[发明专利]一种实现氦低温制冷机快速降温的装置及方法

权利要求书

1.一种实现氦低温制冷机快速降温的装置，其特征在于，包括透平膨胀机、节流阀、过冷器、液氦杜瓦，所述透平膨胀机、节流阀、过冷器均设置在冷箱内，所述透平膨胀机的输入端连接有高压氦气，所述透平膨胀机的输出端输出的超临界氦通过过冷器过冷后输出给下游用户；所述液氦杜瓦通过相分离器与过冷器相连，用于在快速冷却过程中向过冷器内输送液氦。

2.根据权利要求1所述的实现氦低温制冷机快速降温的装置，其特征在于，所述过冷器包括相分离器与相分离器内部浸泡在液氦中的盘管换热器。

3.根据权利要求1所述的实现氦低温制冷机快速降温的装置，其特征在于，所述过冷器包括相分离器与外部的热交换器。

4.根据权利要求1所述的实现氦低温制冷机快速降温的装置，其特征在于，所述液氦杜瓦内设有电加热器，其用于维持液氦杜瓦内的压力。

5.根据权利要求1所述的实现氦低温制冷机快速降温的装置，其特征在于，所述透平膨胀机的输出端通过节流阀与相分离器相连，所述相分离器中为饱和液氦，饱和液氦在冷箱正常运行模式中由高压氦气通过节流阀产生。

6.根据权利要求1所述的实现氦低温制冷机快速降温的装置，其特征在于，所述透平膨胀机包括第一透平、第二透平和第三透平，高压氦气通过多个换热器以及第三透平后输出为超临界压力的高压氦气，通过第一透平和第二透平降温后回到换热器的低压线，冷却高压线的来流氦气。

7.根据权利要求6所述的实现氦低温制冷机快速降温的装置，其特征在于，第一换热器的入口与高压氦气源输出端相连，所述第一换热器与液氮线进行预冷换热，所述第一换热器与第二换热器相连，所述第二换热器一输出端与第一透平相连，另一输出端与第三换热器、第四换热器、第五换热器相连，所述第一透平通过第三换热器与第二透平相连，所述第五换热器与第六换热器、第七换热器相连，所述第三透平分别与第六换热器的出口和第七换热器的入口相连，所述第七换热器的出口与过冷器相连。

8.根据权利要求7所述的实现氦低温制冷机快速降温的装置，其特征在于，所述第七换热器的出口分别与液氦杜瓦、相分离器以及第八换热器相连。

9.一种权利要求6～8任一项所述一种实现氦低温制冷机快速降温的装置的快速降温方法，其特征在于，包括如下步骤：

关闭节流阀或保留预设的开度，将第三透平输出的流量全部引入相分离器；

相分离器中的液氦由液氦杜瓦内的液氦通过二者之间的控制阀直接提供；

经过过冷器中的换热器冷却后的超临界氦气经过过冷器后过冷至预设温度后直接输送给下游。