CN102522180B - 一种用于squid探头的液氮闭路循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明说明一种用于SQUID探头的液氮闭路循环系统，包括充灌有液氮的无磁杜瓦，内设SQUID探头，所述无磁杜瓦上设无磁隔热氮气导管和无磁隔热液氮导管，所述无磁隔热氮气导管经第一自动控制阀、氮气瓶和第二自动控制阀与冷却杜瓦上端部连接，所述冷却杜瓦设有制冷机，所述无磁隔热液氮导管连接冷却杜瓦和无磁杜瓦构成闭路循环。本发明可以提高SQUID探头的工作时间，减少长期更换液氮的麻烦，为补给和维护提供了保障。
Description
所属技术领域：
本发明涉及一种低温装置，具体涉及一种用于SQUID探头的液氮闭路循环系统，主要应用于雷达、探测、通信等，在SQUID反潜机中保持SQUID探头高温超导的环境温度，对液氮循环利用的一种装置。
背景技术：
基于SQUID磁探仪的反潜机中，其核心器件SQUID传感器需要保持在液氮温区下才能正常工作，通常是采用直接将SQUID探头放置于充满液氮的无磁杜瓦中，由于无磁杜瓦是放置在反潜飞机的伸出的尾椎中，使得液氮无磁杜瓦的体积不能过大，因此，限制了杜瓦中液氮的使用量，随着液氮的不断挥发，SQUID探头的工作周期会比较短，不利于武器装备的长期维护。
采用液氮的闭路循环装置，可以提高液氮的使用率，延长SQUID探头的工作周期，也方便反潜机的后期维护工作。
发明内容：
为了解决常规直接加注液氮的无磁杜瓦中SQUID传感器工作周期短，维护频繁等不足，本发明的目的在与提供一种闭路循环装系统，它具有液氮使用率高、可长时间工作、便于后期维护等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种用于SQUID探头的液氮闭路循环系统，包括充灌有液氮的无磁杜瓦，内设SQUID探头，所述无磁杜瓦上设无磁隔热氮气导管和无磁隔热液氮导管，所述无磁隔热氮气导管经第一自动控制阀、氮气瓶和第二自动控制阀与冷却杜瓦上端部连接；所述冷却杜瓦设有制冷机，冷却杜瓦经所述无磁隔热液氮导管与无磁杜瓦连接构成闭路循环。
所述冷却杜瓦底部出口处设有第三自动控制阀门。
所述无磁杜瓦采用玻璃钢无磁材料制成，其中间隔层抽真空，内层外部包裹金属薄膜。
所述制冷机设有与其冷指相连的冷板，所述冷板置于冷却杜瓦中。
由上述技术方案可知：在SQUID探头工作中，液氮开始慢慢挥发，通过无磁隔热氮气导管将挥发的氮气导入氮气瓶，到氮气瓶达到一定含量时，将氮气导入冷却杜瓦中，制冷机的冷指安装在冷却杜瓦中，冷指和冷板相连接，大面积和氮气接触，在冷却后形成液氮通过无磁隔热液氮导管再次回到无磁杜瓦中，减少了液氮的损耗，提高了液氮的利用率，保证了SQUID探头的长期稳定工作。该系统主要设置在反潜机尾椎中。
本发明的有益效果：采用液氮的闭路循环装置，可以提高液氮的使用率，延长SQUID探头的工作周期，可以在实现SQUID探头在稳定的低温环境下探测的同时，减少液氮的损耗，提高液氮的利用效率，也方便反潜机的后期维护工作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明在反潜机中的装备位置图；
图2是本发明结构示意图；
图3是无磁杜瓦的剖面图；
图4是制冷机冷却杜瓦示意图；
图中，1.尾椎，2.无磁杜瓦，3.SQUID探头，4a、无磁隔热氮气导管，4b，无磁隔热液氮导管，5 a.第一自动控制阀门，5 b.第二自动控制阀门，5 c.第三自动控制阀门，6.氮气瓶，7.制冷机，8.冷却杜瓦，9.冷板，10. 隔层，11.金属薄膜。
具体实施方式
图1是本系统在反潜飞机伸出的尾椎1中的位置图，由于SQUID传感器的灵敏度很高，对微弱的磁场非常敏感，因此，需要在飞机后面伸出数米长的尾椎，用于放置SQUID磁探仪，以减少飞机等平台噪声对SQUID传感器的干扰。
图2是本发明在飞机尾椎中的结构示意图。其中，处在尾椎最前端的是无磁杜瓦2，充灌着液氮，里面装置是SQUID探头3，SQUID探头全部泡在液氮当中，保持着稳定的低温环境，无磁杜瓦2采用的是玻璃钢无磁材料制成，有两层结构，中间的隔层10抽真空，内层外部包裹着多层镀金属薄膜11，起到隔热的作用。无磁隔热氮气导管4a在无磁杜瓦2外设有第一自动控制的阀门5a，当SQUID磁探仪工作数小时后开启，通过无磁隔热氮气导管4a将挥发的氮气导入气瓶6中，氮气瓶6为不锈钢材料，在制冷机7没达到温度之前，可将氮气储存起来。当制冷机7温度稳定在70K时，第二自动控制阀门5b打开（自动控制阀门通过软件控制实现），氮气瓶将氮气输入冷却杜瓦8中，冷却杜瓦为不锈钢材料，磁性弱，隔热性好，经过冷板9冷却后，变成液氮经过第三自动控制阀门5 c与无磁隔热液氮导管4c又回到无磁杜瓦2中，二根传输导管均有1-2米长，使得制冷机对SQUID探头的灵敏度影响比较小。采用闭路循环装置，液氮的损耗降低，重复性好。
在图3中，为目前普遍采用的玻璃钢无磁多层杜瓦结构，玻璃钢材料本身是无磁材料，特别适合用于制作SQUID探测仪的恒温器，即无磁液氮玻璃钢杜瓦。在内胆上裹着多层的金属薄膜11，通常为铝薄膜，起到绝热的作用。同时无磁液氮玻璃钢杜瓦的要求其隔层10保持高真空度，以保证无磁杜瓦的寿命。
图4中，在氮气进入冷却杜瓦8中时，采用S形的冷板9和制冷机的冷指相连，冷板9采用紫铜材料，其导热性好，目的是为了让氮气能够充分的制冷，还原到液氮状态，并将液氮输送到无磁杜瓦2中去。
常规通常是采用直接将SQUID探头放置于充满液氮的无磁杜瓦中，由于无磁杜瓦体积有限，通常液氮保持2~3天就会挥发到不能保持SQUID探头正常工作的高温超导状态。而采用本发明闭路循环的制冷系统，可以保持SQUID探头在低温状态下正常工作数月以上，极大地改善了装备后期的补给和维护能力。
Claims (4)
1.一种用于SQUID探头的液氮闭路循环系统，包括充灌有液氮的无磁杜瓦（2），内设SQUID探头（3），其特征在于：所述无磁杜瓦（2）上设无磁隔热氮气导管（4a）和无磁隔热液氮导管（4b），所述无磁隔热氮气导管（4a）经第一自动控制阀（5 a）、氮气瓶（6）和第二自动控制阀（5 b）与冷却杜瓦（8）上端部连接；所述冷却杜瓦（8）设有制冷机（7），冷却杜瓦（8）经所述无磁隔热液氮导管（4 b）与无磁杜瓦（2）连接构成闭路循环；所述无磁杜瓦（2）采用玻璃钢无磁材料制成，其中间隔层（10）抽真空，所述制冷机（7）设有与其冷指相连的冷板（9）。
2.根据权利要求1所述的用于SQUID探头的液氮闭路循环系统，其特征在于：所述冷却杜瓦（8）底部出口处设第三自动控制阀门（5 c）。
3.根据权利要求1所述的用于SQUID探头的液氮闭路循环系统，其特征在于：所述无磁杜瓦（2）内层外部包裹金属薄膜（11）。
4.根据权利要求1所述的用于SQUID探头的液氮闭路循环系统，其特征在于：所述冷板（9）采用紫铜材料制作，呈S形，置于冷却杜瓦（8）中。
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