Способ охлаждения сверхпроводящих магнитных систем Советский патент 1981 года по МПК H01F6/04 

ержание постоянной температуры об- отки.

Для этого обмотку магнитной систеы вьтолняют пористой, например установкой прокладок между слоями оСмотки, помещают в герметичный корпус, указанное дросселирование хлад- 5 гента осуществляют на входе герметичного корпуса магнитной системы самой обмотке.

На фиг. 1 показана схема, иллютрирующая данный способ; на фиг.2 - О установка для осуществления предлагаемого способа, общий вид.

Сущность предлагаемого способа хлаждения заключается в том, что хлаждение сверхпроводящей обмотки 15 1 производится холодмьм сжатым газообразным (закритическим) гелием, оступающим от рефрижеративной установки с замкнутым циклом на вход герметичного корпуса 2, в котором 20 размещается обмотка, после чего газ расширяется, дросселируясь через набор отверстий 3 малого диаметра,расположенных концентрично на радиусах, соответствующих месторасположению зазоров между соседними слоями обмотки , которые обеспечиваются с помощью плетки сверхпроводника изолирующим материалом, имеющим достаточно высокую проницаемость для газообразного гелия. На выходе герметизированной 30 обмотки имеется идентично расположенный набор отверстий 4 большего диаметра для отвода гелия, прошедшего обмотку, обратно к компрессору рефрижератора. Подвод энергии к соленоиду 35 осуществляется с помощью вакуумноплотных выводов 5.

В динамике при установившемся режиме охлаждение производится следующим образом.40

Газообразный гелий, дросселируясь через набор входных микроотверстий, охлаждается и проходит по зазорам между слоями обмотки, обеспечивая компенсацию теплопритока по электри- . ческим вводам и излучение с окружающих поверхностей, имеющих температуру более высокую, чем температура , корпуса соленоида, т.е. система обладает хладопроизводительностью.

Подбором давления гелия, величины микроотверстий на входе и выходе и величины зазора между слоями обмотки (эти параметры устанавливаются в зависимости от конкретного типа гелиевого рефрижератора), обеспечивают 55 равенство температуры газообразного гелия на входе и выходе СПМС, т.е. постоянство температурного поля между хладагентом и сверхпроводником.

Таким образом,, в данном способе Q охлаждения СПМС сверхпроводящий соленоид и гелиевый рефрижератор являются составляющими взаимозависимыми компонентами единого криомагнитного модуля. Измерение температуры газа на входе и выходе СПМС точными чувствительными термометрами позволяет использовать разность их показаний и целях автоматического регулирования давления газа.

Установка, позволяющая моделировать предлагаемый способ, включает источник сжатого газа (компрессор или баллон), систему теплообменников 6-9, источник низкой температуры (вйнна 10 жидкого гелия), узел 11 регулировки температуры потока и герметичный сосуд-камеру 12 соленоида. В нижней щечке каркаса соленоида (из нержавеющей стали) то;1линой 1,2 мм методом электроискровой прошивки были изготовлены отверстия диаметром 60 мкм для получения эффекта дросселирования газа, поступающего в обмотку. Обмотка была выполнена из ленты шириной 10 мм и собрана из 12-и галет диаметром наружным 112 мм и диаметром внутренним 58 мм для обеспечения прохода гелия равно-,, мерно по обмотке изоляция ленты осуществлялась при помощи оплетки из скрученных лавсановых нитей, а между галетами устанавливались прокладки из капронового сита. С помощью описанных приемов обеспечивалось формирование пористой обмотки, средний размер каналов которой составлял 10-150 мкм.

Контроль температуры потока (гелия) осуществлялся при помощи полупрюводниковых резисторов (разработки ИП АН УССР), проградуированных по Ge-эталону ТСГ-2 и установленных внутри камеры до и после обмотки. При прокачке гелия под давлением 6,5 атм со скоростью 3 нм/ч температура на входе и на выходе из обмотки отличалась не более чем на 0,1°К (по сравнению с О, 5 К в прототипе).Таким образом, видно, что данный способ охлаждения обеспечивает большую равномерность температуры обмотки.

Формула изобретения

Способ.охлаждения сверхпроводящих магнитных систем с использованием процесса дросселирования хладагента при его циркуляции в замкнутой криогенной системе, отличающийс я тем, что, с целью снижения веса и габаритов магнитной системы и поддержания постоянной температуры обмотки , обмотку магнитной системы выполняют пористой, например, установкой прокладок между слоями обмотки, помещают в герметичный корпус, а указанное дросселирование хладагента осуществляют на входе герметичного корпуса магнитной системы и в самой обмотке.

Bifoi газа

55

фиг.1

Н HOf rJpefcof

фиг.1