CN214369260U - 一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，包括辐射冷板热交换组件、杜瓦内舱、杜瓦外舱、内置绝热模块和绝热舱门组件，辐射冷板热交换组件的主体部分设置于杜瓦内舱中，用于完成冷量从外部到杜瓦内舱的传递，对舱内储物制冷；杜瓦内舱与杜瓦外舱形成夹层结构，内置绝热模块设置于杜瓦内舱中，且外围与杜瓦内舱的内壁配合起到密封作用，绝热舱门组件与杜瓦内舱的端面配合并能密封。本实用新型采用高真空杜瓦结构及绝热舱门等绝热措施将漏热降至最低，提供优良的保温效果。辐射冷板热交换组件通过辐射冷板内设流道的方式，大大提高了低温冷板上温度分布的均匀性，几乎免除温度梯度，使得辐射换热下的舱内空间具备更好的温度均匀性。

Description

一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱

技术领域

本实用新型涉及流体换热和真空设备领域，尤其涉及一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱。

背景技术

杜瓦储存容器是由双层壁构成的容器，在壁间抽成高真空以减小气体的传热，双层壁相对的两个表面镀银或抛光以降低辐射率，从而使辐射传热尽可能地减小，内壁通向室温部分的颈管用热传导差的材料，如薄壁的不锈钢或者用非金属材料制成以减少从室温经颈管材料的固体导热而传入的热量。随着绝热技术的发展，杜瓦容器又增加了多层绝热与多屏绝热的形式，使杜瓦容器的漏热进一步降低。

现以某一超导磁体低温杜瓦装置为例进行说明，该装置采用双层杜瓦、防辐射铜冷屏、多层绝热辐射屏方式的绝热系统。辐射传热与两物体温度的四次方的差值成比例，因而减少辐射传热的最有效方法就是降低较高物体的温度。在低温技术中，常用铜等热导性好的材料做成固定在某个低的温度下的辐射屏，用来吸收来自外界温度较高物体的辐射热量，从而可以大大减少向内部温度较低物体的辐射传热。从传热机理可知，当杜瓦装置的真空夹层被抽成高真空后，辐射传热将成为漏热的主要来源。为了提高装置的绝热性能，就必须减少辐射漏热。

在真空夹层内增加防辐射屏和设置多层绝热，是有效地降低夹层内冷热壁之间辐射漏热的方式之一。液氦杜瓦瓶真空夹层的处理：真空夹层一般只需要用机械泵抽真空即可。但是在向杜瓦瓶内灌注液氦后，原来瓶内的其它剩余气体除氦气外会被全部冻结，这样就会使夹层内的真空度提高。能否达到所设计的真空度，关键在于夹层中的氦气含量的多少。经验的做法是：通过夹层真空抽气管对夹层反复抽空并放入空气5—10次，用空气来“冲洗”夹层空间，然后再抽真空后封住抽气管。

降低物体表面的发射率，是减少辐射传热的另一种有效的方法。辐射传热近似地与发射率￡的降低成比例地减少。一般采取高电导率的纯金属，同时对物体表面进行抛光、清洁和去除应力等措施。

杜瓦装置由外到内的热量传递非常复杂，其中最有影响的漏热有：

(1)从处在室温的杜瓦瓶口金属端盖向下的热辐射；

(2)沿着内杜瓦壁颈管向下的固体传导热；

(3)铜屏向内杜瓦壁的热辐射；

(4)支撑构件的传导热；

(5)超导电流引线和输液管的传导热，以及通过剩余气体的传热。

此外，很多场合辐射冷板需要通过长距离导热实现冷却，故辐射冷板存在温度梯度，舱内温度均匀性尚可改善，考虑辐射面积(紧凑性)时制冷速率存在提高空间(做到兼顾)。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其在保证杜瓦容器低漏热基本性能的同时，能够改善储舱内温度分布不均现象，提高储舱内冷量输出速率的同时兼顾储舱紧凑性。

本实用新型的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，包括辐射冷板热交换组件、杜瓦内舱、杜瓦外舱、内置绝热模块和绝热舱门组件，所述辐射冷板热交换组件的主体部分设置于所述杜瓦内舱中，用于完成冷量从外部到所述杜瓦内舱的传递，对舱内储物制冷；所述杜瓦内舱与所述杜瓦外舱形成夹层结构，所述内置绝热模块设置于所述杜瓦内舱中，且外围与所述杜瓦内舱的内壁配合起到密封作用，所述绝热舱门组件与所述杜瓦内舱的端面配合并能密封。

进一步的，所述辐射冷板热交换组件包括主体部分、内管和外管，所述主体部分为辐射冷板，包括辐射冷板基板和辐射冷板盖板，所述辐射冷板盖板通过与所述辐射冷板基板配合并密封形成辐射冷板内部流道，所述内管与所述外管同心布置形成环形夹层通道；外部冷媒由所述内管的一端流入所述主体部分即辐射冷板，再由所述夹层通道及出口管段流出所述杜瓦冷储舱。

进一步的，所述辐射冷板基板上刻有多排轴向槽道或微通道。

进一步的，所述辐射冷板均匀布置配合于所述内管及所述外管的周向位置，并与所述内管及所述外管的轴线方向平行。

进一步的，所述辐射冷板、所述内管和所述外管在彼此配合处均设矩形开口，以连通流道并彼此固定。

进一步的，所述辐射冷板设置为四组，将筒形的所述杜瓦内舱均匀分隔为四个扇区空间。

进一步的，所述辐射冷板热交换组件、所述杜瓦内舱及所述杜瓦外舱同轴布置。

进一步的，所述杜瓦内舱的内表面采用高发射率表面，所述辐射冷板的外表面采用高吸收率表面。

进一步的，所述杜瓦内舱与所述杜瓦外舱之间的夹层采用高真空多层绝热方式。

进一步的，所述内置绝热模块及所述绝热舱门组件的主体材料包括低导热率材料。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型采用高真空杜瓦结构及绝热舱门等绝热措施将漏热降至最低，提供优良的保温效果；

本实用新型杜瓦冷储舱的辐射冷板热交换组件，通过辐射冷板内设流道的方式，大大提高了低温冷板上温度分布的均匀性，几乎免除温度梯度，使得辐射换热下的舱内空间具备更好的温度均匀性；同时辐射换热温差也一定程度增大，提高了传热速率；

本实用新型采用同轴周向均匀布置辐射冷板的结构，在有效地增大冷辐射面面积的同时具备较高紧凑性，扇区分隔的形式也有利于储物安置及布局优化。

附图说明

图1是本实用新型实施例的杜瓦冷储舱的结构示意图；

图2是图1所示杜瓦冷储舱的内部轴向剖面视图；

图3是本实用新型实施例的辐射冷板热交换组件的结构示意图；

附图标记：1-辐射冷板热交换组件、2-杜瓦内舱、3-杜瓦外舱、4-内置绝热模块、5-绝热舱门组件；101-外管、102-内管、103-辐射冷板基板、104-辐射冷板盖板。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本实用新型的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，包括辐射冷板热交换组件1、杜瓦内舱2、杜瓦外舱3、内置绝热模块4和绝热舱门组件5，辐射冷板热交换组件1的主体部分设置于杜瓦内舱2中，用于完成冷量从外部到杜瓦内舱2的传递，对舱内储物制冷。杜瓦内舱2与杜瓦外舱3形成夹层结构，内置绝热模块4设置于杜瓦内舱2中，且外围与杜瓦内舱2的内壁配合起到密封作用，绝热舱门组件5与杜瓦内舱2的端面配合并能密封。

具体的，辐射冷板热交换组件1包括主体部分、内管102和外管101，主体部分为辐射冷板，包括辐射冷板基板103和辐射冷板盖板104，辐射冷板盖板104通过与辐射冷板基板103配合并密封形成辐射冷板内部流道，内管102与外管101同心布置形成环形夹层通道。外部冷媒由内管102的一端流入主体部分即辐射冷板，再由夹层通道及出口管段流出杜瓦冷储舱，一往一返构建起外部制冷系统与舱内环境的循环联系。

在本实用新型的一个优选实施方式中，辐射冷板基板103上刻有多排轴向槽道或微通道。

在本实用新型的一个优选实施方式中，如图2所示，辐射冷板均匀布置配合于内管102及外管101的周向位置，并与内管102及外管101的轴线方向平行。具体的，如图3所示，辐射冷板、内管102和外管101在彼此配合处均设矩形开口，以连通流道并彼此固定。更为具体的，该矩形开口设置于内管102末端(沿管内流向)及外管101始端在相应于冷板内流道进出口位置，以实现管内流道与冷板内流道的连通，并实现辐射冷板部分固定。

可选的，辐射冷板设置为四组，将筒形的杜瓦内舱2均匀分隔为四个扇区空间。

在本实用新型的一个优选实施方式中，辐射冷板热交换组件1、杜瓦内舱2及杜瓦外舱3同轴布置，内管102和外管101与杜瓦舱体连接处设密封结构或焊接。

由于辐射换热作为冷量直接输送给舱内环境及储物的主要热交换形式，同时也是辐射冷板热交换组件1牵涉所有的换热过程中阻力最大的环节，应当给予有效强化，而改变辐射表面的特性是主要的强化手段。

因此，在本实用新型的一个优选实施方式中，杜瓦内舱2的内表面采用高发射率表面，辐射冷板的外表面采用高吸收率表面。可选的，通过涂镀高发射率或高吸收率的材料等方式来实现。

在本实用新型的一个优选实施方式中，杜瓦内舱2与杜瓦外舱3之间的夹层采用高真空多层绝热方式。

在本实用新型的一个优选实施方式中，内置绝热模块4及绝热舱门组件5的主体材料包括低导热率材料。可选的，该低导热率材料采用聚氨酯发泡等。

在本实用新型的一个优选实施方式中，绝热舱门组件5与杜瓦冷储舱的舱体为活页连接。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是本实用新型使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (10)

1.一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，包括辐射冷板热交换组件、杜瓦内舱、杜瓦外舱、内置绝热模块和绝热舱门组件，所述辐射冷板热交换组件的主体部分设置于所述杜瓦内舱中，用于完成冷量从外部到所述杜瓦内舱的传递，对舱内储物制冷；所述杜瓦内舱与所述杜瓦外舱形成夹层结构，所述内置绝热模块设置于所述杜瓦内舱中，且外围与所述杜瓦内舱的内壁配合起到密封作用，所述绝热舱门组件与所述杜瓦内舱的端面配合并能密封。

2.根据权利要求1所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述辐射冷板热交换组件包括主体部分、内管和外管，所述主体部分为辐射冷板，包括辐射冷板基板和辐射冷板盖板，所述辐射冷板盖板通过与所述辐射冷板基板配合并密封形成辐射冷板内部流道，所述内管与所述外管同心布置形成环形夹层通道；外部冷媒由所述内管的一端流入所述主体部分即辐射冷板，再由所述夹层通道及出口管段流出所述杜瓦冷储舱。

3.根据权利要求2所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述辐射冷板基板上刻有多排轴向槽道或微通道。

4.根据权利要求2所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述辐射冷板均匀布置配合于所述内管及所述外管的周向位置，并与所述内管及所述外管的轴线方向平行。

5.根据权利要求4所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述辐射冷板、所述内管和所述外管在彼此配合处均设矩形开口，以连通流道并彼此固定。

6.根据权利要求4所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述辐射冷板设置为四组，将筒形的所述杜瓦内舱均匀分隔为四个扇区空间。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述辐射冷板热交换组件、所述杜瓦内舱及所述杜瓦外舱同轴布置。

8.根据权利要求1～6任一项所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述杜瓦内舱的内表面采用高发射率表面，所述辐射冷板的外表面采用高吸收率表面。

9.根据权利要求1～6任一项所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述杜瓦内舱与所述杜瓦外舱之间的夹层采用高真空多层绝热方式。

10.根据权利要求1～6任一项所述的一种内置辐射冷板组件的杜瓦冷储舱，其特征在于，所述内置绝热模块及所述绝热舱门组件的主体材料包括低导热率材料。

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