CN107978414A - 一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，包括氦气通道组件和通道内部隔热组件，通过将常温端向低温端的导热路径转移到冷屏上降低液氦容器的漏热；固体传导漏热：热量从室温端传导到热沉上，热沉通过导热连接件将热量传到导低温超导磁体***的冷屏上；辐射漏热：由于通道内隔热组件中的热截止挡光板与氦气通道中热沉相接触，液氦辐射漏热的高温面将从室温法兰面变成热截止挡光板和挡光板上，大大降低通道中的辐射漏热；气体传导漏热：氦气气体漏热的高温端也从室温面变成热截止挡光板上，大大降低通道中的气体漏热。
Description
技术领域
本发明涉及低温超导磁体装置领域，尤其涉及一种用于零挥发低温超导磁体***用连接液氦温区和室温温区的氦气通道结构。
背景技术
超导技术作为21世纪新兴技术，已经广泛运用与国民经济、科学实验、国防军工等众多领域，其产业规模也越来越大。
超导是指某些物质在一定温度条件下电阻降温零的性质，因此超导线圈工作在极低的温度下。超导线圈作为超导磁体的核心部件，一直备受关注，其安全稳定性也是研究的重点。目前低温超导磁体所需的低温环境主要由液氦和制冷机提供，液氦装在低温恒温器中，线圈浸泡在液氦中。将超导磁体从常温过程降到液氦温度，一般是先使用液氮将线圈温度降到77K温度，然后再将液氮排出低温恒温器，之后再将液氦注入到低温恒温器内，将恒温器及线圈的温度最终降到4.2K，即超导线圈的运行温度。
对于零挥发低温超导磁体***，液氦容器漏热的大小直接决定低温超导磁体是否能实现零挥发的功效。由于***中不可避免的有些结构需要将液氦温区和常温温区通过管道连接，导致了液氦容器漏热加大，目前为了降低这种结构漏热，通常采用在管道内添加挡光板的结构减少漏热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，以解决现有液氦***漏热过大的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，包括氦气通道组件和通道内部隔热组件，所述的氦气通道组件包括常温盖板、高温通管、热沉、冷屏、低温通管和液氦容器盖板，常温盖板与高温通管连接，高温通管与热沉及低温通管依次连接，热沉与冷屏之间设有导热连接件，导热连接件的两端分别连接热沉和冷屏，液氦容器盖板与低温通管连接；
所述的通道内部隔热组件包括氦气通道盖板、热截止挡光板、固定杆和挡光板，氦气通道盖板与高温通管连接，热截止挡光板与热沉相配合；在低温通管内，挡光板均匀分布在固定杆上。
进一步，所述的常温盖板和冷屏之间设有真空夹层。
进一步，所述的高温通管与热沉及低温通管之间依次采用钎焊的方法连接。
进一步，所述的氦气通道盖板通过螺栓压紧密封圈密封连接高温通管。
进一步，所述的热截止挡光板上开有通孔，热截止挡光板与固定杆间隙配合，固定杆穿过通孔与氦气通道盖板连接，挡光板可沿固定杆上下活动。
进一步，当氦气通道中有穿越线缆时，则穿越线缆需在热截止挡光板上进行缠绕后，然后再将穿越线缆引出到常温端。
进一步，所述的高温通管采用薄壁不锈钢管作为材料；热沉和导热连接件均采用导热性能良好的铜作为材料；低温通管采用薄壁不锈钢波纹管作为材料；热截止挡光板采用高度抛光的铜作为材料；挡光板采用镜面不锈钢板作为材料。
进一步，该氦气通道结构的工作方式为：将所述的氦气通道结构安装在零挥发低温超导磁体中，通过将常温端向低温端的导热路径转移到冷屏上降低液氦容器的漏热，所述的漏热包括降低固体传导漏热、辐射漏热和气体漏热。
进一步，所述的降低固体传导漏热为：热量从室温端传导到热沉上，热沉通过导热连接件将热量传到导低温超导磁体***的冷屏上从而降低液氦容器的漏热；辐射漏热：通道内隔热组件中的热截止挡光板与氦气通道中热沉相接触，液氦辐射漏热的高温面将从室温法兰面变成热截止挡光板和挡光板上，大大降低通道中的辐射漏热；气体传导漏热：氦气气体漏热的高温端也从室温面变成热截止挡光板上，大大降低通道中的气体漏热。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种用于连接液氦温区和室温温区的氦气通道结构，通过将室温端向4.2K液氦端的导热路径转移到冷屏上降低了液氦容器的漏热，避免了室温温区对4.2K液氦温区的直接传导热量，大大减小了液氦容器的漏热，进而提高了***的可靠性和设计的热量裕度。
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为本发明氦气通道结构的示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-常温盖板、2-高温通管、3-热沉、4-导热连接件、5-冷屏、6-低温通管、7-液氦容器盖板、8-氦气通道盖板、9-热截止挡光板、10-固定杆、11-挡光板，12-通孔。
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所示，一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，包括氦气通道组件和通道内部隔热组件，所述的氦气通道组件包括常温盖板1、高温通管2、热沉3、冷屏5、低温通管6和液氦容器盖板7，常温盖板1与高温通管2连接，高温通管2与热沉3及低温通管6之间依次采用钎焊的方法连接，保证连接强度和真空密封性，热沉3与冷屏5之间设有导热连接件4，导热连接件4的两端分别连接热沉3和冷屏5，常温盖板1和冷屏5之间为真空夹层；液氦容器盖板7与低温通管6连接；
所述的通道内部隔热组件包括氦气通道盖板8、热截止挡光板9、固定杆10和挡光板11，氦气通道盖板8通过螺栓压紧密封圈密封连接高温通管2；热截止挡光板9上开有通孔12，固定杆10穿过通孔12与氦气通道盖板8连接，挡光板9可沿固定杆10上下活动,热截止挡光板9与热沉3相配合，另外，当氦气通道中有穿越线缆时，则穿越线缆需在热截止挡光板9上进行缠绕后，然后再将穿越线缆引出到常温端；在低温通管6内，挡光板11均匀分布在固定杆10上；
所述高温通管2采用薄壁不锈钢管作为材料，热沉3和导热连接件4均采用导热性能良好的铜作为材料，低温通管6采用薄壁不锈钢波纹管作为材料，热截止挡光板9采用高度抛光的铜作为材料，挡光板11采用镜面不锈钢板作为材料。
该氦气通道结构降低漏热的方法为：
本发明氦气通道结构安装在零挥发低温超导磁体中，通过将常温端向低温端的导热路径转移到冷屏5上降低液氦容器的漏热；固体传导漏热：热量从室温端传导到热沉3上，热沉3通过导热连接件4将热量传到导低温超导磁体***的冷屏5上；辐射漏热：由于通道内隔热组件中的热截止挡光板9与氦气通道中热沉3相接触，液氦辐射漏热的高温面将从室温法兰面变成热截止挡光板9和挡光板11上，将大大降低通道中的辐射漏热；气体传导漏热：氦气气体漏热的高温端也从室温面变成热截止挡光板9上，将大大降低通道中的气体漏热。
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 (9)
1.一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：包括氦气通道组件和通道内部隔热组件，所述的氦气通道组件包括常温盖板(1)、高温通管(2)、热沉(3)、冷屏(5)、低温通管(6)和液氦容器盖板(7)，常温盖板(1)与高温通管(2)连接，高温通管(2)与热沉(3)及低温通管(6)依次连接，热沉(3)与冷屏(5)之间设有导热连接件(4)，导热连接件(4)的两端分别连接热沉(3)和冷屏(5)，液氦容器盖板(7)与低温通管(6)连接；
所述的通道内部隔热组件包括氦气通道盖板(8)、热截止挡光板(9)、固定杆(10)和挡光板(11)，氦气通道盖板(8)与高温通管(2)连接，热截止挡光板(9)与热沉(3)相配合；在低温通管(6)内，挡光板(11)均匀分布在固定杆(10)上。
2.根据权利要求1所述的一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：所述的常温盖板(1)和冷屏(5)之间设有真空夹层。
3.根据权利要求1所述的一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：所述的高温通管(2)与热沉(3)及低温通管(6)之间依次采用钎焊的方法连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：所述的氦气通道盖板(8)通过螺栓压紧密封圈密封连接高温通管(2)。
5.根据权利要求1所述的一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：所述的热截止挡光板(9)上开有通孔(12)，热截止挡光板(9)与固定杆(10)间隙配合，固定杆(10)穿过通孔(12)与氦气通道盖板(8)连接，挡光板(9)可沿固定杆(10)上下活动。
6.根据权利要求1所述的一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：当氦气通道中有穿越线缆时，则穿越线缆需在热截止挡光板(9)上进行缠绕后，然后再将穿越线缆引出到常温端。
7.根据权利要求1所述的一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：所述高温通管(2)采用薄壁不锈钢管作为材料；热沉(3)和导热连接件(4)均采用导热性能良好的铜作为材料；低温通管(6)采用薄壁不锈钢波纹管作为材料；热截止挡光板(9)采用高度抛光的铜作为材料；挡光板(11)采用镜面不锈钢板作为材料。
8.根据权利要求1所述的一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：该氦气通道结构的工作方式为：将所述的氦气通道结构安装在零挥发低温超导磁体中，通过将常温端向低温端的导热路径转移到冷屏(5)上降低液氦容器的漏热，所述的漏热包括降低固体传导漏热、辐射漏热和气体漏热。
9.根据权利要求8所述的一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构，其特征在于：所述的降低固体传导漏为：热量从室温端传导到热沉(3)上，热沉(3)通过导热连接件(4)将热量传到导低温超导磁体***的冷屏(5)上从而降低液氦容器的漏热；辐射漏热：通道内隔热组件中的热截止挡光板(9)与氦气通道中热沉(3)相接触，液氦辐射漏热的高温面将从室温法兰面变成热截止挡光板(9)和挡光板(11)上，大大降低通道中的辐射漏热；气体传导漏热：氦气气体漏热的高温端也从室温面变成热截止挡光板(9)上，大大降低通道中的气体漏热。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 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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