Устройство охлаждения датчика высокотемпературного сквид- магнитометра

 

Сущность изобретения: охлаждение датчика в низкотемпературной зоне пониженного давления возникающей вследствие вихревого эффекта внутри вихревой трубы , Для этого кожух 1 выполнен в виде нескольких идентичных вихревых труб с сопловыми вводами 2 сжатого газа. Каждая вихревая труба снабжена щелевыми диффузорами 3, расположенными со стороны, противоположных вводу 2, причем функцию дружных стенок этих диффузоров 3 выполчют изолирующие диски 4 с отверстиями Д .Р закрепления кольцевого датчика 6 из jotcoKcneMnepaTypnoro сверхпроводящего элемента внутри вихревых труб вдоль их осей, расположенных в одной плоскости по замкнутой кривой, радиус изгиба которой равен радиусу кольцевого датчика 6, Температура датчика 6 определяется оптическими методами, для чего измерительная аппаратура содержит излучатель 12 и детектор 13 оптического излучения, установпенныя с противоположных сторон вихреоон о зоне зазора 7 между диффузором 3 и диском 4. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л ;х4 Iх4 КЗ vl / ihiidii/ /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (s>)s G 01 R ЗЗ/035

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738691/21 (22) 18,09.89 (46) 30.10.92, Бюл. N 40 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А. H. Севченко (72) Б. Б, Виленчиц, А. A. Ждановский и Д. С. Умрейко (56) Виленчиц Б. Б., Умрейко Д. С, Применение координатно-чувствительных датчиков в фототерморефрактивной спектроскопии, — В кн.; Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе. Часть I, Барнаул, 1987, с, 172, Меркулов А. Г1. Вихревой эффект и его применение в технике. — М„Машиностроение, 1969, с, 70 — 74 — прототип. (54) УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ДАТЧИКА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СКВИДМАГНИТОМЕТРА (57) Сущность изобретения: охла>кдение датчика в низкотемпературной зоне пони» Жц, 1772773 А1 женного давления возникающей вследствие вихревого эффекта внутри вихревой трубы, Для этого кожух 1 выполнен в виде нескольких идентичных вихревых труб с сопловыми вводами 2 сжатого газа. Каждая вихревая труба снабжена щелевыми диффуэорами 3, расположенными со стороны, противоположных вводу 2, причем функцию наружных стенок этих диффузоров 3 выполяют изолирующие диски 4 с отверстиями д:. закрепления кольцевого датчика 6 из .ысокотемпературного сверхпроводяи,его элемента внутри вихревых труб вдоль их осей, расположенных в одной плоскости по замкнутой кривой, радиус изгиба которой равен радиусу кольцевого датчика 6, Температура датчика 6 определяется оптическими методами, для чего измерительная аппаратура содержит излучатель 12 и детектор 13 оптического излучения, установленные с противоположных сторон вихревой тр ФЫ в зоне зазора 7 между диффузором 3 и диском

4, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1772773

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в криоэлектронике и экспериментальной физике низких температур, в частности, при конструировании высокотемпературных СКВИД-магнитометров для различных отраслей народного хозяйства; медицины (динамическое картиравание физических полей для целей диагностики и терапии), авиации и космоса (создание радаров с высоким разрешением, датчиков и средств космической связи) и других областей науки и техники, например, в геофизика и археологии, Цель изобретения — повышение эффективности и расширение функциональных вазможностей устройства, На фиг. 1 изображен общий видустройства охлаждения датчика высокотемпературного СКВИД-магнитаметра, продольный разрез; на фиг. 2 — общий вид этого же устройства, вид сбоку, Устройство охлаждения датчика высокотемпературного СКВИД-магнитометра состоит из кожуха 1, выполненного в виде .,ескольких идентичных криволинейных симметричных самавакуумирующихся вихревых труб с саплавыми вводами 2 сжатого газа (Воздуха), Каждая вихревая труба 1 снабжена щелевыми диффузарами 3, расположенных са сторон, противоположных вводу 2 сх<атага газа, причем <>>ункцию наружных стенок этих диффузаров 3 выполня>от изолирующие диски 4 с отверстиями 5 для закрепления кольцевого датчика 6 из сверхпроводящего элемента внутри вихревых труб 1 вдаль их осей, расположенных в одной плоскости по замкнутой кривой, радиус изгиба которой равен радиусу кольцевого датчика 6. Диски 4 установлены с равными за" îðàìè 7 па отношению к сопряженным диффузарам 3 и ширина зазоров регулируется при помощи шпилек (на фиг. 1 не указаны), при этом в каждом диске выполнены радиальные каналы 8 для прохождения контактных проводников, подключенных к датчику 6 и соединяющих ега с измерительной аппаратурой.

Кольцевой датчик 6 соорентирован внутри кожуха 1 таким образам, чта переходы Джазефсана 10 попадают точно внутрь областей сопловых вводов 2 (сапряженных вихревых труб, сдвинутых друг относительна друга на 180 ). Для удобства монтажа и замены кольцевого датчика 6 желательно изготовить вихревые трубы 1 (вместе с вводами 2 и диффузорами 3) и диски 4 разборными, состоящими из двух симметричных половинок, сопря>кение которых происходит в плоскости замкнутой кривой. На фиг.

55 этим сечением, Важнейшим условйем работоспособности такого устройства является сохранение собственных характеристик вихревого воздушного потока в кольце:-ам ком<ухе,-что абесаечивается при выпал;- ении его в виде

2 показана плоскость сопря>кения, которая совпадает с радиальным каналом 8. Температура кольцевого датчика 6 определяется оптическими методами, для этого измерительная аппаратура содержит излучатель 12 и детектор 13 оптического излучения, которые установлены с противоположных сторон вихревой трубы 1 в зоне зазора 7 между диффузором 3 и диском 4.

Для надежного функционирования устройства необходимо изготавливать вихревые трубы 1, сопловые вводы 2 и диффузоры

3 из немагнитного материала, а изолирующие диски 4 — из пластического материала с малым коэффициентом теплапровадности

Устройство работает следующим образом.

Газ, например воздух, под избыточным давлением падают в криволинейные симметричные самовакуумирующиеся вихревые тру ы 1 через соплавые вводы 2. Внутри каждого соплавого ввода 2 происходит < >армиравание вихревого воздушного потока, который распространяется вдоль вихревых труб 1 па спирали и выбрасывается в атмосферу через регулируемые зазоры 7 щелевых диффузоров 3, При этом, вследствие возникновения вихревого эффекта, внутри каждой вихревой трубы 1 образуется приасевая низкотемпературная зона пониженного давления, в ядре которой происходит охлаждение кольцевого датчика 6 из сверхпроводящего элемента помещенного па аси устройства. Температуру кольцевого датчика 6 регулируют в широких пределах начальным давлением, расходам и температурой сжатого воздуха на входе сопловых вводов 2 вихревых труб 1, а так>ке изменением ширины зазоров 7 диффузарав 3

Контроль температуры датчика 6 осуществляется бесконтактным оптическим методом, в частности, термааптическим посредством излучателя 12, направляющего световые патоки в сзабоднае пространства зазора 7 между любым диффузорам 3 и изолирующим диском 4, и детектора оптического излучения 13. Надежность работы

СКВИД-магнитометра повышается, когда переходы Джозефсана 10 соарентираваны точна в сопловых сечениях вводов 2, так как зона минимальной температуры для симметричной относительно соплаваго сечения вихревой трубы 1 совпадает в точности. с

1772773 криволинейных симметричных самовакуумирующихся вихревых труб 1 с диффузорами 3 на концах, расположенных в одной плоскости по замкнутой кривой, радиус изгиба которой равен радиусу кольцевого дат- 5 чика 6, Для двух симметричных вихревых трубок 1 каждый элемент идентичных вихревых каналов изогнут по радиусу кольцевого датчика б на угол 90 . При таких параметрах влиянием изгиба можно пре- 10 небречь и рассматривать изогнутый цилиндрический канал каждой вихревой трубы 1 идентичным прямолинейному цилиндрическому каналу, в котором характеристики вихревого воздушного потока незначитель- 15

Но отличаются от аналогичных характеристик вихревого изогнутого воздушного потока при одинаковых длинах каналов.

Формула изобретения 20

1, Устройство охлаждения датчика высокотем и ератур ного С К В ИД-магнитометра, состоящее из кожуха, выполненного в виде самовакуумирующейся вихревой трубы с диффузорами на концах, в которой на- 25 ходится магниточувствительный элемент, имеющий тепловой контакт с охлаждающей средой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и расширения функциональных возможностей устройства, кожух образован рядом идентичных вихревых труб, изогнутых по форме криволинейного магниточувствительного элемента и расположенных коаксиально ему, причем в месте сопряжения диффузоров предусмотрены изолирующие диски с отверстиями для закрепления магниточувствительного элемента, расположенные с равными зазорами по отношению к сопряженным диффузорам, при этом в каждом диске выполнены радиальные каналы для прохождения контактных проводников измерительной аппаратуры, подключенных к магниточувствител ьному элементу, 2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вихревые трубы и диски изготовлены разборными, состоящими из двух симметричных половинок, сопряжение которых происходит в плоскости контура магниточувствительного элемента.