[发明专利]一种多功能氦气冷凝循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能氦气冷凝循环系统。

背景技术

低温系统具有广泛的应用领域，其主要应用有：核磁共振、超导储能装置、超导变压器、超导电机、核聚变、超导磁浮列车、高能物理实验与加速器等。传统低温系统的运行采用液氦浸泡冷却，由于低温容器漏热导致液氦不断蒸发，气化的氦气直接释放到空气中造成液面下降，为维护低温系统运行，必须不断添加液氦。氦气没有循环利用，造成应用成本过高；人工不断添加液氦工作量大。

氦资源是一种有限不可再生的资源，超导磁体等低温系统的大量应用导致世界各国对氦气需求量增长强劲。在2007年以后，全球氦气供应量减少。氦需求的增长和氦供应的减少，导致全球氦价格上涨。因此，氦资源的回收循环利用具有非常重要的意义。

但现在有氦气冷却循环回收系统由氦气瓶、低压缓冲设备、高压缓冲设备与增压装置等组成。其存在问题是：1.系统结构复杂，连接比较多，制冷效率不高；2.氦气回收系统体积大和重量重，造成系统不容易移动；3.氦气回收系统没有带压力保护；4.氦气回收系统为手工操作，自动化程度不高；5.氦气回收系统未配置压力过大（由于待冷设备故障等原因造成）时排泄氦气的回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能氦气循环系统，该系统能自动进行氦气的回收与补充，还能自动、可靠的进行氦气压力过压保护。且其结构紧凑，体积小，重量轻，便于移动。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种多功能氦气冷凝循环系统，包括液化器、液化器的进气口与主进气管相连，主进气管通过补气支管与氦气瓶的出气口相连，主进气管通过回气支管与低温容器的出气口相连，液化器的出液管与低温容器的进液口相连，其特征是：

所述的主进气管上安装有电磁阀一、回气支管上安装有四通，四通的第三端、第四端分别与电磁阀三的第一端、压力计连接，补气支管上安装有电磁阀二；主进气管与补气支管及回气支管连接部位安装有机械安全阀门；

所述的低温容器为安装有液面监视器的低温容器；

所述的压力计、电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三和液面监视器均与监测控制系统电连接。

本发明工作过程与原理是：

正常工作状态：压力计检测出的气压、液面监视器检测出的液面高度均实时传给监测控制系统，当气压及液面高度均正常时，系统处于正常工作状态；监测控制系统控制主进气管上的电磁阀一开启、电磁阀二、三关闭，气化的氦气由低温容器的出气口经回气支管、主进气管及电磁阀一、流回液化器，液化器把氦气液化成液氦经低温容器的进液口重新流回低温容器，完成自身气化氦气的循环利用。

补气状态：当气压正常而液面高度低于设定值时，系统自动进入补气状态；监测控制系统控制电磁阀二由关闭转为开启，系统进行自身气化氦气的循环利用的同时，氦气瓶中氦气流经补气支管及电磁阀二后进入主进气管，在主进气管内与气化氦气混合后再一同流入液化器，实现对低温容器所需氦气的补充。随着氦气的不断补入，液化器液化成的液氦流入低温容器的量不断增加，液面不断增高。当液面监视器检测出的液面高度达到设定的值时，监测控制系统控制电磁阀二由开启转为关闭，系统自动恢复正常工作状态。

过压保护状态：当压力计检测的气压超过设定值时，监测控制系统控制电磁阀三转为开启，氦气经过电磁阀三与大气连通的第二端向外泄气减压，避免因各种故障引起压力过大，可能导致的安全事故。同时，监测控制系统控制电磁阀一转为关闭，切断主进气管与补气支管的连接，避免杂气进入液化器造成对液化器的损害。更进一步，如果电磁阀三、监测控制系统或压力计发生故障不能通过电磁阀三向外泄气减压，压力升至机械安全阀的动作值时，机械安全阀自动动作向外泄气减压。从而实现了氦气压力过压的双重自动保护。

抽真空状态：在初次工作时，低温系统都需要抽真空。监测控制系统控制电磁阀三开启与电磁阀一、二关闭；由电磁阀三的第二端外接真空泵抽真空。抽完真空后，监测控制系统根据检测到的压力与液面值自动进入上述相应工作状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：