CN219037151U - 一种双路制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双路制冷系统，包括具有第一腔体的第一主体、设于第一主体中的且具有第二腔体的第二主体、设于第二主体中的且具有第三腔体的第三主体、设于第二主体中的液氮杜瓦、设于第三主体中的液氦杜瓦、设于第三主体中的且具有第四腔体的第四主体、一端与第四主体连通的且另一端依次穿出第三主体、第二主体和第一主体的出气管；双路制冷系统还包括预冷管路和制冷管路：预冷管路从外部进入第一主体并依次与液氮杜瓦和液氦杜瓦换热后与第四主体连通；制冷管路从外部进入第一主体并依次与液氮杜瓦和液氦杜瓦换热后，再经过膨胀阀与第四主体连通，膨胀阀位于第三主体中。本实用新型双路制冷系统，能够快速将温度降至1‑2K，制冷效率相对较高。

Description

一种双路制冷系统

技术领域

本实用新型涉及JT制冷机技术领域，特别涉及一种双路制冷系统。

背景技术

制冷系统是实现1-2K低温实验条件的重要手段。现有的制冷系统，一般通过膨胀阀来提高氦气的膨胀比，以将温度降至1-2K，而氦气通过膨胀阀时流速较慢，并且对膨胀阀的调节还会破坏真空环境和低温环境。因此该制冷系统整体的降温速度较慢，制冷效率相对较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双路制冷系统，能够快速将温度降至1-2K，制冷效率相对较高。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种双路制冷系统，包括具有第一腔体的第一主体、设于所述第一主体中的且具有第二腔体的第二主体、设于所述第二主体中的且具有第三腔体的第三主体、设于所述第二主体中的液氮杜瓦、设于所述第三主体中的液氦杜瓦；

所述双路制冷系统还包括设于所述第三主体中的且具有第四腔体的第四主体、一端与所述第四主体连通的且另一端依次穿出所述第三主体、所述第二主体和所述第一主体的出气管；

所述双路制冷系统还包括预冷管路和制冷管路：

所述预冷管路从外部进入所述第一主体并依次与所述液氮杜瓦和所述液氦杜瓦换热后与所述第四主体连通；

所述制冷管路从外部进入所述第一主体并依次与所述液氮杜瓦和所述液氦杜瓦换热后，再经过膨胀阀后与所述第四主体连通，所述膨胀阀位于所述第三主体中。

优选地，所述制冷管路与所述液氦杜瓦换热后，先经过逆流回热换热器再经过所述膨胀阀，所述逆流回热换热器位于所述第三主体中且用于与所述出气管换热。

优选地，所述液氮杜瓦和所述液氦杜瓦分别环设于所述第二主体和所述第三主体中，所述出气管从所述液氮杜瓦和所述液氦杜瓦的中心通孔处向上伸出。

更优选地，所述第四主体位于所述液氦杜瓦的中心通孔底部。

优选地，所述第二主体吊装在所述第一主体中，所述第二主体的顶部为与所述液氮杜瓦传热连接的第一热沉，所述出气管上设有与所述第一热沉换热的第一出气换热器。

更优选地，所述第三主体吊装在所述第二主体中，所述第三主体的顶部为与所述液氦杜瓦传热连接的第二热沉，所述出气管上设有与所述第二热沉换热的第二出气换热器。

更进一步优选地，所述第二热沉还用于分别为所述预冷管路和所述制冷管路换热。

优选地，所述液氮杜瓦底部设有用于分别为所述预冷管路和所述制冷管路换热的第一进气换热器。

优选地，所述液氦杜瓦底部设有用于分别为所述预冷管路和所述制冷管路换热的第二进气换热器。

优选地，所述双路制冷系统还包括设于所述第一主体外侧的且与所述出气管连通的抽气泵。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型双路制冷系统，通过设置一路预冷管路和一路制冷管路，预冷管路不与膨胀阀连通，预冷管路从外部进入第一主体中，其中的氦气流量可以从外部自由调节并设置的较大，以快速地将温度降至4K左右；接着氦气再通过与膨胀阀连通的制冷管路将温度降至1-2K。该双路制冷系统能够相对快速地将温度降至1-2K，制冷效率相对较高。

附图说明

附图1为根据本实用新型具体实施例双路制冷系统的结构示意图。

其中：1、第一主体；2、第二主体；21、第一热沉；22、第一冷屏；3、第三主体；31、第二热沉；32、第二冷屏；4、液氮杜瓦；5、液氦杜瓦；6、第四主体；7、出气管；8、膨胀阀；9、逆流回热换热器；10、第一出气换热器；11、第二出气换热器；12、第一进气换热器；13、第二进气换热器；14、抽气泵；15、实验组件；16、预冷管路；17、制冷管路；18、第三进气换热器。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”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实用新型实施例和简化描述，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实施例的限制。

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个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型实施例的不同结构。为了简化本实用新型实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型实施例。此外，本实用新型实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

参见图1所示，本实施例提供一种双路制冷系统，包括具有第一腔体的第一主体1、设于第一主体1中的且具有第二腔体的第二主体2、设于第二主体2中的且具有第三腔体的第三主体3、设于第二主体2中的液氮杜瓦4、设于第三主体3中的液氦杜瓦5、设于第三主体3中的且具有第四腔体的第四主体6，第四主体6用于连接实验组件15。

在本实施例中：

第二主体2吊装在第一主体1中，第二主体2的顶部为与液氮杜瓦4传热连接的第一热沉21，第二主体2还包括连接在液氮杜瓦4下方的第一冷屏22，第三主体3设于第一冷屏22中；

第三主体3吊装在第二主体2中，第三主体3的顶部为与液氦杜瓦5传热连接的第二热沉31，第三主体3还包括连接在液氦杜瓦5下方的第二冷屏32，第四主体6和实验组件15设于第二冷屏32中。

上述双路制冷系统还包括一端与第四主体6连通的且另一端向上依次穿出第三主体3、第二主体2和第一主体1的出气管7、设于第一主体1外侧的且与出气管7连通的抽气泵14。

在本实施例中，液氮杜瓦4和液氦杜瓦5分别环设于第二主体2和第三主体3中，出气管7从液氮杜瓦4和液氦杜瓦5的中心通孔处向上伸出。第四主体6位于液氦杜瓦5的中心通孔底部，出气管7下端与第四主体6连通，出气管7向上依次穿过液氦杜瓦5、第二热沉31、液氮杜瓦4、第一热沉21以及第一主体1顶部。

由于从第四主体6中输出的氦气温度较低，出气管7上设有与第一热沉21换热的第一出气换热器10、与第二热沉31换热的第二出气换热器11。通过这个设置来为第一热沉21和第二热沉31降温，以节省冷量。

上述双路制冷系统还包括预冷管路16和制冷管路17：

预冷管路16从外部进入第一主体1中，通过第一段预冷不锈钢细管穿入穿出液氮杜瓦4，并通过液氮杜瓦4底部的第一进气换热器12进行换热，之后通过第二段预冷不锈钢细管，并通过第二热沉31上的第三进气换热器18与第二热沉31进行换热，最后通过第三段预冷不锈钢细管穿入穿出液氦杜瓦5，并通过液氦杜瓦5底部的第二进气换热器13进行换热，接着进入第四主体6中膨胀制冷，吸热膨胀后的预冷氦气被抽气泵14抽出；

制冷管路17从外部进入第一主体1中，通过第一段制冷不锈钢细管穿入穿出液氮杜瓦4，并通过液氮杜瓦4底部的第一进气换热器12进行换热，之后通过第二段制冷不锈钢细管，并通过第二热沉31上的第三进气换热器18与第二热沉31进行换热，最后通过第三段制冷不锈钢细管穿入穿出液氦杜瓦5，并通过液氦杜瓦5底部的第二进气换热器13进行换热，接着进入逆流回热换热器9中与出气管7换热并进一步降温，再通过膨胀阀8提高膨胀比以提高制冷效果，最后进入第四主体6中膨胀制冷，吸热膨胀后的制冷氦气被抽气泵14抽出；

膨胀阀8和逆流回热换热器9分别位于第三主体3中。

在本实施例中，第二热沉31从上往下有设置有两组，下方的第二热沉31温度相对较低，用于为预冷管路16和制冷管路17中的氦气进行换热。

对比例为仅含有制冷管路17的单路制冷系统，该单路制冷系统和本实施例的双路制冷系统，两者分别灌完液氮和液氦后，15h左右第四主体6分别达到10K附近。

对比例中仅开启制冷管路通入氦气制冷，经过2h左右第四主体6才能够达到1K附近；本实施例中依次开启预冷管路16和制冷管路17通入氦气制冷，仅经过40min左右第四主体6就能够达到1K附近。由于预冷管路16是从外部进入第一主体1中的，因此可以随意调节预冷管路16中的氦气流量而不用担心破坏真空环境和低温环境。

以下具体阐述下本实施例的工作过程：

打开预冷管路16，预冷管路16中的氦气通过液氮杜瓦4底部的第一进气换热器12进行换热达到77K，之后与第二热沉31进行换热并达到20K，最后通过液氦杜瓦5底部的第二进气换热器13进行换热达到4K，接着进入第四主体6中膨胀制冷，吸热膨胀后的预冷氦气被抽气泵14抽出；

当第四主体6的温度达到4K附近时，关闭预冷管路16并打开制冷管路17，制冷管路17中的氦气通过液氮杜瓦4底部的第一进气换热器12进行换热达到77K，之后与第二热沉31进行换热并达到20K，最后通过液氦杜瓦5底部的第二进气换热器13进行换热达到4K，再进入逆流回热换热器9中进一步降温并通过膨胀阀8后进入第四主体6中膨胀制冷，吸热膨胀后的制冷氦气被抽气泵14抽出，直至第四主体6的温度达到1K附近。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双路制冷系统，其特征在于：包括具有第一腔体的第一主体、设于所述第一主体中的且具有第二腔体的第二主体、设于所述第二主体中的且具有第三腔体的第三主体、设于所述第二主体中的液氮杜瓦、设于所述第三主体中的液氦杜瓦；

所述双路制冷系统还包括设于所述第三主体中的且具有第四腔体的第四主体、一端与所述第四主体连通的且另一端依次穿出所述第三主体、所述第二主体和所述第一主体的出气管；

所述双路制冷系统还包括预冷管路和制冷管路：

所述预冷管路从外部进入所述第一主体并依次与所述液氮杜瓦和所述液氦杜瓦换热后与所述第四主体连通；

所述制冷管路从外部进入所述第一主体并依次与所述液氮杜瓦和所述液氦杜瓦换热后，再经过膨胀阀后与所述第四主体连通，所述膨胀阀位于所述第三主体中。

2.根据权利要求1所述的双路制冷系统，其特征在于：所述制冷管路与所述液氦杜瓦换热后，先经过逆流回热换热器再经过所述膨胀阀，所述逆流回热换热器位于所述第三主体中且用于与所述出气管换热。

3.根据权利要求1所述的双路制冷系统，其特征在于：所述液氮杜瓦和所述液氦杜瓦分别环设于所述第二主体和所述第三主体中，所述出气管从所述液氮杜瓦和所述液氦杜瓦的中心通孔处向上伸出。

4.根据权利要求3所述的双路制冷系统，其特征在于：所述第四主体位于所述液氦杜瓦的中心通孔底部。

5.根据权利要求1所述的双路制冷系统，其特征在于：所述第二主体吊装在所述第一主体中，所述第二主体的顶部为与所述液氮杜瓦传热连接的第一热沉，所述出气管上设有与所述第一热沉换热的第一出气换热器。

6.根据权利要求5所述的双路制冷系统，其特征在于：所述第三主体吊装在所述第二主体中，所述第三主体的顶部为与所述液氦杜瓦传热连接的第二热沉，所述出气管上设有与所述第二热沉换热的第二出气换热器。

7.根据权利要求6所述的双路制冷系统，其特征在于：所述第二热沉还用于分别为所述预冷管路和所述制冷管路换热。

8.根据权利要求1所述的双路制冷系统，其特征在于：所述液氮杜瓦底部设有用于分别为所述预冷管路和所述制冷管路换热的第一进气换热器。

9.根据权利要求1所述的双路制冷系统，其特征在于：所述液氦杜瓦底部设有用于分别为所述预冷管路和所述制冷管路换热的第二进气换热器。

10.根据权利要求1所述的双路制冷系统，其特征在于：所述双路制冷系统还包括设于所述第一主体外侧的且与所述出气管连通的抽气泵。

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