CN104064316A - 一种液氦零挥发超导磁体系统安全泄放装置 - Google Patents

Abstract

一种液氦零挥发超导磁体系统安全泄放装置，其制冷机泄放组件(4)包括制冷机定位颈管(a)、制冷机(b)、泄压密封法兰(c)、导向杆(d)、弹簧(e)和调节螺母(f)。制冷机定位颈管(a)将液氦容器与大气环境连通。泄压密封法兰(c)包括有上密封槽(c1)和侧密封槽(c2)。泄压密封法兰(c)固定在制冷机上并连同制冷机一起插入制冷机定位颈管(a)的内腔，上密封槽(c1)和侧密封槽(c2)内的密封圈实现制冷机定位颈管(a)的密封。导向杆(d)穿过制冷机(b)的定位孔并固定在制冷机定位颈管(a)上。弹簧(e)套在导向杆(d)的外部，调节螺母(f)压在弹簧(e)的上端。

Description

一种液氦零挥发超导磁体系统安全泄放装置

技术领域

本发明涉及一种超导磁体系统安全泄放装置，特别涉及一种液氦零挥发超导磁体系统安全泄放装置。

背景技术

对于一般的液氦浸泡式超导磁体系统，为了减小或消除液氦的挥发，可在液氦容器上部增加制冷机来实现，通常在液氦容器上方开孔引出挥发的氦气，然后由制冷机来冷凝挥发出的氦气，实现液氦零挥发，此即液氦零挥发超导磁体系统。因制冷机仅作为提供冷源的装置使用，因而均是采用固定结构而成为液氦零挥发超导磁体系统的组成部分。

超导磁体不可避免的存在失超过程，失超时产生的大量热量引起液氦急剧挥发，使得液氦容器内部压强急剧升高而造成安全隐患。因此，对于液氦浸泡式超导磁体系统，均设置有液氦安全泄放通道使得液氦容器与大气环境相通，当液氦容器压强达到设定值时，安全泄放通道上的泄放装置自动起动泄放出挥发的液氦，从而保护整个超导磁体系统。

超导磁体系统安全泄放装置一般包括氦气导流管、安全阀和爆破片。对于一般的超导磁体系统，为了减小外界向液氦容器的传热量及降低超导磁体系统复杂程度，氦气导流管共用超导磁体电流引线承插管及输液管的通道，不再增加专用的泄压通道，因此安全泄放通道余量较小。在超导磁体系统操作过程中，电流引线承插管及输液管的通道不可避免与大气环境相通，因此很容易造成空气漏入而形成冰堵，使得氦气流出通道局部变窄或堵塞，进而造成安全阀和爆破片泄压能力下降。此外，安全阀和爆破片若得不到及时检修也存在无法正常工作的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种超导磁体系统安全泄放装置。

本发明通过下述技术方案予以实现。

本发明超导磁体系统安全泄放装置包括氦气导流管、安全阀和爆破片，其特征在于还包括制冷机泄放组件，所述制冷机泄放组件包括制冷机定位颈管、制冷机、泄压密封法兰、导向杆、弹簧和调节螺母。

所述的制冷机定位颈管包括上颈管、定位平台和下颈管，上颈管、定位平台和下颈管三者上下布置、首尾相连焊接成为整体。上颈管的上端与真空容器焊接固定，下颈管的下端插入液氦容器上方预留孔内并焊接固定，使得制冷机定位颈管将液氦容器与大气环境连通。所述制冷机定位颈管的定位平台用于接纳制冷机的一级导冷板。

所述的制冷机为通用的二级低温制冷机，包括外接法兰、一级导冷板和二级冷头。制冷机通过自重使得一级导冷板压在制冷机定位颈管的定位平台上，制冷机的二级冷头悬空于液氦容器上方，用于冷凝挥发出的氦气，实现液氦的零挥发。

所述的泄压密封法兰包括上密封槽和侧密封槽，上密封槽和侧密封槽内均装有密封圈。泄压密封法兰固定在制冷机自身的外接法兰上。泄压密封法兰连同制冷机一起插入所述制冷机定位颈管的内腔，通过上密封槽和侧密封槽内的密封圈实现制冷机定位颈管的密封。

所述的导向杆至少为2个，导向杆在圆周方向均匀分布。

所述的弹簧内径大于导向杆的外径，弹簧的最大可调压缩量取大值，弹簧套在导向杆外部，弹簧的初始压缩量由调节螺母调节。

本发明制冷机泄放组件的安装方法如下：将带有泄压密封法兰的制冷机插入制冷机定位颈管的内腔，使得制冷机的一级导冷板压在制冷机定位颈管的定位平台上，然后将所述导向杆穿过制冷机外接法兰上的定位孔，并固定在制冷机定位颈管上，将弹簧套在导向杆的外部，再将所述导向杆的调节螺母压在弹簧上端后固定，至此制冷机泄放组件安装完成。

本发明超导磁体系统安全泄放装置工作过程是：当液氦容器内部的氦气压强超过设定值时，制冷机连同泄压密封法兰一起被顶起，同时弹簧被压缩，使得泄压密封法兰的侧密封槽处于大气环境中，这样液氦容器内部的氦气通过制冷机定位颈管迅速泄放至大气环境中，避免液氦容器的超压危险。当液氦容器内部氦气泄放完成后，在弹簧回弹力及制冷机连同泄压密封法兰的自重作用下，制冷机连同泄压密封法兰一起被压回原来位置，同时再次实现液氦容器的密封。

本发明所述制冷机泄放组件将制冷和安全泄放功能集成一体，增加了安全泄放通道，且增加的安全泄放通道在超导磁体系统正常操作时避免与大气环境相通，消除了原有安全泄放通道冰堵危险，同时也能有效防止安全阀和爆破片失效所产生的安全隐患。

附图说明

图1制冷机定位颈管结构示意图，图中：a制冷机定位颈管、a1上颈管、a2定位平台、a3下颈管；

图2a泄压密封法兰示意图，图中：c泄压密封法兰、c1上密封槽、c2侧密封槽；

图2b泄压密封法与制冷机装配示意图，图中：b制冷机、b1外接法兰、b2一级导冷板、b3二级冷头；

图3a制冷机泄放组件结构示意图，图中：4制冷机泄放组件、d导向杆、e弹簧、f调节螺母。

图3b超导磁体系统安全泄放装置示意图，图中：1氦气导流管、2安全阀、3爆破片。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

本发明超导磁体系统安全泄放装置包括氦气导流管1、安全阀2、爆破片3和制冷机泄放组件4。所述制冷机泄放组件4包括制冷机定位颈管a、制冷机b、泄压密封法兰c、导向杆d、弹簧e和调节螺母f。

如图1所示，制冷机定位颈管a包括上颈管a1、定位平台a2和下颈管a3，上颈管a1、定位平台a2和下颈管a3三者上下布置、首尾相连焊接成为整体。上颈管a1的上端与真空容器焊接固定，下颈管a3下端插入液氦容器上方预留孔内并焊接固定，使得制冷机定位颈管a将液氦容器与大气环境连通。

如图2a和图2b所示，泄压密封法兰c包括有上密封槽c1和侧密封槽c2，上密封槽c1和侧密封槽c2内均安装有密封圈。制冷机b为通用的二级低温制冷机，包括外接法兰b1、一级导冷板b2和二级冷头b3。

泄压密封法兰c固定在制冷机的外接法兰b1上成为整体。泄压密封法兰c连同制冷机b一起插入所述制冷机定位颈管a的内腔，通过上密封槽c1和侧密封槽c2内的密封圈实现制冷机定位颈管a的密封。

制冷机b连同泄压密封法兰c一起插入制冷机定位颈管a的内腔，通过重力作用使得制冷机b的一级导冷板b2压在制冷机定位颈管a的定位平台a2上，制冷机b的二级冷头b3悬空于液氦容器上方用于冷凝挥发出的氦气，实现液氦的零挥发。

如图3a和图3b所示，导向杆d至少为2个，导向杆d在圆周方向均匀分布。弹簧e的内径大于导向杆d的外径，弹簧e的最大可调压缩量取大值，弹簧e套在导向杆d外部，弹簧e的初始压缩量由调节螺母f调节。

本发明制冷机泄放组件4安装方法如下：带有泄压密封法兰c的制冷机b插入制冷机定位颈管a的内腔，使得制冷机b的一级导冷板b2压在制冷机定位颈管a的定位平台a2上，所述导向杆d穿过制冷机的外接法兰b1上的定位孔并固定在制冷机定位颈管a上，然后将弹簧e套在导向杆d的外部，再将调节螺母f压在弹簧e的上端后固定，至此制冷机定位颈管a、制冷机b、泄压密封法兰c、导向杆d、弹簧e和调节螺母f一起组成制冷机泄放组件4。

本发明超导磁体系统安全泄放装置工作过程是：当液氦容器内部的氦气压强超过设定值时，制冷机b连同泄压密封法兰c一起被顶起，同时弹簧e被压缩，使得泄压密封法兰c的侧密封槽c1处于大气环境中，这样液氦容器内部的氦气通过制冷机定位颈管a迅速泄放至大气环境中，避免液氦容器的超压危险。当液氦容器内部氦气泄放完成后，在弹簧e的回弹力及制冷机b连同泄压密封法兰c的自重作用下，制冷机b连同泄压密封法兰c一起被压回原来位置，同时再次实现液氦容器的密封。

Claims (4)

1.一种液氦零挥发超导磁体系统安全泄放装置，包括氦气导流管(1)、安全阀(2)和爆破片(3)，其特征在于还包括制冷机泄放组件(4)，所述制冷机泄放组件(4)包括制冷机定位颈管(a)、制冷机(b)、泄压密封法兰(c)、导向杆(d)、弹簧(e)和调节螺母(f)；所述的制冷机定位颈管(a)包括上颈管(a1)、定位平台(a2)和下颈管(a3)，上颈管(a1)的上端与真空容器焊接固定，下颈管(a3)下端插入液氦容器上方预留孔内并焊接固定，使得制冷机定位颈管(a)将液氦容器与大气环境连通；所述的泄压密封法兰(c)包括有上密封槽(c1)和侧密封槽(c2)，泄压密封法兰(c)固定在制冷机的外接法兰(b1)上，泄压密封法兰(c)连同制冷机(b)一起插入制冷机定位颈管(a)的内腔，使得制冷机(b)的一级导冷板(b2)压在制冷机定位颈管(a)的定位平台(a2)上；上密封槽(c1)和侧密封槽(c2)内的密封圈实现制冷机定位颈管(a)的密封；导向杆(d)穿过制冷机(b)的定位孔并固定在制冷机定位颈管(a)上；弹簧(e)套在导向杆(d)的外部；调节螺母(f)压在弹簧(e)的上端。

2.按照权利要求1所述的液氦零挥发超导磁体系统安全泄放装置，其特征在于所述的导向杆(d)至少为2个，导向杆(d)在圆周方向均匀分布。

3.按照权利要求1所述的液氦零挥发超导磁体系统安全泄放装置，其特征在于所述的弹簧(e)的内径大于导向杆(d)的外径。

4.按照权利要求1或3所述的液氦零挥发超导磁体系统安全泄放装置，其特征在于所述的弹簧(e)的最大可调压缩量取大值。