CS239990B1

CS239990B1 - Cryostat inner vessel, especially for cooling superconducting windings

Info

Publication number: CS239990B1
Application number: CS843679A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kaiser; Jiri Parizek
Original assignee: Zdenek Kaiser; Jiri Parizek
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS367984A1

Abstract

Účelem řešení je zajistit dlouhodobé nastavení hladiny kryogenní kapaliny ve vnitřní nádobě kryostatu. Vnitřní nádoba kryostatu, sestávající z pláště a hrdla pro přívod kapalného helia, je mezipláštěm (2) rozdělena na chladicí prostor (3) opatřený hrdlem (6) a zásobovací prostor (4) opatřený hrdlem (7) s uzavíracím zařízením (8). Oba prostory jsou vzájemně propojeny nejméně jedním otvorem (5) vytvořeným v mezipléšti (2) a umístěným v rozmezí průměru mezipléště (2), pod jeho nejvyšším místem.The purpose of the solution is to ensure long-term adjustment of the cryogenic liquid level in the inner vessel of the cryostat. The inner vessel of the cryostat, consisting of a shell and a neck for supplying liquid helium, is divided by an intermediate shell (2) into a cooling space (3) provided with a neck (6) and a supply space (4) provided with a neck (7) with a closing device (8). Both spaces are interconnected by at least one opening (5) formed in the intermediate shell (2) and located within the diameter of the intermediate shell (2), below its highest point.

Description

Vynález řeší provedeni vnitřní nádoby kryostatu se stavi telnou výškou kryogenni kapaliny, zejména pro chlazeni supravodivých vinuti.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an internal cryostat container having an adjustable height of cryogenic liquid, particularly for cooling superconducting windings.

Stávajici provedeni vnitřni nádoby kryostatu pro chlazeni supravodivých vinuti je takové, že horizontální osa pracovního prostoru, která je zároveň horizontální osou supravodivého vinuti, je umístěna pod horizontální osou vnějšího pláště vnitřní nádoby kryostatu. T1m se dosahuje toho, že větši část objemu kapalného helia je umístěna nad horní části supravodivého vinuti a tvoři zásobu kapalného helia)nutnou k dosaženi delšího intervalu mezi doplňováním kapalného helia do kryostatu, což zamezuje vynořeni supravodivého vinuti nad hladinu kapalného helia. Z toho vyplývá asymetrická konstrukce vnitřní nádoby kryostatu. Je známá 1 symetrická konstrukce, která pro dosaženi stejného objemu kapalného helia umístěného na horni části supravodivého vinuti vychází rozměrnější.An existing embodiment of an inner cryostat vessel for cooling superconducting windings is such that the horizontal axis of the working space, which is also the horizontal axis of the superconducting winding, is located below the horizontal axis of the outer shell of the inner cryostat vessel. It is achieved that most of the volume of liquid helium is located above the top of the superconducting winding and constitutes a supply of liquid helium necessary to achieve a longer interval between replenishing the liquid helium to the cryostat, preventing superconducting winding from emerging above the liquid helium. This results in an asymmetric design of the inner cryostat container. One symmetrical construction is known which, in order to achieve the same volume of liquid helium located on the upper part of the superconducting winding, is larger.

Nevýhoda stávajícího řešeni spočívá v tom, že zásobárnu kapalného helia, nutnou pro prodlouženi intervalu mezi doplňováním kapalného helia do vnitřní nádoby kryostatu, tvoři pouze prostor nad horni části supravodivého vinuti. Obě uvedená provedeni jsou výrobně nákladná.A disadvantage of the present solution is that the liquid helium reservoir necessary to extend the interval between replenishment of the liquid helium into the inner cryostat vessel only constitutes a space above the upper portion of the superconducting winding. Both embodiments are expensive to manufacture.

Uvedené nedostatky odstraňuje vnitřní nádoba kryostatu, zejména pro chlazeni supravodivých vinuti, podle vynálezu,sestávající z pláště a hrdla pro přívod kapalného helia. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vnitřní prostor vnitřní nádoby kryostatu je rozdělen mezlpláštěm na chladicí prostor opatřený hrdlem a zásobovací prostor opatřený hrdlem s uzavíracím zařízením. Chladiči a zásobovací prostor jsou vzájemně propojeny nejméně jedním otvorem vytvořeným v meziplášti aThese drawbacks are overcome by an internal cryostat container, in particular for cooling superconducting windings, according to the invention, consisting of a jacket and a throat for supplying liquid helium. The invention is based on the fact that the inner space of the inner cryostat container is divided by a skirt into a throat cooling space and a throat supply space with a closing device. The coolers and the supply space are interconnected by at least one opening formed in the intermediate shell and

239 990 umístěným pod jebo hejvyššim místem. Otvory v mezlpláštl mohou být umístěny v nejnižším místě mezlpláště nebo po obou stranách svislé osy vnitřní nádoby, ve stejné výšce nad nejnižšia místem mezlpláště.239 990 located below the top of the hill. The openings in the cladding may be located at the lowest point of the cladding or on either side of the vertical axis of the inner receptacle, at the same height above the lowest point of the cladding.

Supravodivé vinuti je umístěno v chladicím prostoru vnitř n1 nádoby kryostatu, ve kteréa se nastavuje hladina kryogennl kapaliny v požadovaných aezich zněnou anožstvl par zadržovaných nad hladinou v uzaviratelném zásobovacím prostoru, které se samovolně odpařuji z kryogennl kapaliny v zásobovacia prostoru a vyrovnávají hydrostatický tlak sloupce kryogennl kapaliny v chladicí· prostoru. Vzrůstající množství par kryogennl kapaliny v zásobovacia prostoru způsobuje stoupáni hladiny kryogennl kapaliny v chladicím prostoru. Zmenšeni anožstvl par kryogennl kapaliny nad hladinu v zásobovacia prostoru jejich částečným vypuštěním způsobí pokles hladiny kryogennl kapaliny v chladlcia prostoru. Plněni vnitřní nádoby kryostatu kryogennl kapalinou při zahájeni provozu a doplňováni odpařené kryogennl kapaliny za provozu se provádí hrdlen do chladicího prostoru vnitřní nádoby kryostatu, přitom se vypouští odpovídající anožstvl par kryogennl kapaliny ze zásobovacího prostoru vnitřní nádoby kryostatu.The superconducting winding is located in the cooling chamber of the cryostat vessel, in which the level of cryogenic liquid is adjusted in the desired and vapor-retained above the level in the closable supply space, which spontaneously evaporates from the cryogenic liquid in the supply space and balances the hydrostatic pressure of the cryogenic column. in the cooling compartment. An increasing amount of cryogenic liquid vapor in the supply space causes the cryogenic liquid level in the cooling space to rise. Reducing the amount of vapor of the cryogenic liquid above the level in the supply space by partially draining it will cause the level of cryogenic liquid in the space cooler to drop. Filling the inner cryostat vessel with cryogenic liquid at start-up and replenishing the vaporized cryogenic liquid during operation is provided to the cooling chamber of the inner cryostat vessel, thereby discharging the corresponding amount of cryogen liquid vapor from the supply space of the inner cryostat vessel.

Řešeni podle vynálezu má výhodu v tom, že zajišluje trvalé ponořeni celého vinuti supravodivého aagnetu v kryogennl kapalině 1 při značném úbytku kryogennl kapaliny ve vnitřní nádobě kryostatu. Toto řešeni navíc umožňuje rozdělit anožstvl kryogennl kapaliny ve vnitřní nádobě kryostatu tak, že v chladicím prostoru je ve styku se supravodivým vinutím menši část kryogennl kapaliny a v případě přechodu supravodivého vinuti ze supravodivého do normálního stavu lze dosáhnout odpařeni menšího množství kryogennl kapaliny, než je tomu u dosud užívaného řešeni. Vzájemný poměr velikosti obou prostorů vnitřní nádoby kryostatu může být takový, že při přechodu supravodivého vinuti ze supravodivého do normálního stavu se všechna kryogennl kapalina přetlačí z chladicího prostoru do zásobovacího prostoru vnitřní nádoby kryostatu. Řešeni podle vynálezu umožňuje výhodnou konstrukci kryostatu s horizontálním teplýmThe solution according to the invention has the advantage that it ensures a permanent immersion of the entire SC coil winding in the cryogenic liquid 1 with a considerable loss of cryogenic liquid in the inner cryostat vessel. In addition, this solution allows to distribute the cryogenic liquid in the internal cryostat vessel so that in the cooling compartment there is a smaller portion of the cryogenic liquid in contact with the SC and winding less superconducting than the cryogenic liquid. the solution used so far. The relative size ratio of the two compartments of the inner cryostat vessel may be such that as the superconducting winding goes from superconducting to normal, all cryogenic liquid is forced from the cooling space to the supply space of the inner cryostat vessel. The solution according to the invention allows a favorable design of a horizontal hot cryostat

239 990 pracovní· prostorem/ symetrickou podle podélné osy pracovního prostoru. Umístěni propojovacích otvorů v nejnižSim místě mezipláště umožňuje maximální využiti množstvV kryogennl kapaliny ve vnitřní nádobě kryostatu. Umístěním propojovacích otvorů nad nejnižSim místem mezlpláště lze stanovit minimální provozní množství kryogennl kapaliny ve vnitřní nádobě kryostatu.239 990 working space / symmetrical along the longitudinal axis of the working space. Placing the interconnecting apertures at the lowest point of the intermediate shell allows maximum utilization of the amount of cryogenic liquid in the inner cryostat vessel. By placing the connection openings above the lowest point of the intermediate shell, the minimum operating amount of cryogenic liquid in the inner cryostat vessel can be determined.

Na výkrese je znázorněn přiklad provedeni vnitřní nádoby kryostatu se stavitelnou výškou hladiny kryogennl kapaliny pro případ chlazeni supravodivého vinuti magnetu podle vynálezu.The drawing shows an exemplary embodiment of an internal cryostat container having an adjustable level of cryogenic liquid for cooling the superconducting winding of a magnet according to the invention.

Na obr.1 je vnitřní nádoba 1» kryostatu ve tvaru mezikruhového válce s mezlpláštěm 2, který rozděluje vnitřní prostor nádoby 1, na chladicí prostor 3,opatřený hrdlem 6 a zásobovací prostor popatřený hrdlem 7 s ventilem 8. Prostory 3 a 4 jsou spojené otvorem £ v mezipláštl £. V chladicím prostoru 3 je umístěno supravodivé vinuti £ ponořené do kapalného helia, jehož hladina 10 se nastavuje v takové výšce, aby bylo celé supravodivé vinuti 9 ponořeno a aby hladina 10 kapalného helia nevystoupila do hrdla 6 chladicího prostoru 3. Nastaveni výšky hladiny 10 se provádí tak, že páry helia; odpařené v zásobovacím prostoru 4;se shromažďuji v zásobovacím prostoru £ nad hladinou 11 a vytlačuji kapalné helium ze zásobovacího prostoru 4 otvory £ do chladicího prostoru 3ja tím zvyšuji výšku hladiny kapalného helia v chladicím prostoru 3. Sníženi výšky hladiny 10 kapalného helia v chladicím prostoru 3 na požadovanou úroveň se dosáhne vypuštěním odpovídajícího množství par helia ze zásobovacího prostoru 4 hrdlem 7 přes ventil 8. Kapalné helium se nalévá při zahájeni 1 během provozu hrdlem 6 do chladicího prostoru 3;odkud se přepoušti otvory £ do zásobovacího prostoru 4 vypuštěním odpovídajícího množství par helia ze zásobovacího prostoru 4 hrdlem 7 přes ventil 8»Páry helia odpařené v chladicím prostoru £ odcházejí hrdlem 6.In Fig. 1 there is an inner container 1 of a cryostat in the form of an annular cylinder with an intermediate shell 2, which divides the inner space of the container 1 into a cooling space 3 provided with a neck 6 and a supply space provided with a neck 7 with a valve 8. £ in the interleaved £. In the cooling space 3 there is a superconducting winding submerged in liquid helium whose level 10 is adjusted at a height such that the entire superconducting winding 9 is immersed and that the level 10 of liquid helium does not protrude into the neck 6 of the cooling space 3. such that pairs of helium; vaporized in the supply space 4, accumulate in the supply space 4 above the level 11 and push the liquid helium out of the supply space 4 through the openings 4 into the cooling space 3a thereby increasing the level of liquid helium in the cooling space 3. the desired level is achieved by discharging the corresponding amount of helium vapor from the supply space 4 through the orifice 7 through the valve 8. Liquid helium is poured at the start 1 during operation through the orifice 6 into the cooling space 3; from the supply space 4 through the orifice 7 through the valve 8.

Vnitřní nádoba kryostatu podle vynálezu je určena pro kryostaty používané v kryogennl technice, zejména v aplikacích supravodivosti.The inner cryostat container of the present invention is intended for cryostats used in cryogenic technology, particularly in superconductivity applications.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

239 990

An internal cryostat receptacle, in particular for cooling superconducting windings (consisting of a shell and a throat), characterized in that the inner space of the inner cryostat receptacle 71 is divided unsheathed (2) into a cooling space (3) provided with a throat (6) and (4) provided with a throat (7) with a closing device (8), the spaces (3) and (4) being interconnected by at least one opening (5) formed in the intermediate shell (2) and located within the diameter of the intermediate shell (2), below his highest place.

2. An inner cryostat container according to claim 1, characterized in that the openings (5) are located at the lowest point of the intermediate casing (2).

3. An internal cryostat container according to claim 1, characterized in that the openings (5) are located in the intermediate shell (2) on both sides of the vertical axis of the inner container (1) at the same height above the lowest point of the intermediate shell (2).