Aufbau eines Stirlingkühlers für einen Flüssigstickstoffgenerator

Das Forschungs- und Entwicklungsteam von RIGID nähert sich derzeit der Verwirklichung eines der langjährigen Ziele des Unternehmens, nämlich der Entwicklung eines Kryokühlers, der in der Lage ist, flüssigen Stickstoff aus Umgebungsluft zu erzeugen. Der Grund für diesen Ehrgeiz liegt in der Nachfrage von Kunden und Markt. Der Ansatz der RIGID-Ingenieure zur Erreichung dieses Ziels wird im Folgenden beschrieben.

Angenommen, Sie lesen dies auf der Erde, besteht die Zusammensetzung der Atmosphäre aus etwa 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und 1 % Argon und anderen Gasen. Durch Abkühlen der Luft auf einen Temperaturbereich zwischen 77 K (Siedepunkt von Stickstoff) und 90 K (Siedepunkt von Sauerstoff) beginnt die Luft zu einer flüssigen Mischung aus Stickstoff und Sauerstoff zu kondensieren. Nach drei Jahren unermüdlicher Bemühungen hat RIGID Technology ein hervorragendes thermodynamisches Gerät entwickelt, das als Stirling-Kryokühler RS100 Pro K77 (-196℃) bekannt ist .

* Das Bild unten zeigt den Komplettbausatz Stirling Kryokühler – RS100 Pro K77.

Der neu entwickelte Stirling-Kreislauf-Kühlschrank, auch Kryokühler genannt, kann die Temperatur eines Objekts auf etwa 77 Kelvin oder -196°C Grad Celsius (-320°F Grad Fahrenheit) unter Null senken. Verwenden Sie sicheren und umweltfreundlichen Sauerstoff als Kühlmedium, international fortschrittliche Freikolben-Stirling-Technologie, große Luftfeuchtigkeitszone, genaue Temperaturregelung von ±0,1℃, geringe Größe und leicht zu transportieren, sehr gut geeignet für miniaturisierte Tief-Tieftemperatur-Transportanwendungen.

Dieser Kryokühler RS100 Pro K77 verwendet Helium als Kühlmedium und ist somit ein umweltfreundliches Produkt. Es ist klein, leicht und leicht zu tragen. Es wird häufig in Bereichen eingesetzt, in denen eine präzise Temperaturregelung erforderlich ist.

Darüber hinaus ist der Stirling-Zyklus aufgrund seines geschlossenen Kreislaufs ein bemerkenswerter Mechanismus, bei dem das interne Arbeitsgas (Helium) des Kryogenerators nicht in direkten Kontakt mit der zu kühlenden Flüssigkeit kommt, sondern nur durch den Wärmefluss über die Wärmequelle. Wärmetauscherwand.

Dieser Ansatz verhindert wirksam die Kontamination sowohl des Prozesses des Kunden als auch des Arbeitsgases des Stirling-Zyklus, was zu längeren Betriebszeiten und einer längeren Lebensdauer führt.

* Das Bild unten zeigt den Stirling-Kryokühler-Aufbau für den LN2-Generator – RS100 Pro K77.

Arbeitsprozess eines Freikolben-Stirling-Kryokühlers

Der starre Stirling-Kryokühler ist eine Art Kühlsystem mit extrem niedrigen Temperaturen. Es verwendet einen Kolben und einen Verdränger, um Heliumgas zu komprimieren und auszudehnen, um ein Objekt zu kühlen. Der Stirling-Kryokühler besteht aus einem Kompressor, einem Regenerator, einem Verdränger und einem kalten Wärmetauscher. Der Kompressor komprimiert das Heliumgas und erhitzt es.

Das heiße Heliumgas strömt dann durch den Regenerator, ein poröses Material, das als Wärmetauscher fungiert. Der Regenerator überträgt Wärme vom Heliumgas an die Umgebung.

Das abgekühlte Heliumgas strömt dann durch den Verdränger, der sich im Kryokühler auf und ab bewegt. Während sich der Verdränger nach oben bewegt, drückt er das gekühlte Heliumgas durch den kalten Wärmetauscher, der die automatisierten Laborgeräte kühlt.

Anschließend strömt das kalte Heliumgas zurück durch den Regenerator, der Wärme aus der Umgebung aufnimmt und das Heliumgas erwärmt.

Anschließend strömt das erhitzte Heliumgas zurück in den Kompressor und der Kreislauf beginnt von neuem.

Hauptanwendungen des FPSC-Stirling-Kryokühlers

Heutzutage wird die FPSC-Technologie (Free-Piston Stirling Cryocooler) häufig zur Kühlung bei extrem niedrigen Temperaturen für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter wissenschaftliche Forschung, medizinische Geräte und militärische Systeme. Einige der Hauptanwendungen von FPSC-Stirling-Kryokühlern sind:

• Infrarotdetektoren : FPSC-Stirling-Kryokühler werden zur Kühlung von Infrarotdetektoren in Wärmebildkameras und anderen Anwendungen verwendet. Das Abkühlen des Detektors auf kryogene Temperaturen verbessert die Empfindlichkeit und Auflösung der vom Detektor erzeugten Bilder.
• Medizinische Anwendungen : FPSC-Stirling-Kryokühler werden in medizinischen Geräten wie MRT-Geräten und Kryochirurgiesystemen eingesetzt. Die Kryokühler dienen zur Kühlung der Magnete in den MRT-Geräten und zur Kühlung der chirurgischen Sonden in den kryochirurgischen Systemen.
• Luft- und Raumfahrt und Verteidigung : FPSC-Stirling-Kryokühler werden in einer Vielzahl von Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen eingesetzt, darunter Satellitensysteme, Raketenleitsysteme und militärische Elektronik. Die Kryokühler werden zur Kühlung der Elektronik und anderer Komponenten in diesen Systemen verwendet, was deren Leistung und Zuverlässigkeit verbessern kann.
• Forschung : FPSC-Stirling-Kryokühler werden in wissenschaftlichen Forschungsanwendungen wie der Supraleitungsforschung, der Teilchenphysikforschung und der Astrophysikforschung eingesetzt. Die Kryokühler werden verwendet, um die in diesen Experimenten verwendeten Geräte und Proben auf kryogene Temperaturen abzukühlen.
• Automatisches Laborgerät : Der Stirling-Kryokühler kann sehr niedrige Temperaturen erreichen, typischerweise im Bereich von 77 bis 100 Kelvin, wodurch er sich für die Kühlung automatischer Laborgeräte eignet, die kryogene Temperaturen erfordern. Es ist außerdem sehr effizient und kann für Kühlung sorgen, ohne dass externe Kühlflüssigkeiten erforderlich sind.

RIGID Stirling Cooler unterscheidet sich von einem Kompressor durch ein Kühlsystem, das die Gaskompression und adiabatische Expansion kontinuierlich wiederholt und natürlich vorkommendes Heliumgas als Kältemittel verwendet. Am wichtigsten ist, dass es den kleinsten Platzbedarf und ein sehr geringes Gewicht hat, da das gesamte System nur 2,2 kg/4,85 lbs wiegt.

Merkmale des starren FPSC-Stirling-Kryokühlers

Die RIGID-Stirlingmotoren-Technologie ist ein Durchbruch im Klein- und Tiefkühlbereich. Temperaturabsenkung auf -99℃ in nur wenigen Minuten.

• Ölfrei, extrem leise, vibrationsfrei;
• Kleinster und Leichtester, 2,0 kg (nur 1/5 Gewicht eines normalen Kompressors);
• Beim Einfrieren von Flüssigkeiten mindestens 30 % Energieeinsparung;
• Bei luftgekühlten Anwendungen mindestens 50 % Energieeinsparung;
• Die MagLev-Technologie reduziert die Systemredundanz besser.

Abgesehen vom Cryocooler RS100 Pro K77,   RIGID liefert auch den Kryokühler FPSC-RS100 Plus . Es verwendet den Standard-KF50-Flande, der mit Vakuumlötgeräten verarbeitet wird, um die effektive Verbindung zwischen Ihren Geräten oder Geräten und dem Vakuum-Dewargefäß unter Hochvakuumbedingungen sicherzustellen , was den Anwendungsbereich erweitert.

Heute bieten die FPSC-Stirling-Kryokühler von RIGID eine zuverlässige, effiziente und kompakte Lösung für die Kühlung einer Vielzahl von Anwendungen auf kryogene Temperaturen.

RIGID ist der Innovationsführer für Miniaturkompressoren in China. Wir sind ständig auf der Suche nach neuartigen Lösungen in der kompakten und tragbaren Kühltechnik.

Zu unseren Produktlinien gehören Minikompressoren ,   Luftkühlungs- , Flüssigkeitskühlungs- und Mikrokühlsysteme mit direktem Kältemittel . Die Produkte werden häufig in gewerblichen, industriellen und persönlichen Kühlanwendungen sowie in kleinen Kühlgeräten mit Flüssigkeitskreislauf eingesetzt. Die Qualifizierung der meisten Produkte entspricht den technischen und Qualitätsstandards von Deutschland, den USA, Großbritannien und asiatischen Ländern.

Mit fast 12 Jahren hartnäckiger Bemühungen unserer Mitarbeiter hat RIGID eine ganze Reihe von Managementsystemen etabliert, das internationale Qualitätsmanagementsystem ISO9001:2008 bestanden und CCC-, CE-, RoHS- und UL-Zertifikate erhalten.

Heute hat Rigid vielen Unternehmen und Startups dabei geholfen, ihre Geräte mit der neuesten Mikrokühlungstechnologie aufzurüsten.