Криогенный токоввод — SU 908199 (original) (raw)
Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнит (22) Заявлено ьное к авт. свид-ву1,09,80 (21) 2978113/1851) М. Кл.зН 011. 39,06 пением заяв с при Государственный комитет Приор ит но 15.10.82. Бюллетень38икования описания 15.10.8 3) УДК 621.32654) КРИОГЕННЫЙ ТОКОВВО Изобретение относится к криогеннои электротехнике и может быть использовано для подведения тока в низкотемпературцую зону криостата физических и технических установок, в которых установлены сверх- проводящие магнитные системы, охлаждаемые потоком гелия под давлением.Известны токовые вводы для криогенных устройств 1 охлаждаемые потоком гелия под давлением, Для улучшения охлаждения поверхность токовводов имеет развитую форму в виде сетки, свернутой в рулон, либо пластинчато-ребристого теплообменника и т. д,Наиболее близким по технической сущности является токоввод для сверхпроводящего магнита, охлаждаемого гелием под давлением, состоящий из корпуса и расположенных внутри него охлаждаемого экрана сосуда с хладагентом, соединенного с выходным патрубком с введенной в него токонесущей трубкой, в виде медного стержня с нарезанными на нем дисками 21. Гелий проходит в продольном направлении через щели в дисках. Диски необходимы для увеличения поверхности теплообмена. Причем токонесущая трубка прикреплена к охлаждаемому каналу системы через изолятор и к ней прикреплен сверх- проводящий кабель. Температура гелия на входе в токоввод - 4,4 К, на выходе - около 300 К.Как в аналогах, так и в прототипе охлаждение токоввода гелием под давлени ем выше критического (Р ) 2,3 атм) требует значительного расхода криогена, причем температура гелия непрерывно растет, в токоввод гелий поступает при температуре до 5 К и выше, что не позволяет шунти ровать нижнюю часть токоввода сверхпроводником. Кроме того, сечение меди, из которой выполнен токоввод, должно быть значительным, чтобы ввести в систему соответственный ток, что приводит к допол нительным теплопритокам по токовводу всверхпроводник.Целью изобретения является повышениенадежности работы токоввода.Указанная цель достигается тем, что в 20 криогенном токовводе для сильноточнойсистемы, состоящем из корпуса и расположенных внутри него охлаждаемого экрана, сосуда с хладагентом, соединенного с выходным патрубком и введенной в него токонесущей трубкой, прикрепленной к охлаждаемому каналу системы через изолятор, и сверхпроводника, внутри сосуда с хладагентом размещен дополнительный резервуар с патрубком в днище, а свободныШ конец токонесущей трубки введен в резер 908199вуар и снабжен дроссельным устройством,под которым размещен отражающий экран,В верхней части резервуара над дроссельным устройством размещена по крайнеймере, одна сетка.5Гелий под давлением выше 2,3 атм проходит через каналы магнитной системы,нагревается и поступает в токоввод, затемпроходит дроссельное устройство, выполненное в виде дюзы, сужающей сечение канала, за которой давление в канале падаетдо атмосферного. После дросселированиятемпература гелия понижается до 4,2 К,большая часть гелия переходит в жидкуюфазу. Жидкий гелий собирается на дне сосуда, испаряется, охлаждая токоввод сосверхпроводящим кабелем, напаянным накорпус сосуда. Для защиты жидкого гелияот направленного потока газа, выходящегоиз дроссельного устройства, применяется 20экран, расположенный под дросселем. Наддроссельным устройством установлены сетки, препятствующие прохождению капельгелия совместно с обратным потоком холодного газообразного гелия. Капли оседают на сетках и стекают в сборник жидкогогелия.На чертеже приведен пример выполнения предлагаемого токоввода. В вакуумномкорпусе 1 расположен экран 2, охлаждаемый, например, потоком жидкого азота потрубкам 3, прикрепленным на тепловойконтакт к экрану 2. Внутри экрана 2 расположен сосуд 4, в который с помощьювыходного патрубка 5 введен дополнительный резервуар 6, Токонесущая трубка 7вводится внутрь резервуара 6, при этомона герметично и на электрический контакт присоединена к корпусу сосуда 4. Токонесущая трубка 7 крепится к охлаждаемому каналу с помощью изолятора 8,сверхпроводящий кабель 9 прикреплен итоконесущей трубке и к корпусу резервуара на электрический контакт, а к охлаждаемой трубке магнитной системы - через 45изоляционный слой. На выходе в объем резервуара токонесущая трубка 7 снабженадросселем 10. Под дросселем 10 расположен экран 11, а над дросселем 10 - сетки12. Собственно токоввод присоединен к бокорпусу через изолятор 13. Резервуар 6 сообщается с сосудом 4 в зоне днища черезпатрубки 14, Пары гелия из сосуда 4 выходят в патрубок 5 через отверстия,Работа токоввода осуществляется следующим образом.Гелий под давлением выше 2,3 атм проходит через каналы магнитной системы, охлаждает ее, нагреваясь при этом до 5 - 6 К, затем поступает в токонесущую трубку 7, Проходя через дроссель 10, гелий переходит в жидкую фазу, принимает температуру 4,2 К, накапливается на дне сосуда 4 и резервуара 6.Жидкий гелий омывает сверхпроводящий кабель 9 и корпус резервуара 6, к которому прикреплен кабель 9. Уровень жидкого гелия может достигнуть экрана 11, который защищает жидкий гелий от прямого потока газа, не перешедшего в жидкую фазу, Этот поток вместе с испаряющимся гелием удаляется через выходной патрубок 5 в газгольдер. Сетки 12 служат для улавливания капель жидкого гелия, захваченных потоком, и возврата их в объем. Капли гелия стекают по внутренним стенкам резервуара 6.Формула изобретенияКриогенный токоввод для сильноточной системы, состоящий из корпуса и расположенных внутри него охлаждаемого экрана, сосуда с хладагентом, соединенного с выходным патрубком и введенной в него токонесущей трубкой, прикрепленной к охлаждаемому каналу системы через изолятор, и сверхпроводника, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы токоввода, внутри сосуда с хладагентом размещен дополнительный резервуар с патрубком в днище, а свободный конец токонесущей трубки введен в резервуар и снабжен дроссельным устройством, под которым размещен отражающий экран, а в верхней части резервуара, над дроссельным устройством, размещена, по крайней мере одна сетка.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Буянов Ю. А., Фрадков Х. Б Шаболин Н. Ю. Токовые вводы для криогенных устройств, ПТЭ, т. 4, 1974.2. Патент США3349164, НКИ 174 - 273, опублик. 1964 (прототип),908199 Составитель В. КручинкинаЗубиетова Техред А. Камышникова Корректор О, Тюри ак ипография, пр. Сапунова,Заказ 1654/7 Изд. М 244 Тираж 719 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5