Циркуляционная система криостатирования Советский патент 1982 года по МПК F25B9/02 

(54) ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА КРИОСТАТИРОВАНИЯ

1

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для криостатироваиия сверхпроводящих устройств, при температурах ниже 4,2 К.

Известна циркуляционная система криостатирования, содержащая регенеративную ступень охлаждения, эжекторы с сепараторами верхнего и нижнего каскадов, теплообменник, установленный на линиях прямого и обратного потоков, сборник жидкости и криостатируемый объект 1.

Недостатком известной системы является невозможность распределения газовой нагрузки между эжекторами верхнего и нижнего каскадов для регулирования охлаждения криостатируемого объекта на различных температурных уровнях.

Цель изобретения - обеспечение оптимальной работы системы при охлаждении криостатируемого объекта на различных температурных уровнях.

Поставленная цель достигается тем, что сборник жидкости и сепаратор нижнего каскада снабжены последовательно соединенными и подключенными через регулирующий вентиль к сепаратору верхнего каскада

переохладителями, причем переохладитель, размещенный в сборнике жидкости, подключен на входе дополнительно к сепаратору верхнего каскада, а на выходе через дроссельный вентиль к сепаратору нижнего каскада.

На чертеже показана схема циркуляционной системы криостатирования.

Циркуляционная система криостатиро1Q вания содержит регенеративную ступень 1 охлаждения, эжектор 2 и сепаратор 3 верхнего каскада, эжектор 4 и сепаратор 5 нижнего каскада, теплообменник 6, установленный на линиях прямого и обратного потоков, сборник 7 жидкости и криостатируемый

15 объект 8. Сборник 7 жидкости и сепаратор 5 нижнего каскада снабжены переохладителями 9 и 10, которые последовательно соединены между собой и подключены через регулирующий вентиль 11 к сепаратору 3

20 верхнего каскада, причем переохладитель 9 подключен на входе дополнительно через теплообменник 6 к сепаратору 3, на выходе через дроссельный вентиль 12 - к сепаратору 5. Система снабжена также дроссельным вентилем 13 и регулирующими вентилями - 14 и 15.

Система работает следующим образом.

Газообразный хладагент, например гелий охлажденный в регенеративной ступени 1 охлаждения ниже инверсионной температуры, разделяется на два потока, один из которых направляется в эжектор 4, где расширяется до давления 0,08-0,2 бар и по.ступает в сепаратор 5 нижнего каскада. В сепараторе 5 газообразный гелий отсасывается эжектором 2 верхнего каскада, поддерживающим необходимое давление, а жидкий гелий дросселируется в сборник 7 жидкости, в котором за счет работы эжектора 4 нижнего каскада поддерживается давление 0,013-0,02 бар, соответствующее температуре 1,,85 К.

Другой поток направляют в эжектор 2 верхнего каскада, где расширяясь до давления 1,0-1,5 бар, подсасывает поток из сепаратора 5 нижнего каскада и поступает в сепаратор 3 верхнего каскада. В сепараторе 3 газообразный гелий, отделившись от жидкости, уходит в регенеративную ступень 1 охлаждения, а жидкий гелий перед теплообменником 6 разделяют на два потока регулирующим вентилем 11, один из которых направляют в переохладитель 10, а другой - в теплообменник 6. Перед сборником 7 жидкости оба потока смешиваются. Смешенный поток подается в переохладитель 9, где переохлаждается до температуры 1,8- 2,0 К, оставаясь при давлении 1,0-1,5 бар.

После переохладителя 9 жидкость подается в криостатируемый объект 8, где снимая тепловую нагрузку, нагревается, а затем дросселируется в сепаратор 5 нижнего каскада.

Изобретение позволяет распределять тепловую нагрузку между верхним и нижним

каскадами, а следовательно, газовую нагрузку на эжекторы. При получении наиболее низкой температуры криостатирования большая часть циркуляционного потока направляется через переохладитель нижнего каска-да, тем самым увеличивая нагрузку на эжектор верхнего каскада. При повышении температуры криостатирования большая часть потока проходит через теплообменник, и тепловая нагрузка снимается в переохладителе сборника жидкости, а следовательно, нижним эжектором.

Формула изобретения

Циркуляционная система криостатирования, содержащая регенеративную ступень охлаждения, эжекторы с сепараторами верхнего и нижнего каскадов, теплообменник, установленный на линиях прямого и обратного потоков, сборник жидкости,и криостатируемый объект, отлычаюы аяся тем, что, с целью обеспечения оптимальной работы системы при охлаждении криостатируемого объекта на различных температурных уровнях, сборник жидкости и сепаратор нижнего

каскада снабжены последовательно соединенными и подключенными через регулирующий вентиль к сепаратору верхнего каскада переохладителями, причем переохладитель, размещенный в сборнике жидкости, подключен на входе дополнительно к сепаратору

верхнего каскада, а на выходе через дроссельный вентиль к сепаратору нижнего каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1501101, кл. 17 а, 5, опублик. 1974.