CN114659306A - 一种固体氢疏通装置及超低温设备 - Google Patents

一种固体氢疏通装置及超低温设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固体氢疏通装置及超低温设备，所述固体氢疏通装置设于超低温设备内，所述固体氢疏通装置包括：加热组件，所述加热组件设于所述超低温设备内的安装板上；换热螺线管，所述换热螺线管螺旋缠绕于所述加热组件上，所述加热组件通过通电而加热所述换热螺线管内的液氦。本发明中将所述换热螺线管螺旋缠绕于所述加热组件上，以通过所述加热组件对流经所述换热螺线管内的液氦进行加热，从而避免液氦内包含的少量的氢在限流管处固化而堵塞限流管，以保证超低温设备的正常运行。

Description

一种固体氢疏通装置及超低温设备
技术领域
本发明涉及超低温设备技术领域，特别涉及一种固体氢疏通装置及超低温设备。
背景技术
通常人们认为1K以下的温区就是超低温了，在超低温环境下，其它元素的物质都成为固体了，只有氦(主要包括氦的同位素，氦3与氦4)还能维持液体的状态，所以人们称它们为量子液体(因为它们在超低温条件下，表现出很多量子特性)。因此，在超低温仪器与设备中的工作介质主要就是氦4或氦3液体。
在超低温的仪器与设备中，为了进行降温的控制，通常要设置一些节流阀或限流管，而在节流阀或限流管处，流道的截面往往也是最小的。由于氦的生产与运输等环节的污染，不可能达到氦的纯度百分之百，总会有极少的杂质混入。在超低温设备中，在液氦的流动管道的最小截面处会由于长时间处于低温状态下，一些元素形成的固体物质会积累在节流阀或限流管处，出现堵塞或流动不畅等严重问题。其它杂质通过液氮冷阱或过滤筛还能够处理，但氢的固化温度则很低，大约到19K以下才出现固化的现象，而且固粒的尺度很微小，于是防止在超低温条件下氢的栓塞，就成了超低温系统与设备中经常遇到的棘手问题，而一旦出现液路的堵塞，则整个超低温系统则无法正常工作。
发明内容
本发明中为解决在超低温设备中液氦的较窄流动管路处，液氦携带的少量氢易固化而堵塞管路的问题，提供了一种固体氢疏通装置及超低温设备。
具体地，本发明所采用的技术方案如下：
一种固体氢疏通装置，设于超低温设备内，所述固体氢疏通装置包括：
加热组件，所述加热组件设于所述超低温设备内的安装板上；
换热螺线管，所述换热螺线管螺旋缠绕于所述加热组件上，所述加热组件通过通电而加热所述换热螺线管内的液氦。
所述固体氢疏通装置，其中，所述加热组件包括：
无氧铜换热体，所述无氧铜换热体连接所述安装板，所述换热螺线管螺旋缠绕于所述无氧铜换热体的外侧壁上；
加热器，所述加热器位于所述无氧铜换热体内，所述加热器与电源装置电连接。
所述固体氢疏通装置，其中，所述加热器呈柱状，所述无氧铜换热体的内腔的形状与所述加热器的形状相适配。
所述固体氢疏通装置，其中，所述无氧铜换热体上设置有第一螺栓孔，通过在所述第一螺栓孔内拧入螺栓而对所述加热器插入所述无氧铜换热体内的深度进行限制。
所述固体氢疏通装置，其中，所述无氧铜换热体上设置有超低温传感器。
所述固体氢疏通装置，其中，所述超低温传感器上设置有第二螺栓孔，通过在所述第二螺栓孔内拧入螺栓而将所述超低温传感器与所述无氧铜换热体相连接。
所述固体氢疏通装置，其中，所述安装板上连接有固定件，所述固定件连接所述加热组件。
所述固体氢疏通装置，其中，所述换热螺线管的一端连接有进液管，另一端连接出液管，所述进液管和所述出液管上均套设有隔热管。
所述固体氢疏通装置，其中，所述固定件和所述隔热管均由不锈钢制成。
一种超低温设备，其特征在于，其包括如上任一一项所述固体氢疏通装置。
有益效果：本发明中将所述换热螺线管螺旋缠绕于所述加热组件上，以通过所述加热组件对流经所述换热螺线管内的液氦进行加热，从而避免液氦内包含的少量的氢固化而堵塞限流管，以保证超低温设备的正常运行。
附图说明
图1为本发明提供的所述超低温设备的结构示意图；
图2为本发明提供的所述固体氢疏通装置的结构示意图；
图3为本发明提供的所述固体氢疏通装置的截面示意图；
附图中的标记为：1、加热组件；11、无氧铜换热体；12、加热器；2、换热螺线管；21、进液管；22、出液管；23、限流管；3、超低温传感器；4、第一螺栓孔；5、第二螺栓孔；6、固定件；7、隔热管；100、超低温设备；110、安装板。
具体实施方式
本发明提供一种固体氢疏通装置及超低温设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。
还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
本实施例提供了一种固体氢疏通装置，如图1和图2所示，所述固体氢疏通装置包括加热组件1和换热螺线管2，所述加热组件1设于所述超低温设备100内的安装板110上，所述换热螺线管2螺旋缠绕于所述加热组件1上；所述换热螺线管2包括位于进液端的进液管21和位于出液端的出液管22，所述超低温设备100内的液氦由所述进液管21流入所述换热螺线管缠绕于所述加热组件上的部分，然后流入所述出液管22；所述出液管22上设置有限流管23，所述限流管23的管径较小，液氦通过时压力较大，容易堵塞，尤其是液氦携带的少量氢在此处容易固化而堵塞所述限流管23，因此，本实施例中在所述限流管23之前设置所述固体氢疏通装置，通过所述加热组件1对所述换热螺线管2内的液氦进行加热，避免液氦内包含的少量的氢在所述限流管处固化而堵塞所述限流管23。
本发明中将所述换热螺线管2螺旋缠绕于所述加热组件1上，以通过所述加热组件1对流经所述换热螺线管2内的液氦进行加热，从而避免液氦内包含的少量的氢固化而堵塞限流管23，以保证超低温设备100的正常运行。
如图2和图3所示，所述加热组件1包括无氧铜换热体11和加热器12，例如，所述加热器12为超低温筒式加热器12；所述无氧铜换热体11连接所述安装板110，所述换热螺线管2螺旋缠绕于所述无氧铜换热体11的外侧壁上；所述加热器12位于所述无氧铜换热体11内，所述加热器12与电源装置电连接；当所述加热器12通电工作时，所述加热器12产生的热量通过所述无氧铜换热体11传递至所述换热螺线管2，从而对所述换热螺线管2内的液氦进行加热。
一具体实施例，所述加热器12的形状呈柱状，为与所述加热器12的形状相适配，所述无氧铜换热体11设置为筒状，且所述无氧铜换热体11的内腔的大小与所述加热器12的大小相适配，以使所述无氧铜换热体11的内腔侧壁与所述加热器12的外壁贴合，从而更好地传递热量。
所述无氧铜换热体11上设置有第一螺栓孔4，通过在所述第一螺栓孔4内拧入螺栓而对所述加热器12插入所述无氧铜换热体11内的深度进行限制。具体地，为对所述加热器12插入所述无氧铜换热体11内的深度进行限制，在所述第一螺栓孔4内拧入螺栓，使螺栓的螺杆伸入至所述无氧铜换热体11内，从而使所述加热器12的被螺栓定位，而不会在所述无氧铜换热体11的轴线方向上随意窜动。
进一步地，所述无氧铜换热体11上设置有超低温传感器3，所述超低温传感器3用于探测所述无氧铜换热体11的温度，所述加热器12可以根据所述超低温传感器3探测得到的温度来对所述无氧铜换热体11进行加热，以使所述换热螺线管2内的流体的温度保持在预设温度以上，例如所述预设温度为20K。具体地，所述固体氢疏通装置还可以包括控制器，所述加热器12和所述超低温传感器3均与所述控制器电连接，所述超低温传感器3将获取到的温度传输至所述控制器，然后所述控制器控制所述加热器12进行加热，使所述换热螺线管2内的流体的温度保持在预设温度以上，以通过所述控制器、所述超低温传感器3以及所述加热器12对所述换热螺线管2内的液氦的温度进行协调控制。
在一些实施例中，如图3所示，所述超低温传感器3上设置有第二螺栓孔5，通过在所述第二螺栓孔5内拧入螺栓而将所述超低温传感器3与所述无氧铜换热体11相连接，即，将螺栓拧入所述第二螺栓孔5内，并将螺栓拧入所述无氧铜换热体11，以将所述超低温传感器3固定于所述无氧铜换热11体上。
所述安装板110和所述加热组件1之间连接有固定件6，即，所述固定件6的一端连接所述安装板110，另一端连接所述加热组件1，从而使得所述加热组件1通过所述固定件6安装于所述安装板110上，以通过所述固定件6进行隔热，避免所述加热组件1直接接触所述超低温设备100中的其它零部件而影响设备的运行。
进一步地，所述进液管21上和所述出液管22上均套设有隔热管7，以对被加热的液氦进行隔热，避免热量传递至所述超低温设备100中的其它部件而影响设备的运行。
更进一步地，所述固定件6和所述隔热管7均可以由不锈钢制成，由于不锈钢的热传递性能较差，因此通过采用不锈钢来制成所述固定件6和所述隔热管7，可以使得所述隔热管7和所述固定件6的隔热性能更佳，从而更有利于所述超低温设备100的稳定运行。
本实施例中还提供了一种超低温设备，所述超低温设备100包括如上任一所述固定疏通装置。
综上所述，本发明公开了一种固体氢疏通装置及超低温设备，所述固体氢疏通装置设于超低温设备内，所述固体氢疏通装置包括：加热组件，所述加热组件设于所述超低温设备内的安装板上；换热螺线管，所述换热螺线管螺旋缠绕于所述加热组件上，所述加热组件通过通电而加热所述换热螺线管内的液氦。本发明中将所述换热螺线管螺旋缠绕于所述加热组件上，以通过所述加热组件对流经所述换热螺线管内的液氦进行加热，从而避免液氦内包含的少量的氢固化而堵塞限流管，以保证超低温设备的正常运行。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种固体氢疏通装置，设于超低温设备内，其特征在于，所述固体氢疏通装置包括：
加热组件，所述加热组件设于所述超低温设备内的安装板上；
换热螺线管，所述换热螺线管螺旋缠绕于所述加热组件上，所述加热组件通过通电而加热所述换热螺线管内的液氦。
2.根据权利要求1所述固体氢疏通装置，其特征在于，所述加热组件包括：
无氧铜换热体，所述无氧铜换热体连接所述安装板，所述换热螺线管螺旋缠绕于所述无氧铜换热体的外侧壁上；
加热器，所述加热器位于所述无氧铜换热体内，所述加热器与电源装置电连接。
3.根据权利要求2所述固体氢疏通装置，其特征在于，所述加热器呈柱状，所述无氧铜换热体的内腔的形状与所述加热器的形状相适配。
4.根据权利要求2所述固体氢疏通装置，其特征在于，所述无氧铜换热体上设置有第一螺栓孔，通过在所述第一螺栓孔内拧入螺栓而对所述加热器插入所述无氧铜换热体内的深度进行限制。
5.根据权利要求2所述固体氢疏通装置，其特征在于，所述无氧铜换热体上设置有超低温传感器。
6.根据权利要求5所述固体氢疏通装置，其特征在于，所述超低温传感器上设置有第二螺栓孔，通过在所述第二螺栓孔内拧入螺栓而将所述超低温传感器与所述无氧铜换热体相连接。
7.根据权利要求1所述固体氢疏通装置，其特征在于，所述安装板上连接有固定件，所述固定件连接所述加热组件。
8.根据权利要求7所述固体氢疏通装置，其特征在于，所述换热螺线管的一端连接有进液管，另一端连接出液管，所述进液管和所述出液管上均套设有隔热管。
9.根据权利要求8所述固体氢疏通装置，其特征在于，所述固定件和所述隔热管均由不锈钢制成。
10.一种超低温设备，其特征在于，其包括如权利要求1－9任一所述固体氢疏通装置。
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