一種由4.2kgm制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種由4.2K GM制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]液氦冷卻的低溫超導(dǎo)磁體裝置(如腦磁儀、超導(dǎo)加速器、超導(dǎo)電力裝置等)，因氦資源在自然界中含量稀少難以獲得，且不易被液化和貯存困難的性質(zhì)，以至于液氦和氦氣非常昂貴。所以，技術(shù)上要求液氦蒸發(fā)越少越好，但又必須使用液氦對超導(dǎo)體或電流引線實施冷卻，因此蒸發(fā)出來的冷氦氣的顯熱幾乎完全利用(即氦氣溫度達(dá)到室溫)，出于對資源的有效利用這部分氦氣需要回收就需要壓縮機(jī)、鋼瓶、氣囊和純化系統(tǒng)，戰(zhàn)地面積大、操作復(fù)雜、投入成本高。
[0003]1.流程繁瑣:需回收低溫裝置(核磁共振，超導(dǎo)磁體等)液氦揮發(fā)的氦氣，再經(jīng)增壓存儲，純化至99.999%，才可以進(jìn)入氦液化器液化。2.投入巨大:外圍氣袋，管道，鋼瓶，增壓機(jī)，純化系統(tǒng)需大資金投入。3.能源浪費(fèi):氦氣的回收壓縮過程中需要消耗電力浪費(fèi)，在此過程中氦氣泄漏損耗。4.增加的外圍設(shè)備需要專業(yè)人員維護(hù)運(yùn)行，即增加了工作量，又增加了出故障的幾率。
[0004]之前低溫裝置(核磁共振，超導(dǎo)磁體等)的液氦揮發(fā)氦氣進(jìn)行回收存儲，這就需要設(shè)置回收管道，氦氣氣袋，氦氣增壓機(jī)，鋼瓶組，氦氣純化系統(tǒng)等外圍設(shè)備，需占用大量空間，操作繁瑣，投入費(fèi)用極大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能減少運(yùn)行人員的工作量，降低電力消耗、減小占地面積的利用G-M制冷機(jī)一、二級冷量的兩級換熱器熱虹吸自循環(huán)氦液化器，直接對蒸發(fā)出來的氦氣進(jìn)行液化的模式。
[0006]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種由4.2K GM制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器，包括一小型氦液化器、液氦杜瓦和一組鋼瓶，所述小型氦液化器包括一真空罩，真空罩內(nèi)安裝有五臺制冷機(jī)及兩級換熱器，冷凝換熱器的下端設(shè)有一匯流罐，氦氣液化成液氦后在匯流罐匯集，沿匯流罐底部輸液管流入液氦杜瓦中存儲；鋼瓶內(nèi)裝有待液化的高純氦氣，鋼瓶的輸出端安裝減壓調(diào)節(jié)閥，氦氣經(jīng)減壓后由氣路管道與氦液化器進(jìn)氣端口相連，所述匯流罐底部的液氦傳輸管與液氦杜瓦相連，所述液氦杜瓦回氣端通過接管道與鋼瓶的輸出端連接相通，第一連接管道上安裝有第一球閥，第二連接管道上安裝有第二球閥、第三球閥和第四球閥，所述第一連接管道與第二連接管道的一端安裝有一安全閥。
[0007]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，氦氣液化的冷源由4.2K GM制冷機(jī)提供。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，采用兩級換熱器，將氦氣溫度降至4.2K冷凝溫度。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，使用五臺制冷機(jī)為4.2K G-M制冷機(jī)。
[0010]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述運(yùn)行原理為氣體熱虹吸循環(huán)，以4.2K G-M制冷機(jī)產(chǎn)生的低溫為氣體流動循環(huán)提供動力。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型利用從低溫裝置(核磁共振，超導(dǎo)磁體等)液氦直接揮發(fā)的低溫氦氣(4K左右，純度99.999% )，通過管路直接引入氦液化器液化，實現(xiàn)低溫裝置液氦的再冷凝利用，可減少外圍設(shè)備的投入，且能減少運(yùn)行人員的工作量，降低電力消耗。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。氦氣純純度為99.999%，再進(jìn)入以G-M制冷機(jī)為冷源的氦液化器，。
【具體實施方式】
[0014]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0015]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0016]如圖1所示，本實用新型的一種多級換熱器熱虹吸自循環(huán)氦液化器，包括小型氦液化器、液氦杜瓦和一鋼瓶組，所述小型氦液化器包括一真空罩3，所述真空罩3內(nèi)安裝有五臺制冷機(jī)4，五臺制冷機(jī)4的下端真空罩3內(nèi)部設(shè)有一匯流罐5，匯流罐5的外側(cè)安裝有一加熱器6，鋼瓶2內(nèi)裝有待液化的氦氣，鋼瓶2的輸出端安裝一調(diào)節(jié)閥7，鋼瓶2調(diào)節(jié)閥7的另一端與小型氦液化器進(jìn)氣端連通，所述匯流罐5的輸出端與液氦杜瓦I相通，所述液氦杜瓦I的輸出端通過兩連接管道與鋼瓶的輸出端連接相通，第一連接管道8上安裝有第一球閥9，第二連接管道10上安裝有第二球閥11、第三球閥12和第四球閥13，所述第一連接管道8與第二連接管道10的一端安裝有一安全閥14。
[0017]其中，回流罐5的上端設(shè)有一壓力傳感器管15。匯流罐5上還安裝有一壓力傳感器。
[0018]五臺制冷機(jī)4為4KG-M制冷機(jī)。
[0019]該虹吸式循環(huán)是有效利用了 4.2K GM制冷機(jī)提供冷量，通過兩級換熱將300K氦氣降溫至4.2K冷凝。本實用新型氦液化器利用從低溫裝置(核磁共振，超導(dǎo)磁體等)液氦直接蒸發(fā)的氦氣(純度99.999%),通過管路直接引入氦液化器液化，實現(xiàn)低溫裝置氦氣的再冷凝再利用，可最大限度地減少低溫裝置(核磁共振，超導(dǎo)磁體等)的液氦損耗，有效地節(jié)約資源，也可減少外圍設(shè)備的投入，且能減少運(yùn)行人員的工作量。
[0020]因此采用制冷機(jī)預(yù)冷直至氦液化、貯存或?qū)⒁后w再返回冷卻低溫超導(dǎo)磁體裝置是最佳選擇，如此即可實現(xiàn)液氦的零補(bǔ)液，又可實現(xiàn)氦氣的零丟失。
[0021]本實用新型的有益效果是:本實用新型利用從低溫裝置(核磁共振，超導(dǎo)磁體等)液氦直接揮發(fā)的低溫氦氣(4K左右，純度99.999% )，通過管路直接引入氦液化器液化，實現(xiàn)低溫裝置液氦的再冷凝利用，可減少外圍設(shè)備的投入，且能減少運(yùn)行人員的工作量，降低因從300K室溫到4.2K臨界溫度的電力消耗。
[0022]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種由4.2K GM制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器，其特征在于:包括一小型氦液化器、液氦杜瓦和一組鋼瓶，所述小型氦液化器包括一真空罩，真空罩內(nèi)安裝有五臺制冷機(jī)及兩級換熱器，冷凝換熱器的下端設(shè)有一匯流罐，氦氣液化成液氦后在匯流罐匯集，沿匯流罐底部輸液管流入液氦杜瓦中存儲；鋼瓶內(nèi)裝有待液化的高純氦氣，鋼瓶的輸出端安裝減壓調(diào)節(jié)閥，氦氣經(jīng)減壓后由氣路管道與氦液化器進(jìn)氣端口相連，所述匯流罐底部的液氦傳輸管與液氦杜瓦相連，所述液氦杜瓦回氣端通過接管道與鋼瓶的輸出端連接相通，第一連接管道上安裝有第一球閥，第二連接管道上安裝有第二球閥、第三球閥和第四球閥，所述第一連接管道與第二連接管道的一端安裝有一安全閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由4.2Κ GM制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器，其特征在于:氦氣液化的冷源由4.2Κ GM制冷機(jī)提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由4.2Κ GM制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器，其特征在于:采用兩級換熱器，將氦氣溫度降至4.2Κ冷凝溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由4.2Κ GM制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器，其特征在于:使用五臺制冷機(jī)為4.2Κ G-M制冷機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由4.2Κ GM制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器，其特征在于:所述運(yùn)行原理為氣體熱虹吸循環(huán)，以4.2Κ G-M制冷機(jī)產(chǎn)生的低溫為氣體流動循環(huán)提供動力。
【專利摘要】本實用新型公開了一種由4.2KGM制冷機(jī)提供冷量的兩級換熱器，利用熱虹吸自循環(huán)原理的小型氦液化器系統(tǒng)，包括小型氦液化器、液氦杜瓦和一組鋼瓶，所述小型氦液化器包括一真空罩，真空罩內(nèi)安裝有五臺4.2KGM制冷機(jī)、50K冷屏及兩級換熱器，第二級換熱器為冷凝換熱器，下端設(shè)有一匯流罐，氦氣液化后在匯流罐匯集，沿匯流罐底部輸液管流入液氦杜瓦中存儲；鋼瓶內(nèi)裝有待液化的高純氦氣，鋼瓶的輸出端安裝減壓調(diào)節(jié)閥，氦氣經(jīng)減壓后由氣路管道與氦液化器進(jìn)氣端口相連。本實用新型氦液化器實現(xiàn)低溫裝置氦氣的再冷凝再利用，可最大限度地減少低溫裝置的液氦損耗，有效地節(jié)約資源，也可減少外圍設(shè)備的投入，且能減少運(yùn)行人員的工作量。
【IPC分類】F25J1-02
【公開號】CN204460931
【申請?zhí)枴緾N201520003737
【發(fā)明人】撒峰, 李瑋, 侯寶森
【申請人】京安古貝(北京)科技有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年1月6日