[发明专利]一种具有吸附器再生管路的超流氦制冷机

说明书

本发明涉及一种具有吸附器再生管路的超流氦制冷机，包括压缩机组、制冷机冷箱、均设置于所述制冷机冷箱内的氦气预冷模块、低温吸附器模块、多级透平膨胀机组、换热器组、节流阀组、过冷器和冷压缩机组；以及均设置于所述制冷机冷箱之外的气液分离器、4.5～75K温区负载和2K负载，所述低温吸附器模块采用常温高压氦气通过对应的低温吸附器内部的盘管式换热器进行盘管间壁换热加热活性炭，进行解吸附处理，经过盘管间壁换热的再生氦气经过回气管路回气到超流氦制冷机低压，所述低温吸附器模块的低温吸附器组能够实现自动在线再生，氦气消耗量少，不影响主流氦气的流量，能够确保超流氦制冷机连续运行。

技术领域

本发明涉及超低温制冷技术领域，特别是涉及一种具有吸附器再生管路的超流氦制冷机。

背景技术

超流氦具有非常高的热导率，远高于金属的导热性能，是铜的几千倍。由于超流氦具有优良的流动和传热性能，因此在很多应用场合，常用其冷却超导磁体。超流氦几乎无黏性，很容易渗透到磁体内部，迅速消除热扰动。使用超流氦冷却加速器和超导磁体能够提高稳定性，且能减少能量消耗和运行成本。

由于超流氦更低的温度、极小的粘度和高导热率等优点，目前利用超流氦建立了多种低温制冷系统和制冷机。超流氦制冷机一般包括一套4.5K氦低温系统和一套1.8/2K超流氦低温子系统，在制取液氦的同时制取超流氦。超流氦制冷机的原料气氦气为高纯氦，但是仍然不可避免的含有多种杂质气体，比如氧气，氮气，烃类，氢气及氖气。为了去除氦气原料气中的杂质气体，目前的超流氦制冷机一般采用低温吸附器进行杂质气体的去除，而且为了超流氦制冷机能够连续运行，低温吸附器一般设计有在线再生管路。然而现有的低温吸附器再生管路存在一些缺陷，会影响超流氦制冷机的正常工作。例如公开日为2022年01月04日，公布号为CN113883827 A的中国专利申请公开了一种氦气纯化及液化系统，其采用设置在低温吸附器外部的电加热器进行低温吸附器的再生。由于超流氦制冷机冷箱是高真空环境，如果将电加热器放置在低温吸附器外部，会造成加热器干烧，损坏加热器。另外也有可能会造成真空放电，在真空状态下，有击穿的可能性。又例如公开日为2021年12月03日，公布号为CN113731107A的中国专利申请公开了一种在线再生系统，其吸附器再生采用常温高压氦气直接吹扫吸附器内部的活性炭进行解吸附，这种方法会消耗大量氦气，会影响制冷机主流氦气的流量，从而影响超流氦制冷机的正常工作。

发明内容

本发明的一目的是，提供一种具有吸附器再生管路的超流氦制冷机，所述超流氦制冷机的低温吸附器利用常温高压氦气和内部的盘管式换热器之间的间壁式换热过程加热活性炭，实现再生过程，再生时不影响超流氦制冷机连续运行。

本发明提供了一种具有吸附器再生管路的超流氦制冷机，包括压缩机组、制冷机冷箱、均设置于所述制冷机冷箱内的氦气预冷模块、低温吸附器模块、多级透平膨胀机组、换热器组、节流阀组、过冷器和冷压缩机组；以及均设置于所述制冷机冷箱之外的气液分离器、4.5～75K温区负载和2K负载；

所述压缩机组包括正压压缩机和负压压缩机，所述正压压缩机包括中压压缩机和高压压缩机，所述负压压缩机的出口和所述中压压缩机的出口均连接于所述高压压缩机的吸气口，所述高压压缩机的出口连接于所述冷箱的进口，所述高压压缩机排出的常温高压氦气经由所述冷箱的进口进入所述冷箱；

所述氦气预冷模块设置在所述冷箱的进口侧，并位于所述多级透平膨胀机组之前，用于对进入所述冷箱的常温高压氦气进行预冷；

所述低温吸附器模块用于对进入所述冷箱的常温高压氦气进行吸附除杂过程；

所述多级透平膨胀机组包括第一透平膨胀机组、第二透平膨胀机组、第三透平膨胀机组以及第四透平膨胀机组，用于对进入所述冷箱的常温高压氦气进行多级冷却过程；

所述换热器组用于对进入所述冷箱的常温高压氦气进行多级换热过程；