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申请/专利权人：北京航天试验技术研究所

摘要：本发明公开了一种恒温恒压低温杜瓦、系统及其方法。该恒温恒压低温杜瓦中包括内筒体和液氦池，样品腔置于内筒体中，基于液氦池所提供的冷量，以及液氮冷屏、铜防热辐射冷屏、多层绝热材料挂屏的组合式运用，将具有真空夹层的样品腔维持在4.2K的恒定温度环境。本发明可大幅提升容器的紧凑度及预冷速度，并减少装置漏热量、降低液氦介质的消耗量。

主权项：1.一种氢物性测量恒温恒压系统，其特征在于，包括恒温恒压低温杜瓦（101）、液氮加注管路（102）、液氮储罐（103）、液氮加注阀（104）、液氢加注管路（105）、液氢储罐（106）、液氢加注阀（107）、氦气充注管路（108）、高压氦气源（109）、氦气充注阀（110）、氦液化管路（111）、氦气液化阀（112）、氦液化冷箱（113）、液氦加注阀（114）、氮气充注管路（115）、高压氮气源（116）、氮气充注阀（117）、抽空管路（118）、抽空阀（119）、真空泵（120）、氦气排放管路（121）、氦气排空阀（122）、氮气排放管路（123）、氮气排空阀（124）；所述恒温恒压低温杜瓦包括外罐以及密封于外罐顶部的外罐法兰（1）；外罐法兰（1）顶部安装有多种介质的进口管路和出口管路，包括液氮冷胆进口（2）、液氦进口（3）、样品腔液氢进口（6）、氦气出口（9）、液氮冷胆氮气出口（11）；内筒体（20）和液氦池（17）由内向外同轴布置于外罐中心；内筒体（20）顶部伸出外罐法兰（1），内筒体（20）伸出外罐法兰（1）之外的筒壁上设置有抽空口（8），用于对内筒体（20）进行抽空和加注氦气；内筒体（20）内底部连通液氦池（17），且设置有封闭但连通样品腔液氢进口（6）的样品腔（21），样品腔（21）外部环绕有样品腔冷屏（18）；内筒体（20）中用于安装所需的物性测量模块；外罐法兰（1）下方的内筒体（20）位于液氦池（17）中，液氦池（17）顶部固定于外罐法兰（1）上，液氦进口（3）和氦气出口（9）分别连通液氦池（17）内腔的底部和顶部，且外罐法兰（1）与液氦池（17）内腔接触的下表面设置有顶部绝热层（25）；内筒体（20）与液氦池（17）之间的夹持空间上部水平布置有环形的不锈钢防辐射屏（24）；不锈钢防辐射屏（24）的内环固定于内筒体（20）上，而外环与液氦池（17）的内壁面之间留有供汽化后的氦气沿壁面上升的环形间隙；液氦池（17）中上部环绕有用于存储液氮的液氮冷胆（13），液氮冷胆（13）吊挂在外罐法兰（1）的下方，且与液氦池（17）之间不接触，通过液氮冷胆进口（2）注入液氮，通过液氮冷胆氮气出口（11）排出汽化的氮气；液氮冷胆（13）外部包裹多层绝热材料（12），以减少液氮冷胆（13）的辐射漏热；液氮冷胆（13）下方的液氦池（17）外侧盘绕有液氮冷屏盘管（14），盘管一端连接至液氮冷胆（13）内腔底部，另一端连接至液氮冷胆（13）内腔顶部；当液氮冷胆（13）内存有液氮时，液氮在重力作用下自流进入液氮冷屏盘管（14）；液氮冷屏盘管（14）和液氦池（17）之间由内向外依次同轴设置有一层铜防热辐射屏（16）和多层绝热材料挂屏（15），铜防热辐射屏（16）和绝热材料挂屏（15）均将液氦池（17）中下部完全包围，且顶部高度超过液氦池（17）内的液氦液面，每层铜防热辐射屏（16）和绝热材料挂屏（15）的顶部与液氦池（17）外壁面之间均通过环形的紫铜翅片（23）进行密封；恒温恒压低温杜瓦的外罐、外罐法兰（1）、液氦池（17）以及液氮冷胆（13）共同围合形成真空绝热夹层，且真空绝热夹层内设置有活性炭吸附剂（19）和除氢剂（26），分别用于吸附真空绝热夹层内残留气体和释放出的氢气液氮加注管路（102）依次连接液氮储罐（103）、液氮加注阀（104）后分为两路分别连接恒温恒压低温杜瓦（101）的液氮冷胆进口（2）和液氦进口（3），用于向恒温恒压低温杜瓦（101）的液氮冷胆（13）和液氦池（17）内部加注液氮介质，对两者进行预冷；液氢加注管路（105）依次连接液氢储罐（106）、液氢加注阀（107）和恒温恒压低温杜瓦（101）的样品腔液氢进口（6），用于向恒温恒压低温杜瓦（101）的样品腔（21）内部加注待测试的液氢样品；高压氦气源（109）出口管路分为氦气充注管路（108）和氦液化管路（111），其中氦气充注管路（108）依次连接高压氦气源（109）、氦气充注阀（110）和恒温恒压低温杜瓦（101）的抽空口（8），用以向恒温恒压低温杜瓦（101）的内筒体（20）充注氦气，与液氦池（17）内氦气进行置换；氦液化管路（111）依次连接高压氦气源（109）、氦气液化阀（112）、氦液化冷箱（113）、液氦加注阀（114）和恒温恒压低温杜瓦（101）的液氦进口（3），用以向恒温恒压低温杜瓦（101）的液氦池（17）内部加注液氦介质；氮气充注管路（115）依次连接高压氮气源（116）、氮气充注阀（117）和恒温恒压低温杜瓦（101）的液氦进口（3），所述氮气充注管路（115）和液氦进口（3）连接用于通入吹扫置换原有气体的氮气；抽空管路（118）依次连接恒温恒压低温杜瓦（101）的抽空口（8）、抽空阀（119）、真空泵（120），用于将恒温恒压低温杜瓦（101）内筒体（20）中充注的氦气排空并保持真空绝热状态；氦气排放管路（121）依次连接恒温恒压低温杜瓦（101）的氦气出口（9）和氦气排空阀（122），用于排放液氦池（17）中液氦汽化产生的氦气；氮气排放管路（123）依次连接恒温恒压低温杜瓦（101）的液氮冷胆氮气出口（11）和氮气排空阀（124），用于排放液氮冷胆（13）中液氮汽化产生的氮气。

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