Криогенная система Советский патент 1986 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к криогенной технике.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и массы системы.

На чертеже изображена схема криогенной системы.

Криогенная система содержит компрессор I, подключенный линией 2 нагнетания и через трехходовой электромагнитный клапан 3 к микрохолодильнику 4, усреднитель- ную емкость 5 и линию 6 обратного потока. Микрохолодильник 4 имеет контакт с охлаждаемым устройством 7 и содержит две линии прямого потока: пусковую 8 и рабочую 9 с дросселями 10 и 11. Обе линии через трехходоЕЮЙ электромагнитный клапан 3 соединены с линией 2 нагнетания и линией 6 обратного потока. В линии связи между трехходовым электромагнитным клапаном 3 и рабочей линией 9 установлены фильтр 12 тонкой очистки. Работой трехходового электромагнитного клапана 3 управляет реле 13 времени.

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском всю систему заполняют криоагентом до усредненного давления, необходимого для обеспечения заданных параметров. Это давление усреднения устанавливают выше, чем давление усреднения известной установки (например, 0,45 МПа).

Давление усреднения в данной системе выбирается из условия обеспечения достаточно большой величины давления всасывания компрессора.

При включении компрессора 1 сжатый криоагент через трехходовой электромагнитный клапан 3 поступает в пусковую линию 8 прямого потока микрохолодильника 4, где охлаждается обратным потоком, после чего дросселируется в дросселе 10 в линию обратного потока микрохолодильника 4 и нагревается прямым потоком криоагента. После выхода из микрохолодильника 4 криоагент через усреднительную емкость 5 подают на всасывание в компрессор 1. При дросселировании криоагента в дросселе 10 происходит понижение его температуры и захолажи- вание микрохолодильника 4 и охл аждаемого объекта 7.

В течение времени захолаживания из- за увеличенного давления усреднения в замкнутом контуре системы циркулирует дополнительное количество криоагента и увеличивается давление всасывания компрессора. Благодаря увеличению давления всасывания производительность компрессора и давление нагнетания возрастают.

Холодопроизводительность установки пропорциональна расходу криоагента через

ВНИИПИ Заказ 6655/31 Тираж 482 Подписное Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, уд. Проектная, 4

микрохолодильник и величине давления на входе в него. Поэтому при увеличении последних в течение времени захолаживания хо- лодопроизводительность системы возрастает,

в результате чего время зaxOv aживaния уменьшается.

В рабочем режиме криоагент, проходя дросселируюшее устройство 10, частично ожижается. Жидкая фаза криоагента омывает охлаждаемое устройство 7, обеспечивая

термостатирование. Температуру криостати- рования определяют температурой кипения жидкого криоагента, которая возрастает с увеличением давления. Давление кипения жидкого криоагента в данной криогенной

системе равно давлению всасывания компрессора. Увеличение давления всасывания приводит к увеличению температуры криостатирования. Чтобы понизить температуру криостатирования необходимо понизить давление всасывания компрессора. Это достигается подключением рабочей линии 9 с фильтром 12 и отключением, пусковой линии 8. В начале захолаживания после выхода компрессора на режим объем газа в линии нагнетания небольшой, в дальнейшем в линии нагнетания компрессора устанавливают высокое давление {например, 13 МПа). Дроссель 10 имеет увеличенный расход криоагента, система быстро выходит на промежуточный температурный уровень. Далее по команде реле 13 времени через трехходовой

Q электромагнитный клапан 3 отключают пусковую линию и включают рабочую линию 9, перед которой установлен фильтр 12 в линию нагнетания, давление всасывания уменьшается, соответственно уменьшается давление нагнетания и производительность ком5 прессора 1, в результате этого в режиме криостатирования обеспечивается необходимая температура криостатирования охлаждаемого объекта 7.

Расход криоагента через дроссель 1I и объем фильтра 12 выбирают такими, чтобы

0 при небольшо.м значении давления всасывания производительность и давление нагнетания компрессора 1 поддерживались минимально возможными для поддержания необходимой температуры криостатирования, в результате чего компрессор 1 работает в облегченном режиме. В данной системе давление нагнетания в режиме криостатирования устанавливают на уровень 6,0-7,0 МПа. После завершения цикла работ компрессор 1 выключают. За счет перетекания криоагента

Q через дроссели 10 и 11 давление в линиях нагнетания компрессора и в линии всасывания быстро выравнивается до первоначального давления заправки (например, 0,45 МПа).

5