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EP0286462A1 - Refroidisseur miniature à détente Joule-Thomson et son procédé de fabrication - Google Patents

Refroidisseur miniature à détente Joule-Thomson et son procédé de fabrication Download PDF

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Publication number
EP0286462A1
EP0286462A1 EP88400485A EP88400485A EP0286462A1 EP 0286462 A1 EP0286462 A1 EP 0286462A1 EP 88400485 A EP88400485 A EP 88400485A EP 88400485 A EP88400485 A EP 88400485A EP 0286462 A1 EP0286462 A1 EP 0286462A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mandrel
envelope
cooler
casing
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP88400485A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0286462B1 (fr
Inventor
Serge Reale
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP0286462A1 publication Critical patent/EP0286462A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0286462B1 publication Critical patent/EP0286462B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/06—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of metal tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/04—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being spirally coiled

Definitions

  • the present invention relates to a miniature Joule-Thomson double-coil expansion cooler, that is to say of the type comprising a mandrel surrounded by a cylindrical envelope, and two tubes wound helically in the space between the mandrel. and the envelope, including an inner tube in contact with the mandrel and an outer tube in contact with the envelope, the inner diameter of the propeller formed by the outer tube being less than the outer diameter of that formed by the inner tube and the turns of the two tubes being nested one inside the other.
  • the thermal inertia, and therefore the mass, of the cooler must be reduced as much as possible, and the efficiency of the Joule-Thomson expansion is higher the pressure after expansion is lower, that is to say that the pressure drops of the low-pressure circuit are lower.
  • the object of the invention is to allow a very good compromise between all these factors to be achieved at a low cost price.
  • the subject of the invention is a cooler of the aforementioned type, characterized in that the internal tube is fixed, in particular brazed, to the mandrel while the external tube is fixed, in particular brazed, to the internal wall of the envelope.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such a cooler. According to this process: - The inner tube is wound on the mandrel, and fixed on it; - The outer tube is wound against the inner wall of the envelope, and it is fixed against this wall; and - the mandrel is inserted into the envelope by a screwing movement.
  • the cooler according to the invention comprises two parallel surfaces, means for maintaining these surfaces at a distance from each other, and a spiral tube fixed, in particular brazed, on each surface, the turns of the two tubes interpenetrating and each tube emerging in the vicinity of the center of the spiral by a relaxation orifice.
  • the cryostat shown in Figure 1 consists of a Dewar 1, a cooler 2 and a device 3 for supplying the latter with high-pressure gas.
  • the Dewar 1 is a double vacuum envelope delimiting a cylindrical well 4 of axis XX supposed to be vertical, open at its upper end and closed at its lower end by a bottom 5.
  • An element 6 to be refrigerated for example an infrared detector connected by electrical wires (not shown) to the outside of the cryostat, is fixed, in particular glued, to the bottom 5, in the vacuum space.
  • the upper end of the well 4 is connected to the upper wall 7 of the Dewar, which is flat and horizontal.
  • the cooler 2 of generally cylindrical shape with axis XX, consists of an inner tubular mandrel 8, an outer tubular casing 9 surrounding the mandrel 8 over its entire length, a connecting head 10, and two stainless steel capillary tubes, namely an inner tube 11 and an outer tube 12.
  • the head 10 is constituted by a relatively massive ring in the bore of which the upper end of the casing 9 is fitted and fixed by brazing or gluing.
  • a collar 13, fitted into the inlet of the well 4 projects downwards around the bore of the ring 10 and around the casing 9.
  • This ring is applied by a flat underside on the wall 7 of the Dewar, the seal being obtained by means of an O-ring 14.
  • Another cylindrical collar 15, having two vertical grooves 16, projects upwards along the outer periphery of the ring 10.
  • a cup 17 is inserted in the collar 15. Its inner part, hollow, fits into the upper end of the mandrel in the shutter, and its outer, flat collar, is applied to the shoulder formed at the base of the collar 15. This collar has on its periphery a series of lights 18 facing the space separating the mandrel from the envelope 9.
  • the inner tube 11 is wound in a helix over most of the length of the mandrel 8 which emerges from the head 10, from the lower end of this mandrel, and it is fixed by brazing thereon, over its entire length. wound length. From the upper end of this wound part, the tube 11 crosses the mandrel 8 radially with a seal, then extends upwards and crosses the bottom of the cup 17 with a seal, then it passes through a groove 16 and describes a half-loop around the collar 15.
  • the outer tube 12 is wound in a helix over most of the length of the casing 9 which emerges from the head 10, from the lower end of this casing and against the internal wall of the latter, and it is fixed to this wall by brazing along its coiled part. From the upper end of this wound part, the tube 12 extends upwards through a lumen 18 of the cup 17, then crosses the other groove 16 horizontally and describes a complete loop around the collar 15.
  • the lower ends of the two tubes 11 and 12 are connected by an elbow 19 pierced with a calibrated expansion orifice 20, which opens facing the bottom 5 of the Dewar.
  • the supply device 3 comprises a capacity 21 of a gas, or of a mixture of gases, under very high pressure, for example under 500 to 700 bars.
  • This capacity is applied to the face 7 of the Dewar and has a large recess 22 of axis XX around the well 4.
  • the wall of the capacity 21 is also pierced an exhaust channel 25 which opens on the one hand into the recess 22, and on the other hand into the open air.
  • the high-pressure gas is conveyed by the tubes 11 and 12 to the orifice 20, expands and rises between the mandrel 8 and the casing 9 while cooling the high-pressure gas. Then the low-pressure gas escapes through the ports 18, the grooves 16 and the channel 25.
  • the vibrations do not affect the cooler or the element to be cooled. It is also noted that the elements 8 and 9 do not undergo significant mechanical forces and can therefore be produced in the form of very thin stainless steel tubes, which reduces the mass, and therefore the thermal inertia, of the cooler. .
  • the tube 11, previously tinned, is wound on the mandrel 8, itself provisionally threaded on a cylindrical core not shown ( Figure 2), and the tube 12, also tinned, is wound on an auxiliary mandrel 26 externally threaded at the desired pitch and made of a non-stick material and resistant to soldering, for example titanium ( Figure 3).
  • the two tubes 11 and 12 are wound in the same direction and with the same pitch.
  • the casing 9 is threaded, without significant play, onto the tube 12 and receives the head 10 (FIG. 4), then the two assemblies 8-11 and 9-10-12-26 thus obtained are passed through a brazing oven ( figure 5).
  • the tubes 11 and 12 are thus secured to the respective elements 8 and 9 which carry them.
  • the auxiliary mandrel 26 is then removed by a unscrewing movement (FIG. 6), then the assembly 8-11 is introduced into the assembly 9-12 by a screwing movement (FIG. 7). Then, after having correctly positioned these two assemblies with respect to each other, both in the radial and in the axial direction, the cup 17 is put in place (FIG. 8), after which the cooler is completed by the fitting of the elbow 19 (FIG. 9).
  • the casing 9 can be omitted and the tube 12 brazed directly on the internal wall of the well 4.
  • the use of the casing 9 has the advantage of leading to a completely autonomous cooler with respect to the Dewar and which can easily be put in place removably therein, without contact between the heat exchanger and the Dewar well.
  • the gas used depends on the cooling capacity required and the low temperature that one wants to reach. It can in particular be argon or a mixture of argon with a "Freon", whose boiling point is higher but which has a stronger Joule-Thomson effect.
  • the elbow 19 can be omitted and a detent orifice is placed at the lower end of each tube 11, 12. In this case, it is possible to supply the two tubes with two different gases.
  • the casing 9 and the mandrel 8 can themselves be conical and, ultimately, flat.
  • FIG. 10 a particular embodiment of the invention in which the cooler 2A consists of two parallel discs 8A and 9A, kept at a distance from each other by a ring 17A with lights 18A, with a capillary tube 11A in the form of a flat spiral brazed on the inner face of the disc 8A and a capillary tube 12A in the form of a flat spiral nested in the first spiral, brazed on the disc 9A.
  • Each tube 11A, 12A ends at the center of the device with a calibrated expansion orifice oriented towards the element 6 to be cooled.
  • each disc may include a peripheral rim 8B, 9B on which a circular cover 27 is fixed, so as to delimit two vacuum chambers.
  • the element 6 to be cooled is bonded to the disk 8A in the adjacent vacuum chamber, which completes the cryostat.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Ce refroidisseur (2) comprend un tube intérieur (11) en hélice brasé sur un mandrin (8) et un tube extérieur (12) en hélice brasé dans une enveloppe cylindrique (9) qui entoure le mandrin, les spires des deux tubes s'interpénétrant. Application au refroidissement des détecteurs infra-rouge.

Description

  • La présente invention est relative à un refroidisseur miniature à détente Joule-Thomson à double bobinage, c'est-à-dire du type comprenant un mandrin entouré par une enveloppe cylindrique, et deux tubes bobinés en hélice dans l'espace situé entre le mandrin et l'enveloppe, dont un tube intérieur au contact du mandrin et un tube extérieur au contact de l'enveloppe, le diamètre intérieur de l'hélice formé par le tube extérieur étant inférieur au diamètre extérieur de celle formée par le tube intérieur et les spires des deux tubes étant imbriquées les unes dans les autres.
  • Dans ces refroidisseurs, il est nécessaire qu'une bonne étanchéïté soit obtenue entre d'une part le tube intérieur et le mandrin, d'autre part le tube extérieur et l'enveloppe, pour éviter que le gaz froid basse-pression by-passe les tubes, lesquels véhiculent le gaz haute-pression destiné à être détendu.
  • Par ailleurs, pour obtenir une vitesse de mise en froid élevée, il faut réduire autant que possible l'inertie thermique, et donc la masse, du refroidisseur, et l'efficacité de la détente Joule-Thomson est d'autant plus élevée que la pression après détente est plus basse, c'est-à-dire que les pertes de charge du circuit basse-pression sont plus faibles.
  • L'invention a pour but de permettre d'atteindre à un faible prix de revient un très bon compromis entre tous ces facteurs.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un refroidisseur du type précité, caractérisé en ce que le tube intérieur est fixé, notamment brasé, sur le mandrin tandis que le tube extérieur est fixé, notamment brasé, sur la paroi interne de l'enveloppe.
  • L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tel refroidisseur. Suivant ce procédé :
    - on bobine le tube intérieur sur le mandrin, et on le fixe sur celui-ci ;
    - on bobine le tube extérieur contre la paroi interne de l'enveloppe, et on le fixe contre cette paroi ; et
    - on insère le mandrin dans l'enveloppe par un mouvement de vissage.
  • Suivant un autre mode de réalisation, le refroidisseur suivant l'invention comprend deux surfaces parallèles, des moyens de maintien de ces surfaces à distance l'une de l'autre, et un tube en spirale fixé, notamment brasé, sur chaque surface, les spires des deux tubes s'interpénétrant et chaque tube débouchant au voisinage du centre de la spirale par un orifice de détente.
  • Deux exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels :
    • - la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un cryostat muni d'un refroidisseur conforme à l'invention ;
    • - les figures 2 à 9 illustrent schématiquement les étapes successives de fabrication du refroidisseur de la figure 1 ; et
    • - la figure 10 représente en coupe axiale un autre mode de réalisation de l'invention.
  • Le cryostat représenté à la figure 1 est constitué d'un Dewar 1, d'un refroidisseur 2 et d'un dispositif 3 d'alimentation de ce dernier en gaz haute-pression.
  • Le Dewar 1 est une double enveloppe sous vide délimitant un puits cylindrique 4 d'axe X-X supposé vertical, ouvert à son extrémité supérieure et fermé à son extrémité inférieure par un fond 5. Un élément 6 à réfrigérer, par exemple un détecteur infra-rouge relié par des fils électriques (non représentés) à l'extérieur du cryostat, est fixé, notamment collé, sur le fond 5, dans l'espace sous vide. L'extrémité supérieure du puits 4 est reliée à la paroi supérieure 7 du Dewar, qui est plane et horizontale.
  • Le refroidisseur 2, de forme générale cylindrique d'axe X-X, se compose d'un mandrin tubulaire intérieur 8, d'une enveloppe extérieure tubulaire 9 entourant le mandrin 8 sur toute sa longueur, d'une tête de liaison 10, et de deux tubes capillaires en acier inoxydable, à savoir un tube intérieur 11 et un tube extérieur 12.
  • La tête 10 est constituée par une bague relativement massive dans l'alésage de laquelle l'extémité supérieure de l'enveloppe 9 est emboîtée et fixée par brasage ou collage. Un collet 13, emboîté dans l'entrée du puits 4, fait saillie vers le bas autour de l'alésage de la bague 10 et autour de l'enveloppe 9. Cette bague s'applique par une face inférieure plane sur la paroi 7 du Dewar, l'étanchéïté étant obtenue au moyen d'un joint torique 14. Un autre collet cylindrique 15, présentant deux rainures verticales 16, fait saillie vers le haut le long de la périphérie extérieure de la bague 10.
  • Une coupelle 17 est insérée dans le collet 15. Sa partie intérieure, en creux, s'emboîte dans l'extrémité supérieure du mandrin en l'obturant, et sa collerette extérieure, plane, s'applique sur l'épaulement formé à la base du collet 15. Cette collerette présente sur son pourtour une série de lumières 18 en regard de l'espace séparant le mandrin de l'enveloppe 9.
  • Le tube intérieur 11 est bobiné en hélice sur l'essentiel de la longueur du mandrin 8 qui émerge de la tête 10, à partir de l'extrémité inférieure de ce mandrin, et il est fixé par brasage sur celui-ci, sur toute sa longueur bobinée. A partir de l'extrémité supérieure de cette partie bobinée, le tube 11 traverse radialement à joint étanche le mandrin 8 puis s'étend vers le haut et traverse à joint étanche le fond de la coupelle 17, puis il traverse une rainure 16 et décrit une demi-boucle autour du collet 15.
  • De même, le tube extérieur 12 est bobiné en hélice sur l'essentiel de la longueur de l'enveloppe 9 qui émerge de la tête 10, à partir de l'extrémité inférieure de cette enveloppe et contre la paroi interne de celle-ci, et il est fixé à cette paroi par brasage tout le long de sa partie bobinée. A partir de l'extrémité supérieure de cette partie bobinée, le tube 12 s'étend vers le haut en traversant une lumière 18 de la coupelle 17, puis traverse horizontalement l'autre rainure 16 et décrit une boucle complète autour du collet 15.
  • Les extrémités inférieures des deux tubes 11 et 12 sont reliées par un coude 19 percé d'un orifice de détente calibré 20, lequel débouche en regard du fond 5 du Dewar.
  • Le dispositif d'alimentation 3 comprend une capacité 21 d'un gaz, ou d'un mélange de gaz, sous très haute pression, par exemple sous 500 à 700 bars. Cette capacité s'applique sur la face 7 du Dewar et présente un large évidement 22 d'axe X-X autour du puits 4. Un contre-alésage 23, dans lequel est emboîtée et brasée la partie supérieure du collet 15, est prévu dans la région de l'axe X-X. Dans l'évidement 22 débouche un organe de sortie 24 d'une vanne d'alimentation commandée à distance, et les extrémités amont des tubes 11 et 12 pénètrent à joint étanche dans cet organe 24. La paroi de la capacité 21 est par ailleurs percée d'un canal d'échappement 25 qui débouche d'une part dans l'évidement 22, et d'autre part à l'air libre.
  • En fonctionnement, le gaz haute-pression est véhiculé par les tubes 11 et 12 jusqu'à l'orifice 20, se détend et remonte entre le mandrin 8 et l'enveloppe 9 en refroidissant le gaz haute-pression. Puis le gaz basse-pression s'échappe par les lumières 18, les rainures 16 et le canal 25.
  • Grâce au brasage indépendant des deux tubes, on obtient un refroidisseur ayant à la fois une très bonne efficacité d'échange thermique au niveau des tubes 11 et 12, car il n'y a pratiquement pas de fuites entre ces tubes et les éléments associés 8 et 9, et une faible perte de charge dans le circuit basse-pression. A son tour, cette faible perte de charge permet d'utiliser des débits de gaz accrus et donc d'obtenir des puissances frigorifiques relativement importantes.
  • De plus, grâce à la présence de jeux radiaux importants , les vibrations n'affectent ni le refroidisseur ni l'élément à refroidir. On remarque également que les éléments 8 et 9 ne subissent pas d'efforts mécaniques importants et peuvent donc être réalisés sous la forme de tubes en acier inoxydable de très faible épaisseur, ce qui réduit la masse, et donc l'inertie thermique, du refroidisseur.
  • La simplicité de la fabrication du refroidisseur 2, qui conduit à un faible prix de revient, apparaîtra en considérant la succession d'opérations illustrée aux figures 2 à 9.
  • Le tube 11, préalablement étamé, est bobiné sur le mandrin 8, lui-même enfilé provisoirement sur un noyau cylindrique non représenté (figure 2), et le tube 12, également étamé, est bobiné sur un mandrin auxiliaire 26 extérieurement fileté au pas désiré et constitué d'une matière anti-adhérente et résistante vis-à-vis du brasage, par exemple de titane (figure 3). Les deux tubes 11 et 12 sont bobinés dans le même sens et avec le même pas.
  • L'enveloppe 9 est enfilée, sans jeu notable, sur le tube 12 et reçoit la tête 10 (figure 4), puis les deux ensembles 8-11 et 9-10-12-26 ainsi obtenus sont passés dans un four de brasage (figure 5). Les tubes 11 et 12 sont ainsi solidarisés avec les éléments respectifs 8 et 9 qui les portent.
  • On retire ensuite le mandrin auxiliaire 26, par un mouvement de dévissage (figure 6), puis on introduit l'ensemble 8-11 dans l'ensemble 9-12 par un mouvement de vissage (figure 7). Puis, après avoir correctement positionné ces deux ensembles l'un par rapport à l'autre, tant dans le sens radial que dans le sens axial, on met en place la coupelle 17 (figure 8), après quoi on complète le refroidisseur par la mise en place du coude 19 (figure 9).
  • En variante, l'enveloppe 9 peut être supprimée et le tube 12 brasé directement sur la paroi interne du puits 4. Cependant, l'utilisation de l'enveloppe 9 présente l'avantage de conduire à un refroidisseur entièrement autonome par rapport au Dewar et que l'on peut sans difficulté mettre en place de façon amovible dans celui-ci, sans contact entre l'échangeur de chaleur et le puits du Dewar.
  • Le gaz utilisé dépend de la puissance frigorifique nécessaire et de la température basse que l'on veut atteindre. Ce peut être notamment de l'argon ou un mélange d'argon avec un "Fréon", dont le point d'ébullition est plus élevé mais qui possède un effet Joule-Thomson plus fort.
  • En variante encore, on peut supprimer le coude 19 et disposer un orifice de détente à l'extrémité inférieure de chaque tube 11,12. Dans ce cas, il est possible d'alimenter les deux tubes avec deux gaz différents.
  • Il est à noter que comme l'enveloppe 9 n'est pas en contact avec le puits 4, on peut envisager d'introduire le même refroidisseur 2 dans un puits de Dewar de forme non cylindrique, notamment conique.
  • De plus, l'enveloppe 9 et le mandrin 8 peuvent eux-mêmes être coniques et, à la limite, plats. On aboutit alors à un mode de réalisation particulier de l'invention (Figure 10) dans lequel le refroidisseur 2A est constitué de deux disques parallèles 8A et 9A, maintenus à distance l'un de l'autre par une bague 17A à lumières 18A, avec un tube capillaire 11A en forme de spirale plane brasé sur la face intérieure du disque 8A et un tube capillaire 12A en forme de spirale plane imbriquée dans la première spirale, brasé sur le disque 9A. Chaque tube 11A, 12A se termine au centre du dispositif par un orifice calibré de détente orienté vers l'élément 6 à refroidir.
  • En particulier, comme représenté, chaque disque peut comporter un rebord périphérique 8B, 9B sur lequel est fixé un couvercle circulaire 27, de façon à délimiter deux chambres sous vide. L'élément 6 à refroidir est collé sur le disque 8A dans la chambre sous vide adjacente, ce qui complète le cryostat.

Claims (10)

1. Refroidisseur miniature (2) à détente Joule-Thomson, du type comprenant un mandrin de révolution (8) entouré par une enveloppe (9) de même axe, et deux tubes (11,12) bobinés en hélice dans l'espace situé entre le mandrin et l'enveloppe, dont un tube intérieur (11) au contact du mandrin et un tube extérieur (12) au contact de l'enveloppe, le diamètre intérieur de l'hélice formé par le tube extérieur étant inférieur au diamètre extérieur de celle formée par le tube intérieur et les spires des deux tubes étant imbriquées les unes dans les autres, caractérisé en ce que le tube intérieur (11) est fixé, notamment brasé, sur le mandrin (8) tandis que le tube extérieur (12) est fixé, notamment brasé, sur la paroi interne de l'enveloppe (9).
2. Refroidisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mandrin (8) et l'enveloppe (9) sont reliés à leur extrémité amont par une tête (10), de façon à constituer un ensemble autonome.
3. Refroidisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée par la paroi interne d'un puits (4) faisant partie d'un Dewar.
4. Refroidisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extrémités aval des deux tubes (11,12) sont réunies par un organe de liaison (19) pourvu d'un orifice de détente (20).
5.Refroidisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mandrin (8) et l'enveloppe (9) sont cylindriques.
6.Refroidisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le mandrin (8) et l'enveloppe (9) sont coniques.
7. Refroidisseur miniature (2A) à détente Joule-Thomson, caractérisé en ce qu'il comprend deux surfaces parallèles (8A, 9A), des moyens (17A) de maintien de ces surfaces à distance l'une de l'autre, et un tube en spirale (11A, 12A) fixé, notamment brasé, sur chaque surface, les spires des deux tubes s'interpénétrant et chaque tube débouchant au voisinage du centre de la spirale par un orifice de détente.
8. Procédé de fabrication d'un refroidisseur (2) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que :
- on bobine le tube intérieur (11) sur le mandrin (8), et on le fixe sur celui-ci ;
- on bobine le tube extérieur (12) contre la paroi interne de l'enveloppe (9), et on le fixe contre cette paroi ; et
- on insère le mandrin (8) dans l'enveloppe (9) par un mouvement de vissage.
9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que, pour mettre en place le tube extérieur (12) dans l'enveloppe (9), on le bobine sur un mandrin auxiliaire (26), de préférence fileté, et l'on introduit l'ensemble dans l'enveloppe (9) sans jeu notable.
10. Procédé suivant l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les deux tubes (11,12) sont préalablement étamés et sont fixés par brasage sur le mandrin (8) et contre l'enveloppe (9) respectivement.
EP19880400485 1987-03-06 1988-03-02 Refroidisseur miniature à détente Joule-Thomson et son procédé de fabrication Expired - Lifetime EP0286462B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8703027A FR2611870B1 (fr) 1987-03-06 1987-03-06 Refroidisseur miniature a detente joule-thomson et son procede de fabrication
FR8703027 1987-03-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0286462A1 true EP0286462A1 (fr) 1988-10-12
EP0286462B1 EP0286462B1 (fr) 1991-09-18

Family

ID=9348652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19880400485 Expired - Lifetime EP0286462B1 (fr) 1987-03-06 1988-03-02 Refroidisseur miniature à détente Joule-Thomson et son procédé de fabrication

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0286462B1 (fr)
DE (1) DE3864878D1 (fr)
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