КРИОГЕННЫЙ РЕФРИЖЕРАТОР

Область техники, к которой относится полезная модель
Данная полезная модель относится к устройствам для работы в составе криогенных гелиевых систем и, в частности, к криогенному рефрижератору.
Уровень техники
Известно криогенное устройство для исследования магнитных свойств материалов, содержащее в частности криорефрижератор (патент РФ на полезную модель №148963, опубл. 20.12.2014).
Известны также криорефрижераторы замкнутого цикла, например, серийно выпускаемые японской компанией Sumitomo Heavy Industries для работы в составе криогенных систем для поддержания рабочей температуры сверхпроводящих магнитов, в том числе для магниторезонансных (МРТ) томографов, (см. сайт http://www.shicryogenics.com/products/4k-cryocoolers/). Недостатком всех этих криогенных рефрижераторов является ограниченная применимость в магнитном поле.
Как показали недавние исследования, допустимая индукция магнитного поля на электродвигателе насоса не должна превышать 0,07 Тл (Е. Kostrov et al. "Performance test of G-M cooler in magnetic fields" / Physics Procedia, vol. 67, 2015, pp. 440-444).
Раскрытие полезной модели
Таким образом, задачей настоящей полезной модели является разработка криорефрижератора, устойчивого к воздействию внешнего магнитного поля в области электродвигателя.
Данная задача с достижением указанного технического результата решается в настоящей полезной модели благодаря тому, что в предложенном криогенном рефрижераторе, содержащем криогенную ступень, гелиевый компрессор для сжатия используемого в криогенной ступени рабочего тела, в качестве которого применен газообразный гелий, и электродвигатель для управления впускным и выпускным клапанами криогенной ступени, предназначенными для подачи рабочего тела в криогенную ступень, электродвигатель заключен в оболочку из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью.
Особенность данной полезной модели состоит в том, что материалом может быть магнитная сталь или пермаллой.
Подробное описание полезной модели
Настоящая полезная модель иллюстрируется чертежом.
Криогенный рефрижератор по настоящей полезной модели, в целом обозначенный на чертеже ссылочной позицией 1, содержит криогенную ступень 2 с гелиевым компрессором (не показано), который предназначен для сжатия рабочего тела, используемого в криогенной ступени 2. В качестве такого рабочего тела обычно используется газообразный гелий. Рабочее тело (гелий) подается в криогенную ступень посредством впускного и выпускного клапанов (не показано), управляет которыми электродвигатель 3. Все это известно специалистам как из вышеприведенных аналогов, так и из иных источников.
Для бесперебойной работы криогенного рефрижератора 1 электродвигатель 3 должен исправно функционировать. Однако вследствие того, что криогенный рефрижератор 1 используется для исследования магнитных свойств материалов при сверхнизких температурах, создаваемое в непосредственной близости от криогенного рефрижератора 1 магнитное поле нарушает работу электродвигателя 3.
Чтобы избежать отрицательного воздействия магнитного поля на работу криогенного рефрижератора 1, в настоящей полезной модели электродвигатель 3 заключен в оболочку 4 из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью. В качестве такого материала можно использовать магнитную сталь или пермаллой.
Такая оболочка 4 может быть как выполнена в виде цельного цилиндра, так и состоять из отдельных цилиндров, вложенных один в другой.
Эксперименты показали, что применение такой оболочки для защиты электродвигателя 3 от воздействия внешнего магнитного поля снижает максимальную индукцию магнитного поля на электродвигателе 3 по меньшей мере в 2,1 раз по сравнению со случаем незащищенного электродвигателя.
Таким образом, использование защитной оболочки 4 позволяет размещать рефрижератор 1 в наиболее приемлемом месте сверхпроводящей магнитной системы без риска повреждения электродвигателя из-за воздействия на него внешнего магнитного поля.