 45

50

перегрузку оппозитные опорные поверхности упоров в данном поясе жесткости. Это произойдет тогда, когда будет выбран зазор между накло 1ными опорными оппозитными поверхностями во всех упорах пояса жесткости. Сначала вьГбирается зазор нижних упоров, затем - верхних. При действии перегрузки в направлении, перпендикулярном продольной оси и совпадающим с направлением силы тяжести, перегрузку воспринимают нижние оппозитные упоры. Если перегрузка действует в направлении, противоположном силе тяжести, то она будет восприниматься верхними упорами. Если при перегрузке возникает крутящий момент, действующий на внутреннюю оболочку, то он воспринимает выпуклый и вогнутый оппозитными поверхностями 13 и 4.

Таким образом, отсутствует значительный предварительный натяг в опорах, что приводит к уменьшению контактных напряжений в опорах качения (в 1,5-2 раза). Благодаря этому, во столько же раз уменьшается пятно контакта в опорных элементах и кондуктивный теплоприток в криостат. Существенное уменьшение контактных механических напряжений в опорных элементах дает возможность повысить надежность конструкции, а также применять материалы для тел качения с низким коэффициентом теплопроводности (например, стекло вместо нержавеющей стали).

Формула изобретения

1.Криостат, содержащий наружную и внутреннюю оболочки с поясами жесткости установленные одна в другой на закрепленных в плоскости поясов наклонных в осевом направлении выступах с пазами, между которыми размещены вкладыщи в виде тел качения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в условиях кратковременных перегрузок при одновременном уменьшении теплопритоков, оболочки снабжены оппозитно закрепленными на их стенках упорами с наклонными в осевом и радиальном направлениях поверхностями, расположенными на расстоянии одна от другой, выступы выполнены упругими и осевой угол наклона упора равен углу наклона соответствующего выступа.

2.Криостат по п. 1, отличающийся тем, что выступы с пазами выполнены в виде плас,тин с прорезями.

3.Криостат по п. 1, отличающийся тем, что в каждой паре упоров одна их опорных оппозитных поверхностей выполнена выпуклой, а другая - вогнутой.

W

Фиг. 1

Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение в различных криостатах, преимущественно как опорная система. Цель изобретения - повышение надежности в условиях кратковременных перегрузок при одновременном уменьшении теплопритоков. Криостат содержит наружную и внутреннюю оболочки с поясами жесткости, установленные одна в другой на закрепленных в плоскости поясов наклонных в осевом направлении выступах с пазами, между которыми размещены вкладыши в виде тел качения. Оболочки снабжены оппозитно закрепленными на их стенках упорами с наклонными в осевом и радиальном направлениях поверхностями, расположенными на расстоянии друг от друга

выступы выполнены упругими в виде пластин с прорезями и осевой угол наклона упора равен углу наклона соответствующего выступа. В каждой паре упоров одна из опорных оппозитных поверхностей выполнена выпуклой, а другая - вогнутой. Предложенная опорная система компенсирует перегрузки в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях. При этом сначала срабатывают упругие выступы, а при максимальных перегрузках - упоры, что снижает теплопритоки к криожидкости. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

Фиг. 2

Щи2М

Фиг.з

Фиг. 5

Фиг. 6

Шиг.1

Фиг. 8