Эжектор для криогенной установки Советский патент 1981 года по МПК F04F5/48 F25B9/02 

(54) ЭЖЕКТОР ДЛЯ КРИОГЕННОЙ УСТАНОВКИ

1

Изобретение относится к криогенной технике, а более конкретно - к конструкции эжекторов для криогенных установок, предназначенных для получения и поддержания низких температур.

Известен эжектор для криогенной установки, содержащий размещенное , в корпусе активное сопло. Этот эжектор откачивает пары криоагента из испарительной ванны криогенной установки и таким образом.понижает и подде 1И1вает рабочую температуру Я .

Недостатком этого эжектора является отсутствие стабильности поддержания температура в испарительной ванне при изменении тепловой нагрузки. С из 4eнeниeм дамленяя и температуры в испарительной ванне автоматически меняются паргилетры эжектируемого потока, что приводит к нарушению условий его оптимальной рабои снижению эффективности цикла.

Эти недостатки устранены в известном эжекторе для криогенной установки, содержащем активное сопло, в котором размещена коническая пробка с тягой для регулирования критического сечения сопла 2.

Недостатком этой установки является то, что для управления работой эжекторной ступени в этом случае, требуется сложная система, содержащая датчики температуры и давления, установленные в испарительной ванне, элементы сравнения, усилительные блоки и исполнительный механизм, воздействующий на клапаны. Вследствие

10 своей сложности и громоздкости эта система имеет высокую стоимость, недостаточно надежна, требует повышеннйх трудозатрат на изготовление и обслуживание. Кроме того, наличие

15 сложной систелал регулирования традиционного исполнения приводит к дополнительным холодопотерям.

20

Цель изобретения - повышение компактности.

Поставленная цель достигается тем, что сопло со стороны противоположной критическому сечению, снабжено тер25мочувствительным элементом, выполненным в виде упругой оболочки иэ материала, обладающего свойством памяти формы , соединенной с тягой пробки. Оболочка может быть выполне30на из никелида титана. На фиг. 1 изображена схема эжекуориой ступени криогенной установки; на фиг. 2 - эжектор, общий вид. Эжектор 1 содержит активное сопло 2, в котором размещена коническая пробка 3 с тягой 4 для регулирования критического сопла 2. Сопло 2 со сто роны, противоположной критическому сечению, снабжено термочувствительны элементом, выполненным в виде упру|гой оболочки 5 из материа/ia, облада ющего свойством памяти формы , соединенной с тягой 4 пробки 3. Оболочка 5 выполнена из никелида титана Приемная камера 6 эжектора 1 соединена с испарительной ванной 7, а камера смешения 8 - с сепарирумцей ванной 9. Эжекторная ступень содержит теплообменник 10 для охлаждения криоагента высокого давления и дроссель 11, соединяющий сепарирующую ванну 9 с испарительной ванной 7. Эжекторная ступень криогенной установки работает следугадим образом. При увеличении нагрузки в испарительной ванне 7 происходит интенсивное парообразование и вследствие ограниченности расхода через эжектор повышается давление, и соответственно, равновесная температура в испарительнрй ванне 7 и в соединенной с ней приемной камере 6, при этом термочувствительный элемент 5 нагревает ся и происходит его формоизменение растяжение. Пробка 3 при этом выдвигается из активного сопла 2, увеличивая площадь его критического (аамого.узкого) сечения. Увеличение проходного сечения влечет за собой увеличение расхода активного газа и соответственно количества отсасываемого газа, вследствие чего давление и соответствующая ей равновесная температура в испарительной ванне 7 вновь понижаиотся. При уменьшении ра бочей нагрузки устройство работает в обратном направлении. Таким образом осуществляется стабилизация раСЗочих температуры и давления. В качестве материала термочувствительного упругого элемента могут исполь зоваться различные интерметаллические ;оединения, в которых при изменений температуры образуется термоупругий мартенсит, .например сплав нйкелид титана (NiTi) , содернсащий примерно равные весовые доли каждого компонента.Обратимое формоизменение термочувствительного элемента происходит вследствие обратимого тергюупругого мартенситного превращени в его материале, причем при понижении температуры количество мартен сита увеличивается, а при повыиении уменьшается. Так как мартенсит обладает большим удельным объемом по сравнению с исходной структурой, то при мартенситном превращении происходит изменение формы. Путем соответствующей термомеханической обработки (пластическая деформация при заданных температурных условиях) добиваются того, чтобы при повышении температуры длина термочувствительного элемента в виде упругой оболочки увеличивалась, а при снижении уменьшалась. Изменение длины термочувствительного элемента может достигать 10-15%. При этом в материале элемента может генерироваться напряжение до 45-60 кгс/мм , что позволяет создав ать на базе этого эффекта регулятор прямого действия со значительным перестановочным усилием. Мартене итное превращение происходит в сравнительно узком температурном интервалву что обеспечивает стабильность рабочих параметров в испарительной ванне. Эжекторная ступень криогенной установки с регулятором прямого действия проста в эксплуатации, компактна, позволяет обеспечить достаточно высокую точность поддержания регулируемых параметров. Компактность термочувствительных упругих элементов с эффектом памяти формы дает возможность создавать на их основе встроенные непосредственно в конструкцию регулирующие устройства прямого действия. Последнее обстоятельство важно для криогенных систем, так как при этом существенно снижаются теплопритоки из окружающей среды в холодную зону. В изобретении осуществляется близкое к оптимальному управление работой испарительной ванны с коррекцией по температуре и Давлению. Это позволяет повысить надежность и качество процесса регулирования всей криогенной установки, а также повысить эффективность цикла за счет оптимизации рабочего процесса эжекторной ступени. Экономический эффект от внедрения изобретения по предварительным расчетам составит 80-100 тыс. руб. Формула изобретения 1. Эжектор для криогенной установки, содержащий активное сопло, в котором размещена коническая пробка с тягой для регулирования критического сечения сопла, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения компактиости, сопло со стороны, противоположной критическому сечению, снабжено термочувствительным элементом, выполненным в виде упругой оболочки из материала, обладающего свойством памяти формы соединенной с тягой пробки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

h