[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用常壓過(guò)冷液氮冷卻高溫超導(dǎo)元件的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810332610.X
• 申請(qǐng)日: 2018-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108562085B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁士豪;何暉;李冬鋒;李劍鋒;吳國(guó)偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州制氧機(jī)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F25D3/10
• 分類(lèi)號(hào): F25D3/10
• 代理公司: 浙江納祺律師事務(wù)所 33257
• 代理人: 鄭滿玉

1.一種利用常壓過(guò)冷液氮冷卻高溫超導(dǎo)元件的裝置，包括分別連接有液氮柜的液氮過(guò)冷罐和超導(dǎo)部件冷卻罐，各個(gè)罐體與罐內(nèi)液面之間留有距離以形成壓力空間，還包括連接各個(gè)壓力空間的真空控制機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述液氮過(guò)冷罐與超導(dǎo)部件冷卻罐錯(cuò)落設(shè)置以使液氮過(guò)冷罐的液面高于超導(dǎo)部件冷卻罐的液面，液氮過(guò)冷罐、超導(dǎo)部件冷卻罐底部連通以形成虹吸通道；

所述液氮過(guò)冷罐連接有循環(huán)氖氣制冷機(jī)構(gòu)，所述液氮過(guò)冷罐的壓力空間內(nèi)的氣壓為負(fù)壓；

所述循環(huán)氖氣制冷機(jī)構(gòu)為一條灌注有氖氣的封閉回路，所述封閉回路一部分穿出液氮過(guò)冷罐設(shè)置，另一部分設(shè)置于液氮過(guò)冷罐內(nèi)；穿出液氮過(guò)冷罐部分的封閉回路依次連接設(shè)置有氖氣壓縮機(jī)、主換熱器、氖氣膨脹機(jī)；所述液氮過(guò)冷罐的液面以下浸沒(méi)設(shè)置有換熱毛細(xì)管；

所述氖氣壓縮機(jī)包括依次串聯(lián)的一級(jí)氖氣子壓縮機(jī)、二級(jí)氖氣子壓縮機(jī)；所述氖氣膨脹機(jī)包括與主換熱器連接的并聯(lián)的一級(jí)氖氣子膨脹機(jī)、二級(jí)氖氣子膨脹機(jī)；

所述一級(jí)氖氣子壓縮機(jī)通過(guò)一級(jí)電機(jī)連接一級(jí)氖氣子膨脹機(jī)、二級(jí)氖氣子壓縮機(jī)通過(guò)二級(jí)電機(jī)連接二級(jí)氖氣子膨脹機(jī)；所述一級(jí)電機(jī)、二級(jí)電機(jī)內(nèi)置參數(shù)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；

所述每個(gè)壓力空間均連接有至少一個(gè)真空抽口，所述真空抽口另一側(cè)管路上依次連接有真空電阻規(guī)、真空度維持電磁閥，各真空度維持電磁閥延伸出的管路共同連接有真空泵；所述液氮過(guò)冷罐和液氮柜均連通有液氮補(bǔ)充罐。

2.采用權(quán)利要求1所述的一種利用常壓過(guò)冷液氮冷卻高溫超導(dǎo)元件的裝置的方法，包括如下步驟：

步驟一、排查設(shè)備、設(shè)備間管道異常；

步驟二、對(duì)包括真空控制機(jī)構(gòu)在內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行自檢；

步驟三、氮?dú)獯祾吖艿溃脫Q空氣并抽真空以達(dá)到預(yù)設(shè)真空度；

步驟四、循環(huán)步驟三3至5次；

步驟五、啟動(dòng)循環(huán)氖氣對(duì)液氮過(guò)冷罐中液氮進(jìn)行制冷；

步驟六、液氮自虹吸通道從液氮過(guò)冷罐進(jìn)入超導(dǎo)部件冷卻罐對(duì)超導(dǎo)部件進(jìn)行冷卻；

步驟七、啟動(dòng)真空控制系統(tǒng)對(duì)步驟五、步驟六以及液氮柜中罐體壓力空間中的真空度進(jìn)行控制調(diào)整；

步驟八、均衡液氮補(bǔ)充罐和液氮過(guò)冷罐，液氮補(bǔ)充罐和液氮柜中液氮；

步驟九、循環(huán)步驟七、步驟八以使得超導(dǎo)部件冷卻罐溫度維持在65K直至超導(dǎo)部件完成冷卻。

3.采用權(quán)利要求2所述的一種利用常壓過(guò)冷液氮冷卻高溫超導(dǎo)元件的裝置的方法，所述循環(huán)氖氣對(duì)液氮過(guò)冷罐中液氮進(jìn)行制冷通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)：

系統(tǒng)啟動(dòng)前常溫氖氣依次經(jīng)過(guò)一級(jí)氖氣子壓縮機(jī)、二級(jí)氖氣子壓縮機(jī)二次壓縮，經(jīng)主換熱器換熱后的氖氣分為兩股分別進(jìn)入一級(jí)氖氣子膨脹機(jī)、二級(jí)氖氣子膨脹機(jī)，根據(jù)電機(jī)設(shè)定的參數(shù)獲得不同低溫序列的氖氣，所述不同低溫序列氖氣與浸沒(méi)在液氮過(guò)冷罐中的液氮通過(guò)換熱毛細(xì)管換熱；換熱后氖氣循環(huán)上述壓縮、換熱、膨脹步驟。