[實用新型]低溫液態流體制取裝置

有效

• 申請號: 201420845613.0
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN204555549U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 莫耀敏;鄭杰;畢延芳;鄭有銘;胡傾宇
• 申請（專利權）人: 寧波健信機械有限公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本實用新型涉及低溫制備技術領域，更具體地說，涉及一種低溫液態流體制取裝置。

背景技術

隨著物理學在現代科學技術中的發展和應用，試驗和制備技術也隨之得到了擴展和延伸，其中低溫技術是現代物理學試驗和應用的重要基礎之一，很多試驗和材料制備需在低溫下才能進行，例如在超低溫、超高壓、強磁場等環境的實驗研究。在低溫環境下才能工作的超導體和高真空超低溫環境下工作的空間探測裝置都離不開低溫技術的支撐。另一方面，裝有超導磁體線圈的磁共振成像裝置逐漸普及，也增加了對低溫技術的依賴。所以，不論是物理學的研究，還是材料制備環境等方面，低溫技術已經成為現代科技發展的重要基礎。

低溫流體為通過低溫技術將氣體凝結后得到具有流動性的液體。低溫流體的標準沸點通常低于120K，例如空氣、氧、氮、氬、氖、氫、氦等。低溫流體的制取一般采用標準的大型和中型制冷機才能達到高效、低成本的目的，但這種大型和中型的制冷機不適用于低溫流體的小規模用量場合。

以現有技術中液氦的液化裝置為例，實驗室小型低溫實驗裝置的液氦每天揮發率不超過數升，如果配備中型和大型制冷機，按最小液化率20升每小時計算，每天將剩余300至400升液氦，而且制冷設備占地面積大、維護復雜，操作需要專門技術人員。除此之外，還需配備與上述設備相匹配的大型液氦儲存容器，液氦的損耗量遠遠大于實際用量。所以，在實驗室和小規模生產環境配備標準的液化器，對于人力和財力都是一種額外的損耗和浪費。

所以，小規模試驗和生產環境應當配備小型的液化器進行液化。現有的小型液化器制取低溫液態流體時，一般是利用盤管和小型制冷機發生熱交換的，即氣體是經過盤繞在冷頭上的盤管通入液化器，并通過盤管與制冷機冷頭間接發生熱交換的。由于盤管直接連接一級冷頭和二級冷頭，會導致一級冷頭和二級冷頭的熱短路。由于兩級冷頭所在的工作溫區不同，二級冷頭的冷凝功率會因熱短路而下降，最終導致該制冷方式的制冷效率降低，進而導致液態流體產量降低。

綜上所述，如何提高小型制冷機低溫液態流體制取裝置的制取效率，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種低溫液態流體制取裝置，該裝置可以顯著提高低溫液態流體制取裝置的制取效率。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種低溫液態流體制取裝置，包括制冷機，還包括進氣管、氣流擋板和低溫容器；

所述制冷機的二級冷頭位于所述制冷機的一級冷頭下方，所述一級冷頭和所述二級冷頭相連接處的外側設有氣流擋板，所述低溫容器套設在所述一級冷頭、所述二級冷頭和所述氣流擋板的外側；

所述低溫容器、所述一級冷頭和所述氣流擋板圍成的空間為一級冷頭預冷腔，所述低溫容器、所述二級冷頭和所述氣流擋板圍成的空間為二級冷頭預冷腔，所述氣流擋板上設有通氣口，所述通氣口連通所述一級冷頭預冷腔和所述二級冷頭預冷腔；

所述進氣管與所述一級冷頭預冷腔連通，所述二級冷頭的下方設有冷凝器。

優選地，還包括貯液罐，所述冷凝器位于所述貯液罐的頂部。

優選地，所述貯液罐和真空容器之間還設有冷屏，所述冷屏作為所述制冷機一級冷頭的負載與所述制冷機熱連接。

優選地，所述一級冷頭預冷腔內設有阻滯氣體強烈對流的填充物。

優選地，所述填充物為高分子織物。

優選地，所述通氣口在所述氣流擋板上對稱設置。

優選地，所述通氣口的面積為1至100平方毫米。

優選地，所述進氣管上安裝有進氣控制閥門和壓力傳感器，用于控制由所述進氣管導入的所述氣體氣壓為一定值，該定值的范圍為0.101兆帕至0.150兆帕。

優選地，所述制冷機的個數為兩個或多于兩個，所有所述制冷機在傳熱意義上并聯連接。

本實用新型所提供的一種低溫液態流體制取裝置中，由一級冷頭、低溫容器和氣流擋板圍成的空間為一級冷頭預冷腔，由二級冷頭、低溫容器和氣流擋板圍成的空間為二級冷頭預冷腔。進氣管與一級冷頭預冷腔相連通，可將氣體通入一級冷頭預冷腔，用一級冷頭預冷腔中的一級冷頭對該氣體直接進行冷卻，相應地，當氣體通入二級冷頭預冷腔后，是由二級冷頭直接對該氣體進行冷卻。比起現有技術中一級冷頭和二級冷頭分別與盤管進行熱交換，從而間接對盤管中的氣體進行冷卻的方法，本實用新型所提供的裝置對氣體的冷卻方式更直接，而且不會引起一級冷頭和二級冷頭的熱短路，整個裝置的制冷效果好，制液效率高，低溫液態流體的單位時間產量高。

附圖說明