一種由4.2kgm制冷機提供冷量的兩級換熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種由4.2K GM制冷機提供冷量的兩級換熱器。
【背景技術】
[0002]液氦冷卻的低溫超導磁體裝置(如腦磁儀、超導加速器、超導電力裝置等)，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，以至于液氦和氦氣非常昂貴。所以，技術上要求液氦蒸發越少越好，但又必須使用液氦對超導體或電流引線實施冷卻，因此蒸發出來的冷氦氣的顯熱幾乎完全利用(即氦氣溫度達到室溫)，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、鋼瓶、氣囊和純化系統，戰地面積大、操作復雜、投入成本高。
[0003]1.流程繁瑣:需回收低溫裝置(核磁共振，超導磁體等)液氦揮發的氦氣，再經增壓存儲，純化至99.999%，才可以進入氦液化器液化。2.投入巨大:外圍氣袋，管道，鋼瓶，增壓機，純化系統需大資金投入。3.能源浪費:氦氣的回收壓縮過程中需要消耗電力浪費，在此過程中氦氣泄漏損耗。4.增加的外圍設備需要專業人員維護運行，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，超導磁體等)的液氦揮發氦氣進行回收存儲，這就需要設置回收管道，氦氣氣袋，氦氣增壓機，鋼瓶組，氦氣純化系統等外圍設備，需占用大量空間，操作繁瑣，投入費用極大。
【發明內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能減少運行人員的工作量，降低電力消耗、減小占地面積的利用G-M制冷機一、二級冷量的兩級換熱器熱虹吸自循環氦液化器，直接對蒸發出來的氦氣進行液化的模式。
[0006]本實用新型是通過以下技術方案來實現的:一種由4.2K GM制冷機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，真空罩內安裝有五臺制冷機及兩級換熱器，冷凝換熱器的下端設有一匯流罐，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；鋼瓶內裝有待液化的高純氦氣，鋼瓶的輸出端安裝減壓調節閥，氦氣經減壓后由氣路管道與氦液化器進氣端口相連，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]作為優選的技術方案，氦氣液化的冷源由4.2K GM制冷機提供。
[0008]作為優選的技術方案，采用兩級換熱器，將氦氣溫度降至4.2K冷凝溫度。
[0009]作為優選的技術方案，使用五臺制冷機為4.2K G-M制冷機。
[0010]作為優選的技術方案，所述運行原理為氣體熱虹吸循環，以4.2K G-M制冷機產生的低溫為氣體流動循環提供動力。
[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，超導磁體等)液氦直接揮發的低溫氦氣(4K左右，純度99.999% )，通過管路直接引入氦液化器液化，實現低溫裝置液氦的再冷凝利用，可減少外圍設備的投入，且能減少運行人員的工作量，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有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖。氦氣純純度為99.999%，再進入以G-M制冷機為冷源的氦液化器，。
【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內安裝有五臺制冷機4，五臺制冷機4的下端真空罩3內部設有一匯流罐5，匯流罐5的外側安裝有一加熱器6，鋼瓶2內裝有待液化的氦氣，鋼瓶2的輸出端安裝一調節閥7，鋼瓶2調節閥7的另一端與小型氦液化器進氣端連通，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4為4KG-M制冷機。
[0019]該虹吸式循環是有效利用了 4.2K GM制冷機提供冷量，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，超導磁體等)液氦直接蒸發的氦氣(純度99.999%),通過管路直接引入氦液化器液化，實現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，超導磁體等)的液氦損耗，有效地節約資源，也可減少外圍設備的投入，且能減少運行人員的工作量。
[0020]因此采用制冷機預冷直至氦液化、貯存或將液體再返回冷卻低溫超導磁體裝置是最佳選擇，如此即可實現液氦的零補液，又可實現氦氣的零丟失。
[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，超導磁體等)液氦直接揮發的低溫氦氣(4K左右，純度99.999% )，通過管路直接引入氦液化器液化，實現低溫裝置液氦的再冷凝利用，可減少外圍設備的投入，且能減少運行人員的工作量，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范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種由4.2K GM制冷機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，真空罩內安裝有五臺制冷機及兩級換熱器，冷凝換熱器的下端設有一匯流罐，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；鋼瓶內裝有待液化的高純氦氣，鋼瓶的輸出端安裝減壓調節閥，氦氣經減壓后由氣路管道與氦液化器進氣端口相連，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.根據權利要求1所述的由4.2Κ GM制冷機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制冷機提供。
3.根據權利要求1所述的由4.2Κ GM制冷機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.根據權利要求1所述的由4.2Κ GM制冷機提供冷量的兩級換熱器，其特征在于:使用五臺制冷機為4.2Κ G-M制冷機。
5.根據權利要求1所述的由4.2Κ GM制冷機提供冷量的兩級換熱器，其特征在于:所述運行原理為氣體熱虹吸循環，以4.2Κ G-M制冷機產生的低溫為氣體流動循環提供動力。
【專利摘要】本實用新型公開了一種由4.2KGM制冷機提供冷量的兩級換熱器，利用熱虹吸自循環原理的小型氦液化器系統，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，真空罩內安裝有五臺4.2KGM制冷機、50K冷屏及兩級換熱器，第二級換熱器為冷凝換熱器，下端設有一匯流罐，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；鋼瓶內裝有待液化的高純氦氣，鋼瓶的輸出端安裝減壓調節閥，氦氣經減壓后由氣路管道與氦液化器進氣端口相連。本實用新型氦液化器實現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，有效地節約資源，也可減少外圍設備的投入，且能減少運行人員的工作量。
【IPC分類】F25J1-02
【公開號】CN204460931
【申請號】CN201520003737
【發明人】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