CN201975194U - 用于低温超导磁体装置的氦液化冷凝器结构 - Google Patents

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章学华
王福堂
陈志友
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Abstract

一种用于低温超导磁体装置的氦液化冷凝器结构，由冷凝器，托筒，波纹管，托板等组成，其特征是冷凝器材料上采用进口无氧铜，RRR值大于250，减少冷凝器两端的传热温差，提高传热效率。结构上采用离中心发散式翅片结构，以较小质量的材料获得较大的换热面积。冷凝器换热效率可达95％～98％。在维持磁体杜瓦零蒸发的同时，最大程度获得更高的液氦产量。

Description

用于低温超导磁体装置的氦液化冷凝器结构
所属技术领域
本实用新型涉及一种用于低温超导磁体装置的氦液化冷凝器结构。
背景技术
目前，低温超导磁体装置普遍采用4.2K制冷机来冷凝再液化氦气，维持液氦的零蒸发，并且由一定的液氦产量。其中与制冷机二级冷头直接耦合的氦液化冷凝器的结构设计是技术核心。设计时应充分考虑换热面积、换热效率、制冷机气缸受力影响以及与液氦筒的耦合方式等方面。现有的大部分低温冷凝器结构上多采用翅片式或蜂窝式，材料通常选取铝或铜。一般换热效率在90％以上，换热面积也基本达到换热要求。但是，国际上液氦级的制冷机冷量一般为0.5～1.5W，去除磁体装置本身的冷损，实际用来液化氦气的冷量非常有限，这使得液氦产量很低，有的装置甚至无法维持零蒸发。另外，制冷机的二级气缸壁厚很薄，通常只有0.5mm，强度有限。所以在保证足够换热面积的同时，冷凝器本身的重量对制冷机气缸的影响也比较重要，过大质量的冷凝器会造成气缸变形，活塞被卡死，制冷机无法正常运行。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有冷凝器存在的上述缺陷，氦气由冷凝器真空部分的侧孔进气，流经中间通道，中心孔出气，发散后由四周翅片冷却，冷凝器换热效率可达95％～98％。在维持磁体杜瓦零蒸发的同时，最大程度的获得更高的液氦产量。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案：材料上采用进口无氧铜，RRR值大于250，减少冷凝器两端的传热温差，提高传热效率。结构上采用离中心发散式翅片结构，以较小质量的材料获得较大的换热面积。冷凝器与制冷机二级冷头之间加铟片刚性连接，与磁体液氦筒之间采用薄厚0.1mm波纹管柔性连接，既减少制冷机二级冷损，又保护了制冷机二级气缸。
本实用新型的有益效果是，结构更合理，易于加工，质量轻；传热温差小，换热效率高。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的三维剖面图。
图3是本实用新型的三维仰视图。
图中标号：1.制冷机二级冷头，2.冷凝器，3.液氦筒法兰，4.托筒，5.波纹管，6.托板。
具体实施方式
在图1中：冷凝器(2)与波纹管(5)真空钎焊，焊缝经氦质谱仪检漏。液氦筒法兰(3)、托筒(4)、托板(6)与波纹管(5)之间氩弧焊接，整个组件低温下经氦质谱仪检漏，漏率达10-10Pa.m3/s。安装时，冷凝器与制冷机冷头之间加垫铟片，通过六只M5黄铜螺栓连接。

Claims (3)

1.一种用于低温超导磁体装置的氦液化冷凝器结构，由冷凝器，托筒，波纹管，托板等组成，其特征是冷凝器材料上采用进口无氧铜，RRR值大于250，结构上采用离中心发散式翅片结构，室温氦气经一级换热器预冷后，经换热器管道由冷凝器真空部分的侧孔进气，中心孔向下出气，发散后由四周翅片冷却，冷凝器与制冷机二级冷头之间加铟片刚性连接，与磁体液氦筒之间采用薄厚0.1mm波纹管柔性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温超导磁体装置的氦液化冷凝器结构，其特征是结构上采用离中心发散式翅片结构，氦气经一级换热器预冷后，经换热器管道由冷凝器真空部分的侧孔进气，中心孔向下出气，发散后由四周翅片冷却。
3.根据权利要求1所述的一种用于低温超导磁体装置的氦液化冷凝器结构，其特征是冷凝器与制冷机二级冷头之间加铟片刚性连接，与磁体液氦筒之间采用薄厚0.1mm波纹管柔性连接。 
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