[发明专利]低温冷却装置和方法

说明书

本发明涉及一种低温冷却装置和方法。

应注意的是获得本发明的工作享有欧盟第七框架计划FP/2007-2013的在拨款协议No.241285下的基金。

本发明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。

本发明的一个目的是消除全部或一些现有技术的上述缺陷。

为此，根据本发明的装置（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，本发明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、氩、氧、甲烷、氪、氙、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。

本发明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。