【技术实现步骤摘要】
本技术涉及低温及超导磁体，具体涉及基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统。
技术介绍
1、磁控直拉单晶技术(mcz)是在常规的直拉单晶方法的基础上，在单晶炉外侧施加强磁场，对熔体的热对流进行抑制，降低晶体的杂质含量，提高纵向和径向杂质分布不均匀性，从而降低单晶硅的氧含量，提升单晶硅的品质。传统的mcz法中的一般使用永磁体或常规电磁场，其产生的磁场往往不高，对熔体的热对流抑制效果较为有限。随着超导磁体技术发展，由于超导磁体可以产生更强的磁场，越来越多的磁控直拉单晶设备配置了超导磁体以提高对热对流的抑制作用。由于超导磁体需要工作在低温环境下(例如4.2k的低温环境)，因此常规的mcz超导磁体每一台通常需要配备1-2台gm(gifford-mcmahon循环)制冷机对超导磁体进行冷却。从成本的角度来说，单个拉晶工厂(规模通常为1200台磁拉单晶设备)仅gm制冷机就需上亿元投入，每年维护保养费平均还需约2-3百万元，且功耗近10000kw，由此产生的成本费用非常高。磁控直拉单晶超导磁体、特别是光伏用磁拉单晶超导磁体由于行业竞争的...
【技术保护点】
1.一种基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，包括大型氦液化系统、液氮供应系统和超导磁体系统；其中，超导磁体系统包括多个并联设置的超导磁体(14)，大型氦液化系统包括依次连接的氦气压缩机(1)、氦气储罐(2)、大型氦液化机(3)和液氦储罐(4)；大型氦液化系统的液氦储罐(4)与超导磁体系统通过低温管路连通以向超导磁体系统中并联设置的多个超导磁体(14)分别提供液氦由此冷却每个超导磁体(14)的超导磁体线圈；液氮供应系统包括依次连接的氮液化机(5)和液氮储罐(6)，液氮储罐(6)与超导磁体系统通过低温管路连通以向超导磁体系统中并联设置的多个超导磁体(1...
【技术特征摘要】
1.一种基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，包括大型氦液化系统、液氮供应系统和超导磁体系统；其中，超导磁体系统包括多个并联设置的超导磁体(14)，大型氦液化系统包括依次连接的氦气压缩机(1)、氦气储罐(2)、大型氦液化机(3)和液氦储罐(4)；大型氦液化系统的液氦储罐(4)与超导磁体系统通过低温管路连通以向超导磁体系统中并联设置的多个超导磁体(14)分别提供液氦由此冷却每个超导磁体(14)的超导磁体线圈；液氮供应系统包括依次连接的氮液化机(5)和液氮储罐(6)，液氮储罐(6)与超导磁体系统通过低温管路连通以向超导磁体系统中并联设置的多个超导磁体(14)分别提供液氮由此冷却每个超导磁体的磁体冷屏(42)；每个超导磁体(14)上设置有用于排放挥发的氦气的氦气排放管路(32)和用于排放挥发的氮气的氮气排放管路(33)，氦气排放管路(32)连接有氦气回收管路(21)以将挥发的氦气通过氦气回收管路(21)传输至氦气气囊(22)，氦气气囊(22)中回收的氦气送到氦气压缩机(1)中压缩后输送到氦气储罐(2)。
2.如权利要求1所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：每个超导磁体(14)上均设置有液氦输液口(34)和液氮输液口(35)，液氦输液口(34)与液氦储罐(4)通过低温管路连通以将液氦经超导磁体(14)顶部管路传输至超导磁体线圈；液氮输液口(35)与液氮供应系统通过低温管路连通以将液氮传输至磁体冷屏(42)。
3.如权利要求2所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：连接液氦储罐(4)与超导磁体(14)的低温管路具体为液氦管道(28)，连接液氮供应系统与超导磁体(14)的低温管路具体为液氮管道(25)，液氦管道(28)与液氮管道(25)共同组成组合输送管道(10)。
4.如权利要求3所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：组合输送管道(10)为同心结构，液氦管道(28)构成组合输送管道(10)的内层管道，液氮管道(25)构成组合输送管道(10)的外层管道，液氮管道(25)与液氦管道(28)为互不干涉的两条平行的管道，在液氦管道(28)与液氮管道(25)之间设置有环状的第一真空腔(26)。
5.如权利要求4所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：液氮管道(25)与组合输送管道(10)的管道外壁(23)之间设置有环状的第二真空腔(24)。
6.如权利要求3-5中任一项所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：在液氦管道(28)的液氦管道壁(27)上缠绕有绝热膜。
7.如权利要求6所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：液氮管道(25)的外壁上也缠绕有绝热膜。
8.如权利要求4或5所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：在组合输送管道(10)上还设置有预留的抽真空接口(29)，用于定期对管路进行抽真空维护。
9.如权利要求1-4中任一项所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：氦气排放管路(32)上包括并联设置的爆破膜(17)、氦气单向阀(18)和氦气球阀(19)。
10.如权利要求1-4中任一项所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：氮气排放管路(33)上设置有氮气球阀(15)和氮气单向阀(16)，二者通过并联方式一端与超导磁体(14)相连，另一端连接有氮气排放或回收管路(20)。
11.如权利要求2-5，7中任一项所述的基于大型氦液化系统的集约式冷却磁控直拉单晶超导磁体系统，其特征在于：超导磁体(14)上设置有电流引线系统(36)、液氮输液管(37)、液氦输液管(38)和热链接(41)；液氮输液管(37)与液氮输液口(35)相连通，液氦输液管(38)与液氦输液口(34)相连...
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