DE3619580A1 - Kryogene kuehlvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kryogene Kühl­ vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Kryogene Kühlvorrichtungen dieser Art werden auch Joule-Thomson-Kühler oder Kryostaten genannt. Sie dienen unter anderem dazu, Strahlungsdetektoren in Flugkörpern zu kühlen. In dieser Anwendung ist es erforderlich, daß möglichst gleichmäßige Kühltempera­ turen eingehalten werden. Erschwert wird dies offenbar dadurch, daß in Flugkörpern Vibrationen auftreten, die den Regelmechanismus solcher Kryostaten beeinträch­ tigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kryostaten der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich seiner Regelgenauigkeit zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf seine Verwendung in Flug­ körpern, die hohen Geschwindigkeiten und Beschleuni­ gungskräften unterworfen sind.

Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst. Weitere Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele wird der Anmeldungsgegenstand nachfol­ gend näher erläutert.

In der Fig. 1 ist ein Kryostat der beschriebenen Art dargestellt. Innerhalb eines kreiszylindrischen Rohres 1, das in die Höhlung des Dewargefäßes eines Infrarot­ detektors eingeschoben werden kann, befindet sich eine Düsenöffnung 4, die durch einen Kegel des Ventils 3 verschließbar ist. Das Ventil 3 befindet sich an dem einen Ende der Verbindungsstange 2, deren anderes Ende mit dem einen Ende des Ausdehnungsbalges 5 verbunden ist. Das andere Ende des Balges 5 ist mit dem Rohr 1 verbunden. Je nach Kühltemperatur dehnt sich der Balg 5 mehr oder weniger aus, wodurch die Stange 2 und damit der Ventilkegel 3 hin- und hergeschoben werden. Dadurch wiederum wird die Düsenöffnung 4 mehr oder weniger geschlossen und die Kühlwirkung mehr oder weniger erhöht bzw. verringert.

Die Düse 4 befindet sich an einer Halterung 11, die auch eine Öffnung 12 aufweist, durch welche die Ver­ bindungsstange beweglich hindurchragt. Es hat sich nun gezeigt, daß das Zusammenwirken zwischen Ventil 3 und Düsenöffnung 4 durch Vibration des Flugkörpers ganz entscheidend gestört wird, wenn die Verbindungsstange 2 nicht völlig spielfrei in der Öffnung 12 der Halterung 11 geführt wird.

In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der in die Öffnung 12 eine geschlitzte Hülse 6 eingesetzt ist. Eine solche mit Schlitzen 7 versehene Hülse umfaßt federnd die Stange 2 im Bereich des Ven­ tils 3. Durch die Reibung der die Stange 2 umspannenden Zungen 13 der Hülse 6 wird ein Vibrieren des Ventilke­ gels 3 in der Düsenöffnung 4 wirksam unterbunden und ein einwandfreier Regelbetrieb gewährleistet. In Fig. 3 ist eine solche Hülse vergrößert darge­ stellt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer spielfreien Führung der Verbindungsstange 2 zeigt die Fig. 4. Die dort gezeigte, drei Beine 8 aufweisende Spinne aus Blechmaterial ist am Umfang 10 z. B. durch Löten fest mit dem Rohr 1 im Bereich der Düsenöffnung 4 verbunden. Das Ventil 3 kann z. B. zwischen zwei Beinen 8 der Spinne hindurchragen. In der zentralen Öffnung 9 der Spinne ist die Verbindungsstange befestigt, z. B. ebenfalls durch Löten. Die Beine 8 der Spinne sind so bemessen, daß sie einerseits eine gewisse axiale Bewe­ gung der Stange 2 zulassen, andererseits aber durch Materialbeschaffenheit eine gewisse Bedämpfung dieser Bewegung bewirken. Eine seitliche Bewegung der Stange 2 wird durch diese Führung der Spinne verhindert.

Claims (8)

1. Kryogene Kühlvorrichtung, bei der ein gasförmiges Kühlmittel zur Erzeugung kryogener Temperaturen durch eine Düsenöffnung expandiert und sich dabei abkühlt und verflüssigt, mit einem der Düsenöffnung zugeordneten Ventil zur Regelung der daraus austretenden Kühlmittel­ menge, mit einem dehnbaren Balg, der sich in Abhängig­ keit von der erreichten Kühltemperatur ausdehnt bzw. zusammenzieht, und mit einer Verbindungsstange, die zwecks Übertragung der Ausdehnungsbewegungen des Balges an ihrem einen Ende mit dem Balg und mit ihrem anderen Ende mit dem seitlich neben der Stange befindlichen Ventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange in der Nähe des Ventils bzw. der Düsenöffnung spielfrei geführt ist.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsstange in einer Klemmhülse spielfrei geführt ist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsstange mittels einer mehrarmigen Spinne spielfrei geführt ist.

4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Kühlung eines Strahlungsdetektors eines Flugkörpers.

5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spielfreie Führung der Verbindungsstange schwingungsdämpfend ausgebildet ist.

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führung der Verbindungsstange rei­ bungsgedämpft ist.

7. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg die Düsenöffnung mit Ventil und die Verbindungsstange innerhalb eines Rohres angeordnet sind.

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Balg und die Verbindungsstange zen­ trisch in dem Rohr und die Düsenöffnung und das Ventil azentrisch zu der Längsachse des Rohrs angeordnet sind.