[发明专利]一种带冷屏的低温流体传输管道及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于低温流体传输领域，尤其涉及一种带冷屏的低温流体输送管道及其使用方法。

背景技术

多通道复合管线主要用于输送超低温流体(如液氦等)，在超导、深冷、医学、科研等领域都有所应用。由于其输送的超低温流体一般非常稀少且生产困难，因此其价格异常昂贵。在非工作区域，此类超低温流体往往通过多通道复合管线进行传输。为了降低此类超低温流体在非工作区域的蒸发量，提高使用效率，降低成本，一般会在多通道复合管线内部加一层冷屏，减少超低温流体的辐射漏热。此种冷屏种类繁多，像铜冷屏、铝冷屏都已经广泛被应用，虽然冷屏材质不尽相同，但其原理一致，就是在屏的表面接触(焊接等方式)若干根冷管(主要作用是传输其它非贵重冷却流体)，让冷管的冷量传导到冷屏上，给超低温流体的输送提供外围低温环境。

比如，中国专利CN2755404Y公开了一种真空夹层带冷屏低温流体输送管道。该管道包括如下技术特征：在外管上装有真空抽口、泄压装置、外管波纹管，在外管的内腔装有氦管和支撑板总成，支撑板总成中的部分支撑板上固定有氦管和冷屏，该氦管钎焊在冷屏上。

现有技术中的冷屏存在如下缺陷：

其一，此类冷屏冷量来自冷管，而冷管与冷屏之间大都通过焊接连接。由于其连接方式的固有缺陷，冷管和冷屏之间存在接触热阻，造成冷管的冷量无法完全传到冷屏上，不仅增加了冷屏的降温时间，同时也造成了冷却流体浪费。

其二，冷管与冷屏接触面积有限，而其它非接触部位的冷量是从接触部位传导过来，在传导的路径上必然存在热阻，导致冷屏的温度均匀性较差，从而影响多通道复合管线的传输性能。

其三，传统冷屏大都为圆筒型结构，热容量小，要保证冷屏温度时刻满足条件，就必须要求冷却流体不断的输送，这样的模式也大大的增加了冷却流体的浪费。

发明内容

本发明针对现有的技术问题作出改进，即发明所要解决的技术问题是提供一种带冷屏的低温流体传输管道，该管道无需向冷屏不断输送制冷液，同时避免了传统的冷管与冷屏热接触效率较低、冷屏温度均匀性差的不足。

为解决上述问题，本发明提供了一种带冷屏的低温流体传输管道，包括外管，输送低温流体的内管，套装于外管和内管之间、呈管状的冷屏，所述冷屏为由内冷屏和外冷屏套装而成的夹层结构，该夹层内部用于填充制冷液。

进一步，所述冷屏设有供排出制冷液的位于冷屏上部的冷屏出口，所述冷屏设有供注入制冷液的位于冷屏下部的冷屏入口。

进一步，所述冷屏入口和冷屏出口各为一个，冷屏入口布置于冷屏轴向的一端I附近，冷屏出口布置于冷屏轴向的另一端II附近，冷屏入口和冷屏出口在冷屏横截面的投影沿冷屏周向错开180度。

进一步，所述冷屏入口和冷屏出口各为一个，均位于冷屏轴向同一端I附近，冷屏入口和冷屏出口在冷屏横截面的投影位置沿冷屏周向错开180度；所述冷屏入口连接沿冷屏轴向伸入冷屏内部的管道，该管道延伸至冷屏轴向的另一端II附近，并在端部II附近将制冷液释放入冷屏夹层内。

进一步，所述内冷屏通过补芯固定于外冷屏内，该补芯为套装于内冷屏和外冷屏之间、沿冷屏轴向布置的若干个环状结构。

进一步，还包括沿内管轴向等间距布置、位于内管和冷屏间的若干个内管支撑组件；该内管支撑组件中部设有供内管穿过的通孔，该通孔内部设有凸起结构，内管通过该凸起结构卡在内管支撑组件内；内管支撑组件还包括分别位于其左右两端的支撑板，每块支撑板的板平面平行于内管轴线且支撑板与冷屏轴平行的上下边缘卡于冷屏的内壁表面。

进一步，还包括沿外管轴向等间距布置、位于冷屏和外管间的若干个冷屏支撑组件，每个冷屏支撑组件由三个沿外管的圆周方向等角度间距布置的冷屏支撑件组成，每个冷屏支撑件由相互垂直的且固定连接的内支撑板和外支撑板组成；所述内支撑板卡在冷屏的外壁表面上，其板平面方向与冷屏轴向垂直，其靠近冷屏外表面的边缘为与外冷屏圆弧表面相匹配的凹口形；所述外支撑板卡在外管的内壁表面上，其板平面与冷屏轴向平行。

本发明还提供了上述带冷屏的低温流体传输管道的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，将制冷液体注入冷屏，填满冷屏夹层，对冷屏进行预冷；

步骤二，内管开始传输低温液体，气化的制冷液从冷屏排出；

步骤三，当冷屏内制冷液量低于设定低值，将制冷液注入冷屏，补充制冷液直至制冷液量高于设定高值。