Система криостатирования Советский патент 1992 года по МПК F25B21/00 

Изобретение относится к криогенной и холодильной технике и может быть использовано в устройствах криостатирования,систем реконденсации, устройствах кондиционирования воздуха, а также как тепловой насос.

Известна система криостатирования, содержащая магнитный рефрижератор, в которой рабочее тело выполнено в виде диска с осевыми каналами.

Недостатком такой системы является низкая надежность в эксплуатации, обусловленная наличием большого числа уплотнений.

Известна также система криостатирования, содержащая магнитный рефрижератор в виде вращающегося в неподвижном герметичном корпусе колеса, выполненного из рабочего вещества с магнитокалориче- ским эффектом и снабженного радиальными отверстиями, подключенными к охлаждающему контуру, и ванну со средой- теплоотдатчиком.

Недостатки известной системы заключаются в низкой холодопроизводительно- сти и эффективности и обусловлены наличием уплотнений между неподвижным корпусом и вращающимся колесом. Это приводит к выделению теплоты трения и возникновению перетечек теплоносителя между колесом и корпусом в обход теплообменника нагрузки.

Цель изобретения - повышение холо- допроизводительности.

Поставленная цель достигается тем, что в системе криостатирования, содержащей магнитный рефрижератор в виде вращающегося в неподвижном герметичном корпусе колеса, выполненного из рабочего вещества с магнитокалорическим эффектом и снабженного радиальными отверстиями, подключенными к охлаждающему контуру, и ванну со средой-теплоотдатчи- ком, корпус выполнен из теплопроводного материала и с размещенным в нём колесом помещен в ванну со средой-теплоотдатчи- ком, а торцовые поверхности колеса закрыты герметичными теплоизолирующими дисками, кроме того, корпус снабжен циркуляционными каналами, выполнен в виде ванны со средой-теплоотдатчиком, имеет наружное и внутреннее оребрение. а на цилиндрической поверхности колеса на входе среды-теплоотдатчика установлен фильтр- осушитель.

На фиг.1 представлена схема системы криостатирования; на фиг.2 - схема организации циркуляции теплоносителя в корпусе; на фиг.З -схема системы криостатирования упрощенной конструкции.

Система криостатирования содержит магнитный рефрижератор в виде колеса 1 в неподвижном герметичном корпусе 2. жестко насаженного на вал 3, причем обод колеса 1 выполнен из рабочего вещества 4 с магнитокалорическим эффектом и часть его размещена в зазоре магнита 5. Корпус 2 с колесом 1 размещен в ванне со средой-теплоотдатчиком 6. Между корпусом 2 и валом

0 3 установлено уплотнение 7. На внутреннем диаметре обода колеса 1 установлено газораспределительное устройство 8. Торцы колеса 1 закрыты герметичными теплоизолирующими дисками 9, жестко со5 единенными с колесом 1. На наружном диаметре колеса 1 жестко с ним установлено газопроницаемое теплоизолирующее покрытие 10. Вал 3 соединен с двигателем 11 посредством привода 12. Магнитный ре0 фрижератор посредством трубопроводов соединен с источником 13 циркуляции теплоносителя и теплообменником 14 для отвода теплоты от теплоносителя к среде-теплоприемнику. На внутренней и

5 наружной поверхностях корпуса 2 расположены ребра 15, а в самом корпусе 2 имеются каналы 16 для циркуляции теплоносителя. На наружной цилиндрической поверхности колеса 1 установлен фильтр-осушитель 17. Система криостатирования работает

0 следующим образом.

От двигателя 11 через привод 12 и вал 3 вращение передается колесу 1 магнитного рефрижератора. При вращении колеса 1 каждый участок рабочего вещества 4 прохо5 дит через зону сильного магнитного поля, создаваемого магнитом 5, При этом в намагниченном участке рабочего вещества 4 выделяется теплота намагничивания. Теплоноситель, проходящий через рабочее

0 вещество 4 в зоне сильного магнитного поля, отводит теплоту намагничивания к теплообменнику 14, от которого теплота отводится к среде-теплоприемнику. После теплообменника 14 теплоноситель поступа5 ет в колесо 1, где проходит через участок рабочего вещества 4, расположенного в области минимального магнитного поля. В этой области в результате размагничивания рабочее вещество 4 охлаждается, охлаждая

0 при этом теплоноситель. После выхода из колеса 1 теплоноситель попадает во внутреннюю полость корпуса 2, который расположен в среде-теплоотдатчике 6. При этом корпус 2 выполняет функцию теплообмен5 ника нагрузки. Теплоотдача от теплоносите- ля к корпусу 2 осуществляется при вынужденном движении теплоносителя. При работе магнитного рефрижератора в рабочем веществе 4 создается градиент

температуры в радиальном направлении, причем на внутреннем диаметре обода колеса 1 средняя температура рабочего в°еще- ства 4 близка к температуре среды-теплоприемника, а на внешнем диа- метре - к температуре среды-теплоотдатчи- ка 6. Проход теплоносителя через участки рабочего вещества 4 в областях сильного и минимального магнитных полей в требуемом направлении осуществляется с по- мощью газораспределительного устройства 8.

Если с реда-теплоот датчик 6 является неагрессивной средой, например воздухом, гелием, метаном, водородом и т.п., то с целью упрощения конструкции системы криостатирования корпус 2 выполнен в виде ванны со средой-теплоотдатчиком 6 (фиг.З). В этом случае среда-теплоотдатчик является теплоносителем. При этом фильтр-осу- шитель 17 предотвращает попадание в рабочее вещество 4 влаги и твердых частиц. Формула изобретения 1. Система криостатирования,содержащая магнитный рефрижератор в виде вра- щающегося в неподвижном герметичном

корпусе колеса, выполненного из рабочего вещества с магмитокалорическим эффектом и снабженного радиальными отверстиями, подключенными к охлаждающему контуру, и ванну со средой-теплоотдатчиком, отличающаяся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности, корпус выполнен из теплопроводного материала и с размещенным в нем колесом помещен в ванну со средой-теплоотдатчиком, а торцовые поверхности колеса закрыты герметичными теплоизолирующими дисками.

2.Система по л, 1,отличающаяся тем, что корпус снабжен циркуляционными каналами.

3.Система по п.1, от л и ч а ю щ а я с я тем, что корпус выполнен в виде ванны со средой-теплоотдатчиком.

4.Система по п.1, отличающаяся тем, что корпус имеет наружное и внутреннееоребрение.

5.Система по п.З, отличающаяся тем, что на цилиндрической поверхности колеса на входе среды-теплоотдатчика установлен фильтр-осушитель.

Изобретение относится к области криогенной и холодильной техники и может быть использовано в устройствах криостатирова- ния, систем реконденсации, а также как тепг ловой насос. Цель изобретения повышение холодопроизводительности. Система содержит магнитный рефрижератор в виде колеса 1 в неподвижном герметичном корпусе 2, жестко насаженного на вал 3, обод которого выполнен из рабочего вещества 4, и магнита 5, охватывающего часть колеса 1. Корпус 2 с колесим 1 размещен в ванне со средой-теплоотдатчиком 6. Между корпусом 2 и валом 3 установлено уплотнение 7, На колесе 1 установлено газораспределительное устройство 8. Торцы колеса закрыты дисками 9. На наружном диаметре колеса 1 установлено покрытие 10. Вал 3 соединен с двигателем 11 посредством привода 12. Магнитный рефрижератор соединен с источником 13 циркуляции теплоносителя и теплообменником 14, 4 з.п, ф-лы, 3 ил, U Ю 00 сл

Фиг. 2

Фиг. 3