Гелиевый рефрижератор Советский патент 1989 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к криогенной технике и м.б. использовано для криостатирования объектов на уровне гелиевых т-р. Цель изобретения - повышение т-ры криостатирования путем дополнительного охлаждения газа высокого давления, выходящего из крио

d

fO

4

генной газовой машины (.КГМ), в регенеративном теплообменнике (ТО) и последующего его дросселирования до давления обратного потока. Компрессор 1 подает рабочий газ в 2 и дроссельный контур, содержаний поочередно работаквдие обратные клапаны 4, регенеративно-рекуперативный ТО 5, дроссель 9, ТО 10 нагрузки и линию обратного потока с дополнительным ТО 11, к которой подключен дожимающий компрессор 13. Линия прямого по1

Изобретение относится к криогенной технике, а конкретнее к микрокриогенным рефрижератором для криостати- рования на уровне гелиевых темпера-

тур.

Цель изобретения - понижение температуры криостатирования.

На чертеже изображена прини 1пиаль- ная схема устройства гелиевого рефрижератора.

Гелиевый рефрижератор содержит компрессор 1, криогенную газовую машину (КГМ) 2 Мак-Магона-Гиффорда, клапаны 3 и 4 высокого и промежуточного давления, регенеративно-рекуперативный теплообменник 5, объем 6 постоянной величины, гидросопротивление 7, теплообменник 8, имеющий тепловой контакт с головкой блока г,илиндров, и дроссельный контур, состоящий из дросселя 9, теплообменника нагрузки 10 и регенеративно-рекуперативного теплообменника 5, дополнительный теплообменник 11, имеюший тепловой . контакт с блоком цилиндров КГМ 2, ре гулирую1чий вентиль 12 и дожимаюдай компрессор 13.

Гелиевый рефрижергигор работает следующим образом.

Компрессор 1 обеспечивает рабочим газом КГМ 2 и дроссельный контур. КГМ 2 функционирует при давлении меж высоким и промежуточным, дроссельный контур - между высоким и низким. Для сжатия потока дроссельного контура до промежуточного давления установлен дожимающий компрессор 13.

тока перед дро ьселем 9 соединена через объем 6 постоянной величины и гидравлическое сопротивление 7 с ТО 8,который заглухчен с другой стороны и установлен в тепловои контакте с холодной головкой КГМ. Периодическое сжатие части рабочего газа в объеме 6 с отводом тепла сжатия к холодной головке КГМ и расширение дополнительного количества газа из объема 6 в дросселе 9 позволяет снизить т-ру газа в ТО нагрузки. 1 ил.

В процессе работы КГМ 2 весь рабочий газ, поступающий от компрессора 1, охлаждается в ступенях машины до низких температур. Б процессе впуска рабочего газа в КГМ 2 также открывается и :самодействующий клапан 3 высокого давления и часть рабочего газа натекает через регенеративно-рекуперативный теплоо.бменник 5 в объем 6 постоянной величины, где сжимает газ, оставшийся в машине после предыдущего цикла. После выравнивания давлений клапан 3 высокого давления закрывается, но в объеме постоянной величины происходит расршрение рабочго газа за счет его перетекания через гидросопротивление 7 в теплообменник 8, имеюидай тепловой контакт с головкой блока цилиндров, где теплот сжатия нижнего каскада отводится к

КГМ 2.

При осуществлении выпуска рабочего газа из КГМ 2 открывается клапан 4 промежуточного давления, при этом происходит расширение рабочего газа в объеме 6 постоянной величины. Большая часть газа проходит через регенеративно-рекуперативный теплообменник 5, где отбирает теплоту аккумулированную насадкой, и далее возвращается в нижнюю ступень КГМ 2. После закрытия клапана 4 промежуточного давления происходит выравнивание давлений между теплообменником 8 и объемом 6 постоянной величины за сче перетекания газа через гидросопротивление 7. Рабочий цикл нижнего каскада рефрижератора замыкается.

31

Другая часть газа постоянно от- водится из нижнего каскада в дросселный контур, дросселируется до низкого давления (порядка О,1 Ша) в дросселе 9, в результате чего снижается его температура, поступает в теплообменник нагрузки 0, где подводится теплота от объема охлаждения или те1жостатирования. Далее рабочий газ дроссельного контура поступает в качестве рекуперативного потока в регенеративно-рекуперативный теплообменник 5 и в дополнительный теплообменник 11, находящийся в тепловом контакте с блоком цилиндров, частично компенсирует тепловые потери КГМ 2р и через регулирующий вентиль 12 подается на всасывание в дожимаю1чий компрессор 13.

Выполнение гелиевого рефрижератора на базе КШ 2 Мак-Магона-Гиффорда с низкотемпературной приставкой в нижнем каскаде позволяет при высоком и промежуточном давлениях 2,0-2,3 МП и 0,4-0,6 МПа (температура на головк блока цилиндров КГМ 12-15 К) получить следующие параметры перед дросселем : давление 1,5-1,6 МПа, темпе- ратура 7-8 К, что позволяет после дросселирования газа достигнуть уровня температуры 4,2 К.

3

Ф о

4

рмула из обретения Гелиевый рефрижератор, содержащий подключенную к комгфессору криогенную газовую машину, к низкотемпературной головке которой подсоединен дроссельный контур с поочередно работающими обратными клапанами и теплообменником нагрузки, и установленный в тепловом контакте с холодной головкой машины теплообменник, о т- личающийся тем, что, с целью понижения температуры криостати- рования, рефрижератор; содержит дожимающий компрессор, регенеративно-рекуперативный и дополнительный теплообменники, объем постоянной величины и гидравлическое сопротивление, причем дожимающий компрессор по выходу соединен с входом компрессора, а по входу - с теплообменником нагрузки через дополнительный и регенеративно рекуперативньп теплообменники, теплообменник заглушен с одного конца, а другим подключен через гидравлическое сопротивление и объем постоянной величины к дроссельному контуру, обратные клапаны соединены дополнительным трубопроводом, к которому входом подключен регенеративно-рекуператив- ньш теплообменник, а выход последнего соединен с объемом постоянной ве- личины.