FR3118142A1 - Dispositif et procédé de réfrigération à dilution - Google Patents
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Abstract
Dispositif de réfrigération à dilution comprenant un circuit (2) de travail comprenant un mélange d'hélium d'isotope 3 (3He) et d'hélium d'isotope 4 (4He), le circuit (2) de travail comprenant une chambre (3) de mélange, un bouilleur (5) et un organe (6) de transfert, le circuit (2) reliant une sortie de la chambre (3) de mélange à une entrée du bouilleur (5) et une sortie du bouilleur (5) à une entrée de l’organe (6) de transfert, et configuré pour relier une sortie de l’organe (6) de transfert à une entrée de la chambre de mélange (3), le dispositif (1) comprenant en outre au moins un organe (4, 50) de refroidissement en échange thermique avec le circuit (2) de travail, le au moins un organe (4, 50) de refroidissement comprenant un cryogénérateur (4), le dispositif (1) comprenant un support (7, 8), une enceinte (9) étanche, une extrémité ouverte de l’enceinte (9) étant reliée mécaniquement au support (7, 8) via un soufflet (10) flexible étanche, une extrémité supérieure du cryogénérateur (4) étant fixée sur le support (7, 8), le dispositif (1) comprenant en outre une gaine (90) étanche logée dans l’enceinte (9), une extrémité inférieure du cryogénérateur (4) s’étendant dans la gaine (90) à l’intérieur du soufflet (10) de sorte que l’enceinte (9) et la gaine (90) sont au moins partiellement isolées mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur (4), le circuit (2) de travail comprenant une conduite (12) d’injection du fluide reliant une sortie de l’organe (6) de transfert à une entrée de la chambre de mélange (3) via un passage étanche dans la gaine (90), la conduite (12) d’injection étant découplée mécaniquement du cryogénérateur (4) et du support, et en ce que le circuit (2) de travail relie une sortie du bouilleur (5) à une entrée de l’organe (6) de transfert à l’extérieur de l’enceinte (9) via un passage du gaz de cycle dans la gaine (90) dans lequel le fluide de cycle débouche et circule dans le volume de la gaine (90) au contact de l’extrémité inférieure du cryogénérateur (4). Figure de l’abrégé : Fig. 1
Description
L’invention concerne un dispositif et un procédé de réfrigération à dilution.
L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de réfrigération à dilution comprenant un circuit de travail en boucle contenant un fluide de cycle, le fluide de cycle comprenant un mélange d'hélium d'isotope 3 (3He) et d'hélium d'isotope 4 (4He), le circuit de travail comprenant, disposés en série et reliés fluidiquement via un ensemble de conduites, une chambre de mélange, un bouilleur et un organe de transfert, le circuit étant configuré pour relier une sortie de la chambre de mélange à une entrée du bouilleur et une sortie du bouilleur à une entrée de l’organe de transfert, le circuit étant en outre configuré pour relier une sortie de l’organe de transfert à une entrée de la chambre de mélange, le dispositif comprenant en outre au moins un organe de refroidissement en échange thermique avec le circuit de travail et configuré pour transférer des frigories au fluide de cycle, le au moins un organe de refroidissement comprenant un cryogénérateur par exemple de type Gifford-McMahon ou à tube à gaz pulsé, le dispositif) comprenant un support, une enceinte (9) étanche,
L’invention concerne en particulier un dispositif et procédé de réfrigération cryogénique à basse ou très basse température (c’est-à-dire potentiellement jusque dans la gamme de température du milliKelvin à la centaine de milliKelvin).
Le moyen traditionnel d’obtenir de la puissance de réfrigération à des températures de l’ordre du milliKelvin à la centaine de milliKelvin est en effet le réfrigérateur à dilution d’hélium 3 dans l’hélium 4.
Le document FR2914050A1 décrit un système de refroidissement à cryogénérateur utilisé dans un dispositif de réfrigération à dilution.
Le couplage (lien thermique et mécanique) d’un cryogénérateur avec un dispositif de réfrigération à dilution est cependant susceptible de transmettre des vibrations au dispositif de réfrigération à dilution. Ces vibrations sont néfastes car génèrent une surconsommation de puissance ou une surchauffe et des bruits parasites sur l’objet refroidi par dispositif de réfrigération à dilution.
De plus, les dispositifs connus sont relativement complexes et volumineux du fait des nombreux circuits de fluide nécessaires.
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus.
A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu’une extrémité ouverte de l’enceinte est reliée mécaniquement au support via un soufflet flexible étanche, une extrémité supérieure du cryogénérateur étant fixée sur le support, le dispositif comprenant en outre une gaine étanche logée dans l’enceinte, une extrémité inférieure du cryogénérateur s’étendant dans la gaine à l’intérieur du soufflet de sorte que l’enceinte et la gaine sont au moins partiellement isolées mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur, le circuit de travail comprenant une conduite d’injection du fluide reliant une sortie de l’organe de transfert à une entrée de la chambre de mélange via un passage étanche dans la gaine, la conduite d’injection étant découplée mécaniquement du cryogénérateur et du support, c’est-à-dire que la conduite d’injection est au moins partiellement isolée mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur, et en ce que le circuit de travail comprend un ensemble de conduites de retour reliant une sortie du bouilleur à une entrée de l’organe de transfert à l’extérieur de l’enceinte via un passage du gaz de cycle dans la gaine dans lequel le fluide de cycle débouche et circule dans le volume de la gaine au contact de l’extrémité inférieure du cryogénérateur.
Le dispositif selon l’invention fonctionne donc avec un cryogénérateur mais sans que la partie froide de dilution ne soit soumise ou trop sensible aux vibrations du cryogénérateur.
De plus, le système est compact et peut n’utiliser qu’un seul et même fluide pour le fluide de travail et l’atmosphère dans la gaine.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- la conduite d’injection est en échange thermique avec le cryogénérateur ainsi qu’avec le fluide de cycle qui circule dans la gaine entre la sortie du bouilleur et l’entrée de l’organe de transfert,
- l’ensemble de conduites de retour comprend une première portion de conduite de retour débouchant dans la gaine à une extrémité inférieure de la gaine pour y injecter du gaz de cycle, et une seconde portion de conduite de retour ayant une extrémité inférieure communiquant avec une extrémité supérieure de la gaine pour collecter le gaz de cycle,
- l’extrémité inférieure du cryogénérateur comprend au moins un échangeur de chaleur de refroidissement de gaz de cycle, la première portion de conduite de retour débouchant en dessous dudit échangeur de chaleur pour orienter le flux de fluide de cycle injecté dans la gaine au contact du au moins un échangeur de chaleur,
- le au moins un échangeur de chaleur comprend dans son épaisseur un ou des passages, par exemple des orifices et/ou ailettes orientés selon la direction verticale pour accueillir au moins une partie du flux de gaz de cycle débouchant par la première portion de conduite de retour,
- l’ensemble de conduites de retour est découplé mécaniquement de cryogénérateur et du support, c’est-à-dire au moins partiellement isolée mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur,
- la conduite d’injection est fixée à une paroi intérieure de la gaine et/ou suspendue dans la gaine,
- la chambre de mélange et le bouilleur sont montés dans une enveloppe et/ou un récipient situé(es) dans l’enceinte, l’organe de transfert, étant situé en dehors de l’enceinte,
- en configuration de fonctionnement, l’extrémité inférieure du cryogénérateur comprend une première portion refroidie à une première température comprise entre 4 et 100K et par exemple égale à 50K et une seconde portion refroidie à une seconde température comprise entre 2 et 8K et par exemple égale à 4K,
- le au moins un organe de refroidissement comprend un système de refroidissement additionnel situé à l’entrée en amont du bouilleur, par exemple un refroidisseur du type Joule-Thompson,
- le support comprend une première base montée sur un premier ensemble de pieds, par exemple trois pieds,
- le support comprend une seconde base située sous la première base et montée sur un second ensemble de pieds, par exemple trois pieds, les deux extrémités du soufflet (10) étant reliées respectivement aux première et seconde bases,
- l’enceinte est reliée mécaniquement à la seconde base.
L’invention concerne également un procédé de réfrigération à dilution utilisant un dispositif selon l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, comprenant une étape de génération de froid par le cryogénérateur, une étape de mise en circulation du fluide de cycle dans le circuit de travail, le procédé comprenant en outre au moins une étape parmi : une régulation de la quantité de gaz dans la gaine, une régulation de la pression dans la gaine à une valeur déterminée, par exemple proche de la pression atmosphérique et notamment entre 0 et 2 bar, une régulation de la pression dans la gaine à une pression correspondant à la pression de la liquéfaction de l'hélium isotope 4 à la température la plus froide du cryogénérateur.
L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
Le dispositif 1 de réfrigération à dilution illustré à la comprend un circuit 2 de travail en boucle contenant un fluide de cycle. Ce fluide de cycle comprend un mélange d'hélium d'isotope 3 (3He) et d'hélium d'isotope 4 (4He).
Ce circuit 2 de travail forme par exemple une boucle close et comprend, disposés en série et reliés fluidiquement via un ensemble de conduites 12, 13, 130 une chambre 3 de mélange, un bouilleur 5 et un organe 6 de transfert (par exemple une pompe ou autre). L’ensemble de conduites du circuit 2 de travail est en particulier configuré pour relier une sortie de la chambre 3 de mélange à une entrée du bouilleur 5 et une sortie du bouilleur 5 à une entrée de l’organe 6 de transfert.
De plus, l'ensemble de conduites du circuit 2 est en outre configuré pour relier une sortie de l’organe 6 de transfert à une entrée de la chambre de mélange 3. Classiquement, une portion d’échange de chaleur (non représentée par souci de simplification) peut être prévue entre les conduites à contre-courant entre la chambre 3 de mélange et le bouilleur 5.
Le dispositif 1 comprend en outre au moins un organe de refroidissement en échange thermique avec le circuit 2 de travail et configuré pour transférer des frigories au fluide de cycle (c’est-à-dire pour le refroidir en lui fournissant de la puissance froide).
Un tel système à dilution permet de générer des températures très basses au niveau de la chambre 3 de mélange. Ceci peut être utilisé classiquement pour refroidir une application (schématisé par la référence 22) et qui peut notamment avoir une puissance à dissiper variable dans le temps.
Des températures dans la gamme comprise entre le milliKelvin et la centaine de milliKelvin peuvent notamment être atteintes.
L’organe de refroidissement comprend un cryogénérateur 4, par exemple de type Gifford-McMahon ou à tube à gaz pulsé (mais tout autre appareil de production de froid cryogénique approprié peut être envisagé).
Le dispositif 1 comprenant un support 7, 8 et une enceinte 9 étanche.
L’enceinte 9 comprend par exemple une cuve étanche (typiquement en inox, aluminium, ou tout autre matériau adapté) ayant une extrémité ouverte reliée mécaniquement et de façon étanche au support 7, 8 via un soufflet 10 flexible étanche. Le flexible est par exemple formé d’ondes en inox hydroformé. Bien entendu, tout autre type de liaison amortissante et/ou filtrante de vibrations pourrait remplacer ou suppléer le soufflet 10 précité, par exemple, un soufflet à coupelles soudées ou un manchon en élastomère. Par exemple, le support comprend une base 8 horizontale en position d’utilisation qui est montée sur un premier ensemble de pieds 7, par exemple trois pieds 7.
Le cryogénérateur 4 est fixé sur le support 7, 8, par exemple par vissage.
Comme illustré, une extrémité supérieure du cryogénérateur 4 peut être montée sur la base 8 du support (de façon étanche au travers de la base 8 notamment).
Le dispositif 1 comprend en outre une gaine 90 étanche logée dans l’enceinte 9 et formant un volume clos étanche également.
Par exemple, le volume interne de l’enceinte 9 est sous vide (à une pression inférieure à la pression extérieure).
Par exemple, la gaine 90 comprend ou est constituée d’une cuve ou enveloppe étanche métallique. La gaine 90 est par exemple fixée à une extrémité supérieure de l’enceinte 9. Par exemple, une extrémité supérieure ouverte de la gaine 90 est suspendue ou reliée à une extrémité supérieure de l’enceinte 9 (le cas échéant via une liaison ou un élément amortissant les vibrations). Une extrémité inférieure du cryogénérateur 4 s’étend dans la gaine 90 à l’intérieur du soufflet 10 (et donc dans l’enceinte 9 qui les abrite).
Selon cet agencement, l’enceinte 9 et la gaine 90 (et les composants qu’elles contiennent) sont au moins partiellement isolées mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur 4 (grâce notamment au soufflet 10).
La chambre 3 de mélange et le bouilleur 5 peuvent être logés/montés dans une enveloppe 900 étanche située dans l’enceinte 9 et notamment dans un récipient 300 logé dans cette enveloppe 900.
L’organe 6 de transfert est situé en dehors de l’enceinte 9. Par exemple, le volume de l’enveloppe 900 forme un volume qui communique ou non avec le volume de la gaine 90.
De préférence, les volumes de l’enceinte 9, de l’enveloppe 900 et du récipient 300 sont sous vide et communiquent entre eux mais ne communiquent pas avec le volume de la gaine 90 qui est sous une atmosphère indépendante (le volume de la gaine 90 contient par exemple l’un au moins parmi : He3, He4).
Le circuit 2 de travail comprend une conduite 12 d’injection du fluide de cycle (qui peut être un capillaire en cupronickel ou en cuivre par exemple) reliant une sortie de l’organe 6 de transfert à une entrée de la chambre de mélange 3 via un passage (étanche) dans la gaine 90 et dans l’enceinte 9. La conduite 12 d’injection est en échange thermique avec le cryogénérateur 4 (qui la refroidit). Par exemple, le cryogénérateur 4 comprend des platines et/ou des échangeurs 16, 17 de refroidissement en contact avec des parties froides du cryogénérateur 4.
Par exemple, en configuration de fonctionnement, l’extrémité inférieure du cryogénérateur 4 dans la gaine 90 comprend une première portion 16 (premier étage) refroidie à une première température comprise par exemple entre 4 et 100K (et par exemple égale à 50K) et une seconde portion 17 (deuxième étage) refroidie à une seconde température comprise entre 2 et 8K (et par exemple égale à 4K).
De plus, ladite conduite 12 d’injection est découplée mécaniquement du cryogénérateur 4 et du support 7, 8 c’est-à-dire que la conduite 12 d’injection est au moins partiellement isolée mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur 4.
Ainsi, la conduite 12 d’injection n’est pas reliée ou fixée mécaniquement directement au cryogénérateur 4 ou à un élément lié au cryogénérateur 4 sans amortissement des vibrations de ce dernier. Par exemple, la conduite 12 d’injection est fixée à l’enceinte 9, sans contact avec le support 7, 8. Alternativement ou cumulativement, la conduite 12 d’injection est fixée à un élément dans la gaine 90 qui est isolé mécaniquement des vibrations du cryogénérateur 4. Par exemple, la conduite 12 d’injection traverse le support 8 sans le toucher et/ou l’enceinte 9 et/ou la gaine 90 via un passage isolé avec un ou des systèmes d’isolation vibratoires (joints, amortisseurs…). Dans la gaine 90, la conduite 12 d’injection peut être fixée à une paroi intérieure de la gaine 90 (par exemple par soudage et/ou collage) et/ou peut être suspendue dans la gaine 90. En particulier, la conduite 12 d’injection n’est pas en contact mécanique au niveau des platines 16, 17 (étage(s) froids ou échangeurs) du cryogénérateur 4.
La conduite 12 d’injection est thermiquement couplée, au cryogénérateur 4 grâce au gaz présent dans l’enceinte 90 qui abrite le cryogénérateur 4. On obtient ainsi un échangeur de chaleur continu permettant le pré-refroidissement efficace du mélange constituant le gaz de cycle, tout en évitant de transmettre les vibrations aux étages inférieurs du dispositif 1.
Comme illustré, le au moins un organe de refroidissement du gaz de cycle peut comprendre en outre un système de refroidissement additionnel situé en amont à l’entrée du bouilleur 5, par exemple un refroidisseur 50 du type Joule-Thompson (ou tout autre système approprié, par exemple un pot à un kelvin « 1K-pot » en anglais).
Le circuit 2 de travail comprend en outre comprend un ensemble de conduites 13, 130 de retour reliant une sortie du bouilleur 5 à une entrée de l’organe 6 de transfert à l’extérieur de la boîte froide via un passage du gaz de cycle dans la gaine 90, le fluide de cycle débouchant et circulant dans le volume de la gaine 90 au contact (directement) de l’extrémité inférieure du cryogénérateur 4.
Par exemple, l’ensemble de conduites de retour comprend une première portion de conduite 13 de retour débouchant dans la gaine 90 à une extrémité inférieure de la gaine 90 pour y injecter du gaz de cycle, et une seconde portion de conduite 130 de retour ayant une extrémité inférieure communiquant avec une extrémité supérieure de la gaine 90 pour collecter le gaz de cycle.
L’ensemble de conduites 13, 130 de retour est également découplé mécaniquement de cryogénérateur 4 et du support 7, 8 c’est-à-dire au moins partiellement isolée mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur 4.
Ainsi, le fluide de cycle (mélange de gaz H3-He4) circule de bas en haut et échange directement avec la conduite 2 d’injection et les échangeurs de chaleur 16, 17 du cryogénérateur 4. Les échangeurs de chaleur 16, 17 sont de préférence thermalisés (c’est-à-dire refroidis) sur les étages intermédiaires à 4K et à 50K et peuvent ainsi récupérer les frigories du gaz de travail revenant du bouilleur 5 et ainsi optimiser le pré-refroidissement du fluide de travail circulant en sens inverse de haut en bas.Ainsi, l’atmosphère dans la gaine 90 entourant les échangeurs 16, 17 de chaleur n’est donc pas composée d’un gaz statique. Ceci favorise l’échange de chaleur. Ceci permet d’utiliser moins de gaz et de pouvoir descendre à des températures plus basses plus facilement (inférieures à 4K, et par exemple égales à 2,8K). Ceci est obtenu en maintenant une atmosphère gazeuse dans le volume de la gaine 90 autour de la partie froide du cryogénérateur4.
Alternativement, du gaz de cette atmosphère peut être liquéfié et peut former un bain en fond de gaine 90.
Cette structure concourt à n’avoir aucun ou peu de lien mécanique avec le cryogénérateur 4 sur les parties froides et donc aucune transmission des vibrations.
En outre, un seul et même type de gaz peut être utilisé pour le gaz de travail et pour cette atmosphère gazeuse dans la gaine 90.
L’extrémité inférieure du cryogénérateur 4 peut comprendre au moins un échangeur 17 de chaleur de refroidissement de gaz de cycle notamment de l’atmosphère dans le volume de la gaine 90. La première portion de conduite 13 de retour peut avantageusement déboucher en dessous dudit échangeur 17 de chaleur pour orienter le flux de fluide de cycle remontant au contact de cet échangeur 17 de chaleur.
Cet échangeur 17 de chaleur peut comprendre une structure munie de passage(s), par exemple des orifices 170 et/ou ailettes orientés selon la direction verticale pour accueillir au moins une partie du flux de gaz de cycle débouchant par la première portion 13 de conduite de retour cf. . Ceci augmente l’efficacité des échanges de chaleur entre les différentes parties (fluide notamment).
Par exemple, le dispositif 1 peut être configuré pour maintenir la pression dans la gaine 90 à une valeur déterminée, par exemple proche de la pression atmosphérique et notamment entre 0 et 2 bar. Par exemple, la pression cible est la pression de la liquéfaction de l'hélium à la température la plus froide du cryogénérateur 4 (par exemple 5K, 4K, 2,5K, ...).
Le support peut comprendre une première base 8 montée horizontalement sur un premier ensemble de pieds 7, par exemple trois pieds (système isostatique).
Comme schématisé à la , le support peut comprendre une seconde base 20 située sous la première base 8 et montée sur un second ensemble de pieds 21, par exemple trois pieds. Les deux extrémités du soufflet 10 peuvent être reliées respectivement aux première 8 et seconde 20 bases. La seconde base 20 est par exemple reliée à la première base 8 par le soufflet 10, l’enceinte 9 étant par exemple reliée mécaniquement à la seconde base (20).
Cette structure à double châssis isostatiques permet de mieux découpler les reprises d’effort et vibrations dans le dispositif 1.
Les ensembles 7, 8 et 20, 21 peuvent être fixés à une même surface de référence ou à deux surfaces de référence respectives différentes.
Des poteaux ou piliers, par exemple trois peuvent être en outre prévus en parallèle du soufflet 10 pour éviter tout dommage potentiel sur le soufflet 10 et les autres composants aussi bien lors du transport, que lors de l’installation, maintenance et fonctionnement du dispositif 1. Il est possible d’utiliser un jeu horizontal (dans le plan XY) entre chaque pilier et une bride respective pour vérifier l’alignement correcte de l’installation.
La suppression ou l’autorisation du jeu vertical (en Z) peuvent être prévues (mode «transport» ou mode «fonctionnement» par exemple). En mode « fonctionnement » le jeu vertical peut permettre de libérer/optimiser le travail du soufflet 10 tout en gardant une fonction de sécurité qui évite l’écrasement du soufflet 10 en cas de défaillance.
Le dispositif présente d’autres avantages par rapport à l’art antérieur. Ainsi, par exemple, une facilité d’entretien améliorée. En effet, il suffit de démonter (vis ou autre) à 300K pour pouvoir intervenir sur le cryogénérateur 4 sur le support, grâce à l’absence de contact mécanique entre celui-ci et les autres éléments froids du dispositif 1.
Le dispositif peut comporter une pompe ou un compresseur cryogénique pour la circulation du flux de fluide de travail, par exemple au niveau du premier étage froid du circuit (température par exemple à 77K ou 50K ou 4K) en plus ou en remplacement d’une pompe externe, pour augmenter la pression dans le circuit 2 de travail et maintenir un régime d’échanges thermiques plus efficaces.
Claims (14)
- Dispositif de réfrigération à dilution comprenant un circuit (2) de travail en boucle contenant un fluide de cycle, le fluide de cycle comprenant un mélange d'hélium d'isotope 3 (3He) et d'hélium d'isotope 4 (4He), le circuit (2) de travail comprenant, disposés en série et reliés fluidiquement via un ensemble de conduites, une chambre (3) de mélange, un bouilleur (5) et un organe (6) de transfert, le circuit (2) étant configuré pour relier une sortie de la chambre (3) de mélange à une entrée du bouilleur (5) et une sortie du bouilleur (5) à une entrée de l’organe (6) de transfert, le circuit (2) étant en outre configuré pour relier une sortie de l’organe (6) de transfert à une entrée de la chambre de mélange (3), le dispositif (1) comprenant en outre au moins un organe (4, 50) de refroidissement en échange thermique avec le circuit (2) de travail et configuré pour transférer des frigories au fluide de cycle, le au moins un organe (4, 50) de refroidissement comprenant un cryogénérateur (4) par exemple de type Gifford-McMahon ou à tube à gaz pulsé, le dispositif (1) comprenant un support (7, 8), une enceinte (9) étanche, une extrémité ouverte de l’enceinte (9) étant reliée mécaniquement au support (7, 8) via un soufflet (10) flexible étanche, une extrémité supérieure du cryogénérateur (4) étant fixée sur le support (7, 8), le dispositif (1) comprenant en outre une gaine (90) étanche logée dans l’enceinte (9), une extrémité inférieure du cryogénérateur (4) s’étendant dans la gaine (90) à l’intérieur du soufflet (10) de sorte que l’enceinte (9) et la gaine (90) sont au moins partiellement isolées mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur (4), le circuit (2) de travail comprenant une conduite (12) d’injection du fluide reliant une sortie de l’organe (6) de transfert à une entrée de la chambre de mélange (3) via un passage étanche dans la gaine (90), la conduite (12) d’injection étant découplée mécaniquement du cryogénérateur (4) et du support, c’est-à-dire que la conduite (12) d’injection est au moins partiellement isolée mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur (4) et en ce que le circuit (2) de travail comprend un ensemble de conduites (13, 130) de retour reliant une sortie du bouilleur (5) à une entrée de l’organe (6) de transfert à l’extérieur de l’enceinte (9) via un passage du gaz de cycle dans la gaine (90) dans lequel le fluide de cycle débouche et circule dans le volume de la gaine (90) au contact de l’extrémité inférieure du cryogénérateur (4).
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite (12) d’injection est en échange thermique avec le cryogénérateur (4) ainsi qu’avec le fluide de cycle qui circule dans la gaine (90) entre la sortie du bouilleur (5) et l’entrée de l’organe (6) de transfert.
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’ensemble de conduites (13, 130) de retour comprend une première portion de conduite (13) de retour débouchant dans la gaine (90) à une extrémité inférieure de la gaine (90) pour y injecter du gaz de cycle, et une seconde portion de conduite (130) de retour ayant une extrémité inférieure communiquant avec une extrémité supérieure de la gaine (90) pour collecter le gaz de cycle.
- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’extrémité inférieure du cryogénérateur (4) comprend au moins un échangeur (17) de chaleur de refroidissement de gaz de cycle, la première portion de conduite (13) de retour débouchant en dessous dudit échangeur (17) de chaleur pour orienter le flux de fluide de cycle injecté dans la gaine (90) au contact du au moins un échangeur (17) de chaleur.
- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le au moins un échangeur (17) de chaleur comprend dans son épaisseur un ou des passages (170), par exemple des orifices et/ou ailettes orientés selon la direction verticale pour accueillir au moins une partie du flux de gaz de cycle débouchant par la première portion (13) de conduite de retour.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’ensemble de conduites (13, 130) de retour est découplé mécaniquement de cryogénérateur (4) et du support (7, 8) c’est-à-dire au moins partiellement isolée mécaniquement des vibrations générées par le cryogénérateur (4).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la conduite (12) d’injection est fixée à une paroi intérieure de la gaine (90) et/ou suspendue dans la gaine (90).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre (3) de mélange et le bouilleur (5) sont montés dans une enveloppe (900) et/ou un récipient (300) situé(es) dans l’enceinte (9), l’organe (6) de transfert, étant situé en dehors de l’enceinte (9).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, en configuration de fonctionnement, l’extrémité inférieure du cryogénérateur (4) comprend une première portion (16) refroidie à une première température comprise entre 4 et 100K et par exemple égale à 50K et une seconde portion (17) refroidie à une seconde température comprise entre 2 et 8K et par exemple égale à 4K.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le au moins un organe de refroidissement comprend un système de refroidissement additionnel situé à l’entrée en amont du bouilleur (5), par exemple un refroidisseur (50) du type Joule-Thompson.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le support comprend une première base (8) montée sur un premier ensemble de pieds (7), par exemple trois pieds.
- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le support comprend une seconde base (20) située sous la première base (8) et montée sur un second ensemble de pieds (21), par exemple trois pieds, les deux extrémités du soufflet (10) étant reliées respectivement aux première (8) et seconde (20) bases.
- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l’enceinte (9) est reliée mécaniquement à la seconde base (20).
- Procédé de réfrigération à dilution utilisant un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant une étape de génération de froid par le cryogénérateur (4), une étape de mise en circulation du fluide de cycle dans le circuit (2) de travail, le procédé comprenant en outre au moins une étape parmi : une régulation de la quantité de gaz dans la gaine (90), une régulation de la pression dans la gaine (90) à une valeur déterminée, par exemple proche de la pression atmosphérique et notamment entre 0 et 2 bar, une régulation de la pression dans la gaine (90) à une pression correspondant à la pression de la liquéfaction de l'hélium isotope 4 à la température la plus froide du cryogénérateur (4).
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