Дроссельный регулятор микрохолодильника Советский патент 1988 года по МПК F25B9/02 

С71

СО

Изобретение позволяет повысить точность термостатирования микрохолодильника. В корпусе 1 регулятора расположены термоэлемент 6, жестко связанный с регулирующим игольчатым клапаном 3, дроссель 2 и источник магнитного поля, установленный со стороны термоэлемента 6. Источник магнитного поля может быть установлен аксиально корпусу. Регулятор может быть снабжен концентратором магнитного поля, установленным аксиально кор- лусу со стороны термоэлемента 6, а источник магнитного поля может быть размещен коаксиально корпусу. Достигаемая точность термостатирования соответствует диапазону т-р перехода вещества термоэлемента 6 в состояние сверхпроводимости. Если толщина слоя термоэлемента меньще глубины проникновения магнитного поля в термоэлемент, то магнитное поле будет взаимодействовать с магнитным материалом клапана 3 через слой термоэлемента 6. Клапан 3 будет прижат магнитным полем в одном положении. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. с Q

(

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к саморегулируемым дроссельным микрохолодильникам.

Цель изобретения - повышение точности термостатирования.

На фиг. 1 представлен дроссельный регулятор микрохолодильника с шайбой - источником магнитного поля; на фиг. 2 - то же, с электромагнитом - источником магнитного поля; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Дроссельный регулятор микрохолодильника (фиг. 1) содержит корпус 1 с раз- меш,енным в нем дросселем 2, игольчатый клапан 3 с транспортными каналами 4, шайбу 5 (источник магнитного поля), жестко закрепленную в корпусе 1 со стороны игольчатого клапана 3, термоэлемент 6, выполненный из веш,ества, например NbsGe и жестко закрепленный на поверхности игольчатого клапана 3 со стороны магнитной шайбы 5.

Регулятор (фиг. 1) работает следуюш.им образом.

Хладагент поступает че,рез дроссель 2, а игольчатый клапан 3 с термоэлементом 6 прижат магнитным полем к шайбе 5, ве- ш.ество термоэлемента находится в нормальном состоянии. Хладагент циркулирует по транспортным каналам 4 и охлаждает термоэлемент 6 вместе с игольчатым клапаном 3. При охлаждении термоэлемента 6 до температуры ниже 21 К, ве- шество NbaGe переходит в состояние сверхпроводимости. Магнитное поле шайбы 5, жестко закрепленной в корпусе 1, перемешает игольчатый клапан 3 в сторону дросселя 2 и перекрывает его (пе- ремешение осуществляется согласно эффекту Майснера-Оксенфельда).

Поступление хладагента прекраш,ается. При отогреве термоэлемента 6 выше 21К за счет теплопритоков вешество NbsGe переходит в нормальное состояние, а магнитное поле при этом перемешает игольчатый клапан 3 от дросселя 2 и прижимает его к шайбе 5. Хладагент снова поступает через дроссель 2 и, циркулируя по каналам 4, охлаждает термоэлемент 6 до тех пор, пока вещество NbaGe термоэлемента 6 не перейдет в состояние сверхпроводимости.

Достижимая точность термостатирования соответствует диапазону температур перехода вешества термоэлемента в состояние сверхпроводимости. Так, для термоэлемента из сплава NbsGe достижимая точность составляет 21К±1К. Высокая точность обеспечивается быстродействием регулирующего органа.

Регулятор, показанный на фиг. 2, содержит корпус 1 с дросселем 2, игольчатый клапан 3 с транспортными каналами 4, шайбу 5 (концентратор магнитного поля), термоэлемент 6, выполненный из вещества

NbsGe и жестко закрепленный на поверхности игольчатого клапана 3 со стороны шайбы 5, источник магнитного поля - электромагнит 7, установленный коаксиально корпусу 1.

Термостатирование осуществляется следующим образом.

Электропитание подается на электромагнит 7, магнитное поле концентрируется на шайбе 5, выполненной из магнитомяг- кого материала, например пермалоя. Маг-, нитное поле прижимает игольчатьш клапан 3 к концентратору магнитного поля - шайбе 5, дроссель 2 открывается. При этом хладагент, поступающий через дроссель 2 и транспортные каналы 4, охлаждает термоэлемент 6, выполненный из вещества NbsGe и жестко закрепленный на поверхности игольчатого клапана 3 со стороны шайбы 5.

Хладагент, циркулируя по транспортным каналам 4, охлаждает термоэлемент 6 вместе с игольчатым клапаном 3. При охлаждении термоэлемента 6 ниже 21К вещество NbsGe переходит в состояние сверхпроводимости. Магнитное поле (концентратора) шайбы 5, жестко закрепленной в корпусе 1, перемещает игольчатый клапан 3 в сторону дросселя 2 и перекрывает его (перемещение осуществляется согласно эффекту Майснера-Оксенфельда) . Поступление

хладагента прекраш,ается. При отогреве термоэлемента выше 21К за счет тепло- притоков извне вещество NbsGe переходит в нормальное состояние, а магнитное поле при этом перемещает игольчатый клапан 3 от дросселя 2 и прижимает его к шайбе 5. Хладагент снова поступает через дроссель 2, циркулируя по транспортным каналам 4, охлаждает термоэлемент 6 до тех пор, пока вещество NbsGe не перейдет в состояние сверхпроводимости. Достижимая точность термостатирования

соответствует температуре перехода вещества в состояние сверхпроводимости. Так, для термоэлемента из сплава NbsGe точность составляет 21К±1К. Для обоих регуляторов, показанных на фиг. 1 и 2, должно выполняться условие б., гдн 6 - толщина слоя термоэлемента; К - глубина проникновения магнитного поля в термоэлемент

Если ,, магнитное поле будет взаимодействовать с магнитомягким материалом игольчатого клапана через слой термоэлемента. При этом игольчатый клапан будет прижат магнитным полем в одном положении, несмотря на то, что вещество термоэлемента находится в состоянии сверхпроводимости.

Глубина проникновения магнитного поля и термоэлемент определяется rio зависимости

,

коэффициент Лондонов;

магнитная проницаемость вещества термоэлемента.

Формула изобретения

/Z

2 0-

сриг.г

вышения точности термостатнрования, регулятор дополнительно снабжен источником магнитного поля, установленным со стороны термоэлемента.

аксиально корпусу со стороны термоэле- мента, а источник магнитного поля раз/I /i

фиг.З