一種液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，所述制冷系統(tǒng)包括預(yù)冷系統(tǒng)以及氦氣節(jié)流系統(tǒng)，所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)包括線性節(jié)流壓縮機、節(jié)流閥和蒸發(fā)器以及第一級、第二級、第三級套管式逆流換熱器，所述線性節(jié)流壓縮機、第一級套管式逆流換熱器、第二級套管式逆流換熱器、第三級套管式逆流換熱器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器之間依次通過管道連接形成氦氣循環(huán)回路，所述預(yù)冷系統(tǒng)共有第一冷頭和第二冷頭為氦氣節(jié)流系統(tǒng)提供預(yù)冷環(huán)境，所述第一冷頭、第二冷頭分別連接于高壓氦氣輸送管道上。本發(fā)明的制冷系統(tǒng)不僅具有結(jié)構(gòu)簡單，容易加工和實現(xiàn)的優(yōu)點。
【專利說明】一種液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低溫及制冷工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，本發(fā)明涉及一種液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷機。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國際空間與地面制冷技術(shù)的不斷發(fā)展，對液氦溫區(qū)甚至超流氦溫區(qū)的冷環(huán)境需求場合越來越廣。例如空間科學(xué)實驗、深空探測、新一代通訊技術(shù)、弱磁測量等領(lǐng)域，很多元器件均需要在低于1K的背景溫度下工作，這樣能減少熱干擾，提高元器件靈敏度，從而增加器件工作壽命和可靠性。如極低溫深空探測需要低于IK的低溫環(huán)境，深空探測、低溫超導(dǎo)需要I?2.17K的低溫環(huán)境，X射線、超長波紅外射線需要液氦(4.2K)溫區(qū)的環(huán)境，如下一代太空望遠鏡詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)上的紅外探測器(MIRI)設(shè)備的光焦面排列需要低于6.8K的溫度環(huán)境，而它的光學(xué)成像需低于15K的低溫環(huán)境才能抵制背景噪音，因此MIRI設(shè)備的整個環(huán)境需在6K以下溫區(qū)，才能滿足設(shè)備的要求，從而發(fā)揮設(shè)備性能。目前的液氦溫區(qū)低溫制冷機，如G-M制冷機和G-M型脈沖管制冷機，都普遍存在制冷效率低、體積重量大、功耗高，需要水冷及定期維護等突出問題，不適合于空間應(yīng)用。空間液氦溫區(qū)制冷技術(shù)需要突破，且發(fā)展趨勢是研究長壽命、小功率、高效率、大冷量的空間液氦溫區(qū)小型制冷機。
[0003]英國科學(xué)家Joule和Thomson在19世紀50年代首先研究了氣體從高壓等焓膨脹到低壓從而導(dǎo)致溫度降低的現(xiàn)象。氣體在高壓下流經(jīng)管道中的小孔使壓力顯著降低的過程稱為節(jié)流。當(dāng)氣體在管路中遇到縮口或調(diào)節(jié)閥門時，由于局部阻力將使其壓力顯著下降，而此時氣體來不及與外界進行熱交換，氣體節(jié)流前后的能量保持不變，即節(jié)流前后焓相等。理想氣體的焓只是溫度的函數(shù)，因此理想氣體在節(jié)流前后的溫度不變。但對于實際氣體來說，等焓節(jié)流前后溫度將發(fā)生較大的變化，即焦耳一湯姆遜效應(yīng)。在接近液氦溫區(qū)時，氦氣的非理想性越來越明顯，正好可以利用這一特性來獲得很好的節(jié)流制冷效應(yīng)。Joule-Thomson (J-T)制冷機利用工質(zhì)節(jié)流的J-T效應(yīng)獲得低溫，其冷頭沒有運動部件，具有機械振動和電磁干擾小、壽命長的優(yōu)點。且結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易于微型化，降溫速度快，可以做成非常小的設(shè)備。
[0004]J-T節(jié)流制冷機制冷溫度的高低不僅與節(jié)流的溫度有關(guān)，還與制冷工質(zhì)的轉(zhuǎn)化溫度有關(guān)，一定壓力下，節(jié)流工質(zhì)只有低于其對應(yīng)的轉(zhuǎn)化溫度時才能產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，因此在節(jié)流前需要將其溫度預(yù)冷至低于其轉(zhuǎn)化溫度。氦氣的轉(zhuǎn)化溫度在40K左右，為使氦氣產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，需要通過合適的預(yù)冷方式使節(jié)流前氦氣溫度降低至40K。采用線性壓縮機驅(qū)動的斯特林型脈沖管制冷機在低溫端無機械運動部件，具有機械振動和電磁干擾小、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、效率高、壽命長等優(yōu)點，是適合空間應(yīng)用的新一代小型制冷機。從高頻斯特林型脈沖管制冷機技術(shù)的研究和樣機研制來看，目前已取得了很大的突破，能在1K以上溫度范圍提供一定制冷量，可以為節(jié)流循環(huán)提供預(yù)冷。
[0005]目前，現(xiàn)有的脈沖管制冷機預(yù)冷JT節(jié)流循環(huán)的制冷系統(tǒng)存在以下缺陷:功耗大， 重量重，且換熱器長度過長，占用空間大，不適合空間應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工和實現(xiàn)的優(yōu)點，并且采用了兩級脈沖管預(yù)冷的結(jié)構(gòu)使節(jié)流制冷系統(tǒng)的制冷溫度達到液氦溫區(qū)，適合于空間應(yīng)用。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0008]一種液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，所述制冷系統(tǒng)包括預(yù)冷系統(tǒng)以及氦氣節(jié)流系統(tǒng)；
[0009]所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)包括線性節(jié)流壓縮機2、第一級套管式逆流換熱器3、第二級套管式逆流換熱器4、第三級套管式逆流換熱器5、節(jié)流閥6和蒸發(fā)器7，所述線性節(jié)流壓縮機2的排氣口、第一級套管式逆流換熱器3、第二級套管式逆流換熱器4、第三級套管式逆流換熱器5、節(jié)流閥6和蒸發(fā)器7依次采用高壓氦氣輸送管道連通，所述蒸發(fā)器7、第三級套管式逆流換熱器5、第二級套管式逆流換熱器4、第一級套管式逆流換熱器3和線性節(jié)流壓縮機2的進氣口依次采用低壓冷氦氣輸送管道連通，所述線性節(jié)流壓縮機2的排氣口、第一級套管式逆流換熱器3、第二級套管式逆流換熱器4、第三級套管式逆流換熱器5、節(jié)流閥6和蒸發(fā)器7以及高壓氦氣輸送管道和低壓冷氦氣輸送管道形成氦氣循環(huán)回路；
[0010]所述預(yù)冷系統(tǒng)共有第一冷頭10和第二冷頭11為氦氣節(jié)流系統(tǒng)提供預(yù)冷環(huán)境，所述第一冷頭10連接于第一級套管式逆流換熱器3和第二級套管式逆流換熱器4之間的高壓氦氣輸送管道上，所述第二冷頭11連接于第二級套管式逆流換熱器4和第三級套管式逆流換熱器5之間高壓氦氣輸送管道上。
[0011]所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)還包括氣體純化裝置8，所述氣體純化裝置設(shè)置于第二冷頭11與高壓氦氣輸送管道的連接點和第三級套管式逆流換熱器5之間的高壓氦氣輸送管道上。
[0012]所述氣體純化裝置8的結(jié)構(gòu)為盛有粉末狀活性炭結(jié)構(gòu)。
[0013]所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)還包括一旁通閥9，所述旁通閥9通過旁路管道與第三級套管式逆流換熱器5和節(jié)流閥6并聯(lián)設(shè)置于高壓氦氣輸送管道上。
[0014]所述預(yù)冷系統(tǒng)采用兩級熱耦合脈沖管制冷機I，進一步地，所述脈沖管為斯特林型脈沖管。
[0015]所述節(jié)流閥6為微孔節(jié)流閥，節(jié)流孔直徑為20?50微米。
[0016]如圖4或圖5所示，所述套管式逆流換熱器為同軸套管式逆流換熱器，其內(nèi)管14采用銅材料，外管采用不銹鋼材料，并且內(nèi)管14外壁螺旋纏繞紫銅絲13或者嵌套金屬薄肋片15。
[0017]所述線性節(jié)流壓縮機2采用單缸式有閥壓縮機，并且壓縮機的進氣口與排氣口處分別通過閥片控制，或者通過在壓縮機內(nèi)部安裝單向閥片的形式以實現(xiàn)氣體單向流動，節(jié)流壓縮機能夠為節(jié)流循環(huán)提供持續(xù)恒定的壓力波，使節(jié)流效應(yīng)能夠持續(xù)而穩(wěn)定的進行。
[0018]如圖2或圖3所示，第一冷頭10和第二冷頭11通過銅管12纏繞或絲網(wǎng)17銅塊16的熱耦合方式連接于管道上。
[0019]本發(fā)明工作時，低壓冷氦氣回氣進入單向線性節(jié)流壓縮機，壓縮后輸出的高壓氦氣經(jīng)第一級套管式逆流換熱器后在脈沖管制冷機的第一冷頭上進行第一次預(yù)冷，經(jīng)第二級套管式逆流換熱器后在脈沖管制冷機的第二冷頭上進行第二次預(yù)冷，兩次預(yù)冷后的氦氣經(jīng)過第三級套管式換熱器后溫度進一步降低至氦氣節(jié)流前所需的溫度，經(jīng)節(jié)流微孔后，高壓氦氣等焓節(jié)流為液氦，液氦在蒸發(fā)器內(nèi)受熱蒸發(fā)形成低壓冷氦氣，低壓冷氦氣依次經(jīng)過三級套管式逆流換熱器后流回線性節(jié)流壓縮機進氣口。
[0020]本發(fā)明中高壓氦氣在套管式逆流換熱器的內(nèi)管中流動，低壓冷氦氣在內(nèi)管與外管之間逆向流動來冷卻高壓氦氣，內(nèi)管外壁繞有銅絲可以進一步提高換熱器效率，銅絲優(yōu)選為紫銅絲。
[0021]本發(fā)明的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，制冷量很小，所需的氦氣流量在毫克每秒級別，相應(yīng)地節(jié)流孔直徑為幾十微米，其材料為紫銅或不銹鋼等，可以采用激光打孔或光刻腐蝕等方法得到微孔，亦可采用孔徑相等的毛細管代替。由于國內(nèi)在微孔節(jié)流方面的技術(shù)尚不成熟，微孔長度可以根據(jù)試驗中對應(yīng)的微孔直徑，制冷工質(zhì)的流量等參數(shù)確定。
[0022]本發(fā)明的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其中節(jié)流閥的節(jié)流孔為幾十微米的小孔，當(dāng)氦氣的純度低時可能會導(dǎo)致小孔堵塞，這種情況下可以在制冷系統(tǒng)的循環(huán)回路中加入氣體純化裝置8，以使氦氣在進入節(jié)流孔前達到純度要求，防止堵塞節(jié)流孔。
[0023]本發(fā)明的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，所采用的三級換熱器為套管式逆流換熱器，為提高效率，內(nèi)管可采用銅管以增大內(nèi)側(cè)高壓氣體和外側(cè)低壓氣體之間的換熱系數(shù)，并且內(nèi)管外壁螺旋纏繞紫銅絲或者嵌套金屬薄肋片以增大換熱面積，外管可采用不銹鋼管以減少周圍環(huán)境熱輻射對換熱器的影響。
[0024]本發(fā)明的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，由于節(jié)流孔為微孔，氦氣流量極小，導(dǎo)致氣體從預(yù)冷系統(tǒng)的冷頭獲取的冷量較小，從而需要較長時間將節(jié)流孔周圍空間環(huán)境預(yù)冷到20K低溫，為解決上述問題減小預(yù)冷時間，可在節(jié)流閥處并聯(lián)一基于溫度控制的旁通閥，節(jié)流前溫度尚未達到所需溫度前，旁通閥打開以增大流量，實現(xiàn)快速降溫，節(jié)流前溫度接近所需溫度時，關(guān)閉旁通閥，氣體通過節(jié)流孔實現(xiàn)節(jié)流降溫。
[0025]本發(fā)明采用的節(jié)流循環(huán)壓縮機為帶有單向閥的單缸式壓縮機，具有功耗小，重量輕等優(yōu)點。
[0026]本發(fā)明采用3個同軸套管式逆流換熱器，內(nèi)管的外壁采用纏繞銅絲或者嵌套金屬薄肋片的方式增強換熱效果，減少換熱器長度，改善占用空間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明中第一冷頭或第二冷頭與高壓氦氣輸送管道的銅管纏繞連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明中第一冷頭或第二冷頭與高壓氦氣輸送管道的絲網(wǎng)銅塊連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明中套管式逆流換熱器的內(nèi)管螺旋纏繞銅絲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明中套管式逆流換熱器的內(nèi)管嵌套金屬薄肋片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]其中，1、兩級熱耦合脈沖管制冷機；2、線性節(jié)流壓縮機；3、第一級套管式逆流換熱器；4、第二級套管式逆流換熱器；5、第三級套管式逆流換熱器；6、節(jié)流閥；7、蒸發(fā)器；8、氣體純化裝置；9、旁通閥；10、第一冷頭；11、第二冷頭；12、銅管；13、銅絲；14、內(nèi)管；15、金屬薄肋片；16、銅塊；17、絲網(wǎng)。

【具體實施方式】
[0033]下面以附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0034]如圖1所示，一種液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，所述制冷系統(tǒng)包括預(yù)冷系統(tǒng)以及氦氣節(jié)流系統(tǒng)；
[0035]所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)包括線性節(jié)流壓縮機2、第一級套管式逆流換熱器3、第二級套管式逆流換熱器4、第三級套管式逆流換熱器5、節(jié)流閥6和蒸發(fā)器7，所述線性節(jié)流壓縮機2的排氣口、第一級套管式逆流換熱器3、第二級套管式逆流換熱器4、第三級套管式逆流換熱器5、節(jié)流閥6和蒸發(fā)器7依次采用高壓氦氣輸送管道連通，所述蒸發(fā)器7、第三級套管式逆流換熱器5、第二級套管式逆流換熱器4、第一級套管式逆流換熱器3和線性節(jié)流壓縮機2的進氣口依次采用低壓冷氦氣輸送管道連通，所述線性節(jié)流壓縮機2的排氣口、第一級套管式逆流換熱器3、第二級套管式逆流換熱器4、第三級套管式逆流換熱器5、節(jié)流閥6和蒸發(fā)器7以及高壓氦氣輸送管道和低壓冷氦氣輸送管道形成氦氣循環(huán)回路；
[0036]所述預(yù)冷系統(tǒng)共有第一冷頭10和第二冷頭11為氦氣節(jié)流系統(tǒng)提供預(yù)冷環(huán)境，所述第一冷頭10連接于第一級套管式逆流換熱器3和第二級套管式逆流換熱器4之間的高壓氦氣輸送管道上，所述第二冷頭11連接于第二級套管式逆流換熱器4和第三級套管式逆流換熱器5之間高壓氦氣輸送管道上。
[0037]所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)還包括氣體純化裝置8，所述氣體純化裝置設(shè)置于第二冷頭11與高壓氦氣輸送管道的連接點和第三級套管式逆流換熱器5之間的高壓氦氣輸送管道上。
[0038]所述氣體純化裝置8的結(jié)構(gòu)為盛有粉末狀活性炭結(jié)構(gòu)。
[0039]所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)還包括一旁通閥9，所述旁通閥9通過旁路管道與第三級套管式逆流換熱器5和節(jié)流閥6并聯(lián)設(shè)置于高壓氦氣輸送管道上。
[0040]所述預(yù)冷系統(tǒng)采用兩級熱耦合脈沖管制冷機I。
[0041]所述節(jié)流閥6為微孔節(jié)流閥，節(jié)流孔直徑為20?50微米。
[0042]如圖4所示，所述套管式逆流換熱器的內(nèi)管14采用銅材料，外管采用不銹鋼材料，并且內(nèi)管14外壁螺旋纏繞紫銅絲13。
[0043]所述線性節(jié)流壓縮機2采用單缸式有閥壓縮機，并且壓縮機的進氣口與排氣口處分別通過閥片控制以實現(xiàn)氣體單向流動。
[0044]如圖2和圖3所示，第一冷頭10和第二冷頭11通過銅管纏繞或絲網(wǎng)銅塊的熱耦合方式連接于管道上。
[0045]本實施例的工作原理為:低壓冷氦氣流入單向線性節(jié)流壓縮機，壓縮后輸出的高壓氦氣經(jīng)第一級套管式逆流換熱器后在脈沖管制冷機的第一冷頭上進行第一次預(yù)冷，經(jīng)第二級套管式逆流換熱器后在脈沖管制冷機的第二冷頭上進行第二次預(yù)冷，兩次預(yù)冷后的高壓氦氣通過氣體純化裝置除去氦氣中的少量雜質(zhì)，防止堵塞節(jié)流孔，再經(jīng)過第三級換熱器后溫度進一步降低至氦氣節(jié)流前所需的溫度，經(jīng)節(jié)流孔節(jié)流后，高壓氦氣等焓節(jié)流為液氦，進入在蒸發(fā)器內(nèi)受熱蒸發(fā)得到低壓冷氦氣，低壓冷氦氣依次經(jīng)過三級換熱器后流回單向線性節(jié)流壓縮機進氣口 ；高壓氦氣在套管式逆流換熱器的內(nèi)管中流動，低壓冷回氣在內(nèi)管與外管之間逆向流動來冷卻高壓氦氣。
[0046]本實施例中，節(jié)流孔的直徑為20微米，其材料為紫銅或不銹鋼等，采用激光打孔或光刻腐蝕等方法得到微孔。
[0047]為了使節(jié)流孔前的溫度降低到氦氣節(jié)流制冷所需要的溫度，本實施例的預(yù)冷系統(tǒng)采用兩級脈沖管制冷機，分為第一和第二級，預(yù)冷用脈沖管制冷機為現(xiàn)有技術(shù)中常用的制冷機類型，其主要包括壓力波發(fā)生器、熱端、回?zé)崞?、脈沖管、冷端、慣性管和氣庫，其中，第一級脈沖管制冷機的冷端通過傳冷機構(gòu)與第二級脈沖管制冷機的熱端相耦合，并且第二級脈沖管制冷機氣庫與傳冷機構(gòu)緊密接觸，從而實現(xiàn)第一級脈沖管制冷機對第二級脈沖管制冷機的氣庫和熱端的預(yù)冷，第一級預(yù)冷溫度為100K。第一級脈沖管制冷機的冷端同時用于預(yù)冷經(jīng)過第一級套管式逆流熱交換器的高壓氦氣，第二級脈沖管制冷機的冷端用于預(yù)冷經(jīng)過第二級套管式逆流熱交換器的高壓氦氣，預(yù)冷溫度在20K。
[0048]本實施例中，在未達到所需要的溫度之前，旁通閥處于常開狀態(tài)，氦氣同時通過節(jié)流孔和旁通閥預(yù)冷循環(huán)管路和周圍環(huán)境溫度，當(dāng)溫度達到預(yù)定溫度時，關(guān)閉旁通閥，氦氣只通過節(jié)流孔進行預(yù)冷，預(yù)冷前溫度到達一定溫度時開始節(jié)流降溫。
[0049]本實施例中的三級熱交換器采用同軸套管逆流的形式，高壓氦氣在內(nèi)管中流動，經(jīng)過節(jié)流后的低壓冷氦氣經(jīng)過內(nèi)管與外管之間的環(huán)形腔逆流流回節(jié)流壓縮機。為加強換熱器換熱效果，內(nèi)管外壁采用細銅絲緊密螺旋纏繞的形式以增大換熱面積；外管可采用不銹鋼管以減少周圍環(huán)境熱輻射對換熱器的影響。三級套管式逆流換熱器同時具有放大與積累節(jié)流效應(yīng)的作用，節(jié)流后的低壓冷氦氣在三級套管式逆流換熱器中冷卻節(jié)流前的高壓氦氣，使其溫度降低，經(jīng)過三級套管式逆流換熱器后，高壓氦氣的溫度被冷卻到經(jīng)過節(jié)流能夠形成液氦的溫度，從而實現(xiàn)小型液氦節(jié)流制冷機的目的。
[0050]本實施案例中節(jié)流前與節(jié)流后的壓比較大，節(jié)流壓縮機采用單缸有閥壓縮機，并且采用兩級壓縮式。壓縮機進氣口與排氣口處分別通過閥片控制以實現(xiàn)氣體單向流動。
【權(quán)利要求】
1.一種液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)包括預(yù)冷系統(tǒng)以及氦氣節(jié)流系統(tǒng)； 所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)包括線性節(jié)流壓縮機(2)、第一級套管式逆流換熱器(3)、第二級套管式逆流換熱器(4)、第三級套管式逆流換熱器(5)、節(jié)流閥(6)和蒸發(fā)器(7)，所述線性節(jié)流壓縮機(2)的排氣口、第一級套管式逆流換熱器(3)、第二級套管式逆流換熱器(4)、第三級套管式逆流換熱器(5)、節(jié)流閥(6)和蒸發(fā)器(7)依次采用高壓氦氣輸送管道連通，所述蒸發(fā)器(7)、第三級套管式逆流換熱器(5)、第二級套管式逆流換熱器(4)、第一級套管式逆流換熱器(3)和線性節(jié)流壓縮機(2)的進氣口依次采用低壓冷氦氣輸送管道連通，所述線性節(jié)流壓縮機(2)的排氣口、第一級套管式逆流換熱器(3)、第二級套管式逆流換熱器(4)、第三級套管式逆流換熱器(5 )、節(jié)流閥(6 )和蒸發(fā)器(7 )以及高壓氦氣輸送管道和低壓冷氦氣輸送管道形成氦氣循環(huán)回路； 所述預(yù)冷系統(tǒng)共有第一冷頭(10)和第二冷頭(11)為氦氣節(jié)流系統(tǒng)提供預(yù)冷環(huán)境，所述第一冷頭(10)連接于第一級套管式逆流換熱器(3)和第二級套管式逆流換熱器(4)之間的高壓氦氣輸送管道上，所述第二冷頭(11)連接于第二級套管式逆流換熱器(4)和第三級套管式逆流換熱器(5)之間的高壓氦氣輸送管道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)還包括氣體純化裝置(8)，所述氣體純化裝置設(shè)置于第二冷頭(11)與高壓氦氣輸送管道的連接點和第三級套管式逆流換熱器(5)之間的高壓氦氣輸送管道上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述氦氣節(jié)流系統(tǒng)還包括一旁通閥(9 )，所述旁通閥(9 )通過旁路管道與第三級套管式逆流換熱器(5 )和節(jié)流閥(6)并聯(lián)設(shè)置于高壓氦氣輸送管道上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)冷系統(tǒng)采用兩級熱耦合脈沖管制冷機(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流閥(6)為微孔節(jié)流閥，節(jié)流孔直徑為20?50微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述套管式逆流換熱器的內(nèi)管(14)采用銅材料，外管采用不銹鋼材料，并且內(nèi)管(14)外壁螺旋纏繞紫銅絲(13)或者嵌套金屬薄肋片(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述線性節(jié)流壓縮機(2)米用單缸式有閥壓縮機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，第一冷頭(10)和第二冷頭(11)通過銅管(12)纏繞或絲網(wǎng)銅塊的熱耦合方式連接于高壓氦氣輸送管道上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液氦溫區(qū)小型節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體純化裝置(8)的結(jié)構(gòu)為盛有粉末狀活性炭結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F25B9/10GK104236153SQ201310231554
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月9日
【發(fā)明者】王娟, 周振君, 劉彥杰, 梁驚濤 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所