Система кріогенного забезпечення на базі кріорефрижераторів замкнутого циклу великогабаритного багатотоннажного кріомагнітного комплексу

Реферат: UA 78432 U UA 78432 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до кріогенного забезпечення та призначена для створення великогабаритних багатотоннажних кріомагнітних комплексів, працюючих безперервно в автоматичному режимі, зокрема для наукових досліджень, а також у виробничих умовах збагачувальних виробництв для високоградієнтної магнітної сепарації слабомагнітних руд, каолінів та інших корисних копалин та вугілля безпосередньо в умовах теплових електростанцій. У попередні роки, в процесі бурхливого розвитку фізики низьких температур і кріогенної техніки, фактично сформувалася нова наукоємна високотехнологічна кріогенна галузь. Провідними інститутами і фірмами створені науково-технічні школи, якими розроблено і створено незліченну кількість різноманітних конструкцій гелієвих наливних кріостатів і кріогенних установок на їх основі. Наступним кроком у цьому розвитку стала розробка та освоєння промислового виробництва кріогенних рефрижераторів замкнутого циклу /далі - КРЖЗЦ/. В даний час вже близько десяти фірм освоїли виробництво високонадійних КРЖ-ЗЦ всіляких модифікацій, що забезпечують надійну роботу в безперервному автоматичному режимі близько року і більше і пропонують їх на комерційному ринку. Це - азотні і гелієві лабораторні міні-зріджувачі; КРЖ-ЗЦ на азотний рівень температур, призначені для термостатування екранів кріостатів; двоступінчасті КРЖ-ЗЦ на температурний рівень першого ступеня 40-50 К і другого ступеня 10-20 К, призначені як для термостатування екранів, так і безпосередньо експериментальних пристроїв; двоступінчасті КРЖ-ЗЦ - реконденсатори, призначенні для реконденсації парів гелію безпосередньо в гелієвій ємності кріостата, при цьому перший ступінь холодоспроможністю близько 35-50 Вт при 45-50 К цілком може паралельно використовуватися для компенсації теплоприпливів до екрана і по опорах. Практично всі створені конструкції кріогенних установок і кріомагнітних комплексів /далі комплекс КМК/ побудовані на базі кріостата з вбудованим холодоутворюючим модулем КРЖ-ЗЦ і окремо розташованим компресором і блоком управління його. Найбільш поширений тип таких установок побудований на базі холодоутворюючого модуля КРЖ-ЗЦ, встановленого на знімному фланці у горловині кріостата. Це забезпечує відносну простоту всієї конструкції і оперативність зміни експериментальних зразків, а так само і профілактики самого холодоутворюючого модуля. Однак такого типу конструкція може бути реалізована тільки на відносно не великих кріостатних установках, в яких теплоприпливи на обидва ступені КРЖ-ЗЦ не перевищують їх холодоспроможність. Відомо ряд публікацій і проспектів фірм, які вирішили такого роду складні науково-технічні і конструкторські проблеми. Це роботи цілого ряду фірм з так званої технології Cryogen Free по кріосистемах для наукових досліджень - Oxford Instruments, American Cryomagnetics Inc, LEYBOLD-HERAEUS GMBH, LAIR LIQUIDE, VARIAN, PHILIPS, Advanced Research Systems, Inc. та інші. Також розробки по кріосепараторах для промислового призначення - це кріофільтри фірм Carpko-моделі 5Т/460 продуктивністю 25-50 т/год., Outotec-Cryofilter superconducting magnetic separator, кріофільтр HGMS для обробки каоліну у Бразилії, Outokumpu 5T Cryofilter Models-Industrial 5Т \ 360, 500, 1000 та інші. Однак в них взагалі суть рішень по системі кріогенного забезпечення /СКЗ/ показано дуже умовно і не описано. Так на декількох схемах конструкції кріомагнітного сепаратора фірми Outokumpu Technology, Inc-5Tesla Cryofilter Technology, Carpco Cryofilter, ЗАТ Мінерал Процес, а також у 2002.05.09 MagSepMar2000 видно, що система кріогенного забезпечення побудована, в тому числі, на базі КРЖ-ЗЦ. І не більше того. Як аналог доцільно розглянути схему конструкції системи кріогенного забезпечення кріомагнітного сепаратора фірми Outokumpu Technology Inc, Physical Separation Division 6100 Phillips Highway, Jacksonville, FL3221. USA. Соленоїд надпровідної магнітної системи розташовано в ємності, залитої зрідженим гелієм. Екрани, що призначенні для захисту гелієвої ємності від надмірного теплоприпливу випромінюванням, термостатуються за допомогою КРЖЗЦ. Та власне конструкція показана зовсім умовно, що не дає можливості судити про її переваги і недоліки. Як найближчий аналог прийнято роботу PROGRESS REPORT ON VENUS M.А. Leitner, D. Leitтer, S.R. Abbot, C.R. Taylor, C.M. Lyneis, LBNL Berkley, USA. Конструкція системи кріогенного забезпечення установки іонного джерела для електронного циклотронного резонансу надто складна. Безпосередньо кріостат складається з трьох модулів, зібраних в одному складному корпусі зі з'єднаною вакуумною порожниною - це гелієва ємність з вмонтованим надпровідним соленоїдом та з'єднана з нею резервна ємність з додатковим запасом зрідженого гелію, а також ємність з зрідженим азотом. Холодоутворюючі модулі двох кріорефрижераторів вмонтовано таким чином, що вони розташовані поряд з гелієвою ємністю. При цьому другі ступені обох кріорефрижераторів, працюючих паралельно на одному 1 UA 78432 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 температурному рівні, з'єднані гнучким холодопроводом з теплообмінником, розташованим біля дна основної гелієвої ємності безпосередньо у зрідженому гелії. Після охолодження та першого заповнення зрідженим гелієм два кріорефрижератори повинні були забезпечувати підтримку системи при температурі 4,2 К без додавання зрідженого гелію. В ході випробувань у кріостаті не здійснилось дві основні вимоги: теплоприплив до гелієвої ємності склав близько 3 Вт, який знаходиться на межі потужності двох кріорефрижераторів при температурі 4,2 К. Крім того холодопровідники, які з'єднують гелієву ємність з другими ступенями двох кріорефрижераторів з холодоутворюючою потужністю по 1,5 Вт, не функціонували належним чином. По висновку розробників це було в наслідок того, що термічний опір мідних гнучких зв'язків був занадто високим, щоб забезпечити достатній потік тепла з ємності на кріорефрижератори. Як наслідок, підчас випробувань, щоб компенсувати втрати гелію через випаровування, необхідно було регулярно підливати зріджений гелій в резервну ємність. Але суттєвий недолік вибраного методу та відповідної конструкції полягає ще й в іншому. Цей метод може спрацювати тільки за умови ідеальної передачі тепла, особливо з верхньої резервної ємності з горловиною, на теплообмінник, розташований безпосередньо в зрідженому гелії в нижній ємності. Однак, по фізичній суті наведеної конструкції з реальною теплопровідністю елементів конструкції та зрідженого гелію, ідеальна передача всього теплоприпливу на означений теплообмінник не може здійснитись. Якась частина його все ж призведе до відповідного випарювання гелію. Рішення проблеми підвищення ефективності передачі тепла з ємностей на другі ступені кріорефрижераторів реалізовано в удосконаленій конструкції. Гнучкий холодопровід замінили розташованим окремо, поряд з гелієвою ємністю, циркуляційним теплообмінником реконденсатором. Мідні ребра блока - реконденсатора кріпляться до охолоджуваних модулів механічно з застосуванням індію. Потік газу з гелієвої ємності надходить в блок і конденсується на високій чистоті мідних його ребрах. Потім рідина тече назад в ємність. Процес, заснований на реконденсації парів гелію, є найбільш ефективним та працює як "насос" по передачі тепла. Однак, поряд з ефективністю роботи цього процесу, слід зазначити як додаткову складність самого пристрою, так і обумовлене ним ускладнення конструкції всього кріостата. Та і все ж це не зменшило теплоприплив до гелієвої ємності, який і залишився близько 3 Вт. Це стало наслідком того, що, у такій складній конструкції кріостата не було передбачено належного використання холодоутворюючих потужностей перших ступенів двох кріорефрижераторів для ефективного захисту гелієвої ємності від надмірного теплоприпливу по всіх його складових. Цю проблему розробники намагаються вирішити шляхом встановлення ще третього такого ж кріорефрижератора, що забезпечить загальну холодопродуктивність 4,5 Вт. При складній початковій конструкції кріостата це вже занадто переускладнить її та не гарантує вирішення проблеми. З огляду на все наведене проблема створення системи кріогенного забезпечення великогабаритного багатотоннажного кріомагнітного комплексу як в науково-технічному, так і у конструкторсько-технологічному плані, є відносно новою та надто складною. Відмінні особливості такої СКЗ комплексу КМК, що створюють складні науково-технічні і виробничі проблеми, є: - необхідність застосування потужних силових опор, що несуть великогабаритну багатотоннажну гелієву ємність вагою близько тонни /з вбудованим надпровідним соленоїдом/ і екрани великої ваги /порядку сотень кг/ та сприймають силовий вплив, що виникає внаслідок магнітної взаємодії соленоїда з рухомим робочим пристроєм, розташованим в отворі кріостата; - надвеликий теплоприплив випромінюванням з зовнішнього кожуху на велику, порядку 15 2 м , площу поверхні суміжного екрана; - великий теплоприплив по потужних вводах струму живлення надпровідної магнітної системи; - необхідність застосування не менше двох кріорефрижераторів для компенсації теплоприпливів на екрани та з опор, з горловини з вводами стуму живлення і вводами систем індикації і управління, а так само для компенсації теплоприпливу безпосередньо до гелієвої ємності; - необхідність забезпечення технологічності виготовлення і зборки кріостата і всієї СКЗ комплексу КМК у виробника. Особливої гостроти набуває проблема складання комплексу КМК і пуску його в експлуатацію, а так само зручність і можливість проводити регламентні роботи в промислових умовах /збагачувальна фабрика, електростанція і т.п./, де немає відповідного обладнання і кадрів фахівців з роботи з кріомагнітними системами. - необхідність безперервної /рік і більше/ роботи в автоматичному режимі у виробничих умовах. 2 UA 78432 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Природно, що рішення будь-якої однієї, окремо взятої з наведених проблем, буде корисно. Проте ж ефективно проблема створення системи кріогенного забезпечення комплексу такого рівня складності можливо тільки на основі єдиного, всебічного вирішення всього комплексу науково-технічних, конструкторських і технологічних взаємно обумовлених і взаємно пов'язаних заходів, об'єднаних єдиною метою. В основу корисної моделі поставлено задачу ефективного вирішення всього спектру проблем створення системи кріогенного забезпечення на базі кріорефрижераторів замкнутого циклу великогабаритного багатотоннажного кріомагнітного комплексу, призначеного для безперервної /рік і більше/ роботи в автоматичному режимі у виробничих умовах. Задача вирішується за рахунок того, що в цілому система кріогенного забезпечення складається з двох функціонально взаємообумовлюючих модулів: - безазотний гелієвий кріостат з системою екранів та вузлами силових опор, функціонально завершеними герметичними вузлами введення холодоутворюючих модулів кріорефрижераторів, а також модуля вводів струму живлення соленоїда та пристроїв індикації, управління і захисту та вмонтованого в гелієву ємність соленоїда надпровідної магнітної системи; - два кріорефрижератори замкнутого циклу, що забезпечують безперервну роботу системи в автоматичному режимі. Схема конструкції системи кріогенного забезпечення кріомагнітного комплексу представлена на кресленні Фіг. 1 - де 1 - ємність гелієва, 2 - екран Е1 з температурою близько 45-50 К, 3 - екран Е2 з температурою близько 80 К, 4 - кожух зовнішній, 5 - соленоїд надпровідний, 6 - вузол введення модуля одноступінчастого кріорефрижератора, 7 - модуль одноступінчастого кріорефрижератора, 8 - модуль введення вводів струму живлення й пристроїв систем управління, індикації та захисту, 9 - горловина, 10 - модуль двоступінчастого кріорефрижератора-реконденсатора, 11 - вузол введення модуля двоступінчастого кріорефрижератора-реконденсатора. З урахування наведеного поставлена задача вирішується за рахунок того, що здійснюються взаємообумовлені та взаємообґрунтовані науково-технічні і конструкторсько-технологічні рішення. Аналіз результатів розрахунково-теоретичних та експериментальних досліджень показує, що визначення необхідної холодоутворюючої потужності кожного ступеня кріорефрижераторів та вибір відповідної моделі їх у великогабаритному багатотоннажному кріомагнітному комплексі належно виконувати, керуючись наступним. Переважне навантаження теплоприпливів за рахунок випромінювання, а також й теплоприпливів по всіх елементах опор конструкції кріостата та з горловини з модулем вводів струму живлення соленоїда та пристроїв індикації, управління та захисту, припадає на діапазон температур від 300 К до рівня поряд 80 К. З огляду на це, з умови компенсування їх на температурному рівні близько 80 К, найбільш ефективним є використання одноступінчастого кріорефрижератора відповідної холодоутворюючої потужності. Відповідно до наведеного, завдяки захисту від надмірних теплоприпливів до рівня 80 К за допомогою потужного одноступінчастого кріорефрижератора, на температурному рівні нижче 80 К сумарний теплоприплив по всіх складових становить вже порівняно не значну величину. Умовно кажучи, двоступінчастий кріорефрижератор, призначений для компенсації цих незначних теплоприпливів, працює під захистом більш потужного одноступінчастого кріорефрижератора. Завдяки цьому суттєвим, у визначенні відповідної моделі кріорефрижератора-реконденсатора, стає холодоутворююча потужність другого ступеня його. Усе наведене сприяє можливості взаємообумовленого, та все ж вільного визначення необхідних моделей обох кріорефрижераторів, призначених для роботи на відповідних температурних рівнях. 1. Комплексне вирішення всіх проблем та визначення оптимальних конструктивних параметрів кріостата і вибору моделей кріорефрижераторів, що забезпечують компенсацію теплоприпливів на відповідних температурних рівнях, проводиться на основі розрахунку та аналізу складових теплового балансу всієї системи СКЗ. Аналіз проводиться на основі розрахунку його складових стосовно до роботи в стаціонарному режимі. Складові сумарного теплоприпливу Qсум визначаються загальновідомими рівняннями, що описують теплоприплив випромінюванням, теплопровідністю по стінці та по стоячому стовпу газу в горловині. Теплоприплив по горловині розраховується з урахуванням також теплоприпливу по модулю вводів струму живлення соленоїда та пристроїв індикації, управління та захисту: - сумарний теплоприплив Qсум на одноступінчастий кріорефрижератор складається з теплоприпливу випромінюванням з зовнішнього кожуха на суміжний екран Е 2, випромінюванням з екрана Е2 на суміжний екран Е1, теплопровідністю з опор екрана Е2, по кожуху введення 3 UA 78432 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 модуля одноступінчастого кріорефрижератора, а також з верхньої частини горловини. Отримане таким розрахунком значення сумарного теплоприпливу Q сум. використовується для визначення моделі одноступінчастого кріорефрижератора. - сумарний теплоприплив Qсум.1 на першу та Qсум.2 на другий ступінь двоступінчастого кріорефрижератора - реконденсатора визначення як: - сумарний теплоприплив Qсум.2 на другий ступінь фактично є теплоприплив до гелієвої ємності Qсум.ємн., що складається з теплоприпливу по нижній частині горловини, з опор ємності та по кожуху введення модуля другого ступеня кріорефрижератора, а також випромінюванням з суміжного екрана Е1 на ємність. Отримане значення теплоприпливу Q сум.ємн. на гелієву ємність приймається як максимально прийнятне навантаження Qсум.2 на другий ступінь двоступінчастого кріорефрижератора-реконденсатора. - сумарний теплоприплив Qсум.1 на перший ступінь того ж двоступінчастого кріорефрижератора-реконденсатора складається з теплоприпливу випромінюванням з суміжного екрана Е2 на екран Е1, теплопровідністю з опор екрана Е1, та по кожуху введення першого ступеня холодоутворюючого модуля кріорефрижератора, з середньої частини горловини, а також випромінюванням з суміжного екрана Е1 на ємність. Отримане значення сумарного теплоприпливу Qсум.1 приймається як максимально прийнятне навантаження на перший ступінь двоступінчастого кріорефрижератора. Отримані наведеними розрахунками величини сумарного теплового навантаження на перший та другий ступені використовується для остаточного визначення прийнятної моделі двоступінчастого кріорефрижератора реконденсатора. 2. Опори виконані у вигляді двох дугоподібних рам, розташованих з обох сторін по торцях ємності. Кожна рама складається з окремих секторів. На Фіг. 2 наведена схема поперечного перерізу конструкції опор і екранів, де 12 - рама опорна, 13 - вузол кріплення гелієвої ємності до рами 12, 14 - вузол кріплення екрана Е1 з температурою близько 45-50 К до рами 12 та холодознімання з неї, 15 - вузол кріплення екрана Е2 з температурою близько 80 К до рами 12 та холодознімання з неї. На Фіг. 3 наведена схема поздовжнього перерізу конструкції опор і екранів, де 1 - ємність гелієва, 2 - екран Е1 з температурою близько 45-50 К, 3 - екран Е2 з температурою близько 80 К, 4 - кожух зовнішній, 12 - рама опорна. Завдяки достатній потужності відповідних холодоутворюючих ступенів модулів кріорефрижераторів та ефективному тепловідводу на них, для забезпечення надійної підвіски та фіксації взаємного положення ємності і екранів на рамах, конструкція секторів її може бути виконана з умови забезпечення належної стійкості та міцності їх. Рами виготовляються з матеріалу з низькою теплопровідністю. З'єднання секторів рами розділені ефективними теплоізолюючими проставками. 3. Радіаційні екрани з торцевими фланцями призначенні для захисту від теплоприпливу випромінюванням. Відповідно екран Е2 поз. 3 - для захисту екрана Е1 поз. 2, а він, в свою чергу, для захисту гелієвої ємності: - для ефективного відводу теплоприприпливу випромінюванням, що надходить на них, а так само зняття з опор, вузлів вводу та з горловини, екрани виконані достатньої теплопровідності та конструктивно, за допомогою холодознімачів, з'єднані з відповідними ступенями холодоутворюючих модулів кріорефрижераторів поз. 7 та 10; - кожен екран, достатньої міцності, відповідними фланцями, для забезпечення жорсткості і стійкості взаємного положення ємності і екранів, підвішений до рами 12 в чотирьох протилежних місцях, по два до кожної рами /Фіг. 2 і 3/. Таким чином екрани, поряд з захистом від теплоприпливу випромінюванням, виконують функції холодопроводів для відводу теплоприпливу з опор 12, модулів вводу та горловини 9 на відповідні ступені модулів кріорефрижераторів поз. 7 та 10 та, завдяки узгодженій конструкції опори 12 і екранів та взаємного кріплення їх, також і поздовжній і поперечній стійкості і жорсткості всієї конструкції. 4. Вузли вводу холодоутворюючих модулів 6 та 11 кріорефрижераторів 7 та 10 виконані у вигляді окремих функціональних вбудовуваних герметичних модулів. Схема конструкції вузла введення 11 та з'єднання з екраном Е1 та гелієвою ємністю 1 холодоутворюючого модуля двоступінчастого кріорефрижератора-реконденсатора /РТ415 фірми Cryomech, INC. /поз. 10 наведена на Фігурі 4. Відповідно 1 - ємність гелієва, 2 - екран E1 з температурою близько 4550 К, 3 - екран Е2 з температурою близько 80 К, 10 - холодоутворюючий модуль двоступінчастого кріорефрижератора-реконденсатора /РТ415 фірми Cryomech, INC./, 16 реконденсатор X ємн., 17 - холодознімач Хмод.РТ. модуля кріорефрижератора-реконденсатора /РТ415 фірми Cryomech, INC./ поз. 10, 18 - холодознімач XЕ1 для відводу тепла з екрана Е1 на другий ступінь кріорефрижератора-реконденсатора /РТ415 фірми Cryomech, INC./ поз. 10, 19 4 UA 78432 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кожух вузла введення холодоутворюючого модуля двоступінчастого кріорефрижераторареконденсатора /РТ415 фірми Cryomech, INC./ поз. 10. Для забезпечення ефективного тепловідводу з екранів E1 поз. 2 та Е2 поз. 3, з опор 12 і з горловини 9 вони оснащені гнучкими теплопровідниками. 5. Схема конструкції вузла введення та з'єднання холодоутворюючого модуля одноступінчастого кріорефрижератора /AL200 фірми Cryomech, INC./ поз. 7 з екраном Е 2 поз. 3 наведена на Фіг 5, де відповідно 1 - ємність гелієва, 2 - екран Е1 з температурою близько 45-50 К, 3 - Екран Е2 з температурою близько 80 К, 7 - холодоутворюючий модуль одноступінчастого кріорефрижератора /AL200 фірми Cryomech, INC./, 20 - холодознімач XЕ2 з екрана Е2 з температурою близько 80 К, 21 - холодоз'ємник Хмод.AL. модуля кріорефрижератора /AL200 фірми Cryomech, INC./ поз. 7, 22 - кожух вузла введення холодостворюючого модуля кріорефрижератора /AL200 фірми Cryomech, INC./. 6. Схема конструкції вузла вводу струму живлення надпровідного соленоїда, пристроїв систем управління, індикації та захисту та захолодження й заливки кріоагентів і стикування горловини 9 через екрани Е1 та Е2 з відповідними ступенями модулів кріорефрижераторів поз. 7 та 10 детально наведена на Фіг 6. Вузол вводів виконано у вигляді знімного функціонального модуля. Всі елементи модуля, в місцях механічного з'єднання з горловиною, для забезпечення стоку тепла на неї, обладнані холодознімачами. В свою чергу, для забезпечення стоку тепла на відповідні ступені холодоутворюючих модулів кріорефрижераторів горловина 9, у тих же відповідних місцях, обладнана холодознімачами, за допомогою яких вона з'єднується з відповідним екраном. Відповідно 1 - Ємність гелієва, 2 - Екран Е1 з температурою близько 45-50 К, 3 - Екран Е2 з температурою близько 80 К, 4 - Кожух зовнішній, 8 - Модуль вводів струму живлення та пристроїв систем управління, індикації та захисту, 9 - Горловина, 23 - Холодознімач Х1горл. з горловин поз. 9 на рівні температури поряд 45-50 К, 24 - Холодознімач Х1ток. з вводів струму живлення надпровідного соленоїда, пристроїв систем індикації, управління та захисту на рівні температури поряд 45-50 К, 25 - Холодознімач Х2ток. з вводів струму живлення надпровідного соленоїда, пристроїв систем індикації, управління та захисту на рівні температури близько 80 К, 26 - Холодознімач X2горл. з горловини поз. 9 на рівні температури поряд 80 К, 27 - Вузол з'єднання вводів струму живлення та пристроїв індикації, управління та захисту. 7. Другий ступінь кріорефрижератора поз. 7 приєднана холодознімачем Х мод.РТ. безпосередньо до реконденсатора поз. 16, розташованого всередині гелієвої ємності поз. 1, у верхній частині її, безпосередньо над дзеркалом зрідженого гелію. Завдяки цьому він виконує функції реконденсації парів гелію безпосередньо в ємності. 8. Вузли введення холодоутворюючих модулів кріорефрижераторів та вводів струму живлення надпровідного соленоїда, пристроїв систем індикації, управління та захисту виконано у вигляді герметичних функціонально завершених модулів. Це забезпечує простоту виготовлення, можливість попереднього відпрацьовування їх параметрів та збірки кріостата і всієї системи кріогенного забезпечення комплексу КМК у виробника, а також складання його і регламентні роботи у виробничих умовах. Відомості, які підтверджують можливість здійснення корисної моделі. Основні рішення по конструкції системи кріогенного забезпечення на базі кріогенних рефрижераторів замкнутого циклу великогабаритного багатотоннажного кріомагнітного комплексу, застосованим матеріалам, комплектуючого обладнання та технології виготовлення, базуються на реальних розробках і виробничих досягненнях провідних фірм: * В галузі фізики і техніки низьких температур, фундаментально викладених в роботах Довідник по фізико-технічних основах кріогеніки. / Під редакцією проф. Маякова М.П. - Москва: Вища школа, 1985 р., Каганер М.Г. Тепломасообмін в низькотемпературних конструкціях. Москва: Енергія, 1979 р., Теплопередача при низьких температурах. / Під ред. У. Фроста /переклад з англійської/ - Москва: Світ, 1977 р; * В частині системи кріогенного забезпечення - на основі власних розробок і незліченної кількості публікацій провідних фірм в Україні та за кордоном в області кріостатів для наукових досліджень та промислового призначення; * В частині розрахунку конструктивних параметрів кріостата і його базових модулів, а так само вибору оптимальних моделей кріорефрижераторів замкнутого циклу проводиться на основі розрахунку та аналізу складових теплового балансу всієї системи СКО за методикою, найбільш повно представленою в роботі "Дослідження теплообміну в горловині, методика розрахунку і розробка кріостатів і комплексних кріогенних систем". Демішев А.Г, Автореферат дисертації, Донецьк, 1979 р. 5 UA 78432 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 * Виготовлення кріостата і його модулів передбачається з використанням широко відомих і масово виготовлюваних в Україні та за кордоном матеріалів - сталь нержавіюча аустенітна немагнітна типу 12 × 18Н10Т і мідь; * В частині технології виготовлення - на основі технології, що успішно реалізується на провідних підприємствах в області кріогенного вакуумного виробництва в Україні та за кордоном. Це експериментальні виробництва Донецького фізико-технічного інституту, Інституту фізики \м. Київ\, Фізико-технічного інституту низьких температур \м. Харків\ НАН України та Азовобщемаш м. Маріуполь. Найбільш відомі провідні підприємства в Росії - це ОАО "Криогенмаш" м. Балашиха, НПО "Гелиймаш" та компанія "CryoMagnet" м. Москва. З безліч відомих закордонних фірм слід зазначити "Cryomagnetics Inc". США, різноманітні кріомагнітні системи на базі кріорефрижераторів якої найбільш широко представлені на ринку. * В плані виробництва особливо важливо те, що в кріостаті передбачені функціональні герметичні вузли введення холодоутворюючих модулів кріорефрижераторів та вводу струму живлення та пристроїв індикації, управління та захисту. Завдяки цьому попереднє відпрацьовування параметрів модулів здійснюється окремо, а подальший монтаж їх, з метою запобігання ушкоджень їх і втрати параметрів, проводиться вже після складання власне кріостата і відкачування вакуумної порожнини його з прогріванням. * В частині застосованих кріорефрижераторів замкнутого циклу - на розробках провідних фірм, що пропонуються на комерційному ринку. На гелієвому рівні температур - це серія двоступінчастих кріорефрижераторів-реконденсаторів моделей РТ і RDK фірми Cryomech, Inc., моделей РТ і SRDK фірми JANIS, INC. На азотному рівні температур - це серія одноступінчастих кріорефрижераторів модельного ряду AL фірми Cryomech, Inc., фірми Quantum Technology Corp моделі Single Stage GM System Q02.1-125SYS, фірми НТК Кріогенна техніка - моделей МСМР. Фірмами створена широка мережа представництв, які здійснюють поставки кріорефрижераторів, шефмонтаж і запуск їх в роботу, а так само подальше сервісне обслуговування. У довгостроковій перспективі, також і створенні нової системі важливо, що застосовані кріорефрижератори з аналогічних модельних рядів. Відповідно, в разі зміни кон'юнктури ринку, навіть на цьому ж комплексі, без суттєвих змін в конструкції, можна застосувати інший аналогічний кріорефрижератор. * Виведення комплексу КМК на робочий режим експлуатації здійснюється наступним чином: - попереднє захолодження кріостата з соленоїдом заливкою гелієвої ємності зрідженим азотом. Наступне захолодження і заповнення гелієвої ємності зрідженим гелієм, запуск кріорефрижераторів у роботу; - заживлення соленоїда струмом до робочого значення і переведення системи в стаціонарний режим автоматичної роботи. Перелік фігур креслення. Фігура 1 - Схема конструкції системи кріогенного забезпечення кріомагнітного комплексу. Фігура 2 - Схема конструкції опор і екранів - поперечний переріз Фігура 3 - Схема конструкції опор і екранів - поздовжній переріз Фігура 4 - Схема конструкції вузла введення та з'єднання з екраном Е1 та гелієвою ємністю холодоутворюючого модуля двоступінчастого кріорефрижератора-реконденсатора /РТ415 фірми Cryomech, INC./ Фігура 5 - Схема конструкції вузла введення та з'єднання з екраном Е2 холодоутворюючого модуля одноступінчастого кріорефрижератора /AL200 фірми Cryomech, INC./ Фігура 6 - Схема конструкції горловини з вводами струму живлення та пристроями індикації, управління та захисту й вузлами з'єднання з екранами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Система кріогенного забезпечення на базі кріорефрижераторів замкнутого циклу великогабаритного багатотоннажного кріомагнітного комплексу, що складається з безазотного гелієвого кріостата з системою екранів і опор, з вмонтованим надпровідним соленоїдом та двома кріорефрижераторами, яка відрізняється тим, що в кріостаті, замість другого двоступінчастого кріорефрижератора, введено потужний одноступінчастий кріорефрижератор, вбудовувані герметичні функціональні вузли введення холодоутворюючих модулів кріорефрижераторів та вводу струму живлення і систем індикації, управління та захисту, що оснащені холодознімачами та з'єднані гнучкими теплопроводами з підвішеними на виконаних у вигляді розташованих з обох сторін по торцях ємності двох рамах теплопровідними захисними радіаційними екранами тепловідводу з опор і горловини та поздовжньої і поперечної стійкості і 6 UA 78432 U жорсткості всієї конструкції, реконденсатор парів гелію розташовано в ємності безпосередньо над дзеркалом зрідженого гелію в ній та приєднано холодознімачем до другого ступеня двоступінчастого кріорефрижератора-реконденсатора. 7 UA 78432 U 8 UA 78432 U 9 UA 78432 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10