SU1138615A1

SU1138615A1 - Mycrocryogenic system

Info

Publication number: SU1138615A1
Application number: SU833532830A
Authority: SU
Inventors: Владимир Тимофеевич Швецов; Владимир Исаевич Оливер
Original assignee: Омский политехнический институт; Предприятие П/Я М-5727
Priority date: 1983-01-07
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1985-02-07

Abstract

1. МИКРОКРИОГЕННАЯ СИСТЕМА , содержаща газовую криогенную машину с охлаждаюш.ей головкой, к которой посредством гибкого хладопровода присоединен охлаждаемый объект и криостат , отличающа с тем, что, с целью снижени вибрации охлаждаемого объекта 2 система дополнительно содержит сильфон, установленный между криостатом и охлаждаемым объектом и имеюший коэффициент жесткости, равный произведению квадрата доминируюш,ей частоты неуравновешенных сил инерции первого пор дка на массу криостата. 2. Система по п. 1, отличающа с тем, что она дополнительно содержит кольцо, размешенное в криостате вокруг охлаждаюш .ей головки и установленное с возможностью осевого перемеш,ени при помощи пружины, коэффициент жесткости которой равен произведению квадрата доминирующей частоты сил инерции второго пор дка на массу кольца.1. A MICROCRYOGENIC SYSTEM containing a gas cryogenic machine with a cooling head to which a cooled object and a cryostat are connected via a flexible refrigerant pipe, characterized in that, in order to reduce the vibration of the cooled object 2, the system additionally contains a bellows installed between the cryostat and the cooled object and having a stiffness coefficient equal to the product of the square dominated by its frequency of unbalanced inertia forces of the first order by the mass of the cryostat. 2. The system of claim 1, characterized in that it further comprises a ring placed in a cryostat around the cooling head and installed with the possibility of axial stirring using a spring, the stiffness coefficient of which is equal to the product of the square of the dominant frequency of the inertia second DK on the mass of the ring.

Description

Изобретение относитс к криогенной технике, в частности к малогабаритным криогенным системам с газовыми криогенными машинами, предназначенным дл охлаждени объектов оптикоэлектронной аппаратуры.The invention relates to a cryogenic technique, in particular to small-sized cryogenic systems with gas cryogenic machines, designed to cool objects of an optoelectronic apparatus.

Известна газова криогенна машина, содержаш.а приводной коленчатый вал, установленный на подвесных опорах и соединенный с помощью шатунов с компрессором и вытеснителем, и механизмы уранновешивани сил инерции, вызывающих линейные колебани корпуса машины в вертикальном направлении A gas cryogenic machine is known, containing a crankshaft mounted on suspension supports and connected with rods to a compressor and a displacer, and mechanisms of inertia suspension of inertia forces that cause linear oscillations of the machine body in the vertical direction.

Недостатками этой газовой криогенной -машины вл ютс наличие значительных остаточных линейных колебаний в вертикальном , направлении жестко св занной с корпусом мащины головки охлаждени с установленным на ней оптико-электронным объектом охлаждени , уровень вибрации которого существенно вли ет на акс: плуатационные характеристики системы в целом, а также сложность конструкции механизмом уравновешивани сил инерции первого и второго пор дка, установка которых в корпусе машины увеличивает ее вес, габариты, стоимость и понижает ресурс работы за счет возможного выхода из стро механизмов уравновешивани .The disadvantages of this gas cryogenic machine are the presence of significant residual linear oscillations in the vertical direction of the cooling head rigidly connected to the housing with an optical-electronic cooling object installed on it, the vibration level of which significantly affects the ax: operational characteristics of the system as a whole, as well as the complexity of the design by the mechanism of balancing the inertia forces of the first and second order, the installation of which in the case of the machine increases its weight, size, cost and reduces the Resource work due to the possible failure of the balancing mechanisms.

Известна также микрокриогенна система , содержаща газовую криогенную машину с охлаждающей головкой, к которой посредством гибкого хладопровода присоединен охлаждаемый объект и криостат. В известной системе охлаждаемый объект жестко соединен с криостатом, а криостат состыкован с машиной через сильфон, чем достигаетс гашение вибраций, передаваемых от машины к объекту 2.A microcryogenic system is also known, comprising a gas cryogenic machine with a cooling head, to which a cooled object and a cryostat are connected by means of a flexible refrigerant line. In the known system, the cooled object is rigidly connected to the cryostat, and the cryostat is docked with the machine through the bellows, which is achieved by damping vibrations transmitted from the machine to the object 2.

Недостатком известной системы вл етс сравнительно высокий уровень остаточных вибраций охлаждаемого объекта, что объ сн етс невозможностью полного демпфировани колебаний машины.A disadvantage of the known system is the relatively high level of residual vibrations of a cooled object, which is explained by the impossibility of completely damping machine vibrations.

Цель изобретени снижение уровн вибрации охлаждаемого объекта.The purpose of the invention is to reduce the level of vibration of a cooled object.

Поставленна цель достигаетс тем, что микрокриогенна система , содержаща газовую криогенную машину с охлаждающей головкой, к которой посредством гибкого хладопровода присоединен охлаждаемый объект и криостат, дополнительно содержит сильфон, установленный между криостатом и охлаждаемым объектом и имеющий коэффициент жесткости, равный произведению квадрата доминирующей частоты неуравновешенных сил инерции первого пор дка на массу криостата.The goal is achieved by the fact that a microcryogenic system containing a gas cryogenic machine with a cooling head, to which a cooled object and a cryostat are connected by means of a flexible cooling line, additionally contains a bellows between the cryostat and the cooled object and having a stiffness coefficient equal to the product of the dominant frequency of the unbalanced forces inertia of the first order over the mass of the cryostat.

Система может дополнительно содержать кольцо, размещенное в криостате вокруг охлаждающей головки и установленное с возможностью осевого перемещени при помощи пружины, коэффициент жесткости которой равен произведению квадрата доминирующей частоты сил инерции второго пор дка на массу кольца.The system may additionally contain a ring placed in a cryostat around the cooling head and installed with the possibility of axial movement by means of a spring, the stiffness coefficient of which is equal to the product of the square of the dominant second order inertia frequency and the mass of the ring.

На чертеже изображена конструктивна схема предлагаемой системы.The drawing shows a structural diagram of the proposed system.

Система содержит газовую криогенную мац1ину 1 с охлаждающей головкой 2, к которой посредством гибкого хладопровода 3 присоединен охлаждаемый объект 4 и криостат 5, а также сильфон 6 , установленный между криостатом 5 и охлаждаемым объектом 4. Этот сильфон 6 имеет коэффициент жесткости, равный произведению квадрата доминирующей частоты неуравновешенных сил инерции первого пор дка на массу криостата 5. Система также содержит кольцо 7, размещенное в криостате вокруг охлаждающей головки 2 и установленное с возможностью осевого перемещени при помощи пружины 8, коэффициент жесткости которой равен произведению квадрата доминирующей частоты сил инерции второго пор дка на массу кольца 7.The system contains a gas cryogenic mat 1 with a cooling head 2, to which a cooled object 4 and a cryostat 5 are connected via a flexible refrigeration duct 3, as well as a bellows 6 installed between the cryostat 5 and the cooled object 4. This bellows 6 has a coefficient of rigidity equal to the product of the square of the dominant frequencies of unbalanced inertia forces of the first order on the mass of the cryostat 5. The system also contains a ring 7 placed in the cryostat around the cooling head 2 and mounted with the possibility of axial movement of the 8 by a spring, a spring constant which is equal to the product of the square of the dominant frequency of the inertia forces of the second order on the weight of the ring 7.

Машина 1 включает корпус 9 с размещенными в нем поршн ми 10 и 11 компрессора и вытеснител , соединенными с помощью шатунов 12 и 13 с коленчатым валом 14. Основание объекта 4 охлаждени соединено с корпусом 9 машины 1 с помощью сильфона 15.The machine 1 includes a housing 9 with compressor pistons 10 and 11 and a displacer disposed therein, which are connected by connecting rods 12 and 13 to the crankshaft 14. The base of the cooling object 4 is connected to the housing 9 of the machine 1 by means of a bellows 15.

При работе газовой криогенной машины I неуравновешенные силы инерции поступательно движущихс звеньев передаточного механизма вызывают линейные колебани корпуса 9 машины в вертикальном направлении. Эти колебани через сильфон 15 передаютс на охлаждаемый объект 4. Путем подбора жесткости сильфона б и пружины 8 добиваютс совпадени частот колебаний неуравновешенных сил инерции первого и второго пор дков с собственными частотами колебательных контуров, состо щих из сильфона 6 и криостата 5, пружин 8 кручени и кольца 7. При этом реакции св зей со стороны упругих элементов будут равны и противоположно направлены по отношению к силам, вызывающим колебани основани охлаждаемого объекта 4, поэтому амплитуда колебаний объекта уменьшаетс . Линейные колебани охлаждаемого объекта путем правильной настройки гасителей колебаний и подбора жесткости сильфона 15 могут быть снижены теоретически до нул .When the gas cryogenic machine I operates, unbalanced inertia forces of the progressively moving links of the transmission mechanism cause linear oscillations of the machine body 9 in the vertical direction. These vibrations through the bellows 15 are transmitted to the cooled object 4. By selecting the stiffness of the bellows B and the spring 8, the oscillation frequencies of the unbalanced inertia forces of the first and second order are matched with the natural frequencies of the oscillating circuits consisting of the bellows 6 and the cryostat 5, the torsion springs 8 and rings 7. In this case, the coupling reactions from the side of elastic elements will be equal and oppositely directed with respect to the forces causing oscillations of the base of the cooled object 4, therefore the amplitude of the object oscillations decreases ts. Linear oscillations of a cooled object by correct adjustment of vibration dampers and selection of the stiffness of the bellows 15 can theoretically be reduced to zero.

XX

Преимуществом предлагаемого технического рещени вл етс существенное упрощение конструкции машины-, так как в этом случае отпадает необходимость установки уравновешивающих механизмов, сложность которых приблизительно одногоThe advantage of the proposed technical solution is a significant simplification of the design of the machine, since in this case there is no need to install balancing mechanisms, the complexity of which is approximately one

пор дка что и сложность передаточного механизма .order as the complexity of the transmission mechanism.

При этом уменьшаетс вес машины и ее габариты на величину веса механизмов уравновешивани и за счет уменьшени размеров корпуса (приблизительно на 1015% ).This reduces the weight of the machine and its dimensions by the amount of weight of the balancing mechanisms and by reducing the size of the body (by approximately 1015%).

II

Эффективность изобретени заключаетс в улучшении эксплуатациониых характеристик системы и расширении области применени в оптико-электронных приборах с повышенными требовани ми к уровню вибрации. Кроме того, за счет упрош.ени конструкции машины путем замены уравновешивающих механизмов незначительным усложнением конструкции головки охлаждени можно снизить стоимость системы в услови х того же производства приблизительно на 15/о.The effectiveness of the invention is to improve the performance of the system and expand the field of application in optoelectronic devices with increased demands on the level of vibration. In addition, by simplifying the design of the machine by replacing the balancing mechanisms by slightly complicating the design of the cooling head, the cost of the system can be reduced by approximately 15 / o under the same production conditions.

Claims

1. MICROCRYOGENIC SYSTEM, comprising a gas cryogenic machine with a cooling head, to which a cooled object and a cryostat are connected by means of a flexible cold line, characterized in that, in order to reduce the vibration of the cooled object 2, the system further comprises a bellows installed between the cryostat and the cooled object and having stiffness coefficient equal to the product of the square of the dominant frequency of the unbalanced inertia forces of the first order by the mass of the cryostat.

2. The system by π. 1, characterized in that it further comprises a ring placed in a cryostat around the cooling head and installed with the possibility of axial movement using a spring, the stiffness coefficient of which is equal to the product of the square of the dominant frequency of inertia forces of the second order by the mass of the ring.