[發明專利]一種低溫液體傳輸管線裝置

有效

• 申請號: 202110945537.5
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113790317B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 郝鎮齊;張磊
• 申請（專利權）人: 格物致寒（蘇州）科學儀器有限公司
• 主分類號: F16L9/19
• 分類號: F16L9/19;F16L59/02;F16L59/08;F16L53/70;F17D1/08
• 代理公司: 北京中和戎智知識產權代理有限公司 11995
• 代理人: 戰威;劉永計

本發明公開了一種低溫液體傳輸管線裝置，用于向低溫設備輸送低溫液體，包括傳輸管主體以及設置在傳輸管主體中的低溫液體傳輸管路，所述低溫液體傳輸管路包括：主管路，設置在傳輸管主體中心，用于向低溫設備輸送低溫液體；支路，與所述主管路連通，且在主管路長度的至少一部分上圍繞主管路布置，用于吸收從外界進入傳輸管主體的熱量，以將主管路內的低溫液體保持在基本恒定的低溫狀態。本發明能夠減少低溫液體的傳輸損耗，節約資源，使得輸送至低溫設備目標區域的低溫液體為純液態，不含氣泡。此外，利用散熱支路形成多級預冷觸點，能夠簡化低溫設備的冷卻結構。

技術領域

本發明涉及低溫流體介質傳輸技術領域，尤其是涉及一種用于將制冷用低溫液體向低溫設備進行傳輸的低溫液體傳輸管線裝置。

背景技術

低溫設備(一般指溫度在100K以下)的運行通常離不開低溫液體的運用，典型的低溫液體有液氮(常壓沸點77K)和液氦(常壓沸點4.2K)。通過使低溫液體在容器中保持在沸點溫度，從而獲得一個穩定的低溫環境是最常見的低溫制冷方式。由于低溫液體總是會從外界獲得熱量，最終都會揮發、耗盡，因此在低溫設備的運行過程中，需要經常性地向容器中補充低溫液體，例如通過低溫液體傳輸管線向容器中補充低溫液體。

低溫液體傳輸管線本質上是一種具有較好絕熱能力的管道，它能允許低溫液體從管道中流過，并通過管道外壁與液體流過的管道內壁之間設計絕熱層(例如真空層)保持液體處于比較低的溫度，不會吸收太多熱量而氣化。如圖1所示的一種低溫液體傳輸管線，其包含兩端的硬管和中間的軟管部分。硬管部分用于與不同的低溫設備接口配合，軟管部分用于在插管過程中提供可調整余地，軟管部分長度通常在1～5米。

然而，對于小流量、長時間低溫液體傳輸，上述傳輸管線不能滿足使用需求。例如，對于連續流(Continuous flow)制冷的低溫設備，低溫液體源源不斷地從傳輸管線流向目標制冷區域，但所需流量很小，相當比例的低溫液體還沒有抵達目標區域就已經氣化，使得制冷效率低下。同時，低溫液體氣化產生氣泡，影響低溫設備的穩定運行。并且，傳輸管線越長，上述問題表現越突出。

發明內容

本發明提供了一種低溫液體傳輸管線裝置，以解決在小流量情況下低溫液體從外界吸熱而發生氣化的問題，降低低溫液體在傳輸過程中產生的損耗。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種低溫液體傳輸管線裝置，用于向低溫設備輸送低溫液體，包括傳輸管主體以及設置在傳輸管主體中的低溫液體傳輸管路，所述低溫液體傳輸管路包括：主管路，設置在傳輸管主體中心，用于向低溫設備輸送低溫液體；支路，與所述主管路連通，且在主管路長度的至少一部分上圍繞主管路布置，用于吸收從外界進入傳輸管主體的熱量，以將主管路內的低溫液體保持在基本恒定的低溫狀態。

在本發明其他的一些示例中，還包括分配器，該分配器設置在所述傳輸管主體內，包括一輸入口、一第一輸出口以及至少一個第二輸出口，所述輸入口與所述主管路連接，用于接收輸入的低溫液體，所述第一輸出口與所述主管路連接，用于將輸入的低溫液體的一部分向低溫設備傳輸，所述第二輸出口與所述支路的一端連接，用于將輸入的低溫液體的另一部分向所述支路傳輸。

在本發明其他的一些示例中，所述傳輸管主體上設有與所述支路的另一端連接的回收接口，用于將氣化的低溫液體輸送給回收裝置。

在本發明其他的一些示例中，所述支路在主管路長度的所述至少一部分上沿主管路長度方向多次折返，形成多個連續的折返支路段，所述主管路與徑向相鄰的折返支路段之間以及徑向相鄰的折返支路段之間均以隔熱材料間隔。

在本發明其他的一些示例中，所述傳輸管主體包括中心管以及同心設置在中心管外的多層外層管，中心管及各外層管的管壁均包括設置在內層的輻射屏蔽層以及疊加在輻射屏蔽層外的絕熱材料層，所述主管路設置在所述中心管內，所述折返支路段對應設置在中心管與最內層外層管之間以及相鄰外層管之間的環形空腔中。