Микрохолодильник Советский патент 1982 года по МПК F25B9/02 

(54) МИКРОХОЛОДИЛЬНИК

1

Изобретение относится к криогенной технике и может найти применение в дроссельных мийрокриогенных системах, работающих на газовых смесях. . Известны микрохолодильники, содержащие гОловку с сердечником, на который навит змеевик теплообменника с дросселем Г,

Недостатком известных микрохолодиль; НИКОВ является их низкая термодинамическая эффективность при работе на газовых смесях в случае произвольной ориентации их относительно гравитационных сил. Это объясняется тем, что при ориентации холодного конца микроохладителя в сторону, противоположную силам гравитаций, жидкостная ванна перемещается в теплую зону микроохладителя, в результате чего повышаются осевые теплопритоки, увеличивается недорекуперация и .повыщается температура криостатирования. Для обеспечения необходимой температуры криостатирования в этом случае требуется избыточная хОлодопроизводительность, превышающая, как правило, номинальную в 1,5-2 раза.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является микрохолодильник, содержащий криостат, в котором

установлен змеевиковый теплообменник в виде размещенных одна в другой трубок прямого и обратного потоков 2.

Недостатком этого микрохолодильника является его низкая термодинамическая эффективность, обусловленная тем, что охлаждение прибора осуществляется кипящим криоагентом через стенку наконечника и слой теплопроводящей пасты, вносящих дополнительное тепловое сопротивление.

Цель изобретения - повышение термоди10намической эффективности микрохолодильника при различной ориентации относительно гравитационных сил.

Поставленная цель достигается тем, что криостат разделен поперечной перегородкой с уплотнительным элементом по пери15метру на две части, в одной из которых размещен теплообменник, а другая, образующая камеру в холодной зоне, соединена с трубками прямого и обратного потоков.

При этом трубка прямого потока может

20 быть подключена к камере по периферии, а трубка обратного потока - по центру.

На фиг. 1 представлен микрохолодильник, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А ,на фиг. 1.

Микрохолодильник содержит криостат 1, в котором установлен змеевиковый теплообменник 2 в виде размещенных одна в другой трубок прямого 3 и обратного 4 потоков. Криостат 1 разделен поперечной перегородкой 5 с уплотнительным элементом 6 по периметру на две части, в одной из которых размещен теплообменник 2, а другая, обращающая камеру 7 в холодной зоне, соединена с трубками прямого 3 и обратного 4 потоков. Трубка 3 прямого потока подключена к камере 7 по периферии, а трубка 4 обратного потока - по центру. Трубка 3 прямого потока оканчивается дросселем 8, размещенным по касательной к стенке криостата 1. Микрохолодильник также содер.жит головку 9 со штуцерами входа 10 и выхода 11. На торцовой части криостата 1 установлен охлаждаемый прибор 12. Перегородка 5 закреплена стяжкой 13 к обечайке 1.4. Обечайка 14 плотно соединена с теплообменником 2 с помощью капроновой нити 15..

Микрохолодильник работает следующим образом.

Подаваемый в щтуцер 10 криоагент проходит по внутренней трубке 3 прямого потока змеевика теплообменника 2 и после расширения в дросселе 8 отводится по наружной трубке 4 обратного потока через щтуцер 11. Выполнение трубок 4 обратного потока теплообменника 2 сообщающимися с холодной зоной криостата 1 позволяет осуществить непосредственный контакт жидкостной ванны кипящего криоагбнта с охлаждаемым прибором 12, и следовательно, повысить эффективность его охлаждения. Установка перегородки 5 обеспечивает постоянное удержание жидкости в зоне криостата с охлаждаемым прибором 12, что сохраняет эффективность охлаждения прибора 12 независимо от ориентации относительно гравитационных сил. Выведением дросселя 8 к периферии камеры 7 с направлением криоагента по касательной к стенке криостата I осуществляется интенсивное закручивание потока жидкости в камере 7, в результате чего за счет центробежных сил улучщается

удержание жидкости в камере 7, обеспечивается постоянный контакт ее с охлаждаемым прибором 12 при различной ориентации относительно гравитационных сил и создаются условия для отбора по трубке 4 только

паровой фазы. Стяжка ЛЗ и уплотнительный элемент 6 обеспечивают плотное соединение перегородки 5 с обечайкой 14 и обечайки 14 с внутренней стенкой криостата 1, что ксключает утечки жидкости. Нить 15 обеспечивает надежную фиксацию витков змеевика,

чем обеспечивается исключение контактов витков между собой и снижение осевого теплопритока теплопроводностью.

Такое выполнение микрохолодильника позволяет по предварительным расчетам повысить термодинамическую эффективность в 1,5-2 раза при одновременном обеспечении заданной температуры криостатирования.

Формула изобретения

обратного потока - по центру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Грезин А. К., Зиновьев В. С. Микрокриогенная техника. М., «Мащиностроение, 1977, с . 60.