Криостат Советский патент 1991 года по МПК F17C3/00 F25D3/10 

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к криостатам для охлаждения сверхпроводящих магнитов.

Цель изобретения - повышение надежности криостата за счет исключения превышения предельно допустимых давлений, а также снижение потерь хладагента при аварийных тепловыделениях в нижнем сосуде.

На чертеже показана технологическая схема криостата.

Криостат содержит верхний сосуд 1 и расположенный под ним нижний рабочий сосуд 2 со сверхпроводящим магнитом 3. Дно сосуда 1 соединено с крышкой сосуда 2 вертикальным трубопроводом 4 с клапаном 5. Сосуд 2 снабжен датчиком 6 давления с приводом, связанным с клапаном, настроенным на закрытое положение при превышении предварительно заданного значения

давления в сосуде 2. В качестве клапана могут быть использованы известные запорные клапаны с электромагнитным или электрическим приводом, а в качестве датчика давления - например, электроконтактный манометр. Дно сосуда 2 соединено дополнительным трубопроводом 7 с паровой полостью сосудл 1. Сосуды и арматура помещены в теплоизолирующий кожух 8. Сосуд 1 снабжен трубопроводами 9 и 10 для подачи жидкого хладагента и дренажа паров соответственно.

Криостат работает следующим образом Перед началом работы в сосуд 1 по трубопроводу 9 подают жидкий хладагент (например, жидкий гелий), который самотеком сливается в сосуд 2 по трубопроводу 4 через клапан 5 и частично заполняет трубопровод 7. После накопления необходимого запаса

.га

О

го

4 ГО Сл) ГЬ

жидкого гелия в сосудах подачу гелия пре кращают. Испаряющийся из-за тепловыделений в магните 3 и теплопритоков из окружающей среды гелий из сосуда 2 5ар- ботирует через жидкий гелий внутри тру- бопровода 4 в сосуд 1 и удаляется из криостата по трубопроводу 10. Сечение трубопровода 4 и клапана рассчитывают в каждом конкретном случае из условия обеспечения требуемой пропускной способ- ности по парам гелия при номинальных тепловыделениях в сверхпроводящей обмотке магнита и теплопритоках из окружающей среды к жидкому гелию внутри сосуда 2. Вместимость сосуда 1 выбирают из уело вия обеспечения жидким гелием сверхпроводящего магнита в течение его автономной работы (без подачи жидкого гелия по трубопроводу 9), с учетом возможности приема и размещения в нем жидкого гелик из сосуда 2 при выходе магнита из сверхпроводящего состояния. При потере сверхпроводимости происходит-выделение энергии, запасенной в сверхпроводящем магните в объем жидкого гелия, что приводит к ин- тенсивному образованию паров в сосуде 2, отвод которых в данном случае не обеспечивается через трубопровод 4 и клапен, рассчитанных на отвод паров в нормальном режиме криостатирования. По этим прмчи- нам интенсивное генерирование паров гелия сопровождается повышением давления в сосуде 2, которое фиксирует датчик 6 давления. При достижении предварительно заданного предельного давления по сигналу датчика клапан закрывается, а жидкий гелий из сосуда 2 вытесняется генерируемыми парами по трубопроводу 7 в сосуд 1. Закрьчие клапана исключает испарение жидкого гелия в сосуде 1, поскольку станс- вится невозможным как барботирование жидкого гелия в сосуде 1 тепловым гелием

из сосуда 2, так и подачз жидкого гелия из сосуда 1 к теплорому магниту. Сечение трубопровода 7 рассчитывают в каждом конкретном случае из уровня обеспечения допустимого повышения давления в сосуде 2 и требуемой пропускной способности. После вытеснения жидкого гелия из сосуда 2 магнит оказывается в среде газообразного гелия. Дальнейшее выделение запасенной в магните энергии приводит к разогреву до некоторой конечной температуры как самого магнита, так и окружающего гэза. По мере перегрева газ из сосуда 2 вытесняется по трубопроводу 7 а газовую полость сосуда 1. откуда удаляется по трубопроводу 10.

Таким образом, в предлагаемом чри- остате (по сравнению с известными) повышена эксплуатационная надежность {за счет исключения в дополнительном (аварийном) трубопроводе клапанов) и эффективность работы (путем снижения потерь сжиженного хладагента при выходе магнита из сверхпроводящего состояния).

Формула изобретения

1.Криостат, содержащий размещенные в теплоизолированном кожухе друг под другом сосуды для хладагента, соединенные между собой трубопроводом с клапаном, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения превышения предельно допустимых давлений, в 1акже снижения потерь хладагента при аварийных тепловыделениях в нижнем сосуде, снабжен дополнительным трубопроводом, соединяющим дно нижнего сосуда с паровой полостью верхнего сосуда.

2.Криостат по п.,, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что нижняй сосуд снабжен датчиком давления с приводом, связанным с клапаном основного трубопровода.

Изобретение относится к криогенной технике и найдет применение в криостатах для охлаждения сверхпроводящих магнитов. Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения превышения предельно допустимых давлений, а также снижение потерь хладагента при аварийных тепловыделениях в нижнем сосуде. Криостат содержит размещенные в теплоизолированном кожухе друг под другом сосуды для хладагента, соединенные между собой трубопроводом с клапаном. Криостат снабжен дополнительным трубопроводом, соединяющим дно нижнего сосуда с паровой полостью верхнего сосуда. Нижний сосуд снабжен датчиком давления с приводом, связанным с клапаном основного трубопровода. В нижнем сосуде расположен сверхпроводящий магнит. В рабочем режиме клапан открыт и пары хладагента (гелия) барботируют из нижнего сосуда через жидкий гелий по основному трубопроводу и удаляются из верхнего сосуда. При аварийных тепловыделениях давление в нижнем сосуде повышается, клапан закрывается, а гелий вытесняется по дополнительному трубопроводу в верхний сосуд. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. аакп