SYSTEMS AND METHODS FOR ELECTROSTATIC TRAPPING OF CONTAMINANTS IN CRYOGENIC REFRIGERATION SYSTEMS

• Main Author: UCHAYKIN, SERGEY
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 11.02.2016
• Subjects: BLASTING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; HEATING; LIGHTING; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLIDMATERIALS OR FLUIDS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROMSOLID MATERIALS OR FLUIDS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; MECHANICAL ENGINEERING; PERFORMING OPERATIONS; REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; REFRIGERATION OR COOLING; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS; SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATICTABLES OR JIGS; TRANSPORTING; WEAPONS

Systems and methods for improving the performance of dilution refrigeration systems are described. Electrostatic cryogenic cold traps employed in the helium circuit of a dilution refrigerator improve the removal efficiency of contaminants from the helium circuit. An ionization source ionizes at least a portion of a refrigerant that includes helium and number of contaminants. The ionized refrigerant passes through an electrostatic cryogenic cold trap that includes a number of surfaces at one or more temperatures along at least a portion of the fluid passage between the cold trap inlet and the cold trap outlet. A high voltage source coupled to the surfaces to causes a first plurality of surfaces to function as electrodes at a first potential and a second plurality of surfaces to function as electrodes at a second potential. As ionized contaminants release their charge on the electrodes, the contaminants bond to the electrodes. L'invention concerne des systèmes et des procédés pour améliorer l'efficacité de systèmes de réfrigération à dilution. Des pièges cryogéniques électrostatiques, utilisés dans le circuit d'hélium d'un réfrigérateur à dilution, améliorent l'efficacité d'élimination de contaminants du circuit d'hélium. Une source d'ionisation ionise au moins une partie d'un fluide frigorigène qui comprend de l'hélium et un certain nombre de contaminants. Le fluide frigorigène ionisé passe à travers un piège cryogénique électrostatique qui comprend un certain nombre de surfaces à une ou à plusieurs températures le long d'au moins une partie du passage de fluide entre l'entrée du piège froid et la sortie du piège froid. Une source de haute tension couplée aux surfaces amène une première pluralité de surfaces à fonctionner comme des électrodes à un premier potentiel, et une seconde pluralité de surfaces à fonctionner comme des électrodes à un second potentiel. À mesure que les contaminants ionisés libèrent leur charge sur les électrodes, les contaminants se lient aux électrodes.