低溫液態(tài)流體制取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低溫制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種低溫液態(tài)流體制取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物理學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的發(fā)展和應(yīng)用，試驗(yàn)和制備技術(shù)也隨之得到了擴(kuò)展和延伸，其中低溫技術(shù)是現(xiàn)代物理學(xué)試驗(yàn)和應(yīng)用的重要基礎(chǔ)之一，很多試驗(yàn)和材料制備需在低溫下才能進(jìn)行，例如在超低溫、超高壓、強(qiáng)磁場(chǎng)等環(huán)境的實(shí)驗(yàn)研宄。在低溫環(huán)境下才能工作的超導(dǎo)體和高真空超低溫環(huán)境下工作的空間探測(cè)裝置都離不開(kāi)低溫技術(shù)的支撐。另一方面，裝有超導(dǎo)磁體線圈的磁共振成像裝置逐漸普及，也增加了對(duì)低溫技術(shù)的依賴。所以，不論是物理學(xué)的研宄，還是材料制備環(huán)境等方面，低溫技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
[0003]低溫流體為通過(guò)低溫技術(shù)將氣體凝結(jié)后得到具有流動(dòng)性的液體。低溫流體的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)的大型和中型制冷機(jī)才能達(dá)到高效、低成本的目的，但這種大型和中型的制冷機(jī)不適用于低溫流體的小規(guī)模用量場(chǎng)合。
[0004]以現(xiàn)有技術(shù)中液氦的液化裝置為例，實(shí)驗(yàn)室小型低溫實(shí)驗(yàn)裝置的液氦每天揮發(fā)率不超過(guò)數(shù)升，如果配備中型和大型制冷機(jī)，按最小液化率20升每小時(shí)計(jì)算，每天將剩余300至400升液氦，而且制冷設(shè)備占地面積大、維護(hù)復(fù)雜，操作需要專門技術(shù)人員。除此之外，還需配備與上述設(shè)備相匹配的大型液氦儲(chǔ)存容器，液氦的損耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際用量。所以，在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境配備標(biāo)準(zhǔn)的液化器，對(duì)于人力和財(cái)力都是一種額外的損耗和浪費(fèi)。
[0005]所以，小規(guī)模試驗(yàn)和生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)當(dāng)配備小型的液化器進(jìn)行液化?，F(xiàn)有的小型液化器制取低溫液態(tài)流體時(shí)，一般是利用盤管和小型制冷機(jī)發(fā)生熱交換的，即氣體是經(jīng)過(guò)盤繞在冷頭上的盤管通入液化器，并通過(guò)盤管與制冷機(jī)冷頭間接發(fā)生熱交換的。由于盤管直接連接一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭，會(huì)導(dǎo)致一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭的熱短路。由于兩級(jí)冷頭所在的工作溫區(qū)不同，二級(jí)冷頭的冷凝功率會(huì)因熱短路而下降，最終導(dǎo)致該制冷方式的制冷效率降低，進(jìn)而導(dǎo)致液態(tài)流體產(chǎn)量降低。
[0006]綜上所述，如何提高小型制冷機(jī)低溫液態(tài)流體制取裝置的制取效率，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種低溫液態(tài)流體制取裝置，該裝置可以顯著提高低溫液態(tài)流體制取裝置的制取效率。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0009]一種低溫液態(tài)流體制取裝置，包括制冷機(jī)，還包括進(jìn)氣管、氣流擋板和低溫容器；
[0010]所述制冷機(jī)的二級(jí)冷頭位于所述制冷機(jī)的一級(jí)冷頭下方，所述一級(jí)冷頭和所述二級(jí)冷頭相連接處的外側(cè)設(shè)有氣流擋板，所述低溫容器套設(shè)在所述一級(jí)冷頭、所述二級(jí)冷頭和所述氣流擋板的外側(cè)；
[0011]所述低溫容器、所述一級(jí)冷頭和所述氣流擋板圍成的空間為一級(jí)冷頭預(yù)冷腔，所述低溫容器、所述二級(jí)冷頭和所述氣流擋板圍成的空間為二級(jí)冷頭預(yù)冷腔，所述氣流擋板上設(shè)有通氣口，所述通氣口連通所述一級(jí)冷頭預(yù)冷腔和所述二級(jí)冷頭預(yù)冷腔；
[0012]所述進(jìn)氣管與所述一級(jí)冷頭預(yù)冷腔連通，所述二級(jí)冷頭的下方設(shè)有冷凝器。
[0013]優(yōu)選地，還包括貯液罐，所述冷凝器位于所述貯液罐的頂部。
[0014]優(yōu)選地，所述貯液罐和真空容器之間還設(shè)有冷屏，所述冷屏作為所述制冷機(jī)一級(jí)冷頭的負(fù)載與所述制冷機(jī)熱連接。
[0015]優(yōu)選地，所述一級(jí)冷頭預(yù)冷腔內(nèi)設(shè)有阻滯氣體強(qiáng)烈對(duì)流的填充物。
[0016]優(yōu)選地，所述填充物為高分子織物。
[0017]優(yōu)選地，所述通氣口在所述氣流擋板上對(duì)稱設(shè)置。
[0018]優(yōu)選地，所述通氣口的面積為I至100平方毫米。
[0019]優(yōu)選地，所述進(jìn)氣管上安裝有進(jìn)氣控制閥門和壓力傳感器，用于控制由所述進(jìn)氣管導(dǎo)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。
[0020]優(yōu)選地，所述制冷機(jī)的個(gè)數(shù)為兩個(gè)或多于兩個(gè)，所有所述制冷機(jī)在傳熱意義上并聯(lián)連接。
[0021]本發(fā)明所提供的一種低溫液態(tài)流體制取裝置中，由一級(jí)冷頭、低溫容器和氣流擋板圍成的空間為一級(jí)冷頭預(yù)冷腔，由二級(jí)冷頭、低溫容器和氣流擋板圍成的空間為二級(jí)冷頭預(yù)冷腔。進(jìn)氣管與一級(jí)冷頭預(yù)冷腔相連通，可將氣體通入一級(jí)冷頭預(yù)冷腔，用一級(jí)冷頭預(yù)冷腔中的一級(jí)冷頭對(duì)該氣體直接進(jìn)行冷卻，相應(yīng)地，當(dāng)氣體通入二級(jí)冷頭預(yù)冷腔后，是由二級(jí)冷頭直接對(duì)該氣體進(jìn)行冷卻。比起現(xiàn)有技術(shù)中一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭分別與盤管進(jìn)行熱交換，從而間接對(duì)盤管中的氣體進(jìn)行冷卻的方法，本發(fā)明所提供的裝置對(duì)氣體的冷卻方式更直接，而且不會(huì)引起一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭的熱短路，整個(gè)裝置的制冷效果好，制液效率高，低溫液態(tài)流體的單位時(shí)間產(chǎn)量高。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明所提供一種低溫液態(tài)流體制取裝置具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]本發(fā)明的核心是提供一種低溫液態(tài)流體制取裝置，該裝置可以顯著提高低溫液態(tài)流體制取裝置的制取效率。
[0026]請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供一種低溫液態(tài)流體制取裝置具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]本發(fā)明所提供的低溫液態(tài)流體制取裝置主要包括制冷機(jī)1、進(jìn)氣管2、氣流擋板6和低溫容器12。
[0028]制冷機(jī)I的二級(jí)冷頭位于制冷機(jī)I的一級(jí)冷頭下方，兩級(jí)冷頭的工作溫區(qū)不同，一級(jí)冷頭用于對(duì)氣體進(jìn)行初步冷卻，二級(jí)冷頭用于對(duì)氣體進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻及冷凝。一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭連接處的外側(cè)設(shè)有水平放置的氣流擋板6，氣流擋板6套在該連接處，與該連接處緊密連接。
[0029]低溫容器12為一個(gè)桶狀的器皿，套設(shè)在一級(jí)冷頭、二級(jí)冷頭和氣流擋板6的外側(cè)，氣流擋板6與低溫容器12緊密接觸，并將低溫容器12的內(nèi)部空間分隔為兩部分；低溫容器12、一級(jí)冷頭和氣流擋板6圍成的腔體空間稱為一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5，低溫容器12、二級(jí)冷頭和氣流擋板6圍成的腔體空間稱為二級(jí)冷頭預(yù)冷腔7。
[0030]在氣流擋板6上設(shè)有若干通氣口，該通氣口為直徑較小的通孔，連通了一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5和二級(jí)冷頭預(yù)冷腔7。該氣流擋板6結(jié)合一級(jí)冷頭和二級(jí)冷頭形成不同的預(yù)冷腔，并用于限制氣體由一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5進(jìn)入二級(jí)冷頭預(yù)冷腔7的速度，使氣體能在一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5內(nèi)充分的冷卻，保證冷卻效果。
[0031]進(jìn)氣管2與一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5的上部連通，用于將氣體通入一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5。一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5中設(shè)置有制冷機(jī)I的一級(jí)冷頭，用于對(duì)氣體進(jìn)行初步冷卻。
[0032]可選地，在進(jìn)氣管2上安裝進(jìn)氣控制閥門3，并在進(jìn)氣控制閥門3和一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5之間安裝壓力傳感器4，用于控制進(jìn)氣管2導(dǎo)入一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5的氣體氣壓穩(wěn)定在一個(gè)定值，該定值氣壓范圍在0.101兆帕至0.150兆帕。
[0033]二級(jí)冷頭預(yù)冷腔7連接在一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5的正下方，有助于使一級(jí)冷頭預(yù)冷腔5內(nèi)溫度較低的氣體冷卻后下沉進(jìn)入二級(jí)冷頭預(yù)冷腔7。
[0034]可選地，二級(jí)