Система термостатирования объекта относится к криогенной технике и может быть использована для термостатирования криоэлектронных приборов.
Известна система термостатирования объекта на основе двухступенчатого дроссельного микроохладителя [1] , содержащего два баллона с разными сжатыми газами, два теплообменника и два дросселя. Из первого баллона газ поступает в первый теплообменник, где охлаждается обратным потоком, а затем дросселируется в обратный поток. Газ из второго баллона проходит последовательно первый и второй теплообменники, где охлаждается обратным потоком, а затем дросселируется и в жидком состоянии омывает термостатируемый объект.
Система отличается простотой исполнения, но обладает низкой термодинамической эффективностью и коротким ресурсом работы.
Указанные недостатки устранены в системе термостатирования объекта, принятой авторами за прототип, которая содержит одноступенчатую криогенную газовую машину (КГМ) и разветвленную тепловую трубу, передающую холод от КГМ к нескольким объектам [2] .
Указанная система обладает высокой термодинамической эффективностью и длительным ресурсом работы. Это достигается за счет использования КГМ.
Недостаток прототипа - отсутствие возможности термостатировать объекты на двух температурных уровнях одновременно.
Цель настоящего изобретения - обеспечение термостатирования объектов на двух температурных уровнях одновременно в течение заданного периода времени при незначительном повышении мощности привода КГМ.
Указанная цель достигается тем, что в систему термостатирования объекта с криоэлектронным прибором, включающую одноступенчатую КГМ, тепловую трубу, испаритель которой соединен с объектом, а конденсатор - с теплообменником нагрузки одноступенчатой КГМ, введены вторая ступень КГМ со свободным вытеснителем или поршнем, которая через электропневмоклапан соединена с одноступенчатой КГМ, вторая тепловая труба, испаритель которой соединен с криоэлектронным прибором, а конденсатор - со второй ступенью КГМ, и криоаккумулятор, внутри которого расположен теплообменник нагрузки одноступенчатой КГМ.
Признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, позволяет судить о соответствии предложенного решения критерию "новизна".
На чертеже приведена схема системы термостатирования. Предлагаемая система термостатирования состоит из теплообменника нагрузки 1 одноступенчатой КГМ 2, установленного в криоаккумуляторе 3, второй ступени КГМ 4 со свободным вытеснителем или поршнем, соединенной с одноступенчатой КГМ 2 через электропневмоклапан 5, тепловой трубы 6, конденсатор 7 которой соединен с теплообменником нагрузки 1, а испаритель 8 - с объектом 9, тепловой трубы 10, конденсатор 11 которой соединен с головкой второй ступени КГМ 4, а испаритель 12 - с криоэлектронным прибором 13.
Предлагаемая система термостатирования работает следующим образом: при включении электропневмоклапана 5 включается в работу вторая ступень КГМ 4. Передача холода от головки второй ступени КГМ 4 к криоэлектронному прибору 13 осуществляется тепловой трубой 10, а от теплообменника нагрузки 1 и криоаккумулятора 3 к объекту 9 - тепловой трубой 6. При этом криоаккумулятор компенсирует снижение холодопроизводительности одноступенчатой КГМ 2 за счет холода, накопленного в нем во время работы системы термостатирования с закрытым электропневмоклапаном 5. Длительность термостатирования на двух температурных уровнях одновременно определяется запасом холода в криоаккумуляторе 3.
Известны двухступенчатые КГМ, которые обеспечивают одновременное термостатирование объектов на двух температурных уровнях (см. Грезин А. К. , Зиновьев В. С. Микрокриогенная техника, М. : Машиностроение 1977 г. ). Однако они требуют в 2 - 3 раза большую мощность привода, чем одноступенчатые КГМ, и не могут работать с выключенной второй ступенью. В предложенном техническом решении эти недостатки устранены за счет использования второй ступени КГМ со свободным вытеснителем или поршнем, которая включается в работу электропневмоклапаном, а также за счет использования криоаккумулятора, который компенсирует снижение холодопроизводительности первой ступени КГМ во время работы двух ступеней одновременно.
Таким образом, предложенная система термостатирования, в отличие от прототипа, имеет новое качество - возможность термостатирования объекта и криоэлектронного прибора на двух различных температурных уровнях одновременно в течение заданного периода времени, при на порядок меньшем повышении мощности привода КГМ, чем в случае использования для этих целей обычной двухступенчатой КГМ. (56) Патент Японии N 57-6021, кл. F 25 B 9/00, опубл. 1972.
Чи С. Тепловые трубы. Теория и практика, М. : Машиностроение, 1981, с. 37.
Использование: криогенная техника, в частности системы термостатирования криоэлектронных приборов. Сущность изобретения: система содержит две ступени 2 и 4 криогенной газовой машины, соединенные через электропневмоклапан 5, две тепловые трубы 6 и 10 и криоаккумулятор 3. Причем испаритель тепловой трубы 6 соединен с объектом, содержащим криоэлектронный прибор, а конденсатор - с теплообменником 1 нагрузки, расположенным в криоаккумуляторе, испаритель тепловой трубы 10 соединен с криоэлектронным прибором, а конденсатор - со второй ступенью 4 криогенной газовой машины. 1 ил.
СИСТЕМА ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА С КРИОЭЛЕКТРОННЫМ ПРИБОРОМ, содержащая криогенную газовую машину, тепловую трубу, испаритель которой соединен с объектом, содержащим криоэлектронный прибор, а конденсатор - с теплообменником нагрузки криогенной газовой машины, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения термостатирования объекта с криоэлектронным прибором на двух различных температурных уровнях одновременно в течение заданного периода времени, система снабжена второй ступенью криогенной газовой машины со свободным вытеснителем или поршнем, соединенной через электропневмоклапан с первой ступенью криогенной газовой машины, второй тепловой трубой, испаритель которой соединен с криоэлектронным прибором, а конденсатор - с второй ступенью криогенной газовой машины, и криоаккумулятором, причем теплообменник нагрузки первой ступени криогенной газовой машины расположен внутри криоаккумулятора.
