一种超导磁体极低温制冷机及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种超导磁体极低温制冷机及其控制方法，包括超导线圈，超导线圈热连接冷却管道，冷却管道的进口连接低温气体容器，冷却管道的出口连接室温气体缓冲容器，室温气体缓冲容器通过管道A连接压缩器，压缩器通过回流管道连接低温气体容器。能有效减少冷质部件的热负荷，热负荷小不仅使得磁体运行更稳定，而且对制冷量要求减少，采用本发明专利技术方法可以减少制冷量，从而降低成运行成本。从而降低成运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种超导磁体极低温制冷机及其控制方法


[0001]本专利技术属于制冷
，尤其是涉及一种冷却效果稳定，安全性好的一种超导磁体极低温制冷机及其控制方法。

技术介绍

[0002]在液氢温度下，除氦气以外的其他气体杂质均已固化(尤其是固氧)，有可能堵塞管路而引起爆炸。因此原料氢必须严格纯化。这样，人们考虑新的制冷方法，如磁制冷方式。
[0003]磁制冷即利用磁热效应制冷。磁热效应是指磁制冷工质在等温磁化时放出热量，而绝热去磁时温度降低，从外界吸收热量。效率可达卡诺循环的30%~60%，而气体压缩
‑
膨胀制冷循环一般仅为5%
‑
10%。同时，磁制冷无须低温压缩机，使用固体材料作为工质，结构简单、体积小、重量轻、无噪声、便于维修、无污染。
[0004]但是，传统的磁制冷方式也存在问题，1、要使超导体工作于超导态，应将其温度降至零点温度以下。需要用冷介质进行冷却。磁制冷低温冷却控制装置的冷却稳定性至关重要。
[0005]2、应性差。由于制冷机的负载有各种不同的运行模式。因而对制冷量的要求也会不一样。这希望制冷机在各种不同的模式下都能稳定地满足负载的需要。
[0006]3、自动化程度低。随着系统的大型化，复杂化，提高低温系统的自动化控制程度是不可避免的。
[0007]4、安全性能差。不能保证在失超或真空破坏时。磁体及低温系统置的安全。
[0008]因此，目前亟需开发一种冷却效果稳定安全性好的超导磁体制冷机及低成本制造液氢的方法。
专利技术内容
[0009]本专利技术针对现有技术的缺点，设计了一种超导磁体极低温制冷机，能有效减少冷质部件的热负荷，热负荷小不仅使得磁体运行更稳定，而且对制冷量要求减少，采用本专利技术方法可以减少制冷量，从而降低成运行成本。
[0010]本专利技术公开的技术方案如下：一种超导磁体极低温制冷机，包括超导线圈，超导线圈热连接冷却管道，冷却管道的进口连接低温气体容器，冷却管道的出口连接室温气体缓冲容器，室温气体缓冲容器通过管道A连接压缩器，压缩器通过回流管道连接低温气体容器。
[0011]在上述方案的基础上，作为优选，冷却管道的出口连接蓄冷器，蓄冷器通过管道B连接室温气体缓冲容器，低温气体容器连接热交换器，压缩器通过回流管道A连接蓄冷器，蓄冷器通过回流管道B连接热交换器的进口，热交换器的进口连接氦气源。
[0012]在上述方案的基础上，作为优选，冷却管道的进口通过阀门A接低温气体容器，冷却管道的出口通过管道C连接三通A，三通A连接蓄冷器的进口和回流管道B，蓄冷器的出口通过三通B分别连接管道B和回流管道A，管道B上具有阀门B，管道C上具有阀门C，回流管道A
上具有阀门D，回流管道B上具有阀门E。
[0013]在上述方案的基础上，作为优选，还包括由热屏蔽板包围的空间A，超导线圈、冷却管道、低温气体容器、热交换器位于空间A内。
[0014]在上述方案的基础上，作为优选，还包括真空的空间B，空间A位于空间B内，蓄能器下端位于空间A内，上端位于空间B内，在空间B内还设置有低温冰箱，与热交换器的进口相连接的氦气管道穿过低温冰箱，室温气体缓冲容器、压缩器位于空间B外侧。
[0015]在上述方案的基础上，作为优选，还包括设置在所述空间A内的用于检测超导线圈温度的线圈温度计。
[0016]在上述方案的基础上，作为优选，还包括用于测量低温气体容器内压力的压力计，压力计的显示部分位于空间B外侧。
[0017]超导磁体极低温制冷机的控制方法，线圈温度计检测超导线圈的温度，当超导线圈需要冷却时，控制阀门A、阀门C、阀门E的开启以及阀门B、阀门D的关闭，将冷却起到导入冷却管道对超导线圈进行冷却，并将冷却超导线圈后的冷却气体导入蓄冷器收集冷后再导入室温气体缓冲容器进行暂存，在超导线圈达到低温时，控制阀门A、阀门C、阀门E的关闭以及阀门B、阀门D的开启，室温气体缓冲容器内的气体经压缩器后再经蓄冷器、热交换器进入低温气体容器与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：具备对冷却管道排出的气体进行加压的低温压缩器和气体冷却单元，将所述低温压缩器压缩的气体用所述气体冷却单元冷却后返回所述低温气体容器。
[0018]通过线圈温度计和阀门控制可改变冷却气体流量进而来控制被冷却物的冷却效果，相比于浸渍冷却方式，冷却温度没有受到特定冷媒沸点的制约，即使有热负荷变动，也能够稳定地冷却超导线圈等被冷却物。从而得到一个能提供超低温冷却效果稳定，安全性好的超导磁体制冷机及低成本制造液氢的方法。
[0019]本专利技术能有效减少冷质部件的热负荷，热负荷小不仅使得磁体运行更稳定，而且对制冷量要求减少，采用本专利技术方法可以减少制冷量，从而降低成运行成本。
[0020]本专利技术能有效适应各种不同的运行负载模式的超导磁体制冷机。在各种不同的模式下都能稳定地满足负载的需要。
附图说明
[0021]图1是本专利技术阀门A、B、C关闭D、E打开时的结构示意图；图2是本专利技术阀门A、B、C打开D、E关闭时的结构示意图。
具体实施方式
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。
[0023]一种由冷却效果稳定安全性好的超导磁体制冷机，将加压后的气体在冷却状态下储存在低温气体容器中，根据超导线圈的温度打开冷却管道的阀门，气体通过冷却管道到
达制冷机（超导线圈），具备对冷却管道排出的气体进行加压的低温压缩器和气体冷却单元，将所述低温压缩器压缩的气体用所述气体冷却单元冷却后返回所述低温气体容器。
[0024]具体的，超导磁体极低温制冷机，包括超导线圈，超导线圈热连接冷却管道，冷却管道的进口连接低温气体容器，低温气体容器连接热交换器，热交换器的进口连接氦气源，冷却管道的出口，冷却管道的出口连接蓄冷器，蓄冷器的出口通过管道B连接室温气体缓冲容器，室温气体缓冲容器通过管道A连接压缩器，压缩器通过回流管道A连接蓄冷器，蓄冷器通过回流管道B连接热交换器。
[0025]冷却管道的进口通过阀门A接低温气体容器，冷却管道的出口通过管道C连接三通A，三通A连接蓄冷器的进口和回流管道B，蓄冷器的出口通过三通B分别连接管道B和回流管道A，管道B上具有阀门B，管道C上具有阀门C，回流管道A上具有阀门D，回流管道B上具有阀门E。
[0026]在所述空间A内的用于检测超导线圈温度的线圈温度计。
[0027]通过线圈温度计和阀门控制可改变冷却气体流量进而来控制被冷却物的冷却效果，相比于浸渍冷却方式，冷却温度没有受到特定冷媒沸点的制约，即使有热负荷变动，也能够稳定地冷却超导线圈等被冷却物。从而得到一个能提供超低温冷却效果稳定，安全性好的超导磁体制冷机及低成本制造液氢的方法。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导磁体极低温制冷机，其特征在于，包括超导线圈，超导线圈热连接冷却管道，冷却管道的进口连接低温气体容器，冷却管道的出口连接室温气体缓冲容器，室温气体缓冲容器通过管道A连接压缩器，压缩器通过回流管道连接低温气体容器。2.如权利要求1所述的超导磁体极低温制冷机，其特征在于，冷却管道的出口连接蓄冷器，蓄冷器通过管道B连接室温气体缓冲容器，低温气体容器连接热交换器，压缩器通过回流管道A连接蓄冷器，蓄冷器通过回流管道B连接热交换器的进口，热交换器的进口连接氦气源。3.如权利要求2所述的超导磁体极低温制冷机，其特征在于，冷却管道的进口通过阀门A接低温气体容器，冷却管道的出口通过管道C连接三通A，三通A连接蓄冷器的进口和回流管道B，蓄冷器的出口通过三通B分别连接管道B和回流管道A，管道B上具有阀门B，管道C上具有阀门C，回流管道A上具有阀门D，回流管道B上具有阀门E。4.如权利要求3所述的超导磁体极低温制冷机，其特征在于，还包括由热屏蔽板包围的空间A，超导线圈、冷却管道、低温气体容器、热交换器位于空间A内。5.如权利要求4所述的超导磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：田口智浩，
申请(专利权)人：江苏捷思新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：