Криогенное холодильное устройство - RU2018130607A
Код документа: RU2018130607A
Формула
1. Криогенное холодильное устройство, содержащее рабочий контур, предназначенный для охлаждения рабочей текучей среды, циркулирующей в указанном контуре, при этом рабочий контур содержит расположенные последовательно в замкнутой системе компрессионную часть (3), охлаждающую часть (5, 6, 22, 23, 24, 26, 27), часть (9) с клапаном(клапанами), часть (10, 25, 28) расширения и часть повторного нагревания, чтобы подвергнуть рабочую текучую среду рекуперативному рабочему циклу, включающему сжатие, затем охлаждение, затем расширение и затем повторное нагревание для подготовки к новому циклу, причем компрессионная часть содержит по меньшей мере один компрессор (3, 20, 21) с линейным поршнем, приводимым в действие линейным двигателем (1), часть расширения содержит по меньшей мере один детандер (10, 25, 28) с линейным поршнем, часть с клапаном(клапанами) содержит по меньшей мере один регулирующий клапан (9) линейного типа, приводимый в действие линейным двигателем и регулируемый с тем, чтобы подавать рабочую текучую среду в по меньшей мере один поршневой детандер или извлекать рабочую текучую среду из по меньшей мере одного поршневого детандера.
2. Холодильное устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один детандер (10, 25, 28) с линейным поршнем, присоединенным к линейному двигателю (1), который приводит в действие по меньшей мере один компрессор (3, 20, 21) с линейным поршнем, другими словами, по меньшей мере один линейный двигатель (1) соединяет как детандер (10, 25, 28) с линейным поршнем, так и компрессор (3, 20, 21) с линейным поршнем.
3. Холодильное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один регулирующий клапан (9) линейного типа, присоединенный к линейному двигателю (1), который приводит в действие по меньшей мере один компрессор (3, 20, 21) с линейным поршнем, другими словами, по меньшей мере один линейный двигатель (1) соединяет как компрессор (3, 20, 21) с линейным поршнем, так и регулирующий клапан (9) линейного типа.
4. Холодильное устройство по любому из пп. 1–3, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один детандер (10, 25, 28) с линейным поршнем, присоединенным к линейному генератору переменного тока отдельно от двигателя по меньшей мере одного компрессора, другими словами, по меньшей мере один линейный генератор переменного тока соединяет детандер (10, 25, 28) с линейным поршнем указанного генератора переменного тока.
5. Холодильное устройство по любому из пп. 1–4, отличающееся тем, что рабочая текучая среда охлаждается до температуры в диапазоне 4 K – 200 K.
6. Холодильное устройство по любому из пп. 1–5, отличающееся тем, что компрессионная часть (3) рабочего контура содержит несколько компрессоров (3, 20, 21) с линейным поршнем.
7. Холодильное устройство по любому из пп. 1–6, отличающееся тем, что часть (10, 25, 28) расширения рабочего контура содержит несколько детандеров (10, 25, 28) с линейным поршнем, каждый из которых связан с соответствующим регулирующим клапаном (9) линейного типа.
8. Холодильное устройство по любому из пп. 1–7, отличающееся тем, что рабочий контур содержит линию (12) высокого давления, соединяющую выпускное отверстие на стороне высокого давления компрессора (3) с впускным отверстием детандера (10), причем указанное выпускное отверстие (12) на стороне высокого давления содержит систему (4) с обратным клапаном, по меньшей мере один теплообменник (5, 6) для охлаждения сжатого газа и регулирующий клапан (9) линейного типа.
9. Холодильное устройство по любому из пп. 1–8, отличающееся тем, что рабочий контур содержит линию (11) низкого давления, соединяющую выпускное отверстие детандера (10) с впускным отверстием компрессора (3), при этом указанная линия (11) низкого давления содержит регулирующий клапан (9) линейного типа, по меньшей мере один теплообменник (7, 6) для повторного нагревания расширенного газа и систему (14) с обратным клапаном.
10. Холодильное устройство по пп. 8 и 9, взятым в комбинации, отличающееся тем, что по меньшей мере один теплообменник содержит противоточный теплообменник (7), осуществляющий теплообмен рабочей текучей среды, циркулирующей в линиях (12,11) высокого давления и низкого давления.
11. Холодильное устройство по любому из пп. 8–10, отличающееся тем, что по меньшей мере один теплообменник (5, 7) осуществляет теплообмен рабочей текучей среды по меньшей мере с одной текучей средой, выбранной из воды, воздуха, азота, гелия, водорода, метана, неона, кислорода или аргона.
12. Холодильное устройство по любому из пп. 1–11, отличающееся тем, что по меньшей мере один регулирующий клапан (9) линейного типа приводится в действие посредством своего линейного двигателя с такой же частотой, как и рабочая частота у детандера (10) с линейным поршнем, для чего клапан (9) регулирует подачу или удаление рабочей текучей среды, хотя и со сдвигом по фазе по отношению к приведению в действие поршневого детандера (10).
13. Холодильное устройство по любому из пп. 1–12, отличающееся тем, что оно содержит два компрессора (20, 21) с линейным поршнем, расположенных последовательно, рабочий контур, содержащий первую линию (111) высокого давления, соединяющую выпускное отверстие на стороне высокого давления первого компрессора (20) со впускным отверстием второго компрессора (21) через систему (14) с обратным клапаном, и вторую линию (12) высокого давления, соединяющую выпускное отверстие на стороне высокого давления второго компрессора (21) с впускным отверстием первого компрессора (20) через по меньшей мере один теплообменник (24, 26, 27), осуществляющий теплообмен с рабочей текучей средой, систему (14, 4) с обратным клапаном(клапанами), по меньшей мере один, а предпочтительнее два регулирующих клапана (9) линейного типа и по меньшей мере один, а предпочтительнее два детандера (25, 28) с линейным поршнем, по меньшей мере один регулирующий клапан (9), регулируемый с целью перемещения текучей среды, поступающей от компрессоров (20, 21) и осуществившей теплообмен по меньшей мере с одним теплообменником (24, 26, 27), в по меньшей мере один детандер (25, 28) и затем с целью перемещения расширенной текучей среды, поступающей из по меньшей мере одного детандера (25, 28) в компрессоры (20, 21) с осуществлением промежуточного теплообмена с по меньшей мере одним теплообменником (24, 26, 27).
14. Холодильное устройство по п. 13, отличающееся тем, что рабочий контур содержит фазовый сепаратор (29), расположенный ниже по потоку от по меньшей мере одного регулирующего клапана (9), чтобы превратить в жидкость по меньшей мере одну часть рабочей текучей среды у выпускного отверстия детандера (25, 28) и отделить жидкую фазу от газообразной фазы последнего.
15. Холодильное устройство по п. 14, отличающееся тем, что рабочий контур содержит линию (30) для отбора пробы сжиженной рабочей текучей среды и линию (31) для подачи рабочей текучей среды в контур или из контура в газообразной форме.
