CN106683820A - 一种循环冷却的辐射屏 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环冷却的辐射屏，它属于超导磁体冷却技术领域，包括辐射屏外筒，所述辐射屏外筒的两端均设有辐射屏端板以密封，所述辐射屏外筒的外表面上设有的氦气管组，所述氦气管组包括至少一条氦气管，所述氦气管在所述辐射屏外筒的外表面上呈S形分布；本发明通过贴在辐射屏外筒外表面上的氦气管，可以有效地吸收辐射屏外筒及辐射屏端板上的热量，从而有效的保证了辐射屏外筒内部的低温环境，相对于现有的铜编织带的结构，导冷速度更快；本发明中氦气管呈S形分布的分布于辐射屏外筒的外表面上，能够均匀的吸收辐射屏外筒的热量，相较于现有的铜编织带的结构，不仅结构紧凑、传输距离更远，而且使得辐射屏外筒的温差更小。

Description

一种循环冷却的辐射屏

技术领域

本发明涉及超导磁体冷却技术领域，具体涉及一种循环冷却的辐射屏。

背景技术

低温超导磁体是利用超导线材在低温下零电阻的特性制成，要维持超导磁体运行所需的低温环境，就必须降低外界环境对低温杜瓦的辐射传热。安装辐射屏是一种能够大幅降低辐射传热的方法。因此辐射屏是低温超导磁体的重要组成部分，也是实现低温磁体“零挥发”的关键技术之一。目前常规的辐射屏是用铝板或铜板制成，用铜编织带将辐射屏与GM制冷机一级冷头连接，冷头的冷量通过铜编织带传输到辐射屏上，来降低辐射屏的温度。

现有技术有以下几个缺点：一、当冷头与辐射屏距离较远时，在需要保证一定的导冷量的情况下，所用的导冷铜编织带就需要变粗变长，这样不仅会造成装配空间的狭小，增加了磁体的体积，也会使与冷头一级连接的铜法兰承受较重的铜编织带重量，导致该铜法兰与冷头的配合尺寸很难保证，降低了导冷效率；二、冷量在辐射屏内部是通过固体传导的方式从局部传向整体，因此，当辐射屏面积较大时，辐射屏上会存在明显的温差，对辐射屏的防辐射效果有一定的影响。

发明内容

对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种循环冷却的辐射屏，具有结构更紧凑、导冷更高效、传输距离更远、辐射屏温差更小的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种循环冷却的辐射屏，包括辐射屏外筒，所述辐射屏外筒的两端均设有辐射屏端板以密封，使得辐射屏外筒与辐射屏端板构成的内部区域为密封区域；所述辐射屏外筒的外表面上设有的氦气管组，所述氦气管组包括至少一条氦气管，所述氦气管在所述辐射屏外筒的外表面上呈S形分布，氦气管S形分布可以有效的提高氦气管与辐射屏外筒的接触面积，有助于提高制冷效果。

作为一种优选的技术方案，所述辐射屏外筒为圆柱状，所述辐射屏端板为与所述辐射屏外筒端部相匹配的圆形。

作为一种优选的技术方案，所述辐射屏外筒采用铝板或铜板制成，铜和铝具有较好的导热性；所述辐射屏端板与所述辐射屏外筒的材质相同，相同的材质有助于导热。

作为一种优选的技术方案，所述辐射屏端板与所述辐射屏外筒的端部通过螺栓连接或焊接。

作为一种优选的技术方案，所述氦气管的两端分别为低温氦气进口和高温氦气出口，低温氦气进口为通入低温氦气的入口，高温氦气出口为氦气吸收完辐射屏外筒的热量温度升高后的流出口。

作为一种优选的技术方案，所述低温氦气进口与所述高温氦气出口间设有制冷机以连通，制冷机将高温氦气冷却成低温氦气，实现氦气在氦气管内的循环流动。

作为一种优选的技术方案，所述低温氦气进口的位置低于所述高温氦气出口的位置，低温氦气的密度高于高温氦气，从高温氦气出口流出高温氦气通过制冷机冷却后下降可以直接流入到低温氦气进口中。

作为一种优选的技术方案，所述氦气管组包括若干翅板，所述翅板与所述氦气管钎焊连接，所述翅板与所述辐射屏外筒螺栓连接将所述氦气管固定，通过翅板将氦气管固定于辐射屏外筒上，并通过翅板有一定的导热的作用。

作为一种优选的技术方案，所述翅板的材质与所述辐射屏外筒的材质相同，可以提高翅板与辐射屏外筒间的导热效率。

作为一种优选的技术方案，所述翅板与所述辐射屏外筒的接触面上均涂有低温导热胶，低温导热胶能填充翅板和辐射屏外筒的接触面上的微小间隙，提高导热效率。

本发明的有益效果表现在：

1、本发明通过贴在辐射屏外筒外表面上的氦气管，可以有效地吸收辐射屏外筒及辐射屏端板上的热量，从而有效的保证了辐射屏外筒内部的低温环境，相对于现有的铜编织带的结构，导冷速度更快。

2、本发明中氦气管呈S形分布于辐射屏外筒的外表面上，能够均匀的吸收辐射屏外筒的热量，相较于现有的铜编织带的结构，不仅结构紧凑、传输距离更远，而且使得辐射屏外筒的温差更小。

附图说明

图1为本发明一种循环冷却的辐射屏的整体结构示意图；

图2为本发明一种循环冷却的辐射屏中氦气管组的结构示意图；

图中：1-氦气管、2-高温氦气出口、3-制冷机、4-低温氦气进口、5-室温杜瓦、6-超导线圈、7-低温杜瓦、8-辐射屏端板、9-辐射屏外筒、10-翅板。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体结构示意图，室温杜瓦5外侧为大气，内侧为真空；低温杜瓦7处在室温杜瓦5所密封的真空环境中，低温杜瓦7内装有液氦(-268.9℃)，超导线圈6浸泡在液氦中，本发明安装于室温杜瓦5与低温杜瓦7之间，包括辐射屏外筒9，辐射屏外筒9的两端均设有辐射屏端板8以密封，辐射屏外筒9的外表面上设有的氦气管组，氦气管组包括至少一条氦气管1，氦气管1在辐射屏外筒9的外表面上呈S形分布；辐射屏外筒9为圆柱状，辐射屏端板8为与辐射屏外筒9端部相匹配的圆形；氦气管1的两端分别为低温氦气进口4和高温氦气出口2，低温氦气进口4与高温氦气出口2间设有制冷机3以连通，低温氦气进口4的位置低于高温氦气出口2的位置。

图2为本发明中氦气管组的结构示意图，氦气管组包括若干翅板10，翅板10与氦气管1钎焊连接，翅板10与辐射屏外筒9螺栓连接将氦气管1固定在辐射屏外筒9的外壁上。

本发明的具体工作方式如下：

高温氦气出口2与制冷机3连接，高温氦气出口2中的高温氦气在制冷机3的冷凝器处遇冷变成低温氦气，低温氦气下沉，流入低温氦气进口4中，并沿低温氦气进口4流入到在辐射屏外筒9的表面S形分布氦气管1中，低温氦气在氦气管1流动并与辐射屏外筒9进行热交换，吸收辐射屏外筒9的热量，使辐射屏外筒9维持一个较低的温度。低温氦气吸热变成高温氦气，高温氦气上升，从高温氦气出口2重新流入到制冷机3的冷凝器中，氦气在氦气管1中循环流动，不断将外界辐射给辐射屏外筒9的热量带走，从而大大减少了室温杜瓦5向低温杜瓦7的热辐射。

其中，辐射屏外筒9采用铝板或铜板制成，辐射屏端板8以及翅板10与辐射屏外筒9的材质相同，相同的材质便于热量的传导；辐射屏端板8与辐射屏外筒9的端部通过螺栓连接或焊接以密封；低温氦气进口4的位置低于高温氦气出口2的位置，从高温氦气出口2中流出的高温氦气经制冷机3降温后变成低温氦气通过自身密度的变化即可以流动到低温氦气进口4内，便于氦气在氦气管1内循环流动；翅板10与辐射屏外筒9的接触面上均涂有低温导热胶，低温导热胶能填充翅板10和辐射屏外筒9的接触面上的微小间隙，提高导热效率。

以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种循环冷却的辐射屏，其特征是，包括辐射屏外筒，所述辐射屏外筒的两端均设有辐射屏端板以密封，所述辐射屏外筒的外表面上设有的氦气管组，所述氦气管组包括至少一条氦气管，所述氦气管在所述辐射屏外筒的外表面上呈S形分布。

2.根据权利要求1所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述辐射屏外筒为圆柱状，所述辐射屏端板为与所述辐射屏外筒端部相匹配的圆形。

3.根据权利要求1所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述辐射屏外筒采用铝板或铜板制成，所述辐射屏端板与所述辐射屏外筒的材质相同。

4.根据权利要求1所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述辐射屏端板与所述辐射屏外筒的端部通过螺栓连接或焊接。

5.根据权利要求1所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述氦气管的两端分别为低温氦气进口和高温氦气出口。

6.根据权利要求5所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述低温氦气进口与所述高温氦气出口间设有制冷机以连通。

7.根据权利要求5所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述低温氦气进口的位置低于所述高温氦气出口的位置。

8.根据权利要求1所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述氦气管组包括若干翅板，所述翅板与所述氦气管钎焊连接，所述翅板与所述辐射屏外筒螺栓连接将所述氦气管固定。

9.根据权利要求8所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述翅板的材质与所述辐射屏外筒的材质相同。

10.根据权利要求8所述的一种循环冷却的辐射屏，其特征是，所述翅板与所述辐射屏外筒的接触面上均涂有低温导热胶。