用于控制持续电流开关的温度的系统技术方案

一种用于控制在背景磁场中操作的持续电流开关(120)的温度的系统(100)包括热交换器(138)、回路管(135)、球阀(245)和多个电磁体(251、252)。所述热交换器将热量消散到低温冷却器(106)。所述回路管使得冷却剂能够流动以将由所述持续电流开关生成的热能以对流方式传递到所述热交换器。所述球阀在所述持续电流开关与所述热交换器之间与所述回路管集成在一起，并且包含铁磁球(250)。所述电磁体邻近所述球阀被定位在所述回路管外部，其中，使所述多个电磁体中的第一电磁体通电将所述铁磁球以磁性方式移动到打开所述回路管并使得所述冷却剂能够流动的第一位置，并且使第二电磁体通电将所述铁磁球以磁性方式移动到关闭所述回路管并阻挡所述冷却剂的所述流动的第二位置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制持续电流开关的温度的系统

技术介绍

[0001]超导磁体可以用在需要强磁场的系统中，例如，磁共振成像(MRI)和核磁共振(NMR)谱测定。为了实现超导性，磁体包括一个或多个导电线圈形成的超导线，并且在操作期间维持在接近绝对零度的温度的低温环境中。在超导状态下，导电线圈被称为超导线圈，其实际上没有电阻，并且因此传导大得多的电流以创建强磁场。超导磁体在超导状态下的操作可以被称为持续电流模式。也就是说，持续电流模式是电路(例如包括超导线圈)能够基本上无限期地承载电流并且由于不存在电阻而不需要外部电源的状态。
[0002]为了在持续电流模式下操作，超导磁体提供具有超导回路的闭合超导电路。该电路被中断以允许电源将电流驱动到线圈中。中断电路通常包括加热超导回路的部分，使得超导回路发展出电阻。负责在超导状态与正常(非超导)电阻之间切换的超导电路的部件被称为磁体持续电流开关(PCS)。当电压源被连接在PCS两端时，大部分电流将流入线圈，并且只有小电流将流动通过PCS的现在的电阻线。断开PCS的动作和在PCS两端施加电压的动作都会引起PCS生成热量。当冷却系统吸收或带走由PCS生成的额外热量的能力有限时，也对超导线圈进行冷却的低温冷却系统(低温恒温器)无法应对该额外热量。这就是所谓的无冷冻剂或密封系统的情况，其需要在磁体通电或断电时PCS与冷却系统热断开。
[0003]因此，需要一种冷却系统，其允许磁体PCS的温度根据需要在数秒内上升和下降，而不会损伤用于超导线圈的冷却系统。

技术实现思路

[0004]根据代表性实施例，一种用于控制在背景磁场中操作的持续电流开关的温度的系统包括热交换器、回路管和热控开关。所述热交换器被配置为消散热量。所述回路管被配置为使得冷却剂能够流动以将由所述持续电流开关生成的热能以对流方式传递到所述热交换器。所述热控开关包括球阀和多个电磁体，所述球阀在所述持续电流开关与所述热交换器之间与所述回路管集成在一起，所述球阀包含铁磁球，所述铁磁球具有大于所述回路管的开口的内径或所述球阀中的邻接所述回路管的所述开口的孔口的内径的直径，所述多个电磁体邻近所述球阀被定位在所述回路管外部。使所述多个电磁体中的第一电磁体通电将所述铁磁球以磁性方式移动到打开所述回路管并使得所述冷却剂能够流动的第一位置。使所述多个电磁体中的第二电磁体通电将所述铁磁球以磁性方式移动到关闭所述回路管并阻挡所述冷却剂的所述流动的第二位置。所述系统在其中操作的背景磁场可能干扰所述系统的功能。因此，所述系统可以位于背景磁场中背景磁场足够小，以便当电磁体通电时能够克服铁磁球上的任何磁力的区中。备选地或额外地，如果所述系统和/或其他器件的定位并不能使所述系统和/或其他器件足够充分地免受背景磁场影响，则可以在球阀和电磁体周围安装任选的铁磁屏蔽件。
[0005]根据另一代表性实施例，提供了一种用于控制持续电流开关的热能到与低温冷却器热接触的热交换器的传递的系统。所述系统包括：回路管，其被定位在所述持续电流开关与所述热交换器之间，其中，冷却剂选择性地流动通过所述回路管；第一球阀，其在所述持
续电流开关与所述热交换器之间的所述回路管的第一部分上，所述第一球阀包含第一铁磁球、邻接所述回路管的第一部分的第一开口的第一孔口，以及邻近所述第一孔口的第一凹口；第二球阀，其在所述持续电流开关与所述热交换器之间的所述回路管的第二部分上，所述第二球阀包含第二铁磁球、邻接所述回路管的第二部分的第二开口的第二孔口，以及邻近所述第二孔口的第二凹口；第一螺线管和第二螺线管，其邻近所述第一球阀被定位在所述回路管的所述第一部分外部；以及第三螺线管和第四螺线管，其邻近所述第二球阀被定位在所述回路管的所述第二部分外部。通过以下操作能够使所述冷却剂流动通过所述回路管：使所述第一螺线管和所述第三螺线管通电，使得所述第一铁磁球和所述第二铁磁球分别移动到所述第一凹口和所述第二凹口，从而打开所述回路管的所述第一部分和所述第二部分。通过以下操作来阻挡所述冷却剂流动通过所述回路管：使所述第二螺线管和所述第四螺线管通电，使得所述第一铁磁球和所述第二铁磁球分别移动到所述第一孔口和所述第二孔口，从而关闭所述回路管的所述第一部分和所述第二部分。
[0006]根据另一代表性实施例，提供了一种用于控制在背景磁场中操作的持续电流开关的热能到与低温冷却器热接触的热交换器的传递的系统。所述系统包括：回路管，其被定位在所述持续电流开关与所述热交换器之间，其中，冷却剂选择性地流动通过所述回路管；球阀，其在所述持续电流开关与所述热交换器之间的所述回路管中，所述球阀包含铁磁球，所述铁磁球具有大于所述回路管的内径或邻接所述回路管的开口的孔口的内径的直径；第一螺线管，其邻近所述球阀的第一侧被定位在所述回路管外部；以及第二螺线管，其邻近所述球阀的第二侧被定位在所述回路管外部。所述回路管包括第一端部部分和第二端部部分，所述第一端部部分由铁磁材料形成，所述第一端部部分部分地延伸到所述球阀的所述第一侧中，所述第二端部部分由所述铁磁材料形成，所述第二端部部分部分地延伸到所述球阀的所述第二侧中，所述第一端部部分在位于所述球阀内的所述第一端部部分的侧壁中限定一个或多个通孔。当所述第一螺线管和所述第二螺线管未通电时，所述第一端部部分和所述第二端部部分被所述背景磁场磁化。使所述第一螺线管通电使所述第一端部部分至少部分地消磁，从而引起所述铁磁球移动到经磁化的所述第二端部部分，进而覆盖所述回路管的所述开口并阻挡所述冷却剂的所述流动。使所述第二螺线管通电使所述第二端部部分至少部分地消磁，从而引起所述铁磁球移动到经磁化的所述第一端部部分，进而覆盖所述回路管的另一开口并使得所述冷却剂能够流动通过所述多个通孔。
附图说明
[0007]当结合附图阅读时，根据以下详细描述能够最佳地理解示例实施例。要强调的是，各种特征不一定是按比例绘制的。实际上，为了清楚讨论，可以任意增大或减小尺寸。只要适用且实用，相似的附图标记指代相似的元件。
[0008]图1是根据代表性实施例的超导磁体系统的简化框图。
[0009]图2A是根据代表性实施例的超导磁体系统的冷却回路中的处于打开位置的热控开关的简化剖视图。
[0010]图2B是根据代表性实施例的超导磁体系统的冷却回路中的处于关闭位置的热控开关的简化剖视图。
[0011]图3A是根据另一代表性实施例的超导磁体系统的冷却回路中的处于打开位置的
热控开关的简化剖视图。
[0012]图3B是根据另一代表性实施例的超导磁体系统的冷却回路中的处于关闭位置的热控开关的简化剖视图。
[0013]图4是根据另一代表性实施例的超导磁体系统的简化框图。
[0014]图5是根据代表性实施例的用于超导磁体系统的操作的简化状态流程图。
具体实施方式
[0015]在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的代表性实施例，以便提供对根据本教导的实施例的透彻理解。可以省略对已知的系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述，以避免模糊对代表性实施例的描述。尽管如此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制在背景磁场中操作的持续电流开关的温度的系统，所述系统包括：热交换器，其被配置为将热量消散到低温冷却器；回路管，其被配置为使得冷却剂能够流动以将由所述持续电流开关生成的热能以对流方式传递到所述热交换器；以及热控开关，其包括：球阀，其在所述持续电流开关与所述热交换器之间与所述回路管集成在一起，所述球阀包含铁磁球，所述铁磁球具有大于所述回路管的开口的内径或所述球阀中的邻接所述回路管的所述开口的孔口的内径的直径；以及多个电磁体，其邻近所述球阀被定位在所述回路管外部，其中，使所述多个电磁体中的第一电磁体通电将所述铁磁球以磁性方式移动到打开所述回路管并使得所述冷却剂能够流动的第一位置，并且使所述多个电磁体中的第二电磁体通电将所述铁磁球以磁性方式移动到关闭所述回路管并阻挡所述冷却剂的所述流动的第二位置。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述球阀限定所述孔口，并且还包含邻近所述孔口的凹口，并且其中，使所述第一电磁体通电将所述铁磁球以磁性方式移动到所述凹口，从而使得所述冷却剂能够流动，并且使所述第二电磁体通电将所述铁磁球以磁性方式移动到所述孔口，从而阻挡所述冷却剂的所述流动，当所述第一电磁体和所述第二电磁体断电时，所述铁磁球通过重力保持在所述凹口和所述孔口中的一个中。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一电磁体和所述第二电磁体中的每个被配置为创建足够强的磁力以克服所述重力和因所述背景磁场作用在所述铁磁球上而产生的力。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述回路管包括第一端部部分和第二端部部分，所述第一端部部分由铁磁材料形成并且部分地延伸到所述球阀的第一侧中，所述第二端部部分由所述铁磁材料形成并且部分地延伸到所述球阀的第二侧中，所述第一端部部分限定位于所述球阀内的一个或多个通孔，其中，当所述第一电磁体和所述第二电磁体未通电时，所述第一端部部分和所述第二端部部分被所述背景磁场磁化，其中，使所述第一电磁体通电使所述第一端部部分至少部分地消磁，从而引起所述铁磁球移动到经磁化的所述第二端部部分，进而覆盖所述回路管的所述开口并阻挡所述冷却剂的所述流动，并且其中，使所述第二电磁体通电使所述第二端部部分至少部分地消磁，从而引起所述铁磁球移动到经磁化的所述第一端部部分，进而覆盖所述回路管的另一开口并使得所述冷却剂能够流动通过所述一个或多个通孔。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一端部部分和所述第二端部部分中的每个具有与所述背景磁场基本相同的取向。6.根据权利要求4所述的系统，其中，当使所述第一电磁体通电以使所述第一端部部分至少部分地消磁时，利用相对于用于使所述第一螺线管通电的电压的反向电压使所述第二电磁体通电，从而进一步引起所述铁磁球移动到经磁化的所述第二端部部分。7.根据权利要求6所述的系统，其中，当使所述第二电磁体通电以使所述第二端部部分
至少部分地消磁时，利用相对于用于使所述第一电磁体通电的电压的反向电压使所述第一电磁体通电，从而进一步引起所述铁磁球移动到经磁化的所述第一端部部分。8.根据权利要求1所述的系统，其中，使所述第一电磁体或所述第二电磁体通电包括利用电压使所述第一电磁体或所述第二电磁体产生脉冲。9.根据权利要求1所述的系统，其中，气体或液体冷却剂包括氦气或液氦。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述持续电流开关使得超导磁体能够通电。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述回路管包括非磁性金属。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述热交换器将热量消散到低温冷却器。13.一种用于控制持续电流开关的热能到与低温冷却器热接触的热交换器的传递的系统，所述系统包括：回路管，其被定位在所述持续电流开关与所述热交换器之间，其中，冷却剂选择性地流动通过所述回路管；第一球阀，其在...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：