Система криостатирования

 

Изобретение относится к области криогенной и холодильной техники и может быть использовано в устройствах криостатирования, систем реконденсации, а также как тепг ловой насос. Цель изобретения повышение холодопроизводительности. Система содержит магнитный рефрижератор в виде колеса 1 в неподвижном герметичном корпусе 2, жестко насаженного на вал 3, обод которого выполнен из рабочего вещества 4, и магнита 5, охватывающего часть колеса 1. Корпус 2 с колесим 1 размещен в ванне со средой-теплоотдатчиком 6. Между корпусом 2 и валом 3 установлено уплотнение 7, На колесе 1 установлено газораспределительное устройство 8. Торцы колеса закрыты дисками 9. На наружном диаметре колеса 1 установлено покрытие 10. Вал 3 соединен с двигателем 11 посредством привода 12. Магнитный рефрижератор соединен с источником 13 циркуляции теплоносителя и теплообменником 14, 4 з.п, ф-лы, 3 ил, U Ю 00 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 25 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф С

I»

ЪГ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802076/06 (22) 23.01.90 (46) 15.03.92. Бюл, й. 10 (71) Научно-производственное объединение

"Криогенмаш" (72) Н.В.Филин, И,И.Михайлов, A.Ë.Äîâáèø и П.Л.Ронжин (53) 621.56(088.8) (56) Патент США М 4107935,кл. F 25 В 21/02; опубли к. 1978.

Патент США 644507927, кл, F 25 В 5/00, опублик. 1985. (54) СИСТЕМА КРИОСТАТИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к области криогенной и холодильной техники и может быть использовано в устройствах криостатирования, систем реконденсации, а также как теп-. ловой насос, Оель изобретения

„„, Ы„„1719815 А1 повышение холодопроизводительности.

Система содержит магнитный рефрижератор в виде колеса 1 в неподвижном герметичном корпусе 2, жестко насаженного на вал 3, обод которого выполнен из рабочего вещества 4, и магнита 5, охватывающего часть колеса 1. Корпус 2 с колесом 1 размещен в ванне со средой-теплоотдатчиком 6.

Между корпусом 2 и валом 3 установлено уплотнение 7, На колесе 1 установлено газораспределительное устройство 8. Торцы колеса закрыты дисками 9. На наружном диаметре колеса 1 установлено покрытие

10, Вал 3 соединен с двигателем 11 посредством привода 12. Магнитный рефрижератор соединен с источником 13 циркуляции теплоносителя и теплообменником 14, 4 з.п, ф-лы, 3 ил.

1719815

Изобретение относится к криогенной и холодильной технике и может быть использовано в устройствах криостатирования, систем ре конденсации, устройствах кондиционирования воздуха, а также как тепловой насос.

Известна система криостатирования, .содержащая магнитный рефрижератор, в которой рабочее тело выполнено в виде диска с осевыми каналами.

Недостатком такой системы является низкая надежность в эксплуатации, обусловленная наличием большого числа уплотнений.

Известна также система криостатирования, содержащая магнитный рефрижератор в виде вращающегося в неподвижном герметичном корпусе колеса, выполненного из рабочего вещества с магнитокалорическим эффектом и снабженного радиальными отверстиями, подключенными к охлаждающему контуру, и ванну со средойтеплоотдатчиком.

Недостатки известной системы заключаются в низкой холодопроизводительности и эффективности и обусловлены наличием уплотнений между неподвижным корпусом и вращающимся колесом. Это приводит к выделению теплоты трения и возникновению перетечек теплоносителя между колесом и корпусом в обход теплообменника нагрузки.

Цель изобретения — повышение холодопроиэводительности.

Поставленная цель достигается тем, что в системе криостатирования, содержащей магнитный рефрижератор в виде вращающегося в неподвижном герметичном корпусе колеса, выполненного иэ рабочего вещества с магнитокалорическим эффектом и снабженного радиальными отверстиями, подключенными к охлаждающему контуру, и ванну со средой-теплоотдатчиком, корпус выполнен из теплопроводного материала и с размещенным в нем колесом помещен в ванну со средой-теплоотдатчиком, а торцовые поверхности колеса закрыты герметичными теплоизолирующими дисками, кроме того, корпус снабжен циркуляционными каналами, выполнен в виде ванны со средой-теплоотдатчиком, имеет наружное. и внутреннее оребрение. а на цилиндрической поверхности колеса на входе среды-теплоотдатчика установлен фильтросушитеаь.

На фиг.1 представлена схема системы криостатирования; на фиг.2 — схема органиэации циркуляции теплоносителя в корпусе; на фиг.3- схема системы криостатирования упрощенной конструкции.

55 ника нагрузки. Геплоотдача от теплоносителя к корпусу 2 осуществляется при вынужденном движении теплоносителя.

При работе магнитного рефрижератора в рабочем веществе 4 создается градиент

Система криостатирования содержит магнитный рефрижератор в виде колеса 1 в неподвижном герметичном корпусе 2, жестко насаженного на вал 3, причем обод колеса 1 выполнен из рабочего вещества 4 с магнитокалорическим эффектом и часть его размещена в зазоре магнита 5. Корпус 2 с колесом 1 размещен в ванне со средой-теплоотдатчиком 6. Между корпусом 2 и валом

3 установлено уплотнение 7. На внутреннем диаметре обода колеса 1 установлено гаэораспределительное устройство 8. Торцы колеса 1 закрыты герметичными теплоизолирующими дисками 9, жестко соединенными с колесом 1. На наружном диаметре колеса 1 жестко с ним установлено газопроницаемое теплоизолирующее покрытие 10. Вал 3 соединен с двигателем 11 посредством привода 12, Магнитный рефрижератор посредством трубопроводов соединен с источником 13 циркуляции теплоносител>. и теплообменником 14 для.отвода теплоты от теплоносителя к среде-теплоприемнику. На внутренней и наружной поверхностях корпуса 2 расположены ребра 15, а в самом корпусе 2 имеются каналы 16 для циркуляции теплоносителя, На наружной цилиндрической поверхности колеса 1 установлен фильтр-осушитель 17, Система криостатирования работает следующим образом, От двигателя 11 через привод 12 и вал 3 вращение передается колесу 1 магнитного рефрижератора. При вращении колеса 1 каждый участок рабочего вещества 4 проходит через зону сильного магнитного поля, создаваемого магнитом 5, При этом в намагниченном участке рабочего вещества 4 выделяется теплота намагничивания.

Теплоноситель, проходящий через рабочее вещество 4 в зоне сильного магнитного поля, отводит теплоту намагничивания к теплообменнику 14, от которого теплота отводится к среде-теплоприемнику. После теплообменника 14 теплоноситель поступает в колесо 1, где проходит через участок рабочего вещества 4, расположенного в области минимального магнитного оля. В этой области в результате размагничивания рабочее вещество 4 охлаждается, охлаждая при этом теплоноситель. После выхода из колеса 1 теплоноситель попадает во внутреннюю полость корпуса 2, который расположен в среде-теплоотдатчике 6. При этом корпус 2 выполняет функцию теплообмен1719815

Фиг. 2 температуры в радиальном направлении, причем на внутренн м диаметре обода колеса 1.средняя температура рабочего вещества 4 близка к температуре среды-теплоприемника, а на внешнем диаметре — к температуре среды-теплоотдатчика 6. Проход теплоносителя через участки рабочего вещества 4 в областях сильного и минимального магнитных полей в требуемом направлении осуществляется с помощью газорасп редел ител ьного устройства

8.

Если среда-теплоотдатчик 6 является неагрессивной средой, например воздухом. гелием, метаном; водородом и т,п., то с целью упрощения конструкции системы криостатирования корпус 2 выполнен в виде ванны со средой-теплоотдатчиком 6 (фиг.З).

В этом случае среда-теплоотдатчик является теплоносителем. При этом фильтр-осушитель 17 предотвращает попадание в рабочее вещество 4 влаги и твердых частиц.

Формула изобретения

1. Система криостатирования,содержащая магнитный рефрижератор в виде вращающегося в неподвижном герметичном корпусе колеса, выполненного иэ рабочего вещества с магнитокалорическим эффектом и снабженного радиальными отверстиями, подключенными к охлаждающему контуру, 5 и ванну со средой-теплоотдатчиком, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения холодопроизводительности, корпус выполнен из теплопроводного материала и с размещенным в нем колесом помещен в ванну

10 со средой-теплоотдатчиком, а торцовые поверхности колеса закрыты герметичными теплоизолирующими дисками.

2. Система по п1, отл ич а ю ща я с я

15 тем, что корпус снабжен циркуляционными каналами.

3. Система по п.1. отл ича ю ща я ся тем, что корпус выполнен в виде ванны со средой-теплоотдатч иком.

20 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что корпус имеет наружное и внутреннее оребрение.

5. Система по п.З, отличающаяся тем, что на цилиндрической поверхности ко25 леса на входе среды-теплоотдатчика установлен фильтр-осушитель.

1719815

Фиг. 3.Составитель В.Добротворцев

Техред М.Моргентал Корректор М. Демчик

Редактор А, 0rap

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

Заказ 760 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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