本發(fā)明涉及超導(dǎo)磁體冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于氦氣冷卻的冷頭容器。

背景技術(shù)：

低溫超導(dǎo)磁體是利用超導(dǎo)線材在低溫下零電阻的特性制成。要維持超導(dǎo)磁體運(yùn)行所需的低溫環(huán)境，就必須將由外界通過(guò)輻射傳導(dǎo)和固體傳導(dǎo)導(dǎo)入磁體內(nèi)部的熱量帶出，目前的常規(guī)方法是用GM制冷機(jī)來(lái)帶走磁體內(nèi)部的熱量?，F(xiàn)有技術(shù)的方案為：GM制冷機(jī)的冷頭裝入冷頭容器內(nèi)，冷頭一級(jí)與冷頭容器的銅法蘭接觸，銅法蘭再通過(guò)銅編織帶與磁體內(nèi)的防輻射屏連接；冷頭二級(jí)通過(guò)容器的下端波紋管直接插入低溫杜瓦的內(nèi)部，與低溫氦氣直接接觸。

現(xiàn)有的冷頭容器都是應(yīng)用于冷頭與磁體距離較近，且通過(guò)固體傳導(dǎo)冷卻的情況?，F(xiàn)有技術(shù)在GM制冷機(jī)的冷頭與磁體距離較遠(yuǎn)的情況下，效果較差，原因主要有以下兩點(diǎn)：一、GM制冷機(jī)的冷頭與超導(dǎo)磁體較遠(yuǎn)，導(dǎo)銅編織帶須加長(zhǎng)加粗，這樣一是會(huì)造成裝配空間的狹小，增加了超導(dǎo)磁體的體積；二、容器波紋管加長(zhǎng)，氦氣在波紋管內(nèi)部的流動(dòng)性較差，導(dǎo)致低溫杜瓦內(nèi)部熱量很難帶出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種用于氦氣冷卻的冷頭容器，使得GM制冷機(jī)的冷頭一級(jí)和冷頭二級(jí)均為氦氣冷卻的方式，不僅可以解決GM制冷機(jī)冷頭與超導(dǎo)磁體距離較遠(yuǎn)的情況下的制冷問(wèn)題，而且能夠提高氦氣的流動(dòng)效果，從而達(dá)到更好的制冷效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種用于氦氣冷卻的冷頭容器，包括第一換熱腔和與所述第一換熱腔連通的第二換熱腔，所述第一換熱腔內(nèi)設(shè)有換熱器，所述第一換熱腔上對(duì)應(yīng)所述換熱器的位置處分別連通有第一進(jìn)氣管和第一出氣管；所述第二換熱腔內(nèi)設(shè)有冷凝器，所述第二換熱腔上對(duì)應(yīng)所述冷凝器的位置處分別連通有第二進(jìn)氣管和第二回流管。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一換熱腔和所述第二換熱腔均為圓柱狀，所述第二換熱腔的端部與所述第一換熱腔的端部連通，所述第二換熱腔的直徑小于所述第一換熱腔的直徑，第一換熱腔和第二換熱腔的形狀和制冷機(jī)冷頭的冷頭一級(jí)和冷頭二級(jí)相匹配。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一換熱腔遠(yuǎn)離所述第二換熱腔的端部設(shè)有法蘭盤，法蘭盤用于固定插入到本發(fā)明中的制冷機(jī)冷頭并使第一換熱腔處于密封狀態(tài)。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述換熱器設(shè)于所述第一換熱腔與所述第二換熱腔連通的端部，所述冷凝器設(shè)于所述第二換熱腔遠(yuǎn)離所述第一換熱腔的端部，換熱器和冷凝器分別位于第一換熱腔和第二換熱腔的底部，便于與流入的氦氣進(jìn)行熱交換。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述換熱器與所述第二換熱腔之間設(shè)有隔板，隔板用于隔斷第一換熱腔和第二換熱腔，避免第一換熱腔內(nèi)的高溫氦氣流入到第二換熱腔內(nèi)造成熱短路。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述換熱器和所述冷凝器均由若干平行的翅片構(gòu)成，所述翅片等間距分布，翅片能夠有效的增加換熱面積，提高換熱效率。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述換熱器的翅片的排列方向與所述第一進(jìn)氣管的進(jìn)氣方向平行，可以有效地提高換熱器的翅片與從第一進(jìn)氣管排出的氦氣的接觸面積。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述冷凝器的翅片的排列方向與所述第二進(jìn)氣管的進(jìn)氣方向平行，可以有效地提高冷凝器的翅片與從第二進(jìn)氣管排出的氦氣的接觸面積。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一進(jìn)氣管的管口高于所述第一出氣管的管口，第一進(jìn)氣管排出的氦氣冷卻下沉后可以直接從第一出氣管回流至超導(dǎo)磁體的防輻射屏上；所述第二回流管的管口位于所述第二換熱腔的底部，第二進(jìn)氣管排出的氦氣冷凝成液氦后可以直接從第二回流管回流至超導(dǎo)磁體的低溫杜瓦內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：

1、本發(fā)明通過(guò)氦氣冷卻的方式代替現(xiàn)有技術(shù)中使用銅編織帶方式，當(dāng)GM制冷機(jī)冷頭與超導(dǎo)磁體距離較遠(yuǎn)時(shí)，僅需增加氦氣管的長(zhǎng)度即可，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中GM制冷機(jī)的冷頭與超導(dǎo)磁體必須距離較近的問(wèn)題。

2、本發(fā)明通過(guò)第一進(jìn)氣管的管口高于第一出氣管的管口和第二回流管的管口位于所述第二換熱腔的底部以及換熱器和冷凝器的翅片的排列方向與第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管的進(jìn)氣方向相同的結(jié)構(gòu)，能夠有效的提高氦氣在冷卻循環(huán)過(guò)程中的換熱和流動(dòng)效果，提高了制冷效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種用于氦氣冷卻的冷頭容器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種用于氦氣冷卻的冷頭容器中換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種用于氦氣冷卻的冷頭容器使用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-法蘭盤、2-第一換熱腔、3-換熱器、4-第一出氣管、5-第二換熱腔、6-冷凝器、7-第二回流管、8-第二進(jìn)氣管、9-第一進(jìn)氣管、10-隔板、11-翅片、12-制冷機(jī)冷頭、13-冷頭二級(jí)、14-冷頭一級(jí)。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括第一換熱腔2和與第一換熱腔2連通的第二換熱腔5，第一換熱腔2內(nèi)設(shè)有換熱器3，第一換熱腔2上對(duì)應(yīng)換熱器3的位置處分別連通有第一進(jìn)氣管9和第一出氣管4；第二換熱腔5內(nèi)設(shè)有冷凝器6，第二換熱腔5上對(duì)應(yīng)冷凝器6的位置處分別連通有第二進(jìn)氣管8和第二回流管7；第一換熱腔2和第二換熱腔5均為圓柱狀，第二換熱腔5的端部與第一換熱腔2的端部連通，第二換熱腔5的直徑小于第一換熱腔2的直徑；第一換熱腔2遠(yuǎn)離第二換熱腔5的端部設(shè)有法蘭盤1；換熱器3設(shè)于第一換熱腔2與第二換熱腔5連通的端部，冷凝器6設(shè)于第二換熱腔5遠(yuǎn)離第一換熱腔2的端部；換熱器3與第二換熱腔5之間設(shè)有隔板10；第一進(jìn)氣管9的管口高于第一出氣管4的管口；第二回流管7的管口位于第二換熱腔5的底部。

圖2為本發(fā)明中換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，換熱器3由若干平行的翅片11構(gòu)成，翅片11等間距分布；冷凝器6的構(gòu)造與換熱器3相同。

圖3為本發(fā)明使用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，制冷機(jī)冷頭12通過(guò)本發(fā)明的上端口伸入到本發(fā)明中，制冷機(jī)冷頭12的冷頭一級(jí)14位于第一換熱腔2中并與換熱器3貼合，制冷機(jī)冷頭12的冷頭二級(jí)13位于第二換熱腔5中并與冷凝器6貼合。

本發(fā)明的具體工作方式如下：

從超導(dǎo)磁體的防輻射屏上流回的帶有熱量的高溫氦氣，從第一進(jìn)氣管9流入第一換熱腔2內(nèi)，與溫度較低的換熱器3上的翅片11接觸并釋放熱量，氦氣降溫后下沉，從第一出氣管4重新流回到超導(dǎo)磁體的防輻射屏上，繼續(xù)吸熱膨脹上升，再次通過(guò)第一進(jìn)氣管9流入到第一換熱腔2內(nèi)，如此不斷的吸熱放熱，形成循環(huán)，不斷的將超導(dǎo)磁體的防輻射屏上的熱量帶出。

從超導(dǎo)磁體的低溫杜瓦內(nèi)揮發(fā)出的氦氣通過(guò)第二進(jìn)氣管8，流入到第二換熱腔5內(nèi)，與溫度較低的的冷凝器6接觸，釋放熱量冷凝成液氦，液氦通過(guò)第二回流管7重新流回到超導(dǎo)磁體的低溫杜瓦內(nèi)，液氦吸收外界傳給低溫杜瓦的熱量后，繼續(xù)揮發(fā)形成氦氣通過(guò)第二進(jìn)氣管8流入第二換熱腔5內(nèi)，如此不斷的吸熱放熱，形成循環(huán)，不斷的將超導(dǎo)磁體的低溫杜瓦中的熱量帶出。

其中，法蘭盤1用于連接固定制冷機(jī)冷頭12并使得第一換熱腔2為密封結(jié)構(gòu)；隔板10用于隔斷第一換熱腔2和第二換熱腔5，避免第一換熱腔2內(nèi)的高溫氦氣流入到第二換熱腔5內(nèi)造成熱短路；換熱器3和冷凝器6的翅片11能夠有效的增加換熱面積，提高換熱效率。

以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所作的舉例和說(shuō)明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。