The invention belongs to the field of refrigeration equipment technology, in particular to a mechanical vibration isolation of the condensed liquid helium cryogenic system. The invention comprises a closed cycle refrigeration system, cooling liquid helium condensed feedback control system of vibration isolation system and temperature. The invention adopts closed cycle refrigeration system, low to 4.2 K low temperature in almost no helium and helium consumption conditions. The present invention by liquid helium refrigeration condensed isolation system for creating and maintaining liquid helium, not only effectively isolate low-frequency vibration generated when the closed cycle refrigerator operation, also to solve the traditional closed cycle refrigerator temperature fluctuation problem. The invention uses a temperature feedback control system, liquid level control can not only produce condensed liquid helium, also can realize temperature control. The invention is suitable for ultrahigh vacuum environment which needs baking at high temperature.
【技术实现步骤摘要】
一种机械振动隔离的液氦再凝聚低温制冷系统
本专利技术属于低温制冷设备
,具体涉及一种机械振动隔离的液氦再凝聚低温制冷系统。
技术介绍
低温环境指低于-180°C(93.15K)的环境,它在物理、化学、材料、生物、国防、信息等领域有重要应用。随着科技发展,前沿精密的科学研究和技术应用不但需要接近极低温(4.2K)的环境,而且还需要低振动和超高真空环境。目前绝大多数满足以上指标的低温制冷设备需要消耗资源稀缺且价格昂贵的液氦,运行成本较大。为了摆脱低温制冷设备对液氦的极度依赖,近期已有机械振动隔离的无液氦消耗低温制冷系统(ZL201610002349.8)。这种低温制冷系统采用无液氦消耗的闭循环制冷机制冷,解决了传统低温设备消耗大量液氦的问题;采用氦气热交换气作为导热媒介,在致冷降温的同时还能有效隔绝制冷机振动。然而闭循环制冷机的工作原理导致制冷功率会周期性变化,且通过氦气热交换气的致冷隔振技术仍存在隔振界面上制冷功率低、温度波动较大等局限性。这些原因导致无液氦消耗低温制冷系统的制冷效率和温度稳定性仍低于消耗液氦的低温制冷系统。所以开发一种温度稳定性高且实现机械振动隔离的几乎不消耗液氦的低温制冷系统具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种机械振动隔离的、温度波动小、制冷功率高的,且几乎无氦气和液氦消耗的低温制冷系统,即一种机械振动隔离的液氦再凝聚低温制冷系统。该系统的运行能与低振动环境和超高真空环境相兼容。本专利技术提供的机械振动隔离的液氦再凝聚低温制冷系统,包括:闭循环制冷机系统,液氦再凝聚致冷隔振系统和温度反馈控制系统。其中,所述闭循环制 ...
【技术保护点】
一种机械振动隔离的液氦再凝聚低温制冷系统,其特征在于,包括:闭循环制冷机系统,液氦再凝聚致冷隔振系统和温度反馈控制系统;其中,所述闭循环制冷机系统包括:制冷头、压缩机,以及连接压缩机与制冷头的氦气输送管道;所述液氦再凝聚致冷隔振系统包括:致冷隔振界面、氦气热交换气、再凝聚产生的液氦,以及用于密封氦气和隔离振动的软橡胶;所述温度反馈控制系统由测温元件、加热元件和反馈控温电路组成;所述液氦再凝聚致冷隔振系统中,制冷机的制冷头伸入致冷隔振界面内,制冷头和致冷隔振界面间填充氦气热交换气体作为致冷降温媒质;所述软橡胶连接密封致冷隔振界面的上端和制冷头,其密封氦气交换气的同时能够隔离制冷头的低频机械振动;由于制冷头最低温端的温度低于4.2 K,氦气热交换气在致冷隔振界面内再凝聚形成液氦;所述温度反馈控制系统中,加热元件设置在致冷隔振界面的低温端,测温元件设置在致冷隔振界面上,高度覆盖再凝聚形成的液氦的水平投影面;所述测温元件用于间接测量再凝聚形成液氦的液面高度,反馈控温电路用于控制加热元件的输出功率;通过温度反馈控制系统可以调节液氦液面的高度,避免因液氦液面与制冷头直接接触而引入的振动。
【技术特征摘要】
1.一种机械振动隔离的液氦再凝聚低温制冷系统,其特征在于,包括:闭循环制冷机系统,液氦再凝聚致冷隔振系统和温度反馈控制系统;其中,所述闭循环制冷机系统包括:制冷头、压缩机,以及连接压缩机与制冷头的氦气输送管道;所述液氦再凝聚致冷隔振系统包括:致冷隔振界面、氦气热交换气、再凝聚产生的液氦,以及用于密封氦气和隔离振动的软橡胶;所述温度反馈控制系统由测温元件、加热元件和反馈控温电路组成;所述液氦再凝聚致冷隔振系统中,制冷机的制冷头伸入致冷隔振界面内,制冷头和致冷隔振界面间填充氦气热交换气体作为致冷降温媒质;所述软橡胶连接密封致冷隔振界面的上端和制冷头,其密封氦气交换气的同时能够隔离制冷头的低频机械振动;由于制冷头最低温端的温度低于4.2K,氦气热交换气在致冷隔振界面内再凝聚形成...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴施伟,周盛予,孙泽元,张帅,黄迪,殷立峰,高春雷,沈健,
申请(专利权)人:复旦大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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