[发明专利]一种氦低温系统

说明书

一种氦低温系统，包括液氮储罐、压缩换热组件、多股流回热器单元、冷箱、节流阀、液氦杜瓦和氦气缓冲罐；压缩换热组件包括依次连接的交替设置的换热器和冷压缩机，换热器设于液氮储罐内，液氮储罐、冷压缩机和多股流回热器单元均设于冷箱内。上述氦低温系统，用液氮储罐和液氮温区压缩换热组件代替了常规大型氦低温系统中的氦气喷油螺杆压缩机、高精滤油系统以及低温纯化器，这些设备集成在一个圆柱形冷箱中，提高了整个氦低温系统的紧凑性，使得现有的大型氦低温系统在整体结构尺寸上减少40％左右，使得氦低温系统的检修维护的周期延长，提高了系统运行的可靠性，维护成本大大降低。更加有利于大型氦低温系统服务于大科学工程。

技术领域

本发明属于制冷技术领域，尤其涉及一种氦低温系统。

背景技术

以氦气为工质的大型氦低温制冷系统是随着超导技术的发展而发展起来的。尤其是近年来国内北京正负电子对撞机、中科院ADS先导专项、北京先进光源等大科学工程的建设，更是带动了国内大型氦低温系统的进步。在这些大型氦低温系统中都无一例外的采用了氦气喷油式螺杆压缩机、高精滤油系统、低温氦纯化器、冷箱、液氦杜瓦或负载系统以及这些设备之间的连接管路。对单套的大型氦低温系统来讲，氦气喷油式螺杆压缩机、高精滤油系统及低温氦纯化器占居了整个低温系统尺寸的40％左右。并且氦气喷油式螺杆压缩机的存在，虽然其排气经过多重过滤及纯化、但是仍然使得氦低温系统中不可避免的存在润滑油蒸汽，在低温下这些蒸汽就会固结在低温设备中，从长期运行的大科学工程来看，必须经过一定的时间(一般是连续运行8000h)，对大型氦低温系统进行维护检修，降低了整个低温系统运行的可靠性。因此，现有的大型氦低温系统循环需要进行优化。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种氦低温系统，省却了常规大型氦低温系统室温部分的主要设备，提高了整个氦低温系统的紧凑性，在可靠性上，与常规的大型氦低温系统相比，连续运行的时间更长。

一种氦低温系统，包括液氮储罐、压缩换热组件、多股流回热器单元、冷箱、节流阀、液氦杜瓦和氦气缓冲罐；

所述压缩换热组件包括依次连接的交替设置的换热器和冷压缩机，所述换热器设于所述液氮储罐内，所述液氮储罐、所述节流阀、所述冷压缩机和多股流回热器单元均设于所述冷箱内；

所述氦气缓冲罐与所述压缩换热组件的入口连接，所述压缩换热组件的出口与所述多股流回热器单元的第一流体管路的入口连接，所述多股流回热器单元的第一流体管路的出口通过所述节流阀与所述液氦杜瓦的进口连接，所述液氦杜瓦的气体出口与所述多股流回热器单元的第二流体管路的入口连接，所述多股流回热器单元的第二流体管路的出口和所述冷压缩机的入口连接，形成一个循环。

在其中一个实施例中，所述压缩换热组件包括依次连接的第一换热器、第一冷压缩机和第二换热器，所述氦气缓冲罐和所述第一换热器的进口连接，所述第二换热器的出口和所述多股流回热器单元的第一流体管路的入口连接。

在其中一个实施例中，所述压缩换热组件包括依次连接的第一换热器、第一冷压缩机、第二换热器和第二冷压缩机，所述氦气缓冲罐和所述第一换热器的进口连接，所述第二冷压缩机的出口和所述多股流回热器单元的第一流体管路的入口连接。

在其中一个实施例中，所述多股流回热器单元包括至少两个依次连接的多股流回热器。

在其中一个实施例中，还包括第一透平膨胀机，所述第一透平膨胀机的进口端和所述第一流体管路连接，所述第一透平膨胀机的出口端和所述第二流体管路连接。

在其中一个实施例中，还包括第二透平膨胀机，所述第二透平膨胀机的进口端和所述第一流体管路连接，所述第二透平膨胀机的出口端和所述冷压缩机入口的流体管路连接。

在其中一个实施例中，所述冷箱与所述液氦杜瓦之间的管路通过真空夹套管连接。

在其中一个实施例中，所述冷箱为圆柱形的真空夹层冷箱。