Охлаждающее устройство

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихсоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(Й 1 М.Кл з Р 25 В 9/00 с присоединением заявки Мо Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет 1 ЩУДК 621,57. ,0124 (088,8) Опубликовано 1510.82, Бюллетень М 9 38 Дата опубликования описания 15,10.82 Е В.В. Крылов, В.Н. Кузнецов, Е.О, Панкова,В.Б. Лолтараус и А.Д. Суслов(72) Авторы изобретения Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции1и ордена Трудового Красного Знамени высшее т 6 ническоеучилище им. Н.Э. Баумана(54) ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к криогенной технике, а именно к конструкции охлаждающего устройства для получения низких температур.Известно охлаждающее устройство, содержащее распределитель с впускныМ и выпускным клапанами и расположенные последовательно регенератор, теп- лообменник нагрузки, цилиндр, клапан и теплообменник для отвода тепла сжатия из устройства. Преимуществами устройства являются простота ина- дежность в работе, малый уровень вибраций, передаваемых на объект охлаждения 1.Недостатками этого устройства являются низкая термодинамическая эффективность и ограничения по достижению минимального уровня термостатирования. Известна также многоступенчатая холодильно-газовая машина, содержащая в каждой из последовательно включенных по газу ступеней регенератор, рефрижератор, пульсационную трубку и холодильник для охлаждения: газа. Преимуществами этого устройства являются простота и надежность конст.Рукции, долговечность в работе, малый уровень вибраций, передаваемыхна объект охлаждения2Недостатками этой машины являют-ся невысокая эффективность, что обусловлено ни.экой эффективностью пуль-,сационных трубок, установленных вкаждой ступениКроме того, несмотря на конструктивную простоту машиныпредставляется затруднительным расчет и выбор проходных сечений соединительных каналов в каждой секции,которые бы обеспечили однонаправленность движения рабочего газа в каждыйпериод времени цикла, что в .конечном 15 счете также приводит к снижению эффективности машины. Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является охлаждающее устройство, содержащее клапаны впуска и выпуска газа и последовательно соединенные регенератор, рефрижератор, рабочий цилиндр, регулируемое гидросопротивление и 25 емкость 3.Однако у этого устройства недостаточная термодинамическая эффективность.Цель изобретения - повышение термо динамической эффективности.Поставленная цель достигается тем, что регулируемое гидросопротивление выполнено в виде клапана, сблокированного с клапанами впуска и выпуска газа, а емкость выполнена в виде пульсационной трубы с теплообмен ником на конце.На чертеже изображена схема устройства.Устройство содержит клапан 1 впуска и клапан 2 выпуска газа и последовательно соединенные регенератор 3, рефрижератор 4, рабочий цилиндр 5, регулируемое гидросопротивление и ем- кость б Регулируемое гидросопротивление "выполнено в виде клапана 7, 5 сблокированного с клапанами 1 и 2 впуска и выпуска газа, а емкость 6 выполнена в виде пульсационной трубы 8 с теплообменником 9 на конце. Блокировка всех клапанов осуществляется с помощью приводного механизм ма 10. Охлаждающее устройство работаетследующим образом. 25После открытия впускного клапана 1 сжатый рабочий газ проходит в регенератор 3, где охлаждается, отдавая свое тепло теплоемкой насадке, до температуры на рефрижераторе 4, соответствующей температуре .термостатирования, а затем поступает в цилиндр 5, где сжимает остаточный газ, оставшийся в цилиндре после предыдущего цикла. Температура 35 остаточного газа при этом повышается.Затем окрывается клапан 7 и происходит частичное переталкивание подогретого остаточного газа в пульсационную трубу 8, В пульсацион ной трубке, наружная поверхность горячего конца которой выполнена оребренной, отводится тепло сжатия в окружающую среду. Далее закрывается впускной клапан 1 и при открытом кла пане 7 продолжается перетекание остаточного газа из цилиндра 5 в пульсационную трубу 8 за счет разности давлений в цилиндре и пульсационной трубке, что приводит к частичному расширению вновь поступившей в устройство порции газа, Клапан 7 закрывается и открывается клапан 2 выпуска, при этом в цилиндре 5 происходит адиабатическое расширение газа до давления выпуска. Холодный газ, проходя через рефрижератор 4, отбирает тепло от охлаждаемого объекта, и нагревается в регенераторе 3, охлаждая насадку. Далее при открытом клапане 2 выпуска открывается кла пан 7. Таким образом, происходит выталкивание холодного газа из цилиндра 5, Клапан 2 выпуска закрыва-.ется и при открытом клапане 7происходит поджатие газа, оставше гося в цилиндре. Клапан 7 закрывается, и рабочий цикл повторяется.В охлаждающем устройстве работа пульсационной трубы 8 происходит,",обычным образом, т,е. порция сжатого газа, подаваемая из цилиндра 5,перемещается по трубе 8 и одновременно сжимается под действием свежейпорции газа. При этом температурасжатой порции газа становится вышетемпературы окружающей среды. В теплообменнике 9 на горячей конце тру.бы 8 данная порция сжатого газа отдает тепло, и ее температура снижается до температуры окружающей среды. После прекращения подачи свежейпорции газа начинается расширение,при котором температура порции газа,выходящей из теплообменника 9 пульсационной трубы 8, снижается и становится ниже температуры окружающейсреды,В результате, при открытии клапана 7 в цилиндр 5 поступает газ сболее низкой температурой, чем температура окружающей среды. Этимдостигается дополнительное увеличение термодинамической эффективности всего охлаждающего устройства,Таким образом, в предлагаемомохлаждающем устройстве реализуетсяболее совершенный термодинамическййцикл. Энергия расширения свежей пор 4ции газа без промежуточных преобразований одного вида энергии в другой непосредственно расходуется насжатие остаточного газа, которйй ох-лаждается в пульсационной трубке.При этом термодинамическая эффективность возрастает на 20-30.Формула изобретенияОхлаждающее устройство, содержащее .клапаны впуска и выпуска газа и последовательно соединенные регенератор, рефрижератор, рабочий цилиндр,регулируемое гидросопротивление и емкость, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения тер-, модинамической эффективности, регулируемое гидросопротивление выполнено: в виде клапана, сблокированного с клапанами впуска и выпуска газа, а емкость выполнена в виде пульсационной трубы с теплообменником на конце.1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 623067, кл. Г 25 В 9/00, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР М 340847, кл. Г 25 В 9/00, 1970. 3. Авторское свидетельство СССР Ф 547600, кл, Г ,25 В 9/00, 1975.Сос Тех лимни ител л.в ор Г Ога ине комитета СССР и открытий ская наб д. 4/5.ная Редактор И. Касард акаэ 7821/5 ВНИИПИ Госудапо делам и113035, Москва Филиал ППП, "Па т" аи 543ственногообретени