CN113390210A - 低噪声微小扰动型1k制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低噪声微小扰动型1K制冷装置。低噪声微小扰动型1K制冷装置包括:底板以及设于底板上的盖体,盖体与底板之间形成容纳腔;盘管,盘管设于容纳腔体中,盘管的出液口位于容纳腔体内,盘管的进液口连接外部供液氦设备,以使4He液体通过盘管进入容纳腔中,盘管的出液口为扁口;氦蒸汽抽吸管,穿设于盖体上,用于将容纳腔中4He液体上方的蒸汽抽出至外部。本发明的低噪声微小扰动型1K制冷装置通过盘管将液氦4He液体注入容纳腔内,4He液体在盘管中进行平缓及稳定流态,且盘管的出液口为扁口,通过盘管的扁口将4He液体喷出,可使4He液体流出时几乎没有什么涡流扰动,也不会产生额外的噪音与干扰。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域,尤其涉及一种低噪声微小扰动型1K制冷装置。
背景技术
低温与超低温系统中的前级制冷或1K温区制冷系统中,把4He液体通过控制针阀及排放管排放到一个密闭的容器中,利用4He的饱和蒸气压抽吸容器中液体4He上面蒸气,可以实现1.2-1.5K左右的制冷温度。然而,4He液体在经过排放管突然排入密闭容器时,会产生很多涡流,同时带来液体的噪音和流体的扰动。这种噪音与扰动会严重影响1K制冷装置的正常工作。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能稳流及降噪的低噪声微小扰动型1K制冷装置。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种低噪声微小扰动型1K制冷装置,包括:
底板以及设于所述底板上的盖体,所述盖体与所述底板之间形成容纳腔;
盘管,所述盘管设于所述容纳腔中,所述盘管的出液口位于所述容纳腔内,所述盘管的进液口连接外部供液氦设备,以使4He液体通过所述盘管进入所述容纳腔中,所述盘管的所述出液口为扁口;
氦蒸汽抽吸管,穿设于所述盖体上,用于将所述容纳腔中4He液体上方的蒸汽抽出至外部。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述低噪声微小扰动型1K制冷装置还包括流量控制针阀,所述流量控制针阀的进液端与所述外部供液氦设备连接,所述流量控制针阀的出液端与所述盘管连接。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述盘管通过固定夹固定于所述底板上。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述底板上设置有用于对所述盘管进行限位的限位凹槽。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述盖体包括顶盖和侧壁,所述顶盖、所述侧壁以及所述底板均为无氧铜材质。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述盘管的出液的一端设置喷嘴,所述出液口设于所述喷嘴的末端,所述喷嘴的长度是其直径的3倍以上。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述盘管的所述出液口为椭圆形,椭圆形长轴与短轴的比为5/2。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述外部供液氦设备为4He杜瓦瓶。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述外部供液氦设备为4He杜瓦瓶,所述低噪声微小扰动型1K制冷装置设于所述4He杜瓦瓶内,所述4He杜瓦瓶内的液氦通过所述盘管进入所述低噪声微小扰动型1K制冷装置的所述容纳腔内。
作为上述低噪声微小扰动型1K制冷装置的一种可选方式,所述4He杜瓦瓶内设置有用于安装所述低噪声微小扰动型1K制冷装置的内真空腔室,所述底板通过安装件固定于所述内真空腔室的顶部。
本发明的有益之处在于:本发明的低噪声微小扰动型1K制冷装置通过盘管将液氦4He液体注入容纳腔内,4He液体在盘管中进行平缓及稳定流态,且盘管的出液口为扁口,通过盘管的扁口将4He液体喷出,可使4He液体流出时几乎没有什么涡流扰动,也不会产生额外的噪音与干扰,本发明结构简单,成本较低,运行稳定,制冷效果较好。
附图说明
图1是本发明中低噪声微小扰动型1K制冷装置去掉部分侧壁的侧视结构示意图;
图2是本发明中低噪声微小扰动型1K制冷装置去掉部分侧壁及氦蒸汽抽吸管的立体结构示意图;
图3是本发明中低噪声微小扰动型1K制冷装置去掉部分侧壁、氦蒸汽抽吸管以及顶盖的立体结构示意图;
图4是本发明中低噪声微小扰动型1K制冷装置另一实施例的结构示意图。
图中:
100、低噪声微小扰动型1K制冷装置;110、底板;120、盖体;121、顶盖;122、侧壁;130、盘管;131、出液口;140、氦蒸汽抽吸管;150、流量控制针阀;151、毛细管;152、针阀操纵杆;160、接头;170、固定夹;180、4He杜瓦瓶;181、内真空腔室;182、真空腔密封法兰;183、热辐射阻隔板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“上方”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种低噪声微小扰动型1K制冷装置,本发明的低噪声微小扰动型1K制冷装置用于低温与超低温系统中的前级制冷或1K温区制冷系统中。参考图1至图3,低噪声微小扰动型1K制冷装置100包括底板110、盖体120、盘管130以及氦蒸汽抽吸管140,盖体120可以包括顶盖121和侧壁122,盖体120盖设于底板110上,盖体120与底板110之间形成容纳腔,容纳腔用于容纳从盘管130中喷入的4He液体。盘管130设于容纳腔中,盘管130的出液口131位于容纳腔内,以使盘管130中4He液体通过盘管130的出液口131注入容纳腔中,盘管130的进液口连接外部供液氦设备,以使外部设备为盘管130提供4He液体,外部供液氦设备中的4He液体通过盘管130进入容纳腔中。外部供液氦设备例如可以是4He杜瓦瓶180。盘管130盘绕若干圈,通过盘管130将液氦4He液体注入容纳腔内,使得4He液体可以在盘管130中进行平缓及稳定流态。同时,盘管130的出液口131设计为扁口,扁口的形成可以是在盘管130的出液的一端设置喷嘴来形成扁口,喷嘴呈前端小后端大的喇叭状,喷嘴的末端即出液口131。喷嘴可以通过将一条圆管的口部压扁成型,或者可以通过其它的成型方式来成型。设计扁平的喷嘴使得4He液体从扁口喷出时几乎没有什么涡流扰动,也不会产生额外的噪音与干扰。参考图4,由于容纳腔中有4He液体,盘管130位于4He液体的液位以下,将盘管130的出液口131设计为扁口,使得盘管130向容纳腔中的4He液体中喷液时,不会有较大的涡流扰动和噪音。
如图1所示,氦蒸汽抽吸管140穿设于盖体120上,具体的,氦蒸汽抽吸管140穿设在顶盖121上,氦蒸汽抽吸管140用于将容纳腔中4He液体上方的蒸汽抽出至外部。抽吸容纳腔中4He液体上方蒸气,可使容纳腔中的4He液体实现1.2-1.5K左右的制冷温度,因为4He液体上方蒸气抽走,可带走热量,使容纳腔中的4He液体降温。
参考图4,低噪声微小扰动型1K制冷装置100还包括流量控制针阀150,流量控制针阀150的进液端与外部供液氦设备连接,流量控制针阀150的出液端与盘管130连接。具体的,结合图2及图4,顶盖121上设置有接头160,接头160的底端与容纳腔内的盘管130连接,接头160的顶端与流量控制针阀150连接,使得流量控制针阀150通过接头160与盘管130连接,接头160固定在顶盖121上,安装时,只需将针阀与接头160连接即可向容纳腔内输送4He液体,方便整体结构的连接和安装。
喷嘴的长度是其直径的3倍以上,一般喷嘴是通过将一段圆管的前端压扁形成,所以这里所说的直径是指形成喷嘴的圆管的直径。将喷嘴的长度设置为其直径的3倍以上使得降低涡流扰动和降低噪音的效果更佳,因为足够长度的喷嘴使得喷嘴更平顺的从圆口过渡到扁口,而不是突然从圆口过渡到扁口,这样使流体的涡流扰动和噪音达到最小。优选的,盘管130的出液口131为椭圆形,椭圆形相对于其它异形的扁口来说更规则,不仅便于加工,也便于尺寸及参数的控制。椭圆形的长轴与短轴的比为5/2。
参考图3,为了使盘管130更稳固的安装,可通过固定夹170将盘管130固定于底板110上,固定夹170压在盘管130上,通过螺钉将固定夹170与底板110固定。较佳的,盘管130、底板110、侧壁122、顶盖121及固定夹170均可采用无氧铜材质,螺钉可采用不锈钢材质。通过固定夹170将盘管130固定在底板110上,可以减少盘管130本身的振动,提升整个装置运行的稳定性。
另外,还可以在底板110上设置有限位凹槽,限位凹槽的形状和尺寸与盘管130适配,安装盘管130时,将盘管130置于底板110上的限位凹槽中,使盘管130限位及固定,进一步提升盘管130的固定效果,同时,可以减少盘管130本身的振动,提升整个装置运行的稳定性。
如图4所示,外部供液氦设备采用4He杜瓦瓶180,低噪声微小扰动型1K制冷装置100设于4He杜瓦瓶180内,4He杜瓦瓶180内的液氦通过盘管130进入低噪声微小扰动型1K制冷装置100的容纳腔内。具体的,如图4所示,4He杜瓦瓶180内设置有用于安装低噪声微小扰动型1K制冷装置100的内真空腔室181,内真空腔室181的顶部设置有真空腔密封法兰182,真空腔密封法兰182将内真空腔室181密封,以便于将低噪声微小扰动型1K制冷装置100布置在内真空腔室181中。系统工作时,将4He杜瓦瓶180内的4He液体抽至低噪声微小扰动型1K制冷装置100中。低噪声微小扰动型1K制冷装置100的底板110通过安装件固定于内真空腔室181顶部的真空腔密封法兰182上,安装件例如可以采用安装支架或安装杆等,以便于将低噪声微小扰动型1K制冷装置100悬置于内真空腔室181内。
如图4所示,流量控制针阀150位于内真空腔室181中,流量控制针阀150通过一毛细管151连接4He杜瓦瓶180中的4He液体,并将4He杜瓦瓶180中的4He液体引入低噪声微小扰动型1K制冷装置100中。流量控制针阀150的针阀操纵杆152穿过真空腔密封法兰182后穿出至4He杜瓦瓶180的顶部,以便于从4He杜瓦瓶180的外部调节流量控制针阀150的针阀操纵杆152,以控制流量。氦蒸汽抽吸管140穿过真空腔密封法兰182后穿出至4He杜瓦瓶180的顶部,以将低噪声微小扰动型1K制冷装置100中的4He液体上方的蒸汽抽出至4He杜瓦瓶180的外部。
较佳的,如图4所示,4He杜瓦瓶180的顶部设置有用于隔绝热辐射的热辐射阻隔板183,热辐射阻隔板183可将热量隔离在4He杜瓦瓶180的外部,提升低噪声微小扰动型1K制冷装置100的制冷效果。热辐射阻隔板183可根据需要设置多片。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,包括:
底板(110)以及设于所述底板(110)上的盖体(120),所述盖体(120)与所述底板(110)之间形成容纳腔;
盘管(130),所述盘管(130)设于所述容纳腔中,所述盘管(130)的出液口(131)位于所述容纳腔内,所述盘管(130)的进液口连接外部供液氦设备,以使4He液体通过所述盘管(130)进入所述容纳腔中,所述盘管(130)的所述出液口(131)为扁口;
氦蒸汽抽吸管(140),穿设于所述盖体(120)上,用于将所述容纳腔中4He液体上方的蒸汽抽出至外部。
2.根据权利要求1所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,还包括流量控制针阀(150),所述流量控制针阀(150)的进液端与所述外部供液氦设备连接,所述流量控制针阀(150)的出液端与所述盘管(130)连接。
3.根据权利要求1所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,所述盘管(130)通过固定夹(170)固定于所述底板(110)上。
4.根据权利要求3所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,所述底板(110)上设置有用于对所述盘管(130)进行限位的限位凹槽。
5.根据权利要求1所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,所述盖体(120)包括顶盖(121)和侧壁(122),所述顶盖(121)、所述侧壁(122)以及所述底板(110)均为无氧铜材质。
6.根据权利要求1所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,所述盘管(130)的出液的一端设置喷嘴,所述出液口(131)设于所述喷嘴的末端,所述喷嘴的长度是其直径的3倍以上。
7.根据权利要求1所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,所述盘管(130)的所述出液口(131)为椭圆形,椭圆形的长轴与短轴的比为5/2。
8.根据权利要求1所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,所述外部供液氦设备为4He杜瓦瓶(180)。
9.根据权利要求1所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,所述外部供液氦设备为4He杜瓦瓶(180),所述低噪声微小扰动型1K制冷装置设于所述4He杜瓦瓶(180)内,所述4He杜瓦瓶(180)内的液氦通过所述盘管(130)进入所述低噪声微小扰动型1K制冷装置的所述容纳腔内。
10.根据权利要求9所述的低噪声微小扰动型1K制冷装置,其特征在于,所述4He杜瓦瓶(180)内设置有用于安装所述低噪声微小扰动型1K制冷装置的内真空腔室(181),所述底板(110)通过安装件固定于所述内真空腔室(181)的顶部。
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