[發(fā)明專利]一種超流氦杜瓦低溫恒溫測試裝置

在審

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111896578A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白峰;牛小飛;王先進;羊永徽;張鵬;張軍輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

本發(fā)明公開了一種超流氦杜瓦低溫恒溫測試裝置，包括法蘭盤、外筒體、內(nèi)筒體和低溫管路系統(tǒng)，內(nèi)筒體設(shè)置于外筒體的內(nèi)部，外筒體和內(nèi)筒體的上端口通過所述法蘭盤密封連接，法蘭盤的底部端蓋面上垂直連接有四根吊桿，所述外筒體與所述內(nèi)筒體之間設(shè)有液氮冷屏；所述低溫管路系統(tǒng)包括分配閥箱、液氮冷屏恒溫回路、液氦內(nèi)筒體預冷降溫支路、液氦內(nèi)筒體恒溫支路、氮氣真空降壓支路。本發(fā)明公開的一種超流氦杜瓦測試裝置，空間利用率好，漏熱小，降低了在超導腔體每次測試時的漏熱，簡化了操作難度，提高了測試效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低溫超導技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超流氦杜瓦低溫恒溫測試裝置。

背景技術(shù)

超流氦杜瓦低溫恒溫測試裝置是利用超流氦制冷技術(shù)將工作環(huán)境控制在2K低溫、3000Pa負壓進行極低溫下高頻超導腔體的性能測試的容器，是超導加速器系統(tǒng)中低溫系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。具體步驟為：先讓低溫制冷機系統(tǒng)制造4.2K飽和液氦并通入在杜瓦中再進行抽真空；減壓降溫至2K超流氦溫區(qū)后，開始測試高頻超導腔體；測試過程中產(chǎn)生的2K低溫氦氣經(jīng)過杜瓦裝置中的低溫換熱器，與4.2K來流液氦經(jīng)充分換熱后通過杜瓦裝置上的節(jié)流閥，節(jié)流產(chǎn)生的2K超流液氦持續(xù)補償測試中熱蒸發(fā)損失的液氦，保持杜瓦測試裝置中液面的穩(wěn)定。超流氦杜瓦測試裝置是能保持低溫、真空環(huán)境的裝配體，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到超導腔體測試成功與否，直接影響超導加速器整個低溫系統(tǒng)的投資與運行成本。

為了在超流氦杜瓦測試裝置的杜瓦內(nèi)外筒體之間集成低溫換熱器等部件，現(xiàn)有超流氦杜瓦低溫恒溫測試裝置一般都將杜瓦內(nèi)外筒體設(shè)置為偏心結(jié)構(gòu)，具體參見《低溫工程》期刊2014年第6期出版的《超導腔2K垂直測試低溫恒溫器的設(shè)計》。這種偏向結(jié)構(gòu)的裝置會導致杜瓦體積較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，夾層空間利用率低。另外，由于這種偏心式結(jié)構(gòu)，會造成杜瓦上蓋板法蘭空間有限，與低溫傳輸管線對接操作對工人依賴性高，不僅造成低溫工質(zhì)傳輸效率下降，還容易導致低溫系統(tǒng)整體漏熱增大，同時也增大了人工操作的工作量，操作難度大，進而降低了提高了測試效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超流氦杜瓦低溫恒溫測試裝置，用以解決現(xiàn)有超流氦杜瓦低溫恒溫測試裝置的夾層空間利用率低、漏熱大、管線對接操作難度大等問題。

本發(fā)明提供一種超流氦杜瓦低溫恒溫測試裝置，包括法蘭盤、外筒體、內(nèi)筒體和低溫管路系統(tǒng)，所述內(nèi)筒體設(shè)置于所述外筒體的內(nèi)部且所述內(nèi)筒體與所述外筒體的縱向中心線同軸，所述外筒體和內(nèi)筒體的上端口通過所述法蘭盤密封連接，所述法蘭盤的底部端蓋面上垂直連接有四根吊桿，所述吊桿的底端用于連接測試超導腔體；所述外筒體與所述內(nèi)筒體之間設(shè)有液氮冷屏；所述低溫管路系統(tǒng)包括分配閥箱、液氮冷屏恒溫回路、液氦內(nèi)筒體預冷降溫支路、液氦內(nèi)筒體恒溫支路、氮氣真空降壓支路，所述分配閥箱設(shè)置于外筒體的外部且內(nèi)置有預冷閥、節(jié)流閥、低溫換熱器，

其中，所述液氮冷屏恒溫回路與所述液氮冷屏相連通，用于維持所述液氮冷屏內(nèi)液氮恒溫；

所述液氦內(nèi)筒體預冷降溫支路通過所述預冷閥與所述內(nèi)筒體的內(nèi)部連通，所述液氦內(nèi)筒體恒溫支路通過所述低溫換熱器的液體通路、所述節(jié)流閥與所述內(nèi)筒體的內(nèi)部連通，所述氮氣真空降壓支路連通所述內(nèi)筒體的內(nèi)部且通過所述低溫換熱器的氣體通路與外部的真空機組連通，

所述液氦內(nèi)筒體預冷降溫支路與所述氮氣真空降壓支路共同構(gòu)成內(nèi)筒體降溫回路，用于測試前將所述內(nèi)筒體的內(nèi)部的液氦溫度降至4.2K；

所述液氦內(nèi)筒體恒溫支路與所述氮氣真空降壓支路共同構(gòu)成內(nèi)筒體恒溫回路，用于測試過程中將所述內(nèi)筒體的內(nèi)部的液氦溫度維持在2K。

優(yōu)選地，所述液氮冷屏恒溫回路包括液氮冷屏恒溫液氮進管和液氮冷屏恒溫氮氣出管，所述液氮冷屏恒溫液氮進管從外至內(nèi)依次穿過所述分配閥箱、所述外筒體與所述液氮冷屏連通，并從所述液氮冷屏的頂端處穿入所述分配閥箱且與所述液氮冷屏恒溫氮氣出管相連通，以形成所述液氮冷屏恒溫回路。