[发明专利]一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置及其测量方法

摘要

本发明公开了一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置及其测量方法，该测量装置包含氦气注入组件、制冷机组件、杜瓦中筒组件、冷屏中筒组件、氦气输入组件、杜瓦侧筒组件、冷屏侧筒组件、氦气输出组件、加热端组件；该装置结构简单、装配方便，测得的制冷机二级冷头制冷量与热负载差值即为所测低温系统的漏热量，测量结果准确可靠，计算简便快速高效的测量出超导磁体低温系统漏热量。

主权项

1.一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：包含氦气注入组件(1)、制冷机组件(2)、杜瓦中筒组件(3)、冷屏中筒组件(4)、氦气输入组件(5)、杜瓦侧筒组件(6)、冷屏侧筒组件(7)、氦气输出组件(8)、加热端组件(9)；所述的冷屏中筒组件(4)和氦气输入组件(5)安装在杜瓦中筒组件(3)的内部，加热端组件(9)安装在冷屏侧筒组件(7)的内部，冷屏侧筒组件(7)安装在杜瓦侧筒组件(6)的内部；所述的氦气注入组件(1)穿过杜瓦中筒组件(3)，氦气注入组件(1)与氦气输入组件(5)相连通；制冷机组件(2)与所述的杜瓦中筒组件(3)连接；杜瓦中筒组件(3)与所述的杜瓦侧筒组件(6)连接；冷屏中筒组件(4)与冷屏侧筒组件(7)连接；氦气输入组件(5)与所述的氦气输出组件(8)连接；氦气输出组件(8)与加热端组件(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的氦气注入组件(1)包括绝压压力表(1‑1)、第一盲板(1‑2)、第二盲板(1‑3)、三通(1‑4)和弯管(1‑5)；所述绝压压力表(1‑1)与三通(1‑4)通过管螺纹连接，第一盲板(1‑2)、第二盲板(1‑3)分别与三通(1‑4)的两端接口连接，弯管(1‑5)的一端与三通(1‑4)密封焊接，弯管(1‑5)穿出杜瓦中筒组件(3)且与杜瓦中筒组件(3)密封焊接。

3.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的杜瓦中筒组件(3)包括杜瓦上板(3‑1)、杜瓦中筒(3‑2)、杜瓦颈管(3‑4)、真空法兰(3‑5)、杜瓦底板(3‑6)；所述的杜瓦上板(3‑1)开有通孔，制冷机组件(2)与通孔相配合；所述的杜瓦中筒(3‑2)上焊接有第一KF接口(3‑3)和第二KF接口(3‑7)；杜瓦中筒(3‑2)的一端与杜瓦上板(3‑1)焊接，杜瓦中筒(3‑2)的另一端与杜瓦底板(3‑6)焊接，杜瓦中筒(3‑2)与杜瓦颈管(3‑4)焊接，杜瓦颈管(3‑4)与真空法兰(3‑5)相配合。

4.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的冷屏中筒组件(4)包括冷屏上板(4‑1)、铜软(4‑2)、金属块(4‑3)、压条(4‑4)、冷屏中筒(4‑5)、冷屏颈管(4‑6)、颈管法兰(4‑7)、冷屏下圆环(4‑8)和冷屏下板(4‑9)；所述冷屏上板(4‑1)与冷屏中筒(4‑5)采用螺钉连接，所述冷屏中筒(4‑5)与冷屏颈管(4‑6)焊接，所述冷屏颈管(4‑6)与颈管法兰(4‑7)焊接，所述冷屏中筒(4‑5)与冷屏下圆环(4‑8)焊接，所述冷屏下圆环(4‑8)与冷屏下板(4‑9)采用铆钉或螺钉连接；所述通软(4‑2)的一端通过金属块(4‑3)压入与冷屏上板(4‑1)连接，所述金属块(4‑3)利用螺钉与冷屏上板连(4‑1)连接，所述通软(4‑2)的另一端通过压条(4‑4)与冷屏中筒(4‑5)连接，所述压条(4‑4)为“Ω”形状，所述压条(4‑4)两端用螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的氦气输入组件(5)包括第一颈管(5‑1、)第一纹管(5‑2)、第二颈管(5‑3)、第二纹管(5‑4)、圆环(5‑5)、输入直管(5‑6)和氦气圆板(5‑7)；所述的第一颈管(5‑1)与弯管(1‑5)的一端连接，第一颈管(5‑1)、第一纹管(5‑2)、第二颈管(5‑3)、第二纹管(5‑4)、圆环(5‑5)、输入直管(5‑6)与氦气圆板(5‑7)依次焊接，所述的氦气圆板(5‑7)上开有圆孔。

6.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的杜瓦侧筒组件(6)包括杜瓦侧筒(6‑1)和真空法兰(6‑3)；所述的杜瓦侧筒(6‑1)与真空法兰(6‑3)焊接，杜瓦侧筒(6‑1)上连接有航空插座(6‑2)。

7.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的冷屏侧筒组件(7)包括侧筒直管(7‑1)、冷屏支撑(7‑2)、冷屏圆板(7‑3)和法兰(7‑4)；所述的侧筒直管(7‑1)的两端分别与冷屏圆板(7‑3)和法兰(7‑4)焊接，所述冷屏支撑(7‑2)与侧筒直管(7‑1)相配合，所述侧筒直管(7‑1)上开有孔。

8.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的氦气输出组件(8)包括半管(8‑1)、金属薄片(8‑2)、弯头(8‑3)、接头(8‑4)、输出直管(8‑5)和支撑圆环(8‑6)；所述的半管(8‑1)、金属薄片(8‑2)、弯头(8‑3)、接头(8‑4)和输出直管(8‑5)依次焊接，所述的支撑圆环(8‑6)与输出直管(8‑5)相配合；所述输出直管(8‑5)与水平线间的角度为1°至10°。

9.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的加热端组件(9)包括上圆板(9‑1)、圆管(9‑2)、温度传感器(9‑3)、连接块(9‑4)、加热片(9‑5)和下圆板(9‑6)；所述的上圆板(9‑1)、圆管(9‑2)、下圆板(9‑6)和连接块(9‑4)依次焊接；所述的连接块(9‑4)上开有盲孔，所述温度传感器(9‑3)与盲孔相配合，在温度传感器(9‑3)与盲孔相配合后往盲孔中注入黑胶；所述的加热片(9‑5)与下圆板(9‑6)粘接，所述的圆管(9‑2)侧边开有圆孔。

10.一种实现超导磁体低温系统漏热量的测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、测试准备：将温度传感器(9‑3)与采集仪连线，加热片(9‑5)与直流电源连线，第一KF接口(3‑3)和第二KF接口(3‑7)分别与复合真空规和角阀连接；

S2、对杜瓦抽真空：将角阀与真空机组连接，启动真空机组对杜瓦中筒组件(3)抽真空，抽真空后，关闭角阀，拆掉真空机组；

S3、氦气注入：

(1)对氦气管抽真空：拆掉氦气注入组件(1)的两个盲板，在拆掉的第一盲板(1‑2)和第二盲板(1‑3)处分别安装角阀和复合真空规，再将角阀与真空机组连接，启动真空机组开始抽真空，抽真空后，关闭角阀，拆掉真空机组；

(2)对氦气管注入氦气：氦气注入组件(1)与氦气气瓶连接，缓慢调节减压阀注入氦气，注入完毕后停止注入；

(3)启动制冷机组件(2)，开始降温；

S4、加热片(9‑5)通电，计算漏热量：

(1)直流电源对加热片(9‑5)通电；

(2)按照加热片(9‑5)功率调节直流电源电压值：加热片(9‑5)加热，待绝压压力表(1‑1)数值恒定后，记录绝压压力表(1‑1)稳定时的直流电源电压值，计算热负载；

(3)停止对加热片(9‑5)通电，拆掉直流电源；

(4)计算制冷机二级冷头制冷量与此时热负载差值，此差值即为所测低温系统的漏热量。