超导磁体冷却系统技术方案

本发明专利技术公开超导磁体冷却系统，其包括超导磁体、用于冷却超导磁体的液体冷却剂容器、与液体冷却剂容器流体连通的热交换器装置、用于与热交换器装置进行热交换的低温制冷机及柔性连接装置，其中，柔性连接装置具有高导热性并且热连接低温制冷机与热交换器装置，从而提供低温制冷机与热交换器装置之间的振动隔离，进而低温制冷机的振动不会传递到超导磁体上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及磁共振成像(MRI)系统，尤其涉及一种超导磁体冷却系统。
技术介绍
众所周知，通过将超导磁体置于极冷环境中，例如将其密闭在一个包含液氦或其他液体冷却剂的低温恒温器或压力容器中时，该超导磁体就会变成超导性的。低温制冷机被广泛用于保持低温环境。极低温冷却能够确保磁体线圈保持超导运行，从而当电源刚一连接磁体线圈(例如10秒钟的时间)时就产生通过该线圈的电流，即使在移除电源以后，由于线圈中没有电阻，所以电流将继续流过线圈，由此保持很强的磁场。超导磁体冷却系统在MRI领域中得到广泛应用。然而，当低温制冷机运行时，低温制冷剂会产生机械振动，该机械振动也会影响到磁共振成像的影像质量。在现有的超导磁体冷却系统中，低温制冷机的第二级通常硬性地连接到再冷凝器上，并且，使用波纹管来提供再冷凝器与超导磁体之间的振动隔离。但是，波纹管不耐高压，因此，在冷却超导磁体时仅能使用低压冷却剂。所以，现有的超导磁体冷却系统将超导磁体的冷却局限于低压冷却剂。因此，有必要提供一种改进的系统以解决如上所述的至少一个问题。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种超导磁体冷却系统，其包括超导磁体；液体冷却剂容器，其用于冷却所述超导磁体；热交换器装置，其与所述液体冷却剂容器流体连通；低温制冷机，其与所述热交换器装置进行热交换；及柔性连接装置，其具有高导热性并且热连接所述低温制冷机与所述热交换器装置，从而提供所述低温制冷机与所述热交换器装置之间的振动隔离。根据本专利技术的具体实施方式的超导磁体冷却系统中，通过采用具有高导热性的柔性连接装置，不仅能够建立再冷凝器与低温制冷机之间的热连接，而且由于柔性连接装置的柔性，实现了低温制冷机与再冷凝器之间的振动隔离。因此，低温制冷机的振动不会传递到超导磁体上。超导磁体的振动隔离通过将低温制冷机热连接至再冷凝器的柔性连接装置而得以实现。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：图1是根据本专利技术的一个具体实施方式的超导磁体冷却系统的示意框图；图2是根据本专利技术的一个具体实施方式的低温制冷机的冷头套管和再冷凝器的立体组装图；图3是图2的冷头套管和再冷凝器的前视图；及图4是图2的冷头套管和再冷凝器的立体分解图。具体实施方式为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本专利技术所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本专利技术的披露。除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。图1示出根据本专利技术的一个具体实施方式的超导磁体冷却系统的示意框图。现在参照图1所示，根据本专利技术的一个具体实施方式的超导磁体冷却系统100包括超导磁体1、用于冷却超导磁体1的液体冷却剂容器2、与液体冷却剂容器2流体连通的热交换器装置3、用于与热交换器装置3进行热交换的低温制冷机4、以及用于热连接低温制冷机4与热交换器装置3的柔性连接装置5。柔性连接装置5具有高导热性。通过具有高导热性的柔性连接装置5，建立了低温制冷机4和热交换器装置3之间的热连接，并且，同时，由于柔性连接装置5的柔性，因此，也提供了低温制冷机4与热交换器装置3之间的振动隔离。柔性连接装置5可以被设计成高柔性的，从而，当低温制冷机4运行时，低温制冷机4的振动不会传递到超导磁体1上。超导磁体1的振动隔离能够通过将低温制冷机4热连接至再冷凝器3的柔性连接装置5得以实现。在本具体实施方式中，液体冷却剂容器2例如可以为液氦存储装置2，液氦存储装置2可以由一个或多个液氦存储罐构成，热交换器装置3例如可以为远程再冷凝器3。在再冷凝器3与液氦存储装置2之间可以通过一个或多个通路91实现流体连通。参照图1所示，超导磁体1包括至少一个线圈支撑壳12以及多个超导磁体线圈14。多个超导磁体线圈14由至少一个线圈支撑壳12支撑和定位。线圈支撑壳12由导热材料(例如，铝)形成。复数冷却管10热耦接到至少一个线圈支撑壳12上并且与液氦存储装置2流体连通，复数冷却管10可由任何合适的金属(例如，铜、不锈钢、铝等)形成。液氦存储装置2具有用于提供液态冷却剂，例如液氦的冷却剂入口22。冷却剂入口22设有气密地密封配置，从而形成闭环冷却系统。液氦存储装置2包含用于闭环冷却系统的液He，用以冷却超导磁体线圈14。在多个冷却管10与液氦存储装置2之间，可以经由一个或多个流体通路92实现流体连通。因此，液氦存储装置2提供的液He流动穿过冷却管10以冷却超导磁体线圈14。继续参照图1，在本专利技术的一个具体实施方式中，超导磁体冷却系统100以两级冷却布置示出。然而，超导磁体冷却系统100并不应局限于此，实际上，本专利技术的超导磁体冷却系统100可以适用于任意多级冷却布置或单级冷却布置。超导磁体冷却系统100还包括气体冷却剂容器6。在本具体实施方式中，气体冷却剂容器6例如可以为氦气存储装置6，氦气存储装置6可由一个或多个氦气罐构成。多个冷却管10还与蒸汽回流歧管93流体连通，蒸汽回流歧管93通过再冷凝器3与液氦存储装置6流体连通。液氦存储装置6包含从冷却管10接收作为He蒸汽的He气，从而用以将热量从超导磁体线圈14移除并且形成闭环冷却系统的一部分。在再冷凝器3与氦气存储装置6之间，可以经由一个或多个通路94实现流体连通。再冷凝器3从氦气存储装置6抽取He气，从而运行以形成自由对流循环环路，以将超导磁体线圈14和线圈支撑壳12冷却到低温温度，同时经由一个或多个通路91用液He填充液氦存储装置2。在液氦存储装置2中的液He可以用来在低温制冷机4断电或关机期间，如在保修期间(例如，在10至12小时内)，冷却超导磁体线圈14。如图1所示，超导磁体冷却系统100还包括防热护罩7，防热护罩7可与氦气存储装置6进行热接触。防热护罩7热耦合到多个冷却管70(例如，预冷却管)，冷却管70不同于冷却管10并且与冷却管10并不流体连通。例如，冷却管10使用He实现冷却，而冷却管70可以使用液氮(LN2)实现冷却或预冷却。在本专利技术的具有两级冷却布置的超导磁体冷却系统100中，通过防热护罩7进行冷却可以通过直接与低温制冷机4的第一级直接接触以在约40-50K的温度实现第一级冷却，并且也可以例如使用LN2以在约77K与80K之间的温度提供预冷却。第二级冷却使用He冷却实现，从而来达到约4.2K的运行温度。超导磁体冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导磁体冷却系统，其包括：超导磁体；液体冷却剂容器，其用于冷却所述超导磁体；热交换器装置，其与所述液体冷却剂容器流体连通；低温制冷机，其用于与所述热交换器装置进行热交换；及柔性连接装置，其具有高导热性并且热连接所述低温制冷机与所述热交换器装置，从而提供所述低温制冷机与所述热交换器装置之间的振动隔离。

【技术特征摘要】
1.一种超导磁体冷却系统，其包括：超导磁体；液体冷却剂容器，其用于冷却所述超导磁体；热交换器装置，其与所述液体冷却剂容器流体连通；低温制冷机，其用于与所述热交换器装置进行热交换；及柔性连接装置，其具有高导热性并且热连接所述低温制冷机与所述热交换器装置，从而提供所述低温制冷机与所述热交换器装置之间的振动隔离。2.如权利要求1所述的超导磁体冷却系统，其中，所述柔性连接装置由编织带结构构成。3.如权利要求2所述的超导磁体冷却系统，其中，所述柔性连接装置包括铜编织。4.如权利要求1所述的超导磁体冷却系统，其中，所述低温制冷机具有不同温度的两级，并且，所述热交换器装置通过所述柔性连接装置连接到所述低温制冷机的第二级。5.如权利要求4所述的超导磁体冷却系统，其中，所述低温制冷机包括具有第一级和第二级的冷头、用于驱动所述冷头工作的电动机以及冷头套管，所述冷头定位在所述冷头套管内，并且，所述冷头套管具有分别用于收容所述冷头的对应第一级和第二级的第一级和第二级，所述热交换器装置通过所述柔性连接装置连接至所述低温制冷机的所述冷头套管的所述第二级。6.如权利要求5所述的超导磁体冷却系统，其中，所述柔性连接装置包括设置在所述冷头套...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃万盖洛斯·特里丰·拉斯卡里斯，陈宜蔚，江隆植，张涛，席海霞，李军，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US