CN109250323A - 一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，包括有氦气氮气液化装置以及自内而外依次套装的液氦罐和液氮罐，液氦罐和液氮罐外均设有真空隔热层，液氦罐和液氮罐与对应的真空隔热层之间分别形成有真空腔，两个真空腔相互连通，所述真空隔热层上设有通向外侧并且与真空腔连通的真空抽口；液氦罐中填充有液氦，液氮腔中填充有液氮；液氦罐上设有通向外侧的液氦出口以及与氦气氮气液化装置连接的液氦进口，液氮罐上设有液氮出口以及与氦气氮气液化装置连接的液氮进口。本发明将液氦罐和液氮罐相互套装并且用真空隔热层隔热，既能极大的减小了冷却介质储存时的蒸发量，又减小了储存装置的体积，还能列车上的超导磁体冷却系统中的液氦液氮循环使用。

Description

一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐
技术领域
本发明涉及超导磁体冷却循环装置，特别是一种轨道列车用超导磁体冷却循环装置。
背景技术
安全可靠的低温制冷是所有超导装置运行的必备条件。所有的超导装置都需要足够的冷却来抵消低温下的热负荷以使超导体能维持超导态。列车用磁体的热负荷大致有两种来源，一是周围环境向低温容器内部的漏热，二是超导磁体内部的发热。一般磁体的冷却方案主要有以下四种：一种是传统的液氦和液氮等低温液体的浸泡冷却，主要优点是结构较简单，但是液氦的消耗量高，且需要经常补充，操作复杂。第二种是液氦浸泡冷却加G-M(Gifford-Mc Mahon)制冷机冷却的辐射屏，其特点是液氦的蒸发量大幅度降低（几到几十分之一），可是结构较复杂且需解决制冷机电磁干扰的问题。第三种是不用液氦和液氮，直接用 4.2K制冷机由热传导冷却方式冷却磁体，其最大的好处是使用方便，但由于低温制冷机制冷功率较低，还不能用于大型超导装置，且磁体和系统的设计和制造必须能满足传导冷却的要求苛刻，一旦制冷机断电或故障超导磁体便无法工作。第四种是液氦浸泡冷却加液氦再冷凝的制冷机，磁体工作在液氦零蒸发的模式下，设备投资虽然增加，但是日后的设备维护与液氦充装的工作量与成本大大降低。对于列车超导磁体而言这种冷却方式最为适合，因为在液氦罐储液足够的情况下，即使制冷机故障或电源断电依然可以保证磁体正常工作一段时间，使得磁体安全运行更有保障。
传统的超导磁体可以分别配备标准的液氦储罐与液氮储罐，并通过大型制冷机将氦气与氮气回收液化。但是列车上的空间十分有限，而且装备大型制冷机也不切实际，因此减小液氦液氮储罐的体积并尽量减小制冷机的功率是列车超导磁体冷却闭循环的关键因素。
发明内容
本发明为了弥补已有技术中的缺陷，现在提供一种体积小、漏热率小的列车超导磁体液氦液氮储存液化复合装置，可以广泛的应用在轨道动车及磁悬浮列车上。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：包括有氦气氮气液化装置以及自内而外依次套装的液氦罐和液氮罐，液氦罐和液氮罐外均设有真空隔热层，液氦罐和液氮罐与对应的真空隔热层之间分别形成有真空腔，两个真空腔相互连通，所述真空隔热层上设有通向外侧并且与真空腔连通的真空抽口；液氦罐中填充有液氦，液氮腔中填充有液氮；液氦罐上设有通向外侧的液氦出口以及与氦气氮气液化装置连接的液氦进口，液氮罐上设有液氮出口以及与氦气氮气液化装置连接的液氮进口。
所述的一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：所述液氦罐上设有通向外侧的液氦压力检测管，液氦压力检测管上安装有液氦高压泄放阀和液氦压力表。
所述的一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：所述液氮罐上设有液氮压力检测管，液氮压力检测管上安装有液氮高压泄放阀和液氮压力表。
所述的一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：所述液氦罐上安装有液氦液位计。
所述的一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：所述液氮罐上安装有液氮液位计。
液氮罐作为液氦罐的外层，起到减小液氦蒸发的作用同时又极大的减小了液氮与液氦罐的整体体积。液氮区域与液氦区域之间有真空隔热层隔热，液氮与外界环境同样有真空隔热层隔热，并分别配有高压卸放装置。所述氦气、氮气液化装置包含具有双级冷头的制冷机将磁体中蒸发产生的氦气与氮气分别液化并回收至复合罐中。
所述液氦液氮储存复合罐体材质主要为不锈钢。
本发明的优点为：
本发明将液氦罐和液氮罐相互套装并且用真空隔热层隔热，既能极大的减小了冷却介质储存时的蒸发量，又减小了储存装置的体积，还能列车上的超导磁体冷却系统中的液氦液氮循环使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例参照附图对本发明进行详细说明。
一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，包括有氦气氮气液化装置11以及自内而外依次套装的液氦罐1和液氮罐2，液氦罐1和液氮罐2外均设有真空隔热层3，液氦罐1和液氮罐2与对应的真空隔热层3之间分别形成有真空腔，两个真空腔相互连通，所述真空隔热层上设有通向外侧并且与真空腔连通的真空抽口4；液氦罐1中填充有液氦，液氮腔中填充有液氮；液氦罐1上设有通向外侧的液氦出口5以及与氦气氮气液化装置连接的液氦进口9，液氮罐2上设有液氮出口6以及与氦气氮气液化装置连接的液氮进口10。
液氦罐1上设有通向外侧的液氦压力检测管，液氦压力检测管上安装有液氦高压泄放阀和液氦压力表12。
液氮罐2上设有液氮压力检测管，液氮压力检测管上安装有液氮高压泄放阀和液氮压力表13。
液氦罐1上安装有液氦液位计8。
液氮罐2上安装有液氮液位计7。
本发明在使用前应将液氦液氮储存罐的真空隔热层3抽真空，从液氮进口10先注入液氮，待整个储存罐内温度降至常压液氮温度后，通过液氮进口10注入磁体用液氮至需要用量，然后通过液氦进口9注入磁体用液氦至需要用量。最后将氦气氮气液化装置11连接到液氦进口9、液氮进口10上并做密封检查。
本发明在使用过程中应随时留意液氮液位计7、液氦液位计8以防液氦液氮储存量不足，并且随时留意液氦压力表12、液氮压力表13以防液化装置液化能力不足导致整体系统内部气体压力过大。
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，在不脱离本发明涉及精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：包括有氦气氮气液化装置以及自内而外依次套装的液氦罐和液氮罐，液氦罐和液氮罐外均设有真空隔热层，液氦罐和液氮罐与对应的真空隔热层之间分别形成有真空腔，两个真空腔相互连通，所述真空隔热层上设有通向外侧并且与真空腔连通的真空抽口；液氦罐中填充有液氦，液氮腔中填充有液氮；液氦罐上设有通向外侧的液氦出口以及与氦气氮气液化装置连接的液氦进口，液氮罐上设有液氮出口以及与氦气氮气液化装置连接的液氮进口。
2.根据权利要求1所述的一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：所述液氦罐上设有通向外侧的液氦压力检测管，液氦压力检测管上安装有液氦高压泄放阀和液氦压力表。
3.根据权利要求1所述的一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：所述液氮罐上设有液氮压力检测管，液氮压力检测管上安装有液氮高压泄放阀和液氮压力表。
4.根据权利要求1所述的一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：所述液氦罐上安装有液氦液位计。
5.根据权利要求1所述的一种列车超导磁体液氦液氮储存液化复合罐，其特征在于：所述液氮罐上安装有液氮液位计。
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