液氦杜瓦瓶銻化鋼雙探頭探測器的研制（二）

點(diǎn)擊次數(shù)：1503 更新時(shí)間：2021-02-25

液氦杜瓦瓶預(yù)端設(shè)有冷量回收盒，使冷氮?dú)庠诤袃?nèi)有一段時(shí)間停留，以便更好地冷卻管端，也有利于其它組件的安裝。
2)杜瓦內(nèi)膽采用漏熱較少的懸吊式支撐，頸管選用一根長300毫米、厚度只有0.5毫米的不銹鋼管，這是因?yàn)閺氖?2)不難得出，滿熱量與頸管的厚度成正比，與長度成反比。一般的小型液氮杜瓦大都采用這種結(jié)由此可見，由于頸管又簿又長，還是懸吊結(jié)構(gòu)，頸管的焊接點(diǎn)離杜瓦內(nèi)膽質(zhì)量中心很遠(yuǎn)，這樣在使用過程之中，稍有震動(dòng)就會(huì)在焊接處產(chǎn)生很大的應(yīng)力，如圖3a)所示。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道l，低溫容器的損壞中結(jié)構(gòu)損壞占21.42%，真空惡化占69.58%，使用不當(dāng)占9%。而液氮杜瓦由下設(shè)置了抽空閥門，就排除了真空惡化，所以主要矛盾變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)損壞，即頸管損壞。為此，我們采用了一種新型的波紋管-球面支撐，見圖3b)。這種結(jié)構(gòu)允許杜瓦內(nèi)膽有一定晃動(dòng)，而焊接處幾乎不受沖擊力，加上杜瓦外膽下部設(shè)置的擋晃條限制晃動(dòng)幅度，可大大地延長了杜瓦的使用壽命。
1.快裝活動(dòng)接頭2.螺紋接頭3.光導(dǎo)錐管4、光導(dǎo)管5.螺紋導(dǎo)向接頭6括接頭7.引向杯：.封帽9.“O”型密封圈10.密封壓板I1.波器I3.“0“型密封圍14，液氨輸送管15.螺紋封帽12.小室板16，墊片17.導(dǎo)向柱18泡沫層19.外筒20.筒底21.隔板22.波器23.墊片24“0”型密封圍25.斜
3)為了使用方便，在液氮杜瓦上部設(shè)置丁真空壓力表、進(jìn)排液口、可拆式真空閥面快裝卡頭26.斜面快裝長頭27，“0”型密封門、回氣球閥，通過回氣球閥可以方便地控制液氨杜瓦的內(nèi)膽壓力，使灌充和排輸液氨極為方便。設(shè)有兩級(jí)內(nèi)膽安全閥，以防當(dāng)?shù)蜏貧怏w大量蒸發(fā)時(shí)使**級(jí)安全閥凍住，第二級(jí)安全閥可保護(hù)液杜瓦不受損害。另外，還在杜瓦底部安裝了四個(gè)活動(dòng)萬向輪以方便在實(shí)驗(yàn)室推動(dòng)。
2.
設(shè)計(jì)計(jì)算由于多屏絕熱的傳熱計(jì)算十分繁瑣，到口前為止，還沒有比較簡單可行而又比較準(zhǔn)確的計(jì)算方法。我們采用基于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的表觀導(dǎo)熱系數(shù)法，對(duì)杜瓦進(jìn)行傳熱估算，計(jì)算結(jié)果如表2所示。液氮實(shí)驗(yàn)杜瓦的主要材料選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，因其內(nèi)膽直接和液氨接觸，為了減少灌充時(shí)液氮的損失，內(nèi)膽盡量薄，所以在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只考慮承受外壓，可以減小壁厚，其主要強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果見表3。
基本符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)要求為5~8%。
液氦杜瓦瓶的主要性能參數(shù)見表4，基*，在超絕熱形式中主要矛盾是固體的接觸傳熱，氣體的對(duì)流傳熱和光的輻射傳熱。對(duì)于接觸傳熱和對(duì)流傳熱分別采取懸吊支撐和高真空夾層等措施，已有較好的效果。而對(duì)于光的輻射傳熱全靠這20層防輻射屏。我們采用25微米的鋁薄以及尼龍網(wǎng)做間隔層，二者事先均用酒精和丙耐清洗，然后放入烘箱烘烤48小時(shí)以上。烘烤溫度為80℃，從烘箱取出后盡快包扎。為了使頸管與鋁薄保持良好的熱接觸，事先用導(dǎo)熱良好的紫銅加工成帶槽的翅片，然后用錫焊將其焊在頸管上，冉將鋁薄用銅絲扎在翅片的槽內(nèi)。由于杜瓦內(nèi)壁溫度低，其土要矛盾是接觸傳熱，因此內(nèi)層盡可能包扎松一點(diǎn)，外層溫度高，主要矛盾是輻射傳熱，所以外層可包扎緊一些。這樣內(nèi)松外緊也有利于抽真空，
2)檢漏與抽真空
液氦杜瓦瓶的生產(chǎn)屬丁復(fù)雜技術(shù)領(lǐng)域，在國外也只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家能夠生產(chǎn)。液氦杜瓦瓶生產(chǎn)的成敗關(guān)鍵在丁能否長達(dá)三年以上保持夾層的真空度在1.33~10*Pa以上，換句話說。杠瓦夾層真空的允許漏率非常苛刻。一般**漏率由(5)式?jīng)Q定：一半衡吋真空系統(tǒng)的抽速：
-平衡時(shí)的工作壓力。我們按杠瓦連續(xù)工作三年計(jì)算，按(6)式計(jì)算出**允許書為5X10-Pa•L/s：
-從漆系統(tǒng)封離時(shí)的爾強(qiáng)
-杜瓦抽空的時(shí)間間隔
-—杜瓦夾層的真空容積其中檢漏的難點(diǎn)在于杜瓦的內(nèi)膽，為了減少冷損失，設(shè)計(jì)時(shí)按外壓計(jì)算。因此常的抽空檢漏法不能用于杜瓦內(nèi)膽，面杜瓦的內(nèi)膽由于直接容納液氨，經(jīng)常從300K到4.2K，循環(huán)冷漏后突出。由丁不能懿體抽空，只能采用檢靈敏接較低的吸槍檢漏法。如圖5所示，由于吸槍法檢漏的靈敏度通帶只有10Pa•L/s，低丁檢漏指標(biāo)，因此只能找出一些較大的漏孔.如果內(nèi)膽存在微漏：一到4.2K微游則會(huì)變?yōu)榇舐?985年我們小批量生產(chǎn)6液氨貯存杜瓦，其中有兩只就是由于內(nèi)膽泄漏而失敗的。這次我們?cè)诳倷z工藝上改變已往的方法，采取包扎絕熱層之前就進(jìn)行總檢，在杜瓦外殼未焊*后一道封口焊縫之前。