[发明专利]一种可替代低温循环泵的常温压缩机系统及方法

说明书

本发明公开了一种可替代低温循环泵的常温压缩机系统及方法，该系统从外到内分为三层：常温层、300K真空容器层、60K防辐射冷屏层；该方法为：开启GM制冷机一、GM制冷机二、此系统开始降温；开启常温循环压缩机对30K超导线圈进行循环降温；高纯氦气经过常温循环压缩机压缩后，经过流量调节阀进入300K真空容器；在300K回热器中高压氦气被低压预冷，然后进入一级、二级冷头换热器冷却到一级、二级冷头换热器温度；氦气经过30K超导线圈冷却高温超导线圈，氦气经过线圈后进入回热器和回热器后温度回到常温。本发明通过设计一条降温管路、一条升温管路，解决了常温循环压缩机不能在低温下工作、低温循环泵检修过程等待时间过长的疑难问题。

技术领域

本发明属于小型低温系统技术领域，尤其涉及一种可替代低温循环泵的常温压缩机系统及方法。

背景技术

传统低温超导磁体的冷却方式通常有三种：液氦浸泡冷却、制冷机传导冷却和氦气迫流冷却。对于大型超导磁体，一般采用氦气迫流冷却，因为氦气迫流冷却能够解决大型超导磁体系统采用制冷机传导冷带传导不均匀的问题、也能够解决采用液氦浸泡冷却方法造价昂贵的问题。大型超导磁体通常需要高压冷氦气，由于小型制冷机的氦气无法直接用于超导线圈的冷却，通常需要增加一路单独的氦气循环回路，采用低温循环泵进行循环。

小型制冷机采用低温循环泵的难点在于：当对低温循环泵进行维修或更换时，从复温到降温的停机等待很长：拿去检修以前，要从低温30K升温到常温300K才可以检修，这个复温过程虽然很快，大约1-2天时间，但是，当检修完成进行更换、重新投入使用时，低温循环泵要从常温300K降低到低温30K时才能够投入工作，同时低温系统的拆装需要专业维修人员进行操作，会产生昂贵的维修费用。由于大型的超导线圈负载很大，低温循环泵从常温降低到低温30K的降温过程必将很漫长，严重影响设备的使用率。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提出一种可替代低温循环泵的常温压缩机及方法，目的在于解决更换低温循环泵时降温过程太长、影响设备使用效率的问题。

本发明为解决现有技术存在的问题，提出一种可替代低温循环泵的常温压缩机系统及方法。

一种可替代低温循环泵的常温压缩机系统，其特点是：该系统从外到内分为三层：常温层、300K真空容器13层、60K防辐射冷屏14层；一个或多个GM制冷机从上至下贯穿常温层、300K真空容器层13、60K防辐射冷屏14层、对布设在60K防辐射冷屏14层的多级冷头换热器进行降温；所述常温层设有常温循环压缩机1、储气罐2、以及多个流量调节阀；所述300K真空容器13层设有一个300K回热器8；所述60K防辐射冷屏14层设有多级冷头换热器、一个以上60K回热器10、以及30K超导线圈12，该多级冷头换热器分别与一个或多个GM制冷机相连接、实现GM制冷机对多级冷头换热器的一级降温或多级降温；所述30K超导线圈12的入口连接末级冷头换热器、出口连接末级60K回热器10；所述一个300K回热器8和一个以上60K回热器10分别设有进气入口、进气出口、回气入口、回气出口，它们通过300K回热器8的进气入口、进气出口、以及一个以上60K回热器10的进气入口、进气出口实现逐步降温，再通过300K回热器8的回气入口、回气出口、以及一个以上60K回热器10的回气入口、回气出口实现逐步升温，当从常温降温到低温30K时，该系统实现了常温压缩机替代低温循环泵的功能，当从低温30K升温到常温状态时，该系统将低温循环泵的功能恢复为常温压缩机的功能。

所述多级冷头换热器包括一级冷头换热器9、二级冷头换热器11，所述多个GM制冷机包括GM制冷机7-1、GM制冷机7-2，所述一个以上60K回热器包括一个60K回热器10。

所述300K回热器8其进气入口与常温循环压缩机1相连接，其进气出口与所述一级冷头换热器9相连接；所述30K超导线圈12的入口连接末级冷头换热器、该末级冷头换热器为所述二级冷头换热器11；所述30K超导线圈12的出口连接末级60K回热器10，该末级60K回热器为60K回热器10。