CN107044740A - 一种超导磁体用氦压缩系统 - Google Patents

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郑婷
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/04—Cooling

Abstract

本发明涉及一种超导磁体用氦压缩系统，包括膨胀机、储气罐、压缩机、热交换器、滤油器、旁通组件和吸附器。膨胀机的出气口接储气罐的进气口，储气罐的出气口接压缩机的进气口，压缩机的出气口接热交换器的进气口，热交换器的出气口接滤油器的进气口，滤油器的出气口接吸附器的进气口，吸附器的出气口接膨胀机的进气口，滤油器的出气口还经旁通组件接储气罐的进气口。压缩机的出油口接热交换器的进油口，热交换器的出油口接压缩机的进油口。滤油器的出油口接压缩机的进油口。本发明可以提高液氦的使用率，延长制冷机的工作周期，且能够在实现超导磁体在低温环境下稳定探测的同时，减少液氦的损耗，提高液氦的利用效率。

Description

一种超导磁体用氦压缩系统
技术领域
本发明涉及超导磁体技术领域，具体涉及一种超导磁体用氦压缩系统。
背景技术
基于超导磁体的制冷系统，其核心器件超导磁体需要保持在液氦温区下才能正常工作，通常是采用4.2K制冷机直接冷却或直接将超导磁体放置于充满液氦的杜瓦中，但由于杜瓦体积不能过大，因此，限制了杜瓦中液氦的使用量，且随着液氦的不断挥发，超导磁体的工作周期会比较短，不利于长期维护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超导磁体用氦压缩系统，该氦压缩系统能够解决常规的直接加注液氦的超导磁体工作周期短、维护频繁等不足，不仅能够提高液氦的使用率，延长制冷系统的工作周期，还为超导磁体的后期维护工作提供了便利。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种超导磁体用氦压缩系统，包括膨胀机、储气罐、压缩机、热交换器、滤油器、旁通组件和吸附器；所述膨胀机的出气口接储气罐的进气口，储气罐的出气口接压缩机的进气口，压缩机的出气口接热交换器的进气口，热交换器的出气口接滤油器的进气口，滤油器的出气口接吸附器的进气口，吸附器的出气口接膨胀机的进气口，滤油器的出气口还经旁通组件接储气罐的进气口；所述压缩机的出油口接热交换器的进油口，热交换器的出油口接压缩机的进油口；所述滤油器的出油口接压缩机的进油口。
进一步的，所述膨胀机内填充有蓄冷材料。
进一步的，所述热交换器内填充有磁性材料及新型陶瓷复合材料作为回热填料。
进一步的，所述膨胀机包括驱动组件、配气组件、气缸组件和活塞组件。
由以上技术方案可知，本发明所述的氦压缩系统，可以提高液氦的使用率，延长制冷机的工作周期，且能够在实现超导磁体在低温环境下稳定探测的同时，减少液氦的损耗，提高液氦的利用效率。结合本发明所述的氦压缩系统，4.2K制冷机可提供1.5W冷量，提高油气分离效率和效果，保证排出氦气的纯度，具有大功率、高排气量等特点，可大大提高制冷系统的效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中：
1、膨胀机，2、储气罐，3、压缩机，4、热交换器，5、滤油器，6、旁通组件，7、吸附器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种超导磁体用氦压缩系统，包括膨胀机1、储气罐2、压缩机3、热交换器4、滤油器5、旁通组件6和吸附器7；所述膨胀机1的出气口接储气罐2的进气口，储气罐2的出气口接压缩机3的进气口，压缩机3的出气口接热交换器4的进气口，热交换器4的出气口接滤油器5的进气口，滤油器5的出气口接吸附器7的进气口，吸附器7的出气口接膨胀机1的进气口，滤油器5的出气口还经旁通组件6接储气罐2的进气口；所述压缩机3的出油口接热交换器4的进油口，热交换器4的出油口接压缩机3的进油口；所述滤油器5的出油口接压缩机3的进油口。
进一步的，所述膨胀机1包括驱动组件、配气组件、气缸组件和活塞组件。
进一步的，所述膨胀机1内填充有蓄冷材料。所述蓄冷材料，用于保证制冷机绝热膨胀过程中产生的冷量能暂时贮存和交换。
进一步的，所述热交换器4内填充有磁性材料及新型陶瓷复合材料作为回热填料。
本发明的工作原理为：
图1中的实线表示气路，虚线表示油路。所述气路采用隔热氦气导管。在本发明所述的氦压缩系统工作过程中，膨胀机中的氦气开始慢慢挥发，通过隔热氦气导管将挥发的氦气导入到储气罐中，当储气罐中的氦气达到一定量时，再通过导管将氦气导入到压缩机中。制冷机的冷指安装在压缩机中，冷指和冷板相连接，大面积和氦气接触，进行热量交换，使氦气由气态变为液态后从压缩机输出至热交换器中。液态氦气在热交换器中通过与外界能量交换，液态氦气又变为气态，再经过滤油器、吸附器提纯后重新输入到膨胀机中，进行下一轮的冷却。氦气在冷却后形成液氦通过无磁隔热液氦导管再次回到压缩机中，减少了液氦的损耗，提高了液氦的利用率。
膨胀机中的氦气蒸发到储气罐，经过压缩机，在压缩机中采用油润滑和油、气同时冷却。所述滤油器，用于使经过压缩机压缩后的高压油气混合物中的油、气分离开。当高压油气混合物经过时，受到滤油器内部的填充物阻挠而使得油分子聚集沉淀，从而使油气分离。所述吸附器，用于对经过滤油器后的高压氦气进行进一步提纯，使高压氦气纯化后排出供给冷头。
综上所述，本发明可以延长超导磁体的工作时间，减少长期更换4.2K制冷机中液氦的麻烦，为补给和维护提高了便利和保障。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种超导磁体用氦压缩系统，其特征在于：包括膨胀机、储气罐、压缩机、热交换器、滤油器、旁通组件和吸附器；所述膨胀机的出气口接储气罐的进气口，储气罐的出气口接压缩机的进气口，压缩机的出气口接热交换器的进气口，热交换器的出气口接滤油器的进气口，滤油器的出气口接吸附器的进气口，吸附器的出气口接膨胀机的进气口，滤油器的出气口还经旁通组件接储气罐的进气口；所述压缩机的出油口接热交换器的进油口，热交换器的出油口接压缩机的进油口；所述滤油器的出油口接压缩机的进油口。
2.根据权利要求1所述的一种超导磁体用氦压缩系统，其特征在于：所述膨胀机内填充有蓄冷材料。
3.根据权利要求1所述的一种超导磁体用氦压缩系统，其特征在于：所述热交换器内填充有磁性材料及新型陶瓷复合材料作为回热填料。
4.根据权利要求1所述的一种超导磁体用氦压缩系统，其特征在于：所述膨胀机包括驱动组件、配气组件、气缸组件和活塞组件。
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