Микроохладитель Советский патент 1992 года по МПК F25B49/00 

Ё

Использование: для охлаждения приемников излучения и других криоэлектронных приборов. Сущность изобретения: обмотки электромагнитов соединены с регулятором напряжения, который выполнен в виде электрических катушек, размещенных одна в другой соосно, расположенных по обе стороны от мембраны и снабженных кольцевыми цилиндрическими экранами, надмембранная полость соединена с под- поршневой полостью вытеснителя, а под- мембранная - с источником постоянного давления, внутренние катушки регулятора соединены с источником питания, а внешние-со статорными обмотками электромагнитов, размещенных в буферной полости. 1 ил.

Известен микроохладитель, содержащий буферную полость и соединенный с нею цилиндр со свободным регенератором- вытеснителем, шток которого расположен в буферной полости, а также два постоянных магнита, закрепленных в буферной полости, и размещенный между ними диск из магни- томягкого материала, жестко соединенный со штоком.

Недостатком такого микроохладителя является то, что верхний и нижний магниты рассчитаны только на одно значение максимального и минимального давления соответственно (которые являются параметрами установившегося рабочего процесса), а в процессе выхода микроохладителя на рабочий режим максимальное и минимальное давления изменяются. Таким образом, движение вытеснителя осуществляется (в процессе выхода микроохладителя на рабочий режим) к нижней мертвой точке, когда давление газа в рабочей полости цилиндра еще

не достигло максимального значения, а движение вытеснителя к верхней мертвой точке осуществляется, когда давление газа в рабочей полости еще не достигло минимального значения. Это не позволяет получить максимальной холодопроизводительности в процессе выхода микроохладителя на рабочий режим, в результате время выхода увеличивается, а энергетическая эффективность охладителя уменьшается.

Цель изобретения - сокращение времени выхода микроохладителя на рабочий режим и повышение его эффективности.

Указанная цель достигается тем, что микроохладитель дополнительно содержит электромагниты, соединенные с регулятором напряжения, выполненным в виде электрических катушек, размещенных одна в другой соосно, расположенных по обе стороны от мембраны и снабженных кольцевыми цилиндрическими экранами, причем надмембранная полость соединена кана V|

О СЛ О

N)

лом с подпоршневой полостью вытеснителя, а подмембранная - с источником постоянного давления, внутренние катушки регулятора подсоединены к источнику образцового напряжения, а внешние обмотки подключены к статорным обмоткам электромагнитов, размещенных в буферной полости.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема микроохладителя.

Микроохладитель содержит буферную полость 1 и соединенный с ней цилиндр2 со свободным вытеснителем 3, шток 4 которого расположен в буферной полости 1, и расположенные там же статорные обмотки электромагнитов 5, закрепленные на втулках 6. Регулятор напряжения состоит из корпуса 7, внутренних обмоток 8, экрана 9, подвижной мембраны 10 и внешних обмоток 11. Надмембранная полость 12 соединена каналом 13 с подпоршневой полостью вытеснителя 3, а подмембранная полость 14 соединена с источником постоянного давления 15 через кран 16, внутренние обмотки 8 регулятора подсоединены к источнику образцового напряжения и являются излучателями, а внешняя обмотка 11 - приемником, который, в свою очередь, питает статорные обмотки электромагнитов 5. Между статорными обмотками 5 расположен диск 17, жестко соединенный со штоком 4. В теле вытеснителя 3 находится регенератор 18. Уплотнение вытеснителя 3 и штока 4 осуществляется с помощью уплот- нительных колец 19. Подводящий патрубок 20 служит для подключения микроохладителя к устройству, способному циклически подводить газ в рабочую полость и надмем- бранную полость 12 регулятора, а также отводить его в количестве, необходимом для .создания колебаний давления во всей системе. Таким образом, давление в рабочей полости колеблется от некоторого максимального значения до минимального, причем максимальное и минимальное давления изменяются в процессе выхода микроохладителя на рабочий режим вследствие уменьшения температуры рабочего тела.

Микроохладитель работает следующим образом.

Давление в цилиндре вытеснителя и надмембранной полости регулятора начинает повышаться в момент нахождения вытеснителя 3 в верхней мертвой точке. Вытеснитель 3 остается неподвижным до того момента, при котором сила давления газа в рабочей полости цилиндра 2 уравновешивается с суммой сил трения в уплотни- тельных кольцах 19, силы давления на шток

4, находящегося в буферной полости 1 газа, и силы взаимодействия диска 17 с верхней статорной обмоткой электромагнита 5 и верхней втулкой 6. Сила взаимодействия диска 17 со статорной обмоткой электромагнита 5 и втулкой 6 регулируется регулятором напряжения следующим образом. При подаче газа повышенного давления в над- мембранную полость 12 мембрана 10

прогибается в сторону подмембранной полости 14, что вызывает перемещение экрана 9 в сторону подмембранной полости, в результате чего индуктивность верхних обмоток возрастает, повышается напряжение на

верхних статорных обмотках электромагнита 5 и возрастает сила притяжения диска 17 к верхней втулке 6. При достижении максимального давления в надмембранной полости 12 перемещение мембраны 10 в сторону

подмембранной полости становится максимальным, что в свою очередь вызывает максимальное перемещение экрана 9 и подачу на верхнюю статорную обмотку электромагнита 5 максимального напряжения, а следовательно, и приложение максимальной силы притяжения диска 17 к верхней втулке 6.

В последующий момент времени давление начинает понижаться, из-за малых

гидросопротивлений давление в надмембранной полости регулятора понижается мгновенно, а давление в подпоршневой полости вытеснителя 3 вследствие гидравлических сопротивлений канала 13 и

регенератора 18 остается максимальным, понижение давления вызывает обратное перемещение мембраны 10 и экрана 9, напряжение на верхних статорных обмотках электромагнита 5 падает, сила притяжения

диска 17 к верхней втулке 6 уменьшается, а сила взаимодействия вытеснителя 3 с газом, находящимся в надпоршневой полости под максимальным давлением остается той же, нарушается равновесие сил, действующих

на вытеснитель со стороны рабочей и буферной полостей и под действием газовых сил вытеснитель движется к нижней мертвой точке в момент установления в рабочей полости максимального давления. Движение вытеснителя к верхней мертвой точке происходит аналогично, т.е. движение вытеснителя начинается в момент установления минимального давления в рабочей полости.

Формула изобретения

Микроохладитель, содержащий цилиндр со свободным регенератором-вытеснителем, шток которого связан с диском.

расположенным в буферной полости, по обе стороны которого размещены два магнита, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени выхода микроохладителя на рабочий режим и повышения его эффективности, он дополнительно содержит регулятор напряжения с электрическими катушками, электромагниты, кольцевые цилиндрические экраны, источник постоянного давления, при этом электромагниты соединены с регулятором напряжения, который выполнен в ви0

де электрических катушек, размещенных одна в другой соосно, расположенных по обе стороны от мембраны и снабженных кольцевыми цилиндрическими экранами, надмембранная полость соединена каналом с подпоршневой полостью вытеснителя, а подмембранная - с источником постоянного давления, внутренние катушки регулятора соединены с источником питания, а внешние соединены со статорными обмотками электромагнитов, размещенных в буферной полости.