SU918724A1 - Адсорбционный криогенный рефрижератор непрерывного действи - Google Patents

Description

(54) АДСОРБЦИОННЫЙ КРИОГЕННЫЙ РЕФРИЖЕРАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

1

, Изобретение относитс  к криогенной технике , а именно к адсорбцйонн{)1м криогенным рефрижераторам непрерывного действи .

Известны адсорбционные криогенные рефрижераторы непрерывного действи , содержащие сосуд с криогенной жидкостью, в котором размещены ванна с хладагентом, заключенна  в вакуумную рубашку, и по меньшей мере, два поочередно включаемых в работу адсорбционных насоса, в корпусе каждого из которых размещены герметичный отсек с адсорбентом, подключенный к паровой полости ванн посредством капилл ра и трубопровода, пневмоклапан, управл емый термодатчиком, и  чейка с адсорбентом дл  теплообменносо газа 1.

Недостатком известных рефрижераторов  вл етс  их мала  экономичность, вследствие большого расхода хблода на. работу насосов и переохлаждени  хладагента, а также мала  эксплуатационна  надежность изза быстрого изнашивани  пневмоклапанов.

Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности и эксплуатационной надежности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что рефрижератор дополнительно содержит теплообменную поверхность, размещенную в трубопроводе между насосом и ванной и подсоединенную на входе к капилл рам, а на выходе - к жидкостной полости ванны, и сверхпроводимый тепловой ключ, установленный в тепловом контакте с  чейкой и корпусом насоса, причем в месте размещени  ключа на корпусе насоса установлен соленоид .

Кроме того, пневмоклапан каждого насоса выполнен за одно целое с термодатчиком,

10 а его посадочный клапан и седло выполнены съемными, причем пневмоклапан с термодатчиком размещены в герметичном отсеке с адсорбентом по его вертикальной оси.

Ячейки, размещенные в насосах, имеют 15 снаружи тепловую изол цию.

На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый рефрижератор; на фиг. 2 - насос .

Рефрижератор содержит сосуд 1 с криогенной жидкостью, ванну 2 с хладагентом,

20 заключенную в вакуумную рубашку 3, поочередно включаемые в работу адсорбционные насосы 4 и 5, в корпусе 6 каждого из которых размешены герметичный отсек 7 с адсорбентом 8, подключенный к паровой полости

ванны 2 посредством капилл ра 9 и трубопровода 10, пневмоклапан 11, управл емый термодатчиком, выполненным в виде сильфона 12, и  чейка 13 с адсорбентом 14 дл  теплообменного газа, например гели , теплообменную поверхность 15, сверхпроводимый тепловой ключ 16, соленоид 17, посадочный клапан 18 и седло 19 пневмоклапана И.

Кроме того, на схемах показаны теплова  изол ци  20 на наружной поверхности  чейки 13 электронагреватели 21 и 22, трубка 23, заполненна  газом под давлением 4-6 атм, например гелием, трубка 24 дл  откачки теплообменного газа, труба 25 дл  создани  вакуума в вакуумной рубашке 3 и трубка 26 дл  заполнени  ванны 2 хладагентом.

Рефрижератор работает следующим образом .

Вакуумна  рубашка 3 откачиваетс  форвакуумным насосом через трубу 25, котора  после откачки перекрываетс . Сосуд 1 заполн етс  криогенной жидкостью, например жидким гелием, его температура понижаетс  до 1,2 К откачкой. Через трубку 26 подаетс  хладагент, например гелий - 3, который в жидком виде сливаетс  в ванну 2, охлажда  ее до температуры сосуда 1. Насосы 4 и 5, включаютс  в режим регенерации, в процессе которой наход щийс  в адсорбенте 8 газ удал етс  по капилл рам 9 ч.ерез теплообменную повё{ хность 15 в ванну 2.

После накоплени  хладагента в ванне 2 начинаетс  рабочий режим, дл  чего, например , насос 4 переводитс  в режим откачки-поглощени  паров хладагента из ванн 2 адсорбентом 8. За некоторое врем  до насыщени  адсорбента 8 откачивающего насоса 4, которое составл ет 20 - 30% от полного времени откачки, регенерируемый насос 5 также переводитс  в режим откачки. После того, как насос 5 войдет в режим откачки, на что отводитс  зарезервированное врем , насос 4 переводитс  в режим регенерации. Этим заканчиваетс  рабочий период рефрижератора и начинаетс  следующий, при котором временной режим переключени  насог сов 4 и 5 повтор етс  с учетом того, что они помен лись рол ми. Таким образом, поочередным переключением режимов работы насосов осуществл етс  непрерывна  работа рефрижератора.

Каждый из насосов 4. и 5 работает в двух режимах - в режиме откачки и в режиме регенерации. В режиме откачки В: пространство между корпусом 6 насоса и герметичным отсеком 7 через трубку 24 подаетс  определенное количество теплообменного газа, который создает тепловой контакт между корпусом 6 и отсеком 7. При этом отсек 7 охлаждаетс  до температуры сосуда 1. Дл  того, чтобы теплообменный газ не поглощал . с  адсорбентом 14 в  чейке 13, включаетс  электронагреватель 22 и выключаютс  соленоид 17 и электронагреватель 21. При этом сверхпроводимый тепловой ключ 16 находитс  в сверхпровод щем состо нии с низкой теплопроводностью, а адсорбент 14 в  чейке 13 нагреваетс  до температуры пор дка 20 К и тер ет сорбционную способность. Теплообменный газ покидает адсорбент 14

и устанавливает тепловой контакт между отсеком 7 и сосудом 1 с криогенной жидкостью. Теплоприток от нагретой  чейки 13 исключаетс  за счет тепловой изол ции 20. Отсек 7 охлаждаетс  до температуры сосуда 1. Сжатый газ в трубке 23 конденсируетс  и сильно снижает свое давление, вследствие чего, сильфон 12 сжимаетс , отрыва  клапан 18, и охлажденный адсорбент 8 начинает от , качивать,пары хладагента по трубопроводу 10.

5/ В режиме регенерации теплообменный газ поглощаетс  адсорбентом 14 в  чейке 13. Дл  этого выключаетс  электронагреватель 22 и включаютс  соленоид 17 и электронагреватель 21. Создаетс  магнитное поле, которое приводит тепловой ключ 16 в состо ние высокой теплопроводности, что создает услови  дл  охлаждени   чейки 13 и наход щегос  в ней адсорбента 14 до температуры криогенной .жидкости в сосуде 1. Теплообменный газ усиленно поглощаетс 

адсорбентом 14 и тепловой контакт между юрпусом 6 насоса и отсеком 7 прекращаетс . Одновременно жидкость в трубке 23 испар етс , ее давление повышаетс  и сильфон 12 закрывает клапан 18. При этом также нагреваетс  адсорбент 8 в отсеке 7 и

из него выход т пары хладагента, которые по капилл ру 9 поступают через теплообменную поверхность 15 в жидком виде в ванну 2.

Экономическа  эффективность изобретени  выражаетс  в снижении стоимости производимого в ванне холода, вследствие теплообмена между жидким хладагентом, поступающим в ванну, и его парами, покидающими ее.

Claims (3)

1. Адсорбционный криогенный рефрижератор непрерывного действи , содержащий сосуд с криогенной жидкостью, в котором размещень ванна с: хладагентом, заключенна  в вакуумную рубащку, и, по меньшей мере , два поочередно включаемых в работу адсорбционных насоса, в корпусе каждого из которых размещены герметичный отсек с адсорбентом, подключенный к паровой полости ванны посредством капилл ра и трубопровода , пневмоклапан, управл емый термодатчиком , и  чейка с адсорбентом дл  теплообменного газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности и эксцлуата ционной надежности, рефрижератор дополнительно содержит теплообменную поверхность , размещенную в трубопроводе между насосом и ванной и подсоединенную на входе

к капилл рам, а на выходе - к жидкостной полости ванны, и сверхпроводимый тепловой ключ, установленный в тепловом контакте с  чейкой и корпусом насоса, причем в месте размещени  ключа на корпусе насоса установлен соленоид.

2. Рефрижератор по п. 1, отличающийс  тем, что пневмоклапан каждого насоса выполнен за одно целое с. термодатчиком, а его посадочный клапан и седло выполнены

съемными, причем пневмоклапан с термодатчиком размещены в герметичном отсеке с адсорбентом по его вертикальной оси.

3. Рефрижератор по п. 1, отличающийс  тем, что  чейки, размещенные в насосах, имеют снаружи тепловую изол цию.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании № 1502214, 25 В 17/00, опублик. 1977.