CN107806736B - 一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，所述的制冷机包括制冷机组件，制冷机组件与可独立拆卸式机构相配合，用于低温超导磁体制冷机的安装；所述的可独立拆卸式机构包括一级冷管、冷屏法兰、调节螺栓、二级冷管和氦槽，一级冷管和二级冷管分别与冷屏法兰的两端面连接，二级冷管与氦槽相连通；一级冷管与中间法兰间设有真空盖板法兰，中间法兰通过螺栓与真空盖板法兰连接，一级冷管与真空盖板法兰焊接，真空盖板法兰上连接有拉杆支撑，冷屏法兰上开有通孔，调节螺栓穿过通孔与拉杆支撑连接。该机构具有结构简单、易操作、维护成本低的特点。
Description
技术领域
本发明属于低温超导磁体制冷机安装技术领域，尤其涉及一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构。
背景技术
对于低温超导磁体***，超导线圈是处在4.2K低温环境中从而达到超导工作状态。如果超导线圈所处环境温度上升，会使得超导线圈发生失超现象，从而超导磁体设备不能发挥其正常工作性能，甚至出现安全事故。所以为了保证特定的低温环境，给超导线圈所处的封闭空间中注入液氦，然后通过特定方式使得液氦实现零挥发，从而保证低温环境。其中目前最重要的方式之一是应用GM制冷机进行降温，使得挥发的液氦通过再次有效冷凝后回到封闭空间中。
但是对于制冷机的安装来说，既要保证制冷机能够发挥其重要作用，又要使得超导线圈所处的封闭低温空间不能破坏，另外还要在后期使用中，制冷机能够在不破坏可拆卸下来得到有效维护，所以制冷机的安装至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，以及机构的安装、拆卸方法，具有结构简单、易操作、维护成本低的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，所述的制冷机包括制冷机组件，制冷机组件与可独立拆卸式机构相配合；
所述的制冷机组件包括GM制冷机、一级换热器、二级换热器、一级冷头和二级冷头，所述的一级换热器为梯形结构；GM制冷机与一级冷头间设有中间法兰，中间法兰的一面与GM制冷机连接，中间法兰的另一面与一级冷头的一端连接；一级冷头的另一端通过螺栓与一级换热器相连，二级冷头通过螺栓与二级换热器连接；
所述的可独立拆卸式机构包括一级冷管、冷屏法兰、调节螺栓、二级冷管和氦槽，一级冷管和二级冷管分别与冷屏法兰的两端面连接，二级冷管与氦槽相连通；一级冷管与中间法兰间设有真空盖板法兰，中间法兰通过螺栓与真空盖板法兰连接，一级冷管与真空盖板法兰焊接，真空盖板法兰上连接有拉杆支撑，冷屏法兰上开有通孔，调节螺栓穿过通孔与拉杆支撑连接；
所述的冷屏法兰的一端为斜面，冷屏法兰的斜面与梯形一级换热器的锥面相配合；冷屏法兰的上端面连接有螺母，冷屏法兰的下端面连接有弹簧机构，弹簧机构位于冷屏法兰与调节螺栓之间。
进一步，所述的中间法兰上安装有电连接器，所述的一级换热器上安装有第一温度传感器，所述的二级换热器上安装有第二温度传感器。
进一步，所述的第一温度传感器上连接有第一测量线，第二温度传感器上连接有第二测量线，第一测量线和第二测量线均与电连接器连接。
进一步，所述的GM制冷机与中间法兰之间、中间法兰与真空盖板法兰之间均设有密封圈。
进一步，所述的一级冷管为薄壁不锈钢波纹管，所述的二级冷管为薄壁不锈钢直管。
进一步，所述的一级冷管通和二级冷管分别通过真空钎焊的方式与冷屏法兰的两端面连接。
进一步，所述的一级冷管通过氩弧焊的方式与真空盖板法兰焊接。
进一步，所述的冷屏法兰与一级换热器在接触面上涂抹有低温导热脂层或放置薄铟片。
进一步，通过调节锁紧螺母调节冷屏法兰的位置。
进一步，在安装制冷机组件时，一级换热器对冷屏法兰施有向下的力，一级冷管压迫弹簧机构，弹簧机构即对冷屏法兰施加向上的力，在力的作用下一级换热器和冷屏法兰的锥面紧密接触，随着温度的降低，各组件在高度上会冷收缩，处于压迫的弹簧机构的冷收缩会被弹簧机构的形变弥补，保证了一级冷头向冷屏法兰的热传导。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，可以实时监测制冷机一级冷头温度和二级冷头的温度，判断GM制冷机状态是否良好。当需要更换或维修GM制冷机时，可以将GM制冷机组件整体拆下，不影响***运行。通过最常用的密封圈和螺栓使得制冷机组件与可独立拆卸式机构之间可以方便安装和拆卸，同时可独立拆卸式机构封闭的空间环境不被破坏，通过波纹管、冷屏法兰和冷管等零件可以使得制冷机又能有效发挥其制冷作用。
在安装制冷机组件时，一级换热器对冷屏法兰有向下的力，由于一级冷管由不锈钢波纹管制成，具有一定的伸缩量，压迫弹簧机构，这样弹簧机构对冷屏法兰施加向上的力，在力的作用下一级换热器和冷屏法兰的锥面紧密接触，保证了一级冷头向冷屏法兰的热传导；随着温度的降低，虽然各部件在高度上会冷收缩，但是由于弹簧机构一直处于压迫的状态，即使有冷收缩，弹簧的形变也会将冷收缩弥补，也不会发生热接触面接触不良的现象发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明制冷机组件的结构示意图；
图2为本发明制冷机组件与可独立拆卸式机构的装配结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-GM制冷机,2-电连接器，3-中间法兰,4-一级换热器,5-第一温度传感器，6-二级换热器,7-第二温度传感器，8-真空盖板法兰，9-一级冷管，10-拉杆支撑，11-螺母，12-冷屏法兰，13-弹簧机构，14-调节螺栓，15-二级冷管，16-氦槽，17-一级冷头，18-二级冷头，19-第一测量线，20-第二测量线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2所示，一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，所述的制冷机包括制冷机组件，制冷机组件与可独立拆卸式机构相配合，用于低温超导磁体制冷机的安装；
所述的制冷机组件包括GM制冷机1、一级换热器4、二级换热器6、一级冷头17和二级冷头18，所述的一级换热器4为梯形结构；GM制冷机1与一级冷头17间设有中间法兰3，GM制冷机1与中间法兰3之间设有密封圈，中间法兰3的一面与GM制冷机1连接，中间法兰3的另一面与一级冷头17连接，中间法兰3上安装有电连接器2；一级冷头17的另一端通过螺栓与一级换热器4相连，一级换热器4上安装有第一温度传感器5，第一温度传感器5用以监测一级冷头17的温度，二级冷头18通过螺栓与二级换热器6连接，二级换热器6上安装有第二温度传感器7，第二温度传感器7用以监测二级冷头18的温度；第一温度传感器5上连接有第一测量线19，第二温度传感器7上连接有第二测量线20，第一测量线19和第二测量线20均与电连接器2连接；
所述的可独立拆卸式机构包括一级冷管9、冷屏法兰12、调节螺栓14、二级冷管15和氦槽16，所述的一级冷管9为薄壁不锈钢波纹管，所述的二级冷管15为薄壁不锈钢直管，一级冷管9和二级冷管15分别通过真空钎焊的方式与冷屏法兰12的两端面连接，二级冷管15与氦槽16相连通；一级冷管9与中间法兰3间设有真空盖板法兰8，中间法兰3与真空盖板法兰8之间设有密封圈，中间法兰3通过螺栓与真空盖板法兰8连接，一级冷管9通过氩弧焊的方式与真空盖板法兰8焊接，真空盖板法兰8上连接有拉杆支撑10，冷屏法兰12上开有通孔，调节螺栓14穿过通孔与拉杆支撑10连接；
所述的冷屏法兰12的一端为斜面，冷屏法兰12的斜面与梯形一级换热器4的锥面相配合，冷屏法兰12与一级换热器4在接触面上涂抹有低温导热脂层或放置薄铟片；冷屏法兰12的上端面连接有螺母11，通过调节锁紧螺母11可以调节冷屏法兰12的位置，冷屏法兰12的下端面连接有弹簧机构13，弹簧机构13位于冷屏法兰12与调节螺栓14之间，弹簧机构13一直处于受压状态。
一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构的安装方式为：
GM制冷机1与中间法兰3连接，一级冷头17通过螺栓与一级换热器4相连，一级换热器4上安装有第一温度传感器6用以实时监测一级冷头17的温度，二级冷头18通过螺栓与二级换热器6连接，二级换热器6上安装有第二温度传感器7用以实时监测二级冷头18的温度，第一温度传感器6和第二温度传感器7的测量线均连接到电连接器2上，由于第一温度传感器5和第二温度传感器7的测量线均连接到连接到电连接器2上，所以不会影响到制冷机组件的拆装。中间法兰3通过螺栓与真空盖板法兰8连接，真空盖板法兰8通过一级冷管9以及可调节拉杆支撑10与冷屏法兰12相连，二级冷管15上端与冷屏法兰12下部相连，二级冷管15的下端与氦槽16内部相连通。通过最常用的密封圈和螺栓使得制冷机组件与可独立拆卸式机构之间可以方便安装和拆卸，同时可独立拆卸式机构封闭的空间环境不被破坏，通过波纹管、冷屏法兰和冷管等零件可以使得制冷机又能有效发挥其制冷作用。
真空盖板法兰8与制冷机组件的杜瓦部分连接用以支撑整个可独立拆卸式机构，在安装制冷机组件时，一级换热器4对冷屏法兰12有向下的力，由于一级冷管9由不锈钢波纹管制成，具有一定的伸缩量，压迫弹簧机构13，这样弹簧机构13对冷屏法兰12施加向上的力，在力的作用下一级换热器4和冷屏法兰12的锥面紧密接触，保证了一级冷头17向冷屏法兰12的热传导；随着温度的降低，虽然各部件在高度上会冷收缩，但是由于弹簧机构13一直处于压迫的状态，即使有冷收缩，弹簧机构13的形变也会将冷收缩弥补，也不会发生热接触面接触不良的现象发生。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：所述的制冷机包括制冷机组件，制冷机组件与可独立拆卸式机构相配合；
所述的制冷机组件包括GM制冷机（1）、一级换热器（4）、二级换热器（6）、一级冷头（17）和二级冷头（18），所述的一级换热器（4）为梯形结构；GM制冷机（1）与一级冷头（17）间设有中间法兰（3），中间法兰（3）的一面与GM制冷机（1）连接，中间法兰（3）的另一面与一级冷头（17）的一端连接；一级冷头（17）的另一端通过螺栓与一级换热器（4）相连，二级冷头（18）通过螺栓与二级换热器（6）连接；
所述的可独立拆卸式机构包括一级冷管（9）、冷屏法兰（12）、调节螺栓（14）、二级冷管（15）和氦槽（16），一级冷管（9）和二级冷管（15）分别与冷屏法兰（12）的两端面连接，二级冷管（15）与氦槽（16）相连通；一级冷管（9）与中间法兰（3）间设有真空盖板法兰（8），中间法兰（3）通过螺栓与真空盖板法兰（8）连接，一级冷管（9）与真空盖板法兰（8）焊接，真空盖板法兰（8）上连接有拉杆支撑（10），冷屏法兰（12）上开有通孔，调节螺栓（14）穿过通孔与拉杆支撑（10）连接；
所述的冷屏法兰（12）的一端为斜面，冷屏法兰（12）的斜面与梯形一级换热器（4）的锥面相配合；冷屏法兰（12）的上端面连接有螺母（11），冷屏法兰（12）的下端面连接有弹簧机构（13），弹簧机构（13）位于冷屏法兰（12）与调节螺栓（14）之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：所述的中间法兰（3）上安装有电连接器（2），所述的一级换热器（4）上安装有第一温度传感器（5），所述的二级换热器（6）上安装有第二温度传感器（7）。
3.根据权利要求2所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：所述的第一温度传感器（5）上连接有第一测量线（19），第二温度传感器（7）上连接有第二测量线（20），第一测量线（19）和第二测量线（20）均与电连接器（2）连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：所述的GM制冷机（1）与中间法兰（3）之间、中间法兰（3）与真空盖板法兰（8）之间均设有密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：所述的一级冷管（9）为薄壁不锈钢波纹管，所述的二级冷管（15）为薄壁不锈钢直管。
6.根据权利要求1所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：所述的一级冷管（9）和二级冷管（15）分别通过真空钎焊的方式与冷屏法兰（12）的两端面连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：所述的一级冷管（9）通过氩弧焊的方式与真空盖板法兰（8）焊接。
8.根据权利要求1所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：所述的冷屏法兰（12）与一级换热器（4）在接触面上涂抹有低温导热脂层或放置薄铟片。
9.根据权利要求1所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：通过调节锁紧螺母（11）调节冷屏法兰（12）的位置。
10.根据权利要求1所述的一种用于制冷机安装的可独立拆卸式机构，其特征在于：在安装制冷机组件时，一级换热器（4）对冷屏法兰（12）施有向下的力，一级冷管（9）压迫弹簧机构（13），弹簧机构（13）即对冷屏法兰（12）施加向上的力，在力的作用下一级换热器（4）和冷屏法兰（12）的锥面紧密接触，随着温度的降低，各组件在高度上会冷收缩，处于压迫的弹簧机构（13）的冷收缩会被弹簧机构（13）的形变弥补，保证了一级冷头（17）向冷屏法兰（12）的热传导。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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