Система криостатирования

Система криостатирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА КРИОСТАТИРОВАНИЯ, .содержащая газовую криогенную машину с рабочей полостью, подключенной к буферной емкости посредством двух параллельных линий с регулирующей арматурой на каждой из них, иблок . управления, причем одна из линий снабжена обратным клапаном для прохода газа в машину, о т л и ч ающ а я с я тем, что, с целью упрош,е ния конструкции, регулирующая арматура на линии с обратным клапаном выполнена в виде дросселя, а на другой - в виде электромагнитного регулятора расхода прямого хода, подключенного к блоку управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5i) Р 25 в 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

/ г

И ABT0PCH0IVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3405393/23-06 (22) 02.03.82 (46) 07.12.83. Бюл. Р 45 (72) В.A.Кочурин, Ю.А.Моисеев и В.Т.Ткачев (53) 621.574(088.8) (56) 1. Патент Англии Р 1410064 кл. Е 25 В -9/00, опублик. 1979.

2. Phi!ips 5сi and Ind, 1967, ч. 13, Р 4, р. 18-19. (54) (57) СИСТЕМА КРИОСТАТИРОВАНИЯ, содержащая газовую криогенную машину с рабочей полостью, подключенной к

„„SU„„1059371 А буферной емкости посредством двух параллельных линий с регулирующей арматурой на каждой из них, и блок . .управления, причем одна из линий снабжена обратным клапаном для прохода газа в машину, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью упроще. ния конструкции, регулирующая арматура на линии с обратным клапаном выполнена в виде дросселя, а на дру- гой — в виде электромагнитного регулятора расхода прямого хода, подключенного к блоку управления.

1059371

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для криостатирования различных приборов и устройств оптико-электрон ной аппаратуры.

Известна термодинамическая поршневая машина, содержащая рабочую и буферную полости и устройство для регулирования количества рабочего тела в рабочей полости. Устройство содержиъ ресивер, соединенный двумя линия 10 ми с, рабочей полостью. В первой линии установлен компрессор и первый регулирующий кран, вторая линия снаб жена вторым регулирующим краном. Выход компрессора соединен с рабочей полостью через один участок первой .линии, а вход его через другой участок этой линии соединен с первым регулирующим краном и ресивером. Выход компрессора можно соединять с 0 рабочей полостью как непосредственно, так и через буферную полость.

Кроме того, компрессор можно установить н буферной полости111.

Однако использование.для регулирования компрессора и ресивера усложняет конструкцию данной машины, увеличивает ее массу и уменьшает надежность.

Наиболее близкий к изобретению по технической сущности является систе- 30 ма криастатирования, содержащая газовую криогенную машину с рабочей полостью, подключенной к буферной емкости посредством двух параллельЬ ных линий с регулирующей арматурой: 35 на каждой из них, и блок управления, причем одна из линий снабжена обрат-1 ным клапаном для прохода газа в маши. ну. Регулирующая арматура в этой системе выполнена в виде мембранНых ..40 регуляторов, причем но второй линии также установлен обратный клапан, не допускающий прохода газа иэ машины. На машине должен быть установлен датчик рабочей температуры, свя- 4 занный через преобразователь с приемо-регулирующим узлом. Сигнал от датчика температуры поступает через преобразователь н приемо-регулирующий узел как пневматический сигнал.

В зависимости от величины отклонения температуры криостатирования от заданного уровня пневматический сигнал, изменяющийся в широких пределах поступает к одному иэ двух мембранных регуляторов. Если сигнал посту- 55 пает на регулятор, установленный в линии, связывающей рабочую полость с буферной, имеющей клапаны для прохода газа н последнюю, рабочее тело поступает из машины в буферную ем- Щ кость, давление в которой соответствует среднему давлению в цикле. Реагирование на сигнал регулятора, уста. новленного в другой линии, соединяю- ° щей буферную полость с рабочей, способствует поступлению рабочего тела иэ первой полости но вторую (21.

Недост ат ком из в ест ной системы янляется ее конструктивная сложность из-за наличия преобраэов теля электрического сигнала в пневматический и приемно-регулирующего устройства.

Цель изобретения - упрощение конструкции системы охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что:в системе криостатирования, содержащей газовую криогенную машину с рабочей полостью, подключенной к буферной емкости посредством двух параллельных линий с регулирующей арматурой на. каждой из них, и блок .управления, причем одна иэ линий снабжена обратным клапаном для прохода газа в машину, регулирующая арматура на линии с обратным клапаном выполнена н виде. дросселя, а на другой — в виде электромагнитного регулятора расхода прямого .хода, подключенного к блоку управления.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой системы криостатирования; на фиг. 2 — схема электромагнитного регулятора расхода прямого хода.

Система содержит газовую криогенную машину 1 с рабочей полостью 2, подключенной к буферной емкости 3 посредством двух параллельных линий 4 и 5 с регулирующей арматурой соответственно, с дросселем б и регулятором 7 и блок 8 Управления.

Линия 4 снабжена обратным клапаном 9 для прохода газа в машину, Регулирующая арматура 6 на линии с обратным клапаном 9 выполнена в виде дросселя 6, а на другой — в внде электромагнитного регулятора 7 расхода прямого хода, подключенного к блоку 8 управления. Регулятор 7 связан через блок 8 управления с датчиком 10 температуры.

Электромагнитный регулятор расхода состоит из корпуса 11 с входным и ныходным патрубками и седлом 12, герметичного разделительного стакана 13 иэ немагнитного материала, выполненного заодно с якорем 14 затвора 15 ° Затвор 15 выполнен с уплотнителем иэ резины и центральным металлическим стержнем. Катушка 16 заключена в магнитопровод из ферромагнитного материала,. состоящий из кожуха 17, стопа 18, опирающегося на дно стакана 13 воротничка 19 и немагнитной втулки 20. Стоп 18 выполнен заодно с ненасыщенным шунтом, расположенным в зоне рабочего зазора.

Якорь 14 выполнен с центральной расточкой, в которой установлен линейный дилатометрический конденсатор, состоящий из стакана 21 и стержня 22, установленного на дно стакана 21, опирающегося. На верхний торец якоря 14, Затвор 15 взаимодействует

1059371 с седлом 12 под действием усилия пружины 23, опирающейся на стержень 22. Коэффициент линейного расширения материала стакана 21 больше коэффициента линейного расширения матерна .па стержня 22.

Регулятор работает следующим образом.

Рабочая среда поступает во вход-. ной патрубок и перекрывается затво-. ром 15 под действием герметизирующегЬ усилия, представляющего собой разность усилия пружины и усилив от давления рабочей среды на некомпенсированную:площадь от затвора 15»

При подаче напряжения на катушку. 16 возникает магнитный поток, взаимодействующий с якорем И. Сила взаимодействия растет с увеличением силы тока и при определенном напряжении достигает значения герметизирующего усилия на затворе 15. При этом рабочая .среда начинает перетекать в выходной патрубок. Размеры неиасьш ен ного ферромагнитного шунта и воротничка 19 подобраны таким образом, что при рабочем зазоре, соизмеримом с высотой шунта, электромагнит имеет почти горизонтальную тяговую характеристику на относительно боль.шом участке по ходу якоря 14. Поэ. тому каждому следующему напряжению соответствует определенное положе- ние якоря 14, а следовательно, определенные зазор между затвором 15 и седлом 12 и расход рабочей среды.

С увеличением напряжения расход возрастает, при уменьшении — падает..

Колебания температуры эксплуатации, например, от -60 до Ф 80 С изменяют напряжение, при котором тяговое усилие электромагнита соответствует герметизирующему усилию затвора 15, что приводит к сдвигу расходной характеристики по напряжению.

Автоматическое регулирование температуры криостатирования системы основано на изменении количества рабочего тела в рабочей полости 2 .машины 1. Равновесное состояние сис», темы при установившейся температуре криостатирования. соответствует определенному напряжению на катушке 16 регулятора 7,при котором отбор рабо- чего тела из рабочей полости 2 машины 1 .по линии 5 в буферную емкость 3 равен его притоку по линии 4 через дроссель 6 и обратный клапан 9. Напряжение на катушку 16 регулятора 7 поступает от датчика 10 температуры через блок 8. управления. При умень® шении температуры криостатирования . напряжение: на катушке 16 регулятора 7 повышается, что сопровождается .повышением расхода рабочего тела через линию 5. Следовательно, отбор

35 .рабочего тела из рабочей полости 2 машины 1 превышает его приток по линии 4. Количество рабочего тела в рабочей полости 2 машины уменьшается, что способствует повышению тем70 пературы нриостатиравания. При повышении температуры от заданной уменьшается напряжение на катушке 16 регулятора 7, который перекрывает потоК рабочего тела и прекращает-его

25 поступление го линии 5 в буферную емкость 3, токда как по линии 4 происходит подпитка рабочей полости 2 машины. Количество рабочего тела в последней увеличивается, а темпераЗо тура криостатирования понижается.

Выполнение запорно-регулирующей арматуры в виде электромагнитного регулятора расхода прямого хода в .виде дросселя позволяет упростить схему .регулирования и систему криостатирования в целом; Кроме того, отпадает необходимость в преобразователе электрического сигнала в пневматический.

Такое выполйение конструкции сис4О темы криостатирования охлаждаемого объекта в сравнении с ба".îâûì объек- том, которым является система криостатирования на базе ГКМ ХМ-25 позволяет упростить конструкцию систе45 мы, уменьшить время выхода на заданный уровень криостатирования на 20-28%, а также увеличить ресурс системы криостатирования на ,20-25%. . 1

1059371

Составитель Ю. Килимник

Техред Т.фанта Корректор О. Тигор

Редактор С. Саенко

Заказ 9807/43 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул, Проектная, 4