Микрохолодильник

 

ОП ИСА НИ Е «i>918716

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

СоюЗ Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт..свид-ву— (22) Заявлено 08.07.80 (21) 2952650/23-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

F 25 В 9/02

Гес арстееннмй кемнтет (53) УДК 621.574 (088.8 ) Опубликовано 07.04.82. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 17.04.82

M аелам нэобретеннй н аткрмтнй (1

1.г

А. П. Черепанов, Э. А. Фишер и Е. П. Мов ан., (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МИКРОХОЛОДИЛЬНИК

Изобретение относится к криогенной технике и может найти применение в дроссельных микрокриогенных системах, работающих на газовых смесях.

Известны микрохолодильники, содержащие головку с сердечником, на который навит змеевик теплообменника с дросселем (1).

Недостатком известных микрохолодиль-, ников является их низкая термодинамическая эффективность при работе на газовых смесях в случае произвольной ориентации их относительно гравитационных сил; Это объясняется тем, что при ориентации холодного конца микроохладителя в сторону, противоположную силам гравитаций, жидкостная ванна перемещается в теплую зону микроохладителя, в результате чего повышаются осевые теплопритоки, увеличивается недорекуперация и .повышается твмпература криостатирования. Для обеспечения необходимой температуры криостатирования в этом случае требуется избыточная холодопроизводительность, превышающая, как правило, номинальную в 1,5 — 2 раза.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является микрохолодильник, содержащий криостат, в котором

2 установлен змеевиковый теплообменник в виде размещенных одна в другой трубок прямого и обратного потоков (2).

Недостатком этого микрохолодильника является его низкая термодинамическая эффективность, обусловленная тем, что охлаждение прибора осуществляется кипящим криоагентом через стенку наконечника и слой теплопроводящей пасты; вносящих дополнительное тепловое сопротивление.

Цель изобретения — повышение термодинамической эффективности микрохолодильника при различной ориентации относительно гравитационных сил.

Поставленная цель достигается тем, что криостат разделен поперечной перегородкой с уплотнительным элементом по периметру на две части, в одной из которых размещен теплообменник, а другая, образующая камеру в холодной зоне, соединена с трубками прямого и обратного потоков.

При этом трубка прямого потока может быть подключена к камере по периферии, а трубка обратного потока — по центру.

На фиг. 1 представлен микрохолодильник, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

918716

Микрохолодильник содержит криостат 1, в котором установлен змеевиковый теплообменник 2 в виде размещенных одна в другой трубок прямого 3 и обратного 4 потоков. Криостат 1 разделен поперечной перегородкой 5 с уплотнительным элементом 6 по периметру на две части, в одной из которых размещен теплообменник 2, а другая, обращающая камеру 7 в холодной зоне, соединена с трубками прямого 3 и обратного 4 потоков. Трубка 3 прямого потока подключена к камере 7 по периферии, а трубка 4 обратного потока — по центру. Трубка 3 прямого потока оканчивается дросселем 8, размещенным по касательной к стечке криостата 1. Микрохолодильник также содер.жит головку 9 со штуцерами входа 10 и выхода 11. На торцовой части криостата 1 установлен охлаждаемый прибор 12. Перегородка 5 закреплена стяжкой 13 к обечайке

14. Обечайка 14 плотно соединена с теплообменником 2 с помощью капроновой нити 15 20

Микрохолодильник работает следующим образом.

Подаваемый в штуцер 10 криоагент проходит по внутренней трубке 3 прямого потока змеевика теплообменника 2 и после расширения в дросселе 8 отводится по наружной трубке 4 обратного потока через штуцер 11. Выполнение трубок 4 обратного потока теплообменника 2 сообщающимися с холодной зоной криостата 1 позволяет осуществить непосредственный контакт жидкост- зО ной ванны кипящего криоагента с охлаждаемым прибором 12, и следовательно, повысить эффективность его охлаждения. Установка перегородки 5 обеспечивает постоянное удержание жидкости в зоне криостата с охлаждаемым прибором 12, что сохраняет эффективность охлаждения прибора 12 независимо от ориентации относительно гравитационных сил. Выведением дросселя 8 к периферии камеры 7 с направлением криоагента по касательной к стенке криостата 1 iy осуществляется интенсивное закручивание потока жидкости в камере 7, в результате чего за счет центробежных сил улучшается удержание жидкости в камере 7, обеспечивается постоянный контакт ее с охлаждаемым прибором 12 при различной ориентации относительно гравитационных сил и создаются условия для отбора по трубке 4 только паровой фазы. Стяжка 13 и уплотнительный элемент 6 обеспечивают плотное соединение перегородки 5 с обечайкой 14 и обечайки 14 с внутренней стенкой криостата 1, что исключает утечки жидкости. Нить 15 обеспечивает надежную фиксацию витков змеевика, чем обеспечивается исключение контактов витков между собой и снижение осевого теплопритока теплопроводностью.

Такое выполнение микрохолодильника позволяет по предварительным расчетам повысить термодинамическую эффективность в 1,5 — 2 раза при одновременном обеспечении заданной температуры криостатирования.

Формула изобретения

l. Микрохолодильник, содержащий криостат, в котором установлен змеевиковый теплообменник в виде размещенных одна в другой трубок прямого и обратного потоков, отличающийся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, криостат разделен поперечной перегородкой с уплотнительным элементом по периметру на два части, в одной из которых размещен теплообменник, а другая, образующая камеру в холодной зоне, соединена с трубками прямого и обратного потоков.

2. Микрохолодильник по п. 1, отличающийся тем, что трубка прямого потока подключена к камере по периферии, а трубка обратного потока — по центру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 408112, кл. F 25 В 9/02, 1974.

2. Грезин А. К., Зиновьев В. С. Микрокриогенная техника. М., «Машиностроение», 1977, с. 60.

918716

Составитель Ю. Килимник

Редактор Т. Киселева Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 2! 1О/20 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!! 3035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4