Магнитокалорический рефрижератор

 

Изобретение относится к криогенной технике и позволяет понизить температуру криостатирования. При включении одного из электромагнитов (ЭМ) 5 соответствующий блок 3 рабочего тела намагничивается и нагревается, тепло намагничивания отводится жидким HE<SP POS="POST">4</SP>, прокачиваемым через блок 3 из сосуда 6 с отводом через клапан 9 (10). При включении ЭМ 5 блок 3 размагничивается и охлаждается, охлаждая и находящийся в нем жидкий гелий, который переходит в сверхтекучее состояние. Сверхтекучий компонент гелия через фильтр 13 перетекает в сборник 12 криостата и дополнительно охлаждается за счет механокалорического эффекта при прохождении через капиллярные отверстия фильтра. Затем происходит переключение магнитов, и цикл повторяется. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 25 В 21/РР (Ььу(1 Дд Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4488611/23-06 (22) 23.06.88 (46) 30.10.90. Бюл. № 40 (71) МГТУ им. Н. Э. Баумана (72) А. N Архаров, В. А. Близнюк, В. И. Крутов, В. В. Власов, А. А. Жердев, А. M. Троицкий, И. А. Архаров и А. Н. Бакланова (53) 621.57 (088.8) (56) Патент США № 4507928, кл. F 25 В 21/02, оп убл и к. 1985. (54) МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ РЕФРИЖЕРАТОР (57) Изобретение относится к криогенной технике и позволяет понизить температуру криостатирования. При включении одного

„„SU„, 1603156 A "1 из электромагнитов (ЭМ) 5 ссютветствующий блок 3 рабочего тела намагничивается и нагревается, тепло намагничивания отводится жидким Не, прокачиваемым через блок 3 из сосуда 6 с отводом через клапан 9 (10). При выключении ЭМ 5 блок

3 размагничивается и охлаждается, охлаждая и находящийся в нем жидкий гелий, который переходит в сверхтекучее состояние. Сверхтекучий компонент гелия через фильтр 13 перетекает в сборник 12 криостата и дополнительно охлаждается за счет механокалорического эффекта при прохождении через капиллярные отверстия фильтра. Затем происходит переключение магнитов, и цикл повторяется. 1 ил.

1603156

Формула изобретения

Составитель И. Тайдаков

Редактор Н. Горват Техред А. Кравчук Корректор М. Самборская

Заказ 3375 Тираж 457 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, >K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Изобретение относится к криогенной технике, а именно — к рефрижераторам, использующим магнитокалорический эффект охлаждения.

Цель изобретения — снижение температуры криостатирования, На чертеже представлена схема магнитокалорического рефрижератора.

Рефрижератор содержит корпус 1 с вакуумной теплоизолирующей полостью 2, в котором размещены блоки 3 (капсулы) с твердым рабочим телом, обладающим магнитокалорическим эффектом (например, гадолиний — галлиевый гранат) и проницаемым для теплоносителя — жидкого Не".

Капсулы разделены вакуумной рубашкой 4.

Снаружи корпуса в зоне блоков 3 установлены сверхпроводящие соленоиды 5, работающие в импульсном режиме. Система прокачки теплоносителя включает сосуд 6 с жидким Не", электронагреватель 7, трубопроводы с клапанами 8 — 10 и рекуперативный теплообменник 11. В вакуумной рубашке

4 между блоками 3 размещен криостат 12— сборник Не-П, который соединен с фильтрами 13, установленными в блоках 3 рабочего тела, причем фильтры проницаемы для сверхпроводящего компонента сверхтекучего гелия и непроницаемы для нормального компонента.

Рефрижератор работает следующим образом.

Рабочее тело, обладающее магнитокалорическим эффектом, намагничиваясь и размагничиваясь, меняет свою температуру. В намагниченном состоянии через капсулу 3 прокачивается под небольшим избыточным давлением жидкий гелий из сосуда 6. Давление создается и регулируется электронагревателем 7 и клапаном 8.

Выходя из капсулы 3 через автоматический клапан 9 или 10, если поле введено в верхний или нижний соленоид соответственно, жидкий гелий уносит теплоту намагничивания. После достижения рабочим телом температуры примерно 4,5К клапан 9 или 10 закрывается и магнитное поле понижается до минимального. При этом происходит охлаждение рабочего тела и жид10 кого гелия, находящегося в его порах до

t=2K. В жидком гелии образуется сверхтекучая фаза, которая под тем же избыточным давлением через фильтр 13 (например, через разветвленную систему капилляров с отверстиями, непроницаемыми для

15 нормальной фазы) попадает в сборник 12

Не-П. При этом за счет механокалорического эффекта происходит доохлаждение потока, проникающего в сборник Не-П, из которого после снятия полезной нагрузки (криостатирование объекта) поступает на охлаждение потока Не из сосуда 6. После стабилизации температур производится переключение соленоидов 5 и соответственно клапанов 9 и 10, и цикл повторяется.

Магнитокалорический рефрижератор, содержащий корпус с размещенными в нем криостатом и блоками пористого рабочего тела, соединенными с системой прокачки

30 теплоносителя жидкого Не, а также сверхпроводящие импульсные электромагниты, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры криостатирования, блоки рабочего тела снабжены фильтрами, проницаемыми для сверхтекучего компонента и не35 проницаемыми для нормального компонента жидкого гелия, и сами фильтры соединены с криостатом.