隔热支撑装置制造方法及图纸

一种隔热支撑装置，包括支撑结构和绝热结构；所述支撑结构包括安装法兰、上段环形支撑筒、水平环形支撑板、下段竖直环形支撑筒、密封环和蜗壳。所述绝热结构包括异型薄壁无氧铜板和绝热体，所述绝热体填充于所述支撑结构的内部。上述热支撑装置具有以下优点：通过支撑结构外侧与密封环构成内嵌式封闭环形流体通道，结构简单、可靠性强。通过增加异型薄壁无氧铜板，利用其低温下导热率增大的特性，将热量带入环形流体通道内的冷却流体，形成冷锚，强化整个结构隔热能力。整个隔热支撑装置结构简单可靠，易于定位安装，可减少漏热。

Thermal insulation supporting device

The utility model relates to an insulating supporting device, which comprises a supporting structure and an insulating structure, and the supporting structure comprises an installation flange, an upper annular supporting cylinder, a horizontal annular supporting plate, a lower vertical annular supporting cylinder, a sealing ring and a spiral case. The insulation structure comprises a special-shaped thin-walled oxygen-free copper plate and an insulator, which are filled in the interior of the support structure. The thermal support device has the following advantages: a built-in closed annular fluid channel is formed by the outer side of the support structure and the sealing ring, and the structure is simple and the reliability is strong. By adding special-shaped thin-walled oxygen-free copper sheet and utilizing its characteristics of increasing thermal conductivity at low temperature, the heat is brought into the cooling fluid in the annular fluid channel to form a cold anchor and strengthen the heat insulation capability of the whole structure. The whole heat insulation supporting device is simple and reliable in structure, easy to locate and install, and can reduce leakage heat.

【技术实现步骤摘要】
隔热支撑装置
本专利技术涉及低温制冷设备
，尤其涉及一种隔热支撑装置。
技术介绍
大型氦低温制冷设备是航空、核科学、超导物理等前言高技术应用领域不可替代的基础支撑，为大科学系统的正常运行提供所需的超低温环境。特别近年来随着我国国力综合提高，相应的大科学工程项目逐渐增加，如已完成的BECPII(北京正负电子对撞机二期改造项目)、SSRF(上海光源)、EAST(先进实验超导托卡马克)，以及一系列正在筹划的工程如CEPC(环形正负电子对撞机)、CFETR(中国聚变工程实验堆)、CEPC后续项目SPPC(超级质子对撞机)。随着大科学装置系统规模不断发展，其系统本身对能级、磁场强度的要求也不断提高，而大型氦低温系统作为类大科学装置的关键保障，对其设计建设也随之提出了更高的要求。为满足这些大科学装置要求，逐渐提出采用千瓦级液氦、过冷氦以及百瓦级超流氦冷却的方案。在这一科技飞速发展的大背景下，极大的推动了我国大型低温制冷技术与低温工程技术的研究，以及逐步的从研究阶段向着工程实用化的层面发展。但是截至目前我国尚不能实现千瓦级大型液氦低温制冷系统的自给自足，特别是一些关键部件如高速透平膨胀机、低温氦气离心式压缩机以及液氦低温泵等低温旋转设备设计与工程运行经验欠缺，无论是从效率、可靠性还是从达到设计指标等方面都相较于欧美发达国家产品还有不小差距。大型低温系统中高速透平膨胀机、低温氦气离心式压缩机以及液氦低温泵这类旋转机械是大型低温系统能否实现设计指标的关键设备，其工作效率、以及可靠性对整个低温系统有重大影响。通常在系统建造时为冷箱集成安装考虑，这类设备通常将叶轮工作段放置于冷箱内部，而其驱动或者制动端置于冷箱法兰外部。运行在大型氦系统下的这类设备低温叶轮工作段工作温度低于20K，设备工作端与室温端端会有300K的温差，较大的温度梯度下作用下不可避免的会有较大的热流量以以下几种形式进入(较大冷量跑出)工作端：1、由轴端到叶轮导热；2、法兰支撑端的导热和辐射换热；3、机壳与工作端间对流和辐射换热。对于大型氦系统下的高速透平膨胀机、低温氦气离心式压缩机，其工质为氦气这种小分子气体，该工质低温下比热容较低，意味着其工作段的进出口状态极易受漏热量的影响。如果不能很好的控制漏热，将使低温工作端工作状态偏离设计值，进而造成效率和工作点较大偏移。而对于液氦低温泵其输送工质为液氦，液氦其固有特点为潜热较低，且本身为大型低温系统产物制备价格不菲，因此较大的漏热量会使得液氦更多蒸发，一方面造成低温泵产生更多空化现象从而使得本身扬程和效率的下降，另一方面会使珍贵的液氦造成不必要的蒸发。考虑到旋转机械叶轮设计限制以及主轴转子动力学方面限制，很难削减从轴端到叶轮的直接导热，因此想减少整体热量漏入急需从法兰支撑端以及机壳与工作端间的热传导方面入手加以控制。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种易于定位安装，结构简单可靠，且可以减少漏热量的隔热支撑装置。一种隔热支撑装置，包括支撑结构和绝热结构；所述支撑结构包括安装法兰、上段环形支撑筒、水平环形支撑板、下段竖直环形支撑筒、密封环和蜗壳；所述上段环形支撑筒一端的外壁紧贴于所述安装法兰的内侧，所述上段环形支撑筒的另一端和所述水平环形支撑板的板面固定连接，所述水平环形支撑板的内周和所述下段竖直环形支撑筒的一端固定连接，所述下段竖直环形支撑筒远离所述水平环形支撑板的一端和所述蜗壳固定连接，所述上段环形支撑筒、所述水平环形支撑板和所述下段竖直环形支撑筒形成一个具有台阶结构的筒体结构，所述上段环形支撑筒和所述水平环形支撑板的板面固定的一端朝所述筒体结构的内侧凹陷形成一个环形槽体，所述密封环和所述环形槽体的开口端固定连接形成一个封闭的环形流体通道；所述绝热结构包括异型薄壁无氧铜板和绝热体，所述异型薄壁无氧铜板的中部设有通孔，所述异型薄壁无氧铜板设于所述水平环形支撑板上，且所述异型薄壁无氧铜板的内径小于所述水平环形支撑板的内径，所述异型薄壁无氧铜板将所述筒体结构分成上下两部分；所述绝热体填充于所述筒体结构的内部，且所述绝热体的中部设有通孔。在一个实施例中，所述异型薄壁无氧铜板的内周沿垂直于所述异型薄壁无氧铜板的所在平面的方向分别向上和向下延伸，形成T形结构。在一个实施例中，所述异型薄壁无氧铜板的外周边缘设于所述上段环形支撑筒形成的环形槽体上。在一个实施例中，还包括无氧铜薄壁防辐射屏，所述无氧铜薄壁防辐射屏通过螺栓螺母组合安装在所述密封环上方。在一个实施例中，所述上段环形支撑筒的外侧和所述无氧铜薄壁防辐射屏的表面包裹有绝热材料层。在一个实施例中，所述安装法兰、所述上段环形支撑筒、所述水平环形支撑板、所述下段竖直环形支撑筒和所述密封环的连接处采用焊接连接。在一个实施例中，所述上段环形支撑筒、所述水平环形支撑板、所述下段竖直环形支撑筒和所述密封环的材料均为304L或316L。在一个实施例中，所述安装法兰与所述上段环形支撑筒固定连接的定位安装部开设有凹槽。在一个实施例中，所述筒体结构下部填充的绝热体通过长杆螺栓固定于所述异型薄壁无氧铜板上。在一个实施例中，所述绝热体的材质为硬质聚氨酯材料。上述热支撑装置具有以下优点：(1)通过支撑结构外侧与密封环构成内嵌式封闭环形流体通道，结构简单、可靠性强、节省加工钢材损耗。(2)通过增加异型薄壁无氧铜板，利用其低温下导热率增大的特性，将主轴上热流与机壳热流经由其带入环形流体通道内的冷却流体，形成冷锚，强化整个结构隔热能力。(3)上述热支撑装置统筹考虑并改进了多个相关部件结构，便于整体结构定位安装，结构简单可靠，可减少漏热，可广泛应用于大型低温系统中高速透平膨胀机、低温氦气离心式压缩机以及液氦低温泵这类旋转机械的绝热支撑结构。附图说明图1为一实施方式的隔热支撑装置的结构示意图；图2为上段环形支撑筒与安装法兰的局部连接示意图；图3为内嵌式环形流体通道局部放大示意图；图4为内嵌式环形流体通道横截面剖视图；图5为异型薄壁无氧铜板布置局部示意图；图6为异型薄壁无氧铜板水平布置图；图7为长杆螺栓固定绝热体的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一实施方式的隔热支撑装置100，包括支撑结构和绝热结构。支撑结构包括安装法兰1、上段环形支撑筒2、水平环形支撑板5、下段竖直环形支撑筒9、密封环11和蜗壳6。上段环形支撑筒2、水平环形支撑板5、下段竖直环形支撑筒9和密封环11为工作在低温下的承压件且其为薄壁结构。上段环形支撑筒2一端的外壁紧贴于安装法兰1的内侧。请同时参考图1和图2，在一个实施方式中，安装法兰1与上段环形支撑筒2固定连接的定位安装部开设有凹槽。可以理解，上段环形支撑筒2与安装法兰1的焊接接触部分，对安装法兰1的定位安装部在满足结构强度与径向定位基础前提下，设计上下凹槽，可以增加从安装法兰1到上段环形支撑筒2的热阻，减少主要热源冷箱大法兰向低温结构的导热。上段环形支撑筒2的另一端和水平环形支撑板5的板面固定连接。水平环形支撑板5的内周和下段竖直环形支撑筒9的一端固定连接。下段竖直环形支撑筒9远离水平环形支撑板5的一端和蜗壳6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔热支撑装置，其特征在于，包括支撑结构和绝热结构；所述支撑结构包括安装法兰、上段环形支撑筒、水平环形支撑板、下段竖直环形支撑筒、密封环和蜗壳；所述上段环形支撑筒一端的外壁紧贴于所述安装法兰的内侧，所述上段环形支撑筒的另一端和所述水平环形支撑板的板面固定连接，所述水平环形支撑板的内周和所述下段竖直环形支撑筒的一端固定连接，所述下段竖直环形支撑筒远离所述水平环形支撑板的一端和所述蜗壳固定连接，所述上段环形支撑筒、所述水平环形支撑板和所述下段竖直环形支撑筒形成一个具有台阶结构的筒体结构，所述上段环形支撑筒和所述水平环形支撑板的板面固定的一端朝所述筒体结构的内侧凹陷形成一个环形槽体，所述密封环和所述环形槽体的开口端固定连接形成一个封闭的环形流体通道；所述绝热结构包括异型薄壁无氧铜板和绝热体，所述异型薄壁无氧铜板的中部设有通孔，所述异型薄壁无氧铜板设于所述水平环形支撑板上，且所述异型薄壁无氧铜板的内径小于所述水平环形支撑板的内径，所述异型薄壁无氧铜板将所述筒体结构分成上下两部分；所述绝热体填充于所述筒体结构的内部，且所述绝热体的中部设有通孔。

【技术特征摘要】
1.一种隔热支撑装置，其特征在于，包括支撑结构和绝热结构；所述支撑结构包括安装法兰、上段环形支撑筒、水平环形支撑板、下段竖直环形支撑筒、密封环和蜗壳；所述上段环形支撑筒一端的外壁紧贴于所述安装法兰的内侧，所述上段环形支撑筒的另一端和所述水平环形支撑板的板面固定连接，所述水平环形支撑板的内周和所述下段竖直环形支撑筒的一端固定连接，所述下段竖直环形支撑筒远离所述水平环形支撑板的一端和所述蜗壳固定连接，所述上段环形支撑筒、所述水平环形支撑板和所述下段竖直环形支撑筒形成一个具有台阶结构的筒体结构，所述上段环形支撑筒和所述水平环形支撑板的板面固定的一端朝所述筒体结构的内侧凹陷形成一个环形槽体，所述密封环和所述环形槽体的开口端固定连接形成一个封闭的环形流体通道；所述绝热结构包括异型薄壁无氧铜板和绝热体，所述异型薄壁无氧铜板的中部设有通孔，所述异型薄壁无氧铜板设于所述水平环形支撑板上，且所述异型薄壁无氧铜板的内径小于所述水平环形支撑板的内径，所述异型薄壁无氧铜板将所述筒体结构分成上下两部分；所述绝热体填充于所述筒体结构的内部，且所述绝热体的中部设有通孔。2.如权利要求1所述的隔热支撑装置，其特征在于，所述异型薄壁无氧铜板的内周沿垂直于所述异型薄壁无...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍继浩，董欣勃，吕翠，李青，龚领会，刘立强，潘薇，魏操兵，张舒月，商晋，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11