一种高真空维持的液氦杜瓦
阅读说明：本技术 一种高真空维持的液氦杜瓦 (High-vacuum maintained liquid helium dewar ) 是由 杜希阳 艾青 梁志炜 冯苌春 于 2021-02-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高真空维持的液氦杜瓦,液氦杜瓦包括真空外腔体、液氦腔体和液氦径管；真空外腔体的外表面上设置有真空电接头和抽真空口,真空电接头延伸至真空夹层,抽真空口与真空夹层连通；真空外腔体的内表面上至少设置有一个吸气装置,吸气装置与真空电接头电性连接；液氦腔体的外表面上至少设置有一个吸附装置,吸附装置中内置有吸附介质,且吸附装置附带有加热装置,加热装置与真空电接头电性连接。在本发明实施例中,所述液氦杜瓦能长时间维持高真空度,能达到很好的绝热效果,能长期保持低挥发率,具有很好的实用性。(The invention discloses a high-vacuum maintained liquid helium dewar, which comprises an outer vacuum cavity, a liquid helium cavity and a liquid helium diameter pipe; the outer surface of the vacuum outer cavity is provided with a vacuum electric connector and a vacuumizing port, the vacuum electric connector extends to the vacuum interlayer, and the vacuumizing port is communicated with the vacuum interlayer; the inner surface of the vacuum outer cavity is provided with at least one air suction device which is electrically connected with the vacuum electric connector; the outer surface of the liquid helium cavity is provided with at least one adsorption device, an adsorption medium is arranged in the adsorption device, the adsorption device is provided with a heating device, and the heating device is electrically connected with the vacuum electric connector. In the embodiment of the invention, the liquid helium dewar can maintain high vacuum degree for a long time, can achieve good heat insulation effect, can maintain low volatilization rate for a long time, and has good practicability.)
技术领域
本发明涉及液氦杜瓦结构技术领域，具体而言，涉及一种高真空维持的液氦杜瓦。
背景技术
液氦杜瓦常应用于储运液氦，其主要功能是确保杜瓦在储运过程中，能保持极低的液氦挥发率，即每24小时的挥发率须小于1％；因此，液氦杜瓦需要有良好的绝热性能，一般通过降低辐射换热、降低导热以及降低对流换热等方式来降低漏热，使液氦杜瓦达到要求。
在液氦杜瓦中，真空外腔体和液氦腔体之间为真空夹层，真空夹层里面有冷屏、多层绝热、热连接管路和悬挂零部件等，通过装配和/或焊接等形式组装在一起；真空夹层内需要持续保持高真空，即低于1.0*10e-3Pa，才能达到绝热的目的；真空夹层的真空度越高，相应绝热效果越好，有一些液氦杜瓦在运行若干时间后，会出现真空度下降和挥发率上升的问题，主要原因是：真空夹层内的材料持续放气，而且外部环境会向真空夹层的内部缓慢泄露氦气和氢气，这些气体无法冷凝吸附在液氦腔体的外表面上，导致真空夹层内置的气体吸附器很快达到饱和，引起真空变差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种高真空维持的液氦杜瓦，所述液氦杜瓦能长时间维持高真空度，能达到很好的绝热效果，能长期保持低挥发率，具有很好的实用性。
相应的，本发明实施例提供了一种高真空维持的液氦杜瓦，所述液氦杜瓦包括真空外腔体、液氦腔体和液氦径管；
所述液氦腔体设置在所述真空外腔体的内部，所述液氦腔体与所述真空外腔体之间为真空夹层；
所述液氦径管的一端与所述液氦腔体的内部连通，所述液氦径管的另一端与所述真空外腔体的外部连通；
所述真空外腔体的外表面上设置有真空电接头和抽真空口，所述真空电接头延伸至所述真空夹层，所述抽真空口与所述真空夹层连通；
所述真空外腔体的内表面上至少设置有一个吸气装置，所述吸气装置与所述真空电接头电性连接；
所述液氦腔体的外表面上至少设置有一个吸附装置，所述吸附装置中内置有吸附介质，且所述吸附装置附带有加热装置，所述加热装置与所述真空电接头电性连接。
可选的实施方式，所述吸气装置为非蒸发型吸气器，所述非蒸发型吸气器内置有非蒸散型吸气剂。
可选的实施方式，所述吸附装置为活性炭吸附器，所述吸附介质为粘接或放置在所述活性炭吸附器内部的活性炭。
可选的实施方式，所述真空外腔体的外表面上设置有抽真空法兰，所述抽真空口设置在所述抽真空法兰中。
可选的实施方式，所述液氦杜瓦还包括密封法兰，所述密封法兰与所述抽真空法兰相连接并密封所述抽真空口。
可选的实施方式，所述密封法兰与所述抽真空法兰之间设置有O形密封圈。
可选的实施方式，所述真空夹层中设置有包围所述液氦腔体的多块冷屏。
可选的实施方式，所述多块冷屏包括在所述液氦腔体与所述真空外腔体之间依次设置的第一冷屏、第二冷屏和第三冷屏，其中：
所述第一冷屏为30K冷屏；
所述第二冷屏为77K冷屏，且所述77K冷屏上设置有多层绝热；
所述第三冷屏为200K冷屏，且所述200K冷屏上设置有多层绝热。
可选的实施方式，所述真空外腔体为300K真空外腔体。
可选的实施方式，所述液氦腔体为4K液氦腔体。
本发明实施例提供了一种高真空维持的液氦杜瓦，在所述液氦杜瓦中，所述真空夹层在抽真空完成后，所述吸气装置可以持续吸收所述真空夹层的气体，从而提高所述真空夹层的真空度以及长时间维持高真空度；所述吸附装置中的吸附介质可以吸附所述真空夹层中的氢气、氦气等难冷凝气体，能提高所述液氦杜瓦内部吸附氢气和氦气的速度及容量，不仅能进一步提高所述真空夹层的真空度，还能延长所述吸气装置吸附至饱和的时间，从而长时间维持高真空度；可见，所述液氦杜瓦能长时间维持高真空度，能达到很好的绝热效果，能长期保持低挥发率，具有很好的实际使用效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中液氦杜瓦的外部结构图；
图2是本发明实施例中液氦杜瓦的内部结构图；
图3是本发明实施例中液氦杜瓦的局部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例中液氦杜瓦的外部结构图，图2是本发明实施例中液氦杜瓦的内部结构图。
本发明实施例提供了一种高真空维持的液氦杜瓦，所述液氦杜瓦包括真空外腔体1、液氦腔体2和液氦径管3。
所述液氦腔体2设置在所述真空外腔体1的内部，所述液氦腔体2与所述真空外腔体1之间为真空夹层。
所述液氦径管3的一端与所述液氦腔体2的内部连通，所述液氦径管3的另一端与所述真空外腔体1的外部连通，具体实施中，经所述液氦径管3可向所述液氦腔体2的内部输送液氦，经所述液氦径管3可从所述液氦腔体2的内部抽取液氦。
所述真空外腔体1的外表面上设置有真空电接头4和抽真空口5。
所述真空电接头4延伸至所述真空夹层，所述真空电接头4用于实现内部元件与外部电路的电性连接。
所述抽真空口5与所述真空夹层连通，具体实施中，在所述抽真空口5上连接分子泵或低温真空泵组，通过所述抽真空口5可对所述真空夹层进行抽真空。
所述真空外腔体1的内表面上至少设置有一个吸气装置11，所述吸气装置11与所述真空电接头4电性连接，具体实施中，所述吸气装置11通过导线与所述真空电接头4电性连接，外部电源通过外部电路与所述真空电接头4电性连接，所述真空夹层在抽真空完成后，外部电源通过所述真空电接头4控制所述吸气装置11的运行，所述吸气装置11吸收所述真空夹层的气体，从而提高所述真空夹层的真空度。
所述液氦腔体2的外表面上至少设置有一个吸附装置21，所述吸附装置21中内置有吸附介质，且所述吸附装置21附带有加热装置，所述加热装置与所述真空电接头4电性连接，具体实施中，所述吸附装置21中的吸附介质可以吸附所述真空夹层中的氢气、氦气等难冷凝气体，其它气体则凝结在所述液氦腔体2的外表面，不仅能进一步提高所述真空夹层的真空度，还能延长所述吸气装置11吸附至饱和的时间，从而长时间维持高真空度；所述加热装置通过导线与所述真空电接头4电性连接，外部电源通过外部电路与所述真空电接头4电性连接，所述真空夹层在抽真空时，外部电源通过所述真空电接头4控制所述加热装置的运行，所述加热装置可整体加热所述液氦杜瓦，蒸发所述吸附介质吸附的气体，将所述吸附介质吸附的气体顺利抽走，使吸附饱和的吸附介质重新恢复效能。
具体的，所述吸气装置11为非蒸发型吸气器，所述非蒸发型吸气器内置有非蒸散型吸气剂。
具体实施中，所述真空夹层在抽真空完成后，外部电源通过所述真空电接头4控制所述非蒸发型吸气器的运行，对所述非蒸散型吸气剂进行放电，吸附所述真空夹层的气体，可以提高1-2个数量级的真空度。
另外，所述非蒸发型吸气器内的非蒸散型吸气剂可多次工作，所述液氦杜瓦长期运行且所述吸附装置21吸附饱和后，外部电源通过所述真空电接头4再次控制所述非蒸发型吸气器的运行，再次对所述非蒸散型吸气剂进行放电，再次吸附所述真空夹层的气体，能持续提高真空度，降低液氦挥发率。
具体的，所述吸附装置21为活性炭吸附器，所述吸附介质为粘接或放置在所述活性炭吸附器内部的活性炭。
具体实施中，经所述液氦径管3向所述液氦腔体2的内部输送液氦以后，所述活性炭的吸附能力极大增强，可以吸附所述真空夹层中的氢气、氦气等难冷凝气体，其它气体则凝结在所述液氦腔体2的外表面，从而提高1-2个数量级的真空度，最终达到1.0*10e-6Pa或更高的真空度。
另外，所述真空夹层在抽真空时，所述加热装置可整体加热所述液氦杜瓦至45-120摄氏度，加热所述活性炭吸附器中的活性炭，蒸发所述活性炭吸附的气体，将所述活性炭吸附的气体顺利抽走，使吸附饱和的活性炭重新恢复效能。
图3是本发明实施例中液氦杜瓦的局部结构示意图。
具体的，所述真空外腔体1的外表面上设置有抽真空法兰12，所述抽真空口5设置在所述抽真空法兰12中。
另外，所述液氦杜瓦还包括密封法兰6，所述密封法兰6与所述抽真空法兰12相连接并密封所述抽真空口5。
具体实施中，当所述抽真空口5处的真空度达到1.0*10e-4Pa或更高的真空度后，将所述密封法兰6连接在所述抽真空法兰12上，密封所述抽真空口5。
特别的，所述密封法兰6与所述抽真空法兰12之间设置有O形密封圈61，所述O形密封圈61能密封所述密封法兰6与所述抽真空法兰12之间的连接间隙，达到更好的密封效果。
具体的，所述真空夹层中设置有包围所述液氦腔体2的多块冷屏，所述多块冷屏对所述液氦腔体2起到绝热效果。
所述多块冷屏包括在所述液氦腔体2与所述真空外腔体1之间依次设置的第一冷屏71、第二冷屏72和第三冷屏73。
优选地，所述第一冷屏71为30K冷屏。
优选地，所述第二冷屏72为77K冷屏，且所述77K冷屏上设置有多层绝热。
优选地，所述第三冷屏73为200K冷屏，且所述200K冷屏上设置有多层绝热。
优选地，所述真空外腔体1为300K真空外腔体。
优选地，所述液氦腔体2为4K液氦腔体。
本发明实施例提供了一种高真空维持的液氦杜瓦，在所述液氦杜瓦中，所述真空夹层在抽真空完成后，所述吸气装置11可以持续吸收所述真空夹层的气体，从而提高所述真空夹层的真空度以及长时间维持高真空度；所述吸附装置21中的吸附介质可以吸附所述真空夹层中的氢气、氦气等难冷凝气体，能提高所述液氦杜瓦内部吸附氢气和氦气的速度及容量，不仅能进一步提高所述真空夹层的真空度，还能延长所述吸气装置11吸附至饱和的时间，从而长时间维持高真空度；可见，所述液氦杜瓦能长时间维持高真空度，能达到很好的绝热效果，能长期保持低挥发率，具有很好的实际使用效果。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种高真空维持的液氦杜瓦进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。