低温冷却装置和方法制造方法及图纸

一种低温冷却方法和装置，所述装置包括具有设置在选择性地处于真空下的第一腔室（16）中的冷头（19）的主低温冷却器（18）、设置在选择性地处于真空下的第二腔室（10）中的工作流体的贮存器（9）、设置在所述贮存器（9）中、与所述工作流体处于热交换的关系的待冷却的部件（8），所述主低温冷却器（18）的冷头（19）热连接至热交换器（17），该热交换器自身藉由形成用于所述工作流体的第一循环回路的管道（30，31）流体地连接至所述贮存器（9），所述管道（30，31）自所述第一腔室（16）通至所述第二腔室（10），其特征在于，所述第一腔室（16）和第二腔室（10）的选择性地处于真空下的容积是独立的；所述装置包括具有设置在选择性地处于真空下的第三腔室（4）中的冷头（7）的辅助低温冷却器（1），该辅助低温冷却器（1）的冷头（7）热连接至一热交换器（2），该热交换器自身藉由形成用于所述工作流体的第二循环回路的管道（130，131）流体地连接至所述贮存器（9）；以及，所述第三腔室（4）的选择性地处于真空下的容积独立于所述第一腔室（16）和第二腔室（10）的选择性地处于真空下的容积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种。应注意的是获得本专利技术的工作享有欧盟第七框架计划FP/2007-2013的在拨款协议N0.241285下的基金。本专利技术更具体地涉及一种低温冷却装置，包括具有设置在选择性地处于真空下的第一腔室中的冷头的主低温冷却器、设置在选择性地处于真空下的第二腔室中的工作流体的贮存器、设置在所述贮存器中、与所述工作流体处于热交换的关系的待冷却的部件，所述主低温冷却器的冷头热连接至热交换器，该热交换器自身藉由形成用于所述工作流体的第一循环回路的管道流体连接至所述贮存器，所述管道自所述第一腔室通至所述第二腔室。专利文献US20090049862A1描述了一种利用低温冷却器以使工作流体(例如，氮)液化的制冷装置。以常规方式利用已液化工作流体将一应用/设备/装置(通常是超导电缆)冷却至很低的温度。在敏感的电气应用中，这种类型的冷却器必须能够不被中断地操作。然而，已知的解决方案不允许以对于操作者而言简单和容易的方式维护或修复制冷装置和使对冷量的产生的影响最小化。本专利技术的一个目的是消除全部或一些现有技术的上述缺陷。为此，根据本专利技术的装置(所述装置在其它方面符合其在上述序言中给出的通用定义)本质上特征在于:第一腔室和第二腔室的选择性地处于真空下的容积是独立的；所述装置包括具有设置在选择性地处于真空下的第三腔室中的冷头的辅助低温冷却器，该辅助低温冷却器的冷头热连接至一热交换器，该热交换器自身藉由形成用于所述工作流体的第二循环回路的管道流体连接至所述贮存器；以及，所述第三腔室的选择性地处于真空下的容积独立于所述第一腔室和第二腔室的选择性地处于真空下的容积。此外，本专利技术的一些实施例可以包括一个或多个下述特征:-通过至少一个能选择性地移除的盖子密封所述第一腔室和第三腔室中的至少一个；-至少一个能选择性地移除的盖子设置在所述腔室的下部使得所述盖子邻近所述冷头;-至少一个盖子藉由固定螺钉以密封方式安装在所述腔室的主体上；-所述装置包括环绕自所述第一腔室通至所述第二腔室的管道的真空屏障，该真空屏障将所述第一腔室的和所述第二腔室的选择性地处于真空下的容积分隔开，该真空屏障设置在连接所述第一腔室和所述第二腔室的至少一个管状部分中；-所述装置包括环绕自所述第三腔室通至所述第二腔室的管道的真空屏障，该真空屏障将所述第三腔室的和所述第二腔室的选择性地处于真空下的容积分隔开，该真空屏障设置在连接所述第三腔室和所述第二腔室的至少一个管状部分中；-所述低温冷却器的冷头与用作用于所述工作流体的冷凝器的热交换器关联；-所述主低温冷却器的冷头藉由两条管道连接至所述贮存器，所述两条管道的上游端部连接至设置在所述主低温冷却器的冷头下方的密封容积，所述两条管道的下游端部藉由竖直的或基本上竖直的部分连接至所述贮存器的上端；-所述辅助低温冷却器的冷头藉由两条管道连接至所述贮存器，所述两条管道的上游端部连接至设置在所述辅助低温冷却器的冷头下方的密封容积，所述两条管道的下游端部藉由竖直的或基本上竖直的部分连接至所述贮存器的上端；-在操作构型中，所述主低温冷却器和所述辅助低温冷却器中的至少一个以竖直构型设置；-所述真空屏障包括例如下述部件中的至少一个:被称为“简单锥体”系统的系统，被称为“双锥体”系统的系统；-加热器(例如电加热器)安装在低温冷却器冷头的至少一个热交换器上；-所述腔室处于压力在10_3和10_6mbar(毫巴)之间的真空下；-待被冷却的所述部件包括是超导体的线圈或电缆；-所述装置包括若干辅助低温冷却器；-所述辅助低温冷却器或辅助低温冷却器中的一者与主低温冷却器同时处于操作中和有助于所述部件的冷却；-所述工作流体包括以下物质中的至少一者或者由以下物质中的至少一者组成:氦、氢、氖、氮、U、氧、甲烧、氪、氣、CnHm (碳氢化合物/烃)、铵、CFC> HCFC> HFC或任何其它流体制冷剂；-所述流体回路可以利用缓冲容积以在所述系统处于环境温度下时限制该回路中的压力上升。本专利技术还涉及一种利用具有上述或下述任一特征的低温冷却装置将一部件冷却至低温的方法，其中主低温冷却器用于冷却所述部件，第一腔室和第二腔室处于真空下，在所述主低温冷却器处于操作中时选择性地切断或接通辅助低温冷却器。另外，本专利技术的一些实施例可以包括一个或多个下述特征:-切断所述主低温冷却器，以及，在切断所述主低温冷却器的同时或者在预期切断所述主低温冷却器时，启动所述辅助低温冷却器以冷却所述部件，其中使所述第三腔室处于真空下或保持处于真空下；-当切断一低温冷却器时，利用至少一个下述步骤将所述被切断的低温冷却器的冷头加热至环境温度:通过自发的自然加热，通过受控的主动加热，通过迫使处于环境温度下的气体循环进入所述低温冷却器的腔室或者藉由盘管或任何其它装置环绕所述交换器，通过使所述低温冷却器的容积达到大气压力；-所述方法包括修复或维护两个低温冷却器之一、同时另一低温冷却器处于操作中并且正在冷却所述部件的步骤，所述方法包括:-关闭希望进行修复或维护的低温冷却器或者保持其处于切断状态，-保持希望进行修复或维护的低温冷却器处于环境温度下或者使其达到环境温度，-打开容纳希望进行修复或维护的低温冷却器的腔室，-拆卸希望进行修复或维护的低温冷却器，使得其能在不使所述密封容积与大气连通的情况下被更换或修复，-维持在处于操作中的另一低温冷却器的腔室内的和在所述第二腔室内的真空。本专利技术还可以涉及包括上述或下述特征的任意组合的替代装置或方法。结合唯一附图阅读以下描述将使其它细节或优点变得显而易见，所述附图是示意性部分截面图，其示出根据本专利技术一个可能实施例的冷却装置的结构和操作。参见附图，所述低温冷却装置包括主低温冷却器18，该主低温冷却器以常规方式包括冷头19。主低温冷却器18 (和尤其冷头19)设置在选择性地处于真空下的第一腔室16内。冷头19例如装配有热交换器17以使工作流体液化。例如利用螺钉20将交换器17旋拧到冷头19的基底上。在冷头19和交换器17下面，主低温冷却器18限定出用于已液化工作流体的容积21，这个容积藉由两条管道(分别是上部管道31和下部管道30)连接至用于已液化工作流体的储存器9。已液化工作流体储存器9容纳有一待通过与所述已液化工作流体(直接或间接)交换热量被冷却的部件8。储存器9安装在独立于第一腔室16选择性地处于真空下的第二腔室10内。这表示管道30、31通过连接第一腔室16和第二腔室10的管状部分23而自第一腔室16通至第二腔室10。第二腔室10例如藉由基底放置在地面上，和例如借助能移除(例如利用螺钉14而能移除)的覆盖件11在顶部处密封。第一腔室16和第二腔室10的容积中的真空例如藉由一个或多个真空屏障40来保持独立，所述真空屏障在管状连接部分23内部各自环绕管道30、31设置。真空屏障40可以包括任何已知的系统，诸如双锥体。根据一个有利的特征，所述装置包括例如与主低温冷却器18类型相同的辅助低温冷却器I。辅助低温冷却器I具有与上面描述的结构等同的结构。这表示辅助低温冷却器I的冷头7设置在选择性地处于真空下的第三腔室4内。如同前述，冷头7装配有用于使工作流体液化的热交换器2。利用螺钉5将交换器2旋拧到冷头7的基底上。在冷头7和交换器下面，辅助低温冷却器I限定出用于已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温冷却装置，包括具有设置在选择性地处于真空下的第一腔室（16）中的冷头（19）的主低温冷却器（18）、设置在选择性地处于真空下的第二腔室（10）中的工作流体的贮存器（9）、设置在所述贮存器（9）中、与所述工作流体处于热交换关系的待冷却的部件（8），所述主低温冷却器（18）的冷头（19）热连接至热交换器（17），该热交换器自身藉由形成用于所述工作流体的第一循环回路的管道（30，31）流体地连接至所述贮存器（9），所述管道（30，31）自所述第一腔室（16）通至所述第二腔室（10），所述低温冷却装置的特征在于，所述第一腔室（16）和第二腔室（10）的选择性地处于真空下的容积是独立的，这表示第一和第二腔室内的真空是独立的；所述装置包括具有设置在选择性地处于真空下的第三腔室（4）中的冷头（7）的辅助低温冷却器（1），该辅助低温冷却器（1）的冷头（7）热连接至一热交换器，该热交换器自身藉由形成用于所述工作流体的第二循环回路的管道（130，131）流体地连接至所述贮存器（9）；以及，所述第三腔室（4）的选择性地处于真空下的容积独立于所述第一腔室（16）和第二腔室（10）的选择性地处于真空下的容积，这表示所述第一腔室、第二腔室和第三腔室的真空是独立的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.09 FR 11539411.一种低温冷却装置，包括具有设置在选择性地处于真空下的第一腔室(16)中的冷头(19)的主低温冷却器(18)、设置在选择性地处于真空下的第二腔室(10)中的工作流体的贮存器(9)、设置在所述贮存器(9)中、与所述工作流体处于热交换关系的待冷却的部件(8)，所述主低温冷却器(18)的冷头(19)热连接至热交换器(17)，该热交换器自身藉由形成用于所述工作流体的第一循环回路的管道(30，31)流体地连接至所述贮存器(9)，所述管道(30，31)自所述第一腔室(16)通至所述第二腔室(10)，所述低温冷却装置的特征在于，所述第一腔室(16)和第二腔室(10)的选择性地处于真空下的容积是独立的，这表示第一和第二腔室内的真空是独立的；所述装置包括具有设置在选择性地处于真空下的第三腔室(4)中的冷头(7)的辅助低温冷却器(1)，该辅助低温冷却器(I)的冷头(7)热连接至一热交换器，该热交换器自身藉由形成用于所述工作流体的第二循环回路的管道(130，131)流体地连接至所述贮存器(9);以及，所述第三腔室(4)的选择性地处于真空下的容积独立于所述第一腔室(16)和第二腔室(10)的选择性地处于真空下的容积，这表示所述第一腔室、第二腔室和第三腔室的真空是独立的。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过至少一个能选择性地移除的盖子(15)密封所述第一腔室(16)和第三腔室(4)中的至少一个。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，至少一个能选择性地移除的盖子(15)设置在所述腔室(16，4)的下部使得所述盖子邻近所述冷头(19，7)。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，至少一个盖子(15)藉由固定螺钉(22)以密封方式安装在所述腔室(16，4)的主体上。5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括环绕自所述第一腔室(16)通至所述第二腔室(10)的管道(30，31)的真空屏障(40)，该真空屏障将所述第一腔室(16)的和所述第二腔`室(10)的选择性地处于真空下的容积分隔开，该真空屏障(40)设置在连接所述第一腔室(16)和所述第二腔室(10)的至少一个管状部分(23)中。6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括环绕自所述第三腔室(4)通至所述第二腔室(10)的管道(130，131)的真空屏障(40)，该真空屏障将所述第三腔室(4)的和所述第二腔室(10)的选择性地处于真空下的容积分隔开，该真空屏障(40)设置在连接所述第三腔室(4)和所述第二腔室(10)的至少一个管状部分(23)中。7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述低温冷却器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·杜兰德，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：
国别省市：