Эжектор для криогенной установки

 

Сеюз Севетскнк

Сецналнстнческнк

Ресеублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (ii) 866297 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву—

Р1) М. Кл.

F 04 F 5/48

F 25 В 9/02 (22) Заявлено 210180 (21) 2873303/23-06 с присоединением заявки Нов (23) ПриоритетГосударстееккый коиятет

СССР по деааи нзобретеннк я открытой

Опубликовано 230981. Бюллетень Н9 35

Дата опубликования описания 230981 (53) УДК 621.57 (088. 8) A,Т. Десятов, В.Д. Коваленко, И.М.М рковкин, З.Н. Наркунская и Н.В. Филин

P2) Авторы изобретения (21) Заявитель (54) ЭЖЕКТОР ДЛЯ КРИОГЕННОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к криогенной технике, а более конкретно — к конструкции эжекторов для криогенных установок, предназначенных для получения и поддержания низких температур.

Известен эжектор для криогенной установки, содержащий размещенное в корпусе активное сопло. Этот эжектор откачивает пары криоагента из испарительной ванны криогенной установки и таким образом пойижает и поддерживает рабочую температуру (Ц .

Недостатком этого эжектора является отсутствие стабильности поддержания температуры в испарительной ванне при изменении тепловой нагрузки. С изменением давления и температуры в испарительной ванне автоматически меняются параметры эжектируемого потока, что приводит к нарушению условий его оптимальной рабои снижению эффективности цикла.

Эти недостатки устранены в известном эжекторе для криогенной установки, содержащем активное сопло, в котором размещена коническая пробка с тягой для регулирования критического сечения сопла (21.

Недостатком этой установки является то, что для управления работой эжекторной ступени в этом случае требуется сложная система, содержащая датчики температуры и давления, установленные в испарительной ванне, элементы сравнения, усилительные блоки и исполнительный механизм, воздействующий на клапаны. Вследствие своей сложности и громоздкости эта система имеет высокую стоимость, недОстаточно надежна, требует повыаенных трудозатрат на изготовление и обслуживание. Кроме того, наличие сложной систеьы регулирования традиционного исполнения приводит к дополнительным холодопотерям.

2О цель изобретения — повышение компактности.

Поставленная цель достигается тем, что сопло со стороны противоположной критическому сечению, снабжено тер25 мочувствительным элементом, выполненным в виде упругой оболочки из материала, обладающего свойством памяти формы, соединенной с тягой пробки. Оболочка может быть выполне3Q на из никелида титана.

866297

50

Формула изобретения

На фиг. 1 изображена схема эжекторной ступени криогенной установки; на фиг. 2 — эжектор, общий вид.

Эжектор 1 содержит активное сопло

2, в котором размещена коническая пробка 3 с тягой 4 для регулирования критического сопла 2. Сопло 2 со стороны, противоположной критическому сечению, снабжено термочувствительным элементом, выполненным в виде упру, гой оболочки 5 из материала, облада ющего свойством памяти формы соединенной с тягой 4 пробки 3. Оболочка 5 выполнена из никелида титана.

Приемная камера 6 эжектора 1 соединена с испарительной ванной 7, а камера смешения 8 — с сепарирукщей ванной 9. Эжекторная ступень содержит теплообменник 10 для охлаждения криоагента высокого давления и дроссель 11, соединякщий сепарирующую ванну 9 с испарительной ванной 7.

Эжекторная ступень криогенной установки работает следукщим образом.

При увеличении нагрузки в испа.рительной ванне 7 происходит интенсивное парообраэование и вследствие ограниченности расхода через эжектор, повышается давление, и соответственно, равновесная температура в испарительной ванне 7 и в соединенной с ней приемной камере 6, при этом термочувствительный элемент 5 нагревается и происходит его формоизмеиение растяжение. Пробка 3 при этом выдвигается из активного сопла 2, увеличивая площадь его критического (самого,узкого) сечения. Увеличение проходного сечения влечет за собой увеличение расхода активного газа и соответственно количества отсасываемого газа, вследствие чего давление и соответствукщая ей равновесная температура в испарительной ванне 7 вновь понижаются. При уменьшении рабочей нагрузки устройство работает в обратном направлении. Таким образом осуществляется стабилизация рабочих температуры и давления. В качестве материала термочувствительного упругого элемента могут использоваться различные интерметаллические соединения, в которых при изменений температуры образуется термоупругий мартенсит, .например сплав никелид титана (NiTi), содержащий примерно равные весовыю доли каждого компонента. Обратимое формоиэменение термочувствительного элемента происходит вследствие обратимого термоупругого мартенситного превращения в его материале, причем при понижении температуры количество мартенсита увеличивается, а при повышении уменьшается. Так как мартенсит обладает большим удельным объемом по сравнению с исходной структурой, то

45 при мартенситном превращении происходит изменение формы. Путем соответствующей термомеханической обработки (пластическая деформация при заданных температурных условиях ) добиваются того, чтобы при повышении температуры длина термочувствительного элемента в виде упругой оболочки увеличивалась, а при снижении уменьшалась. Изменение длины термочувствительного элемента может достигать 10-15%. При этом в материале ,элемента может генерироваться напряжение до 45-60 кгс/мм, что позволяет создавать на базе этого эффекта регулятор прямого действия со значительным перестановочным усилием. Мартенситное превращение происходит в сравнительно узком температурном интервале что обеспечивает стабильность рабочих параметров в испарительной ванне.

Эжекторная ступень криогенной установки с регулятором прямого действия проста в эксплуатации, компактна, позволяет обеспечить достаточно высокую точность поддержания регулируемых параметров. Компактность термочувствительных упругих элементов с эффектом памяти формы дает возможность создавать на их основе встроенные непосредственно в конструкцию. регулирующие устройства прямого действия. Последнее обстоятельство важно для криогенных систем, так как при этом существенно снижаются теплопритоки из окружающей среды в холодную зону. В изобретении осуществляется близкое к оптимальному управление работой испарительной ванны с коррекцией по температуре и давлению. .Это позволяет повысить надежность и качество процесса регулирования всей криогенной установки, а также повысить эффективность цикла за .счет оптимизации рабочего процесса эжекторной ступени.

Экономический эффект от внедрения изобретения по предварительным расчетам составит 80-100 тыс. руб.

1. Эжектор для йриогенной установки, содержащий активное сопло, в котором размещена коническая пробка с тягой для регулирования критического сечения сопла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения компактности, сопло со стороны, противоположной критическому сечению, снабжено термочувствительным элементом, выполненным в виде упругой оболочки иэ материала,.обладающего свойством памяти формы™ соединенной с тягой пробки.

866297

Составитель Ю. Килимник

Техред А,Ач Корректор Г. Назарова

Редактор А. Шандор

Заказ 8041/58 Тираж 71 5 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Эжектор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что оболочка выполнена из никелида титана.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент С(Ж Ю 3442093, НКИ 62500, опублик. 1969.

2. патент СПЖ 9 3496735, НКИ 62500, опублик. 1967.