Криогенная установка Советский патент 1979 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к области криогенной техники, а именно к устройству лшкрокриогенных установок, предназначенных для криостатирования приборов, преимущественно радио электронных. Известны криогенные установки, с держащие охладитель и термические генераторы давления, работающие ito принципу сорбции Газа 1. Как правило, рабочим телом таких установок является водород, охлаиеда ;мый перед дросселированием жидкий азотом. В качестве химических сорбе тов генераторов, давления применяютс интерметаллйческие соединения редко эемелышх металлов. Наиболее близкая к изобретению по технической сущности криогенная установка содержит охладитель с линиями высокого и НИЗКОГО давления, два термических генератора давления заполненные адсорбентом и подключен ные через четырехходовой клапан к линиям высокого и НИЗКОГО давления, и устройство для периодического нагрев а и охлаждения, генераторов давления 2. В этой криогёйной установке устройство для периодического нагрева и охлаждения генераторов давления выполнено в виде р асположенных в последних линий с теплоносителями. Применение для нагрева и охлаждения генераторов давления теплоносителей обусловливает введение в конструкцию установки дополнительных магистралей и запорной арматуры, а также насосов теплоносителей, что приводит к усложнению установки, увеличению ее веса и габаритов. Возможность за сорения магистралей твердыми частицалм ухудааает эксплуатационные качества установки. При транспортировке тепловой энергии с помощью теплоносителей неизбежны потери энергии тепла, связанные с паразитными тепловыми потоками между коммуникациями теплоносителя с одной стороны и окружающей средой с различньЫи элементами оборудования с другой, что снижает эффективность установки . Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности установки. Цель достигается тем,, что устройство для периодического нагрева и охлс1ждения выполнено в виде реверсивной полупроводниковой термоэлектрической батареи, спаи одного типа которой размещены в одном из генераторов а спаи друрого типа - во втором

В данной криогенной установке генераторы давления размещены в общем контейнере, а установка содержит дополнительную термоэлектрическую батарею, холодные спаи которой имеют . тепловой контакт с линией высокого давления.

На чертеже представлена схема предлагаемой криогенной установки.

Криогенная установка содержит охладитель с линиями высокого 1 и низкого 2 давления, включающими в себя высокотемпературный противоточный теплообменник 3, жидкостную азотную ванну 4, низкотемпературный противоточный теплообменник 5, дроссельный вентиль б и теплообменник нагрузки 7, в тепловом контакте с которым находится-объект крйостатирования 8, Два термических генератора давления Аи В заполнены адсорбентом и подключены трубопроводами 9 и 10 через четырехходовой клапан 11 к линиям высокого 1 и низкого 2 давления охладителя. Устройство для периодического нагрева и охлаждения генераторов выполнено в виде реверсивной полупроводниковой термоэлектрической батареи 12, спаи одного типа которой размещены в генераторе А, и другого типа - в генераторе Б. Генераторы А и Б давления размещены в общем контейнере 13 с теплоизоляционной проставкой 14. Установка содержит также термоэлектрическую батарею 15 с радиатором 16,холодные спаи ко ррой имеют тепловой контакт с линией 1 высокого давления охладителя.

На установившемся режиме установка работает следующим образом.

. - Ч - . -

При включении реверсивной полупроводниковой термоэлектрической батареи 12 такилц образом, что горячие спаи ее находятся в генераторе А, а холодные - а генераторе Б, в горячем генераторе А происходит десорбция ранее адсорбированного водорода. По трубопроводу 9 водород, высокого давления поступает в четырехходовой клапан 11 (сплошные стрел1|СИ) , заслонка которого находится в положении, обозначенном сплошной линией. Пройдя четырехходовой клайан ll, водород поступает в линию 1 высокого давления, где его температу-. ра понижается с помощью холодных спаев дополнительной термоэлектрической батареи 15, при этом тепло от горячих спаев батарей отводится в окружающую среду с помощью радиато-. ра16. дальнейшее охлаждение водорода производится в высокотемпературном прОтивоточном теплообменнике 3, жидкостной с зотной ванне 4, низкотемпературном противрточйШ тёгШообменнике 5, из которого газ поступает

652415

в дроссельный вентиль 6. После дросселирования вОдород низкого давления поступает в теплорбменник нагрузки 7, охлаждает объект крйостатирования 8 и направляется через противоточные теплообменники 5 и 3, где охлаждает 5 встречный поток газа высокого давления, в четыреххрдовой клапан 11. Из клапана 11 по трубопроводу 10 водород низкого давления поступает в холодный генератор Б, где производится его адсорбция охлаждаемым химическим сорбентом. По окончаний десорбции водорода в генераторе А и адсорбции в генераторе Б меняется полярность включения реверсивной полупроводниковой термоэлектрической батареи 12 и производится перевод заслонки четырехходового клапана 11 в положение, обозначенное пунктирной линией. При этом сорбент, находящийся в генераторе А начинает охлаждаться, а в генераторе Б - нагреваться. В полости Б происходит десорбция адсорбированного ранее водорода и он по трубопроводу 10 поступает через клапан 11 через те же элементы уста .новки, что ив предыдущейфазе работы установки (пунктирные стрелки), ок зываясь Bi конечном итоге в холодном генераторе А, где происходит .его адсорбция. .

Использование данной криогенной установки исключает использование теплоносителей, что приводит к ее , упрощеникз и повышению эксплуатационной надежности. Улучшаются ее весогаб баритные 5сарактеристики, уменьшаются потери тепла.

Использование обоих эффектов работы реверсивной термоэлектрической батареи приводит к более полному и

0 рациональному использованию подводи 4Oй энергии.

Формула изобретения

1.Криогенная установка, срдержащая охладитель с линиями высокого и низкого давленийi два термических генератора дгшления, заполненные aiiсорбентгрм и подключённые через четырехходЬврй клапан к линиям высокого и низкого давления, и устройстводля периодического нагрева и охлаждения генераторов давления, о т л и чNa ющ а я с я тем, что, с целью повышения

эксплуатационной надежности, устройство для периодического нагрева и охлаждения выполнено в виде реверсивной полупроводниковой термоэлектрической батареи, спаи одного типа которой размещены в одном из генераторов, а спаи, другого типа - во втором.

2.Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что генераторы давления размещены в общем контейнере.

3. Установка по п.1, отличающая с я тем, что она содержит дополнительную термоэлектричёЬку батарею, холодные спаи которой имеГют тепловой контакт с линией высокого давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №517761, кл. F 25 В 25/00, 1975.

2.Акцептованная заявка Англии №1331284, кл. F 4 Н, 1973.

х;