CN218214849U - 一种氦气循环冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及冷却装置技术领域，公开了一种氦气循环冷却系统。本申请中，外壳的内底部固定安装有固定箱，固定箱的内部固定安装有铜制基座，第一固定孔的内部插接有被动换热管，第二固定孔的内部插接有主动换热管，被动换热管的两端设置有氦气管，氦气管上顺时针依次连接有氦气压缩机、被冷却部件和被动换热管组成闭合回路，主动换热管的两端设置有冷却管，冷却管上逆时针依次连接有制冷压缩机、冷凝器和主动换热管组成闭合回路，通过铜制基座对被动换热管和主动换热管进行传热，使装置与传统的水传热相比传热速度更快，从而使装置能够更快的将被冷却部件冷却至指定温度，提高装置的冷却速度。

Description

一种氦气循环冷却系统

技术领域

本申请属于冷却装置技术领域，具体为一种氦气循环冷却系统。

背景技术

某些应用场合下，对象需要被冷却至极低的温度，如高温超导磁体需要被冷却至30K温区，高温超导电缆需要被冷却至70K温区，才能实现正常的超导工作状态。一种冷却方式为使用制冷机对被冷却对象直接传导冷却，该方式使用简单，在真空度满足要求的前提下，只需开关制冷机按钮即可。但在某些应用场合，如高温超导电机转子超导磁体的冷却、被冷却对象振动噪声要求高的场合等无法采用制冷机传导冷却形式，这些场合均可使用低温氦气对被冷却对象进行循环冷却，具有冷却装置布置灵活、隔离振动、传热效率高等优势，相较采用液态冷却介质冷却，还具有安全性高的优点。

如公开号为CN208186894U的一种氦气循环冷却系统，结构主要由氦气循环单元、制冷循环单元、换热单元和控制单元四个单元组成，氦气循环单元和制冷循环单元是两个相对独立的单元，通过换热单元把氦气循环单元和制冷循环单元连接起来，控制单元中的各个仪表与其他单元的某些部件连接，以实现各单元之间的控制功能，本实用新型提供的氦气循环冷却系统，可使被冷却部件始终保持在恒定的温度工作，冷却效果好且稳定。

在实现本申请过程中，发明人发现该技术中至少存在如下问题：该装置的换热单元使用水作为传热介质，相较于固态的金属，液态的水传热速度慢，使装置启动后需要等待较长时间才能将被冷却部件降低至指定温度，降低了装置的冷却启动速度。

实用新型内容

本申请的目的在于：为了解决上述提出的装置的冷却启动速度慢的问题，提供一种氦气循环冷却系统。

本申请采用的技术方案如下：

一种氦气循环冷却系统，包括外壳，所述外壳的内底部固定安装有固定箱，所述固定箱的内部固定安装有铜制基座，所述铜制基座的内部开设有第一固定孔，所述第一固定孔的内部插接有被动换热管，所述铜制基座的内部开设有第二固定孔，所述第二固定孔的内部插接有主动换热管，所述被动换热管的两端设置有氦气管，所述氦气管上顺时针依次连接有氦气压缩机、被冷却部件和被动换热管组成闭合回路，所述主动换热管的两端设置有冷却管，所述冷却管上逆时针依次连接有制冷压缩机、冷凝器和主动换热管组成闭合回路。

通过采用上述技术方案，通过铜制基座对被动换热管和主动换热管进行传热，使装置相对与传统的水传热相比传热速度更快，从而使装置能够更快的将被冷却部件冷却至指定温度，提高装置的降温冷却速度。

在一优选的实施方式中，所述氦气管上连接有供气管，所述氦气管与供气管连接的位置位于氦气压缩机和被冷却部件之间，所述供气管的一端穿过外壳后两端分别设置有主用阀和备用阀，所述主用阀和备用阀的底部均设置有氦气罐。

通过采用上述技术方案，通过设置两个氦气罐并设置主用阀和备用阀分布控制两个氦气罐的开关，使装置无需停止工作就能够更换氦气罐，使氦气的补充更加便利。

在一优选的实施方式中，所述第一固定孔的尺寸与被动换热管相契合，所述第二固定孔的尺寸与主动换热管相契合。

通过采用上述技术方案，使铜制基座与被动换热管和主动换热管贴合的更加紧密，提高铜制基座与被动换热管和主动换热管之间的传热速度。

在一优选的实施方式中，所述固定箱的顶部通过预设的螺栓固定安装有盖板。

通过采用上述技术方案，通过盖板对被动换热管和主动换热管进行固定，提高装置的稳定性。

在一优选的实施方式中，所述被动换热管和主动换热管呈弯曲的蛇形。

通过采用上述技术方案，增大被动换热管和主动换热管与铜制基座之间的接触面积，提高传热效率，从而提高装置的冷却效果。

在一优选的实施方式中，所述铜制基座的内部固定安装有温度探头，所述温度探头的一端穿过固定箱电性连接有控制单元，所述控制单元另一端连接于制冷压缩机。

通过采用上述技术方案，通过控制单元控制制冷压缩机的启停，可以将铜制基座的温度控制在恒定温度状态，从而使被冷却部件的温度保持恒定。

在一优选的实施方式中，所述固定箱的外部和所述盖板的顶部均设置有保温层。

通过采用上述技术方案，通过设置保温层隔绝铜制基座外部的热量，尽量避免外部温度对铜制基座内部的影响，提高装置的冷却效果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请的有益效果是：

1、本申请中，通过铜制基座对被动换热管和主动换热管进行传热，使装置相对与传统的水传热相比传热速度更快，从而使装置能够更快的将被冷却部件冷却至指定温度，提高装置的降温冷却速度。

2、本申请中，通过设置两个氦气罐并设置主用阀和备用阀分布控制两个氦气罐的开关，使装置无需停止工作就能够更换氦气罐，使氦气的补充更加便利。

附图说明

图1为本申请中整体结构俯面剖视图；

图2为本申请中固定箱部分结构立体示意图；

图3为本申请中整体结构立体图。

图中标记：1、外壳；2、供气管；3、主用阀；4、备用阀；5、氦气罐；6、固定箱；7、铜制基座；8、第一固定孔；9、第二固定孔；10、被动换热管；11、主动换热管；12、盖板；13、氦气管；14、氦气压缩机；15、被冷却部件；16、冷却管；17、制冷压缩机；18、冷凝器；19、温度探头；20、控制单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面将结合图1-图3对本申请实施例的一种氦气循环冷却系统进行详细的说明。

实施例：

参照图1，一种氦气循环冷却系统，包括外壳1，外壳1的内底部固定安装有固定箱6，固定箱6的内部固定安装有铜制基座7，通过固定箱6对铜制基座7进行安装和固定。

参照图1和图2，铜制基座7的内部开设有第一固定孔8，第一固定孔8的内部插接有被动换热管10，被动换热管10的两端设置有氦气管13，氦气管13上顺时针依次连接有氦气压缩机14、被冷却部件15和被动换热管10组成闭合回路，通过氦气压缩机14带动氦气管13内部的氦气在氦气管13内部循环流动，低温的氦气经过被冷却部件15对被冷却部件15进行降温，从而对被冷却部件15进行冷却。

参照图1和图2，铜制基座7的内部开设有第二固定孔9，第二固定孔9的内部插接有主动换热管11，主动换热管11的两端设置有冷却管16，冷却管16上逆时针依次连接有制冷压缩机17、冷凝器18和主动换热管11组成闭合回路，通过制冷压缩机17将冷却管16内部制冷剂低压提升为高压，并使制冷剂沿着冷却管16不断循环流动，通过冷凝器18将冷却管16内部制冷剂中的热量以很快的方式传到附近的空气中，提高制冷效果，从而对主动换热管11进行降温，主动换热管11和被动换热管10通过铜制基座7进行热量交换，从而保持被动换热管10内部氦气的持续低温，铜制基座7为铜块传热速度快，从而使装置能够快速的将被冷却部件15降温至指定温度。

参照图2，第一固定孔8的尺寸与被动换热管10相契合，第二固定孔9的尺寸与主动换热管11相契合，使铜制基座7与被动换热管10和主动换热管11贴合的更加紧密，提高铜制基座7与被动换热管10和主动换热管11之间的传热速度。

参照图2，固定箱6的顶部通过预设的螺栓固定安装有盖板12，通过盖板12对被动换热管10和主动换热管11进行固定，提高装置的稳定性。

参照图2，固定箱6的外部和盖板12的顶部均设置有保温层，通过设置保温层隔绝铜制基座7外部的热量，尽量避免外部温度对铜制基座7内部的影响，提高装置的冷却效果。

参照图2，被动换热管10和主动换热管11呈弯曲的蛇形，增大被动换热管10和主动换热管11与铜制基座7之间的接触面积，提高传热效率，从而提高装置的冷却效果。

参照图1和图3，氦气管13上连接有供气管2，氦气管13与供气管2连接的位置位于氦气压缩机14和被冷却部件15之间，供气管2的一端穿过外壳1后两端分别设置有主用阀3和备用阀4，主用阀3和备用阀4的底部均设置有氦气罐5，氦气罐5内部灌装氦气，通过氦气罐5对氦气管13内部氦气进行补充，通过设置两个氦气罐5使装置在正常使用时通过开启主用阀3对氦气进行补充，当主用阀3底部的氦气罐5内部氦气用尽时关闭主用阀3开启备用阀4对氦气进行补充，使装置无需停止工作更换氦气罐5，使氦气的补充更加便利。

参照图1，铜制基座7的内部固定安装有温度探头19，温度探头19的一端穿过固定箱6电性连接有控制单元20，控制单元20另一端连接于制冷压缩机17，正常工作时，铜制基座7的温度保持恒定不变，温度探头19检测到的温度恒定，使被动换热管10和主动换热管11之间达到稳定的换热效果。当温度探头19上检测到的温度不恒定时，通过控制单元20把这一信号反馈给制冷压缩机17，通过控制制冷压缩机17的启停，可以将铜制基座7的温度控制在恒定温度状态，从而使被冷却部件15的温度保持恒定。

本申请一种氦气循环冷却系统实施例的实施原理为：

通过制冷压缩机17将冷却管16内部制冷剂低压提升为高压，并使制冷剂沿着冷却管16不断循环流动，通过冷凝器18将冷却管16内部制冷剂中的热量以很快的方式传到附近的空气中，提高制冷效果，从而对主动换热管11进行降温，主动换热管11和被动换热管10通过铜制基座7进行热量交换，从而保持被动换热管10内部氦气的持续低温，通过氦气压缩机14带动氦气管13内部的氦气在氦气管13内部循环流动，低温的氦气经过被冷却部件15对被冷却部件15进行降温，从而对被冷却部件15进行冷却。正常工作时，铜制基座7的温度保持恒定不变，温度探头19检测到的温度恒定，使被动换热管10和主动换热管11之间达到稳定的换热效果。当温度探头19上检测到的温度不恒定时，通过控制单元20把这一信号反馈给制冷压缩机17，通过控制制冷压缩机17的启停，可以将铜制基座7的温度控制在恒定温度状态，从而使被冷却部件15的温度保持恒定。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种氦气循环冷却系统，包括外壳（1），其特征在于：所述外壳（1）的内底部固定安装有固定箱（6），所述固定箱（6）的内部固定安装有铜制基座（7），所述铜制基座（7）的内部开设有第一固定孔（8），所述第一固定孔（8）的内部插接有被动换热管（10），所述铜制基座（7）的内部开设有第二固定孔（9），所述第二固定孔（9）的内部插接有主动换热管（11），所述被动换热管（10）的两端设置有氦气管（13），所述氦气管（13）上顺时针依次连接有氦气压缩机（14）、被冷却部件（15）和被动换热管（10）组成闭合回路，所述主动换热管（11）的两端设置有冷却管（16），所述冷却管（16）上逆时针依次连接有制冷压缩机（17）、冷凝器（18）和主动换热管（11）组成闭合回路。

2.根据权利要求1所述的一种氦气循环冷却系统，其特征在于：所述氦气管（13）上连接有供气管（2），所述氦气管（13）与供气管（2）连接的位置位于氦气压缩机（14）和被冷却部件（15）之间，所述供气管（2）的一端穿过外壳（1）后两端分别设置有主用阀（3）和备用阀（4），所述主用阀（3）和备用阀（4）的底部均设置有氦气罐（5）。

3.如权利要求1所述的一种氦气循环冷却系统，其特征在于：所述第一固定孔（8）的尺寸与被动换热管（10）相契合，所述第二固定孔（9）的尺寸与主动换热管（11）相契合。

4.如权利要求1所述的一种氦气循环冷却系统，其特征在于：所述固定箱（6）的顶部通过预设的螺栓固定安装有盖板（12）。

5.如权利要求1所述的一种氦气循环冷却系统，其特征在于：所述被动换热管（10）和主动换热管（11）呈弯曲的蛇形。

6.如权利要求1所述的一种氦气循环冷却系统，其特征在于：所述铜制基座（7）的内部固定安装有温度探头（19），所述温度探头（19）的一端穿过固定箱（6）电性连接有控制单元（20），所述控制单元（20）另一端连接于制冷压缩机（17）。

7.如权利要求1所述的一种氦气循环冷却系统，其特征在于：所述固定箱（6）的外部设置有保温层。

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