[发明专利]一种氦低温制冷系统及制冷方法

权利要求书

1.一种氦低温制冷系统，其特征在于，包括：室温氦压缩机/组及高精滤油器（1）、气体管理面板（2）、氦气缓冲罐（3）、高压气体管路（4）、中压气体管路（5）、低压气体管路（6）、高压气体管路阀门（7）、中压气体管路阀门（8）、低压气体管路阀门（9）、液氮预冷阀门（10）、氮气管路（11）、氦制冷机（12）、节流阀（13）、液氦低温传输管线（14）、低温容器（15）、低温饱和氦气回气管路（16）、低温饱和氦气回气阀（17）、液氦低温传输管线（18）、液氦导液阀（19）、超流氦制冷机（20）、低压气体管路阀门（21）和低压气体管路（22），其中：

所述室温氦压缩机/组及高精滤油器（1）上排列连接所述高压气体管路（4）、所述中压气体管路（5）及所述低压气体管路（6），所述气体管理面板（2）上设置有若干个调节阀门，所述氦气缓冲罐（3）通过其中一调节阀门连接所述低压气体管路（6），所述气体管理面板（2）通过控制所述调节阀门分别实现所述高压气体管路（4）、所述中压气体管路（5）和所述低压气体管路（6）的高压、中压和低压的稳定调控；

所述高压气体管路（4）、所述中压气体管路（5）及所述低压气体管路（6）分别通过所述高压气体管路阀门（7）、所述中压气体管路阀门（8）及所述低压气体管路阀门（9）连接所述氦制冷机（12），所述氦制冷机（12）上还设有所述液氮预冷阀门（10）及所述氮气管路（11）；

所述氦制冷机（12）通过安装有所述节流阀（13）的液氦低温传输管线（14）连接所述低温容器（15）；

所述低温容器（15）通过安装有所述低温饱和氦气回气阀（17）的低温饱和氦气回气管路（16）连接所述氦制冷机（12）；

所述低温容器（15）还通过安装有所述液氦导液阀（19）的液氦低温传输管线（18）连接所述超流氦制冷机（20）；

所述超流氦制冷机（20）通过安装有所述低压气体管路阀门（21）的低压气体管路（22）连接所述室温氦压缩机/组（1）及高精滤油器；

所述气体管理面板（2）包括低压粗调阀门（CV1）、低压精调阀门（CV2）、调节阀门（CV3）、中压精调阀门（CV4）、中压粗调阀门（CV5）及调节阀门（CV6），所述氦气缓冲罐（3）通过所述调节阀门CV3连接所述低压气体管路（6），所述氦气缓冲罐（3）与所述高压气体管路（4）之间设有所述调节阀门（CV6），所述中压精调阀门CV4和中压粗调阀门CV5并列设置在所述高压气体管路（4）及所述中压气体管路（5）之间，所述低压粗调阀门（CV1）及所述低压精调阀门（CV2）并列设置在所述高压气体管路（4）及所述低压气体管路（6）之间，其中：

氦气从所述氦气缓冲罐（3）通过所述调节阀门（CV3）打开自动加载到制冷系统，通过室温氦压缩机/组（1）实现氦气从低压到中压、中压到高压的增压过程，当所述高压气体管路（4）高压超压时，打开所述调节阀门（CV6）向所述氦气缓冲罐（3）中泄压，实现高压稳定；

当所述中压气体管路（5）的中压压力低于稳定压力时，分别打开所述中压精调阀门（CV4）和中压粗调阀门（CV5）来实现所述高压气体管路（4）向中压气体管路（5）的缓慢或快速补气，从而实现对系统中压的稳定调控；

当所述低压气体管路（6）的低压压力低于稳定压力时，分别打开低压精调阀门（CV2）和低压粗调阀门（CV1）来实现所述高压气体管路（4）向低压气体管路（6）的缓慢或快速补气，从而实现对系统低压的稳定调控。

2.根据权利要求1所述的氦低温制冷系统，其特征在于，所述的氦压缩机/组（1）为活塞式、双螺杆式或离心式压缩机；可以是单台压缩机，也可以是两台压缩机串联，或者多台压缩机串并联组合。

3.根据权利要求1所述的氦低温制冷系统，其特征在于，所述的氦制冷机（12）为基于克劳德循环、修正克劳德循环、两级透平的柯林斯循环、多级（2n≤6）透平的柯林斯循环或多级（2n≤6）透平的修正克劳德循环与柯林斯循环相结合的氦制冷机。