[发明专利]一种采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统

权利要求书

1.一种采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统，其特征在于，包括回热式制冷机模块、热端直流模块、冷端直流模块、节流液化模块和气相循环模块；各模块相互连通，形成氦气或氢气工质流动闭合回路；

所述的节流液化模块包括通过低温管路依次连通的缓冲腔(14)、间壁式换热器(15)高压通道、节流阀(16)和储液器(17)；所述的气相循环模块包括由回流管路(18)依次连通的间壁式换热器(15)低压通道、换热组件(19)低压通道、控制阀(20)和小型压缩装置(21)；

所述回热式制冷机模块中的压缩机传输管(2)上设有旁通，与热端直流模块连接；所述回热式制冷机模块中的回热器冷端换热器(5)下端设有开口，与冷端直流模块连接；

所述的热端直流模块将压缩机传输管(2)内的高温高压工质引出，与回流管路(18)内的工质在换热组件(19)内换热冷却后引入至缓冲腔(14)内；所述的冷端直流模块将回热器冷端换热器(5)的低温高压工质引出，并引入至缓冲腔(14)内；

缓冲腔(14)内混合的高压低温工质先经过间壁式换热器(15)换热，再通过节流阀(16)进行节流液化后进入储液器(17)；储液器(17)内气相工质通过回流管路(18)分离，依次经过间壁式换热器(15)、换热组件(19)、控制阀(20)和小型压缩装置(21)回收冷量并再压缩后再回流至回热式制冷机模块中制冷机压缩装置(1)的低压腔侧，完成循环。

2.根据权利要求1所述的采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统，其特征在于，所述的回热式制冷机模块包括依次连接的制冷机压缩装置(1)、压缩机传输管(2)、回热器热端换热器(3)、回热器(4)、回热器冷端换热器(5)、回热器与膨胀机构传输管(6)、膨胀装置冷端换热器(7)、膨胀装置(8)和膨胀装置热端换热器(9)。

3.根据权利要求1所述的采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统，其特征在于，所述的热端直流模块包括热端直流管路(10)和热端直流流量阀(11)，热端直流管路(10)通过焊接的方式安装在压缩机传输管(2)的旁通上。

4.根据权利要求1所述的采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统，其特征在于，所述的冷端直流模块包括冷端直流管路(12)和冷端直流流量阀(13)，冷端直流管路(12)通过焊接的方式安装在回热器冷端换热器(5)的下端开口处。

5.根据权利要求1所述的采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统，其特征在于，所述回热式制冷机模块的结构形式为同轴型、U型或直线型。

6.根据权利要求1所述的采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统，其特征在于，所述的回热式制冷机模块为GM制冷机、GM型脉管制冷机、斯特林制冷机、斯特林型脉管制冷机或VM制冷机。

7.根据权利要求1所述的采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统，其特征在于，所述的回热式制冷机模块为单级、两级或多级耦合结构；其中，两级或多级耦合结构为热耦合结构或气耦合结构。

8.根据权利要求1所述的采用回热式制冷机冷端与热端直流的氢、氦节流液化系统，其特征在于，所述的回热式制冷机模块中，制冷机压缩装置(1)为线性压缩机或带阀GM压缩机，两者对应的低压腔侧分别为线性压缩机背压腔和GM压缩机低压罐。