Криостат Советский патент 1992 года по МПК F17C3/00 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криостатам сверхпроводящих магнитов, используемым, например, в медицинском оборудовании для получения магнитного поля различного направления.

Цель изобретения - повышение эффективности работы и уменьшение потерь жидкого гелия.

На фиг.1 изображен криостат, общий вид; на фиг.2 - змеевик с приемной воронкой.

Криостат содержит вакуумированный кожух 1, экран 2 и внутренний сосуд 3 заливаемый жидким гелием. Внутренний сосуд 3 и экран 2 прикреплены к кожуху 1 тонкостенной горловиной 4. Во внутреннем сосуде 3 установлен сверхпроводящий соленоид 5, оснащенный кожухом б, выполненным из теплопроводного материала, например меди, с внешними ребрами 7. Кожух 6 обеспечивает охлаждение сверхпроводящего соленоида 5 за счет теплопроводности при небольшой массе жидкого гелия в кри- остате. В паровой полости внутреннего сосуда 3 закреплен вертикально змеевик 8 с приемной воронкой 9 на открытом нижнем конце. Верхний конец змеевика 8 соединен с трубопроводом 10 газосброса, навитым на горловину 4. На наружном конце трубопровода 10 газосброса размещен дроссельный вентиль 11. Горловина 4 закрывается заглушкой 12, соединенной с пробкой 13 для запирания нижнего конца горловины. Приемная воронка 9 (фиг.2) снабжена сетчатым фильтром 14 и отбойником 15 жидкости. Нижний конец змеевика 8 направлен под углом 45° к вертикали. Давление во внутреннем сосуде 3 в рабочий период измеряется манометром 16.

Криостат работает следующим образом.

Внутренний сосуд 3 заполняют жидким гелием. После охлаждения сверхпроводящего соленоида 5 при уровне жидкости ниже змеевика 8 закрывают горловину 4

заглушкой 12. Сброс паров из криостата производится через змеевик 8, трубопровод 10 и вентиль 11. В рабочий период уменьшают проходное сечение дроссельного вентиля 11. создавая перепад давления на

дросселе. Криостат вращается вокруг вертикальной оси на 360° и поворачивается вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа (фиг.1), на 90° в обе стороны.

При поворотах криостата змеевик 8 на

непродолжительное время может погружаться в жидкость. В случае погружения в жидкость змеевика, закрытого с одного конца, жидкость заполняет не более половины

витка этого змеевика. Вместе с тем через дроссельный вентиль 11 постоянно отводится пар, образовавшийся в криостате вследствие испарения жидкости, и жидкость постепенно продвигается по затопленному

змеевику 8. Для предотвращения поступления жидкости из змеевика 8 в трубопровод 10 газосброса при поворотах криостата внутренняя полость змеевика имеет объем, превышающий удвоенный объем пара, образующегося в криостате за время его отклонения от вертикального положения. Объем образующегося пара определяется расчетным путем или экспериментально. При возвращении криостата в вертикальное положение жидкий гелий вытекает из змеевика под действием силы тяжести, нему способствует расположение нижнего конца змеевика 8 под углом 45° к вертикали (фиг.2).

Криостатическая стабилизация соленоида 5 обеспечивается теплопроводными кожухом 6 и ребрами 7, расположенными на сторонах поворота. Перепаддавления, устанавливаемый на дроссельном вентиле 11 в рабочий период превышает максимально возможное приращение давления на входе в змеевик 8, создаваемое гидростатическим столбом жидкости при поворотах криоста- та.

Криостат позволяет производить сброс паров гелия при вращениях и поворотах и увеличить интервал времени между дозаправками жидким гелием. Теплопроводный кожух с ребрами обеспе- чивает криостатирование соленоида как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях, пока в криостате сохраняется относительно небольшое количество жидкого гелия. Установка дроссельного вентиля на наружном теплом конце трубопровода газосброса создает возможность регулирования отвода паров из криостата и исключает вероятность засорения дросселя отверж- денными примесями. Увеличение интерва-

ла времени между дозаправками криостата жидким гелием, а также отсутствие в кри- остатирующей системе резервуара и трубопроводов подпитки уменьшает потери жидкого гелия.

Формула изобретения Криостат, установленный с вращением вокруг вертикальной оси и поворачиванием вокруг горизонтальной оси, содержащий ва- куумированный кожух, внутренний гелиевый сосуд со сверхпроводящим соленоидом и трубопроводом газосброса с дроссельным вентилем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы и уменьшения потерь жидкого гелия, он снабжен змеевиком, вертикально установленным в паровой полости внутреннего сосуда, открытым с нижнего конца и соединенным верхним концом с трубопроводом газосброса, и теплопроводным кожухом с ребрами, размещенным вокруг соленоида.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криостатам сверхпроводящих магнитов с изменяемым направлением магнитного поля, используемым в составе медицинского оборудования, и позволяет повысить эффективность работы и уменьшить потери жидкого гелия. Криостат,

i8

Фиг. 2.