DE4238112A1 - Sensorkühlfläche für Kaltfinger von Gaskältemaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Befestigung einer Sensorkühlfläche, die insbesondere bei Kaltfingern von Gaskältemaschinen Anwendung findet.

Bei einigen Gaskältemaschinen, insbesondere vom Typ Split-Stirling, ist der Kaltfinger als zylindri­ sches Rohr mit Boden gestaltet. Diese Form ist der vorwiegenden Anwendung in Verbindung mit der Kühlung von Infrarot-Sensoren angepaßt. Dabei wird der Kaltfinger in eine Aussparung des Vakuumisolationsgefäßes eingesteckt. Da der Spalt zwischen Vakuumisolationsgefäß und Kaltfinger aus thermodynamischen Gründen klein sein muß, hat der Kaltfinger über seine gesamte Länge nahezu einen gleichen Durchmesser. Für andere Anwendungen dieser Gaskältemaschinen ist die vorhandene Kühlfläche in der Regel zu klein. Eine Vergrößerung dieser Fläche erfordert die Anbringung einer zusätzlichen Sensorkühlfläche am serienmäßigen Kaltfinger. Aufgrund der Gestaltung für den oben genannten Anwendungsfall ist dafür aber keine spezielle Möglichkeit vorgesehen.

Bekannt sind Sensorkühlflächen, die fest mit dem Kaltfinger verbunden (z. B. verlötet) sind. Diese haben einen guten Wärmekontakt zum Kaltfinger bei gleichmäßiger Wärmeabfuhr. Mechanische Schwingbelastungen führen nicht zum Lösen der Verbindung. Der Nachteil dieser Sensorkühlflächen besteht darin, daß beim Wechseln des zu kühlenden Anwenderobjektes oder des Kaltfingers das Anwenderobjekt mit seinen elektrischen Zuleitungen auf der Sensorkühlfläche neu kontaktiert werden muß. Dieser Vorgang ist sehr zeitaufwendig. Ein für den Service günstiger modularer Aufbau ist nicht möglich.

Bei getrennter Sensorkühlfläche ist es üblich, diese mit einer Schraube, wie bei einem Stellring, am Kaltfinger zu befestigen. Die Schraube übt eine einseitige punktförmige Kraft auf den Kaltfinger aus. Das bedeutet eine Asymmetrie für die Wärmeübertragung und damit die Temperaturverteilung auf der Sensorkühlfläche. Außerdem kann es bei Refrigeratoren mit hin- und herbewegtem Verdränger durch die punktförmige Kraft zu einer Verformung des dünnen Hüllrohres des Kaltfingers und somit zu einer Behinderung der Verdrängerbewegung kommen.

Eine weitere Variante zur Befestigung der Sensorkühlfläche besteht darin, daß sich an der Unterseite der Sensorkühlfläche ein geschlitzter Körper mit einer Bohrung für den Kaltfinger befindet, der durch eine Schraube so verformt wird, daß sich der Schlitz verengt und eine Klemmverbindung am Umfang des Kaltfingers entsteht. Der Nachteil dieser einfachen Verbindung ist die radial unsymmetrische Gestaltung der Klemmverbindung. Die Folge sind Temperatur­ differenzen auf der Sensorkühlfläche. Eine ganz einfache Verbindung zwischen Sensorkühlfläche und Kaltfinger ist das Ankleben mit Fett. Diese Art verbessert den Wärmekontakt, ist aber nicht sicher bei Schwingbelastung.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Sensorkühlfläche so an einem Kaltfinger kleineren Durchmes­ sers zu befestigen, daß eine bei Vibrationsbelastung sichere, wieder lösbare Verbindung entsteht, die einen guten Wärmekontakt zwischen Kaltfinger und Sensorkühlfläche und eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf der gesamten Sensorkühlfläche sichert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Markmale der Patentansprüche gelöst, indem die Sensorkühlfläche an der den Kaltfinger zugekehrten Seite einen hohlzylinderförmigen Ansatz besitzt und mit kreisförmigen, kraftschlüssigen Verbindungselementen am Kaltfinger befestigt ist.

Durch die radialsymmetrische Gestaltung der Bauteile wird eine gleichmäßige Wärmeabfuhr von der Sensorkühlfläche zum Kaltfinger erreicht. Die Klemmverbindung wirkt auf den gesamten Umfang des Kaltfingers und garantiert somit eine große Wärmeübertragungsfläche bei gutem Wärmekontakt infolge der Anpreßkraft. Durch diese Anpreßkraft wird gleichzeitig eine Vorspannung in der Klemmverbindung erzeugt, die ein Lösen durch Schwingbelastungen ver­ hindert.

An folgenden Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden:

Fig. 1 zeigt einen Kaltfinger 4 einer Gaskältemaschine mit der erfindungsgemäßen Sensorkühl­ fläche 1, die an der Unterseite einen hohlzylinderförmigen Ansatz 5 hat. In der Bohrung des hohlzylinderförmigen Ansatzes 5 ist Gewinde angebracht. In dieses Gewinde ist das Gewindestück 8 eingeschraubt. Das Gewindestück 8 hat eine konische Bohrung, in der sich der konisch ausgebildete Klemmring 2 befindet. Beim Einschrauben des Gewindestückes 8 wird die Sensorkühlfläche i an die Stirnfläche des Kaltfingers 4 herangezogen und der Klemmring 2 wird durch die Krafteinleitung über die konischen Flächen an den Umfang des Kaltfingers 4 angepreßt.

Fig. 2 zeigt eine Variante, bei der im hohlzylinderförmigen Ansatz 5 eine konische Bohrung angebracht ist. Der Klemmring 2 wird mit einer Überwurfmutter 3 an den Kaltfinger 4 gepreßt.

Fig. 3 zeigt, wie die kraftschlüssige Verbindung zwischen Kaltfinger 4 und Sensorkühlfläche 1 mit einem federnden Ring 7 hergestellt wird. Zu diesem Zweck ist im hohlzylinderförmigen Ansatz 5 eine Ringnut 6 angebracht. Außerdem ist in diesem Beispiel dargestellt, wie die Dicke der Sensorkühlfläche 1 zum hohlzylinderförmigen Ansatz 5 hin kontinuierlich zunimmt.

Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Kaltfinger 4 und Anwenderkühlfläche 1 kann ein Kontaktmittel, vorzugsweise Fett, eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Sensorkühlfläche für Kaltfinger von Gaskältemaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sen­ sorkühlfläche (1) an der dem Kaltfinger (4) zugekehrten Seite einen hohlzylinderförmigen An­ satz (5) besitzt und durch kreisförmige, kraftschlüssige Verbindungselemente am Kaltfinger (4) befestigt ist.

2. Sensorkühlfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorkühlfläche mittels eines außen konisch ausgebildeten Klemmringes (2) und einer Gewindemutter (3, 8) mit dem Kaltfinger (4) verbunden ist.

3. Sensorkühlfläche nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung des hohlzylinderförmigen Ansatzes (5) konisch ausgebildet und mittels einer Überwurfmutter (3) die Befestigung der Sensorkühlfläche (1) am Kaltfinger (4) erfolgt.

4. Sensorkühlfläche nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylinderförmi­ ge Ansatz (5) Innengewinde und das dazu korrespondierte Gewindestück (8) Außengewinde und einen Innenkonus besitzt.

5. Sensorkühlfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylinderförmige Ansatz innen eine Ringnut (6) besitzt und die kraftschlüssige Verbindung mit dem Kaltfinger (4) durch federnden Ring (7) erfolgt.

6. Sensorkühlfläche nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Anwen­ derkühlfläche (1) zum hohlzylinderförmigen Ansatz (5) hin kontinuierlich zunimmt.

7. Sensorkühlfläche nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzel­ nen Teilen als Kontaktmittel vorzugsweise Fett eingesetzt wird.