Гелиевый рефрижератор

 

Изобретение относится к криогенной технике и м.б. использовано для криостатирования объектов на уровне гелиевых т-р. Цель изобретения - повышение т-ры криостатирования путем дополнительного охлаждения газа высокого давления, выходящего из крио

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

0 НЦ

Р9У1УВЛИН (д1) а Р 25 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3В

rOCVAAPCTBEHHblA K0MHTKT

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1"1РИ ГКНТ СССР (21 ) 4219870/23-06 (22) 01.04.87 (46) 15.01.89. Бил. У 2 (71) МВТУ им. Н.З.Баумана (72) А.Д.Суслов, В,Б.Полтараус и Н,В.Дроюкин (53) 621,57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 559077, кл. 7 225 5 В В 99//0022, 1977.

„„Я0„„1451483 А1 (54) ГЕЛИЕВЬЙ РЕФРИЖЕРАТОР (57) Изобретение относится к криогенной технике и м.б, использовано для криостатирования объектов на уровне гелиевых т-р. Цель изобретения— повышение т-ры криостатирования путем дополнительного охлаждения газа высокого давления, выходящего из крио1451483 генной газовой машины (КГМ), в регенеративном теплообменнике (ТО) и последующего его дросселирования до давления обратного потока. Компрессор 1 подает рабочий газ в КГМ 2 и дроссельный контур, содержащий поочередно работающие обратные клапаны 4, регенеративно-рекуперативный ТО 5, дроссель 9, ТО 10 нагрузки и линию обратного потока с дополнительным

ТО 11, к которой подключен дсжимающий компрессор 13. Линия прямого поИзобретение относится к криогенной технике, а конкретнее к микрокриогенным рефрижератором для криостатирования на уровне гелиевых темпера5 тур.

Цель изобретения — понижение температуры криостатирования.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства гелиевого рефри- 10 жератора.

Гелиевый рефрижератор содержит компрессор 1, криогенную газовую машину (КГМ). 2 Мак-Магона-Гиффорда, клапаны 3 и 4 высокого и промежуточного 15 давления, регенеративно-рекуперативный теплообменник 5, объем 6 TIocTAHH ной величины, гидросопротивление 7, теппообменник 8, имеющий тепловой контакт с головкбй блока цилиндров, 20 и дроссельный контур, состоящий из дросселя 9, теплообменника нагрузки

10 и регенеративно-рекуперативного теплообменника 5, дополнительный теплообменник 11, имеющий тепловой . 25 контакт с блоком цилиндров КГМ 2, регулирующий вентиль 12 и дожимающий компрессор 13.

Гелиевый рефрижератор работает следующим образом.

Компрессор 1 обеспечивает рабочим газом КГМ 2 и дроссельный контур, КГМ 2 функционирует при давлении между высоким и промежуточным, дроссельный

35 контур — между высоким и низким. Для сжатия потока дроссельного контура до промежуточного давления установлен дожимающий компрессор 13. тока перед дроаселем 9 соединена через объем 6 постоянной величины игидравлическое сопротивление 7 с ТО

8,который заглушен с другой стороны и установлен в тепловом контакте с холодной головкой КГМ. Периодическое сжатие части рабочего газа в объеме

6 с отводом тепла сжатия к холодной головке КГМ и расширение дополнительного количества газа из объема б в дросселе 9 позволяет снизить т-ру газа в ТО нагрузки. 1 ил.

В процессе работы КП1 2 весь рабочий газ, поступающий от компрессора

1, охлаждается в ступенях машины до низких температур. В процессе впуска рабочего газа в КГМ 2 также открывается и:самодействующий клапан 3 высокого давления и часть рабочего газа натекает через регенеративно-рекуперативный теплообменник 5 в объем б постоянной величины, где сжимает газ, оставшийся в машине после предыдущего цикла. После выравнивания давлений клапан 3 высокого давления закрывается, но в объеме постоянной величины происходит расширение рабочего газа за счет его перетекания через гидросопротивление 7 в теплообменник 8, имеющий тепловой контакт с головкой блока цилиндров, где теплота сжатия нижнего каскада отводится к

КГМ 2.

При осуществлении выпуска рабочего газа из КГМ 2 открывается клапан

4 промежуточного давления, при этом происходит расширение рабочего газа в объеме б постоянной величины. Гольшая часть газа проходит через регенеративно-рекуперативный теплообменник 5, где отбирает теплоту аккумулированную насадкой, и далее возвращается в нижнюю ступень КГМ 2. Поспе закрытия клапана 4 промежуточного давления происходит выравнивание давлений между теплообменником 8 и объемом 6 постоянной величины эа счет перетекания газа через гидросопротивление 7. Рабочий цикл нижнего каскада рефрижератора замыкается.

Составитель И.Тайдаков

Редактор Л.Пчолинская Техред Л„Сердюкова

Корректор В. Гирняк

Заказ 7064/36 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц . 4 /5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4

3 14514

Другая часть газа постоянно отводится из нижнего каскада в дроссельный контур, дросселируется до низкого давления (порядка 0,1 МПа) в дросселе 9, в результате чего снижа5 ется его температура, поступает в теплообменник нагрузки 10, где подводится теплота от объема охлаждения или термостатирования. Далее рабочий газ дроссельного контура поступает в качестве рекуперативного потока в регенеративно-рекуперативный теплообменник 5 и в дополнительный теплообменник 11, находящийся в тепловом контакте с блоком цилиндров, частично компенсирует тепловые потери КГМ

2, и через регулирующий вентиль 12 подается на всасывание в дожимающий компрессор 13. 20

Выполнение гелиевого рефрижератора на базе КГМ 2 Мак-Магона-Гиффорда с низкотемпературной приставкой в нижнем каскаде позволяет при высоком 2Б и промежуточном давлениях 2,0-2,3 МПа и 0,4-0 6 МПа (температура на головке блока цилиндров КГМ 12-15 K) получить следующие параметры перед дросселем: давление 1,5-1,6 NI;a, темпе- ЗО ратура 7-8 К, что позволяет после дросселирования газа достигнуть уровня температуры 4,2 К.

83 4

Формула изобре тения

Гелиевый рефрижератор, содержащий подключенную к компрессору криогенную газовую машину, к низкотемпературной головке которой подсоединен дроссельный контур с поочередно работающими обратными клапанами и теплообменником нагрузки, и установленный в тепловом контакте с холодной головкой машины теплообменник, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью понижения температуры криостатирования, рефрижератор. содержит дожимающий компрессор, регенеративно-рекуперативный и дополнительный теплообменники, объем постоянной величины и гидравлическое сопротивление, причем дожимающий компрессор по выходу соединен с входом компрессора, а по входу — с теплообменником нагрузки через дополнительный и регенеративнорекуперативный теплообменники, теплообменник заглушен с одного конца, а другим подключен через гидравлическое сопротивление и объем постоянной величины к дроссельному контуру, обратные клапаны соединены дополнительньм трубопроводом, к которому входом подключен регенеративно-рекуперативный теплообменник, а выход последне— го соединен с объемом постоянной величины.