用于低温容器的冷却装置制造方法及图纸

本公开涉及一种用于低温容器的冷却装置。该装置包括：具有至少第一冷却级和第二冷却级的低温制冷机；具有对应的至少第一级和第二级的套件，至少第一级和第二级分别与低温制冷机的至少第一冷却级和第二冷却级热接触，套件包括在套件的第一级与套件的开口之间延伸的基本柱形上壁。本公开的实施例可以提供更可靠的用于低温容器的冷却装置。用于低温容器的冷却装置。用于低温容器的冷却装置。

【技术实现步骤摘要】
用于低温容器的冷却装置


[0001]本公开涉及用于低温容器的冷却装置，诸如用于将超导磁体冷却到工作温度的冷却装置。特别地，本公开涉及通过容纳在凹部内的多级低温制冷机进行冷却，该凹部形成在低温恒温器的外壁中。外壁通常称为“外部真空容器”(OVC)，并且凹部通常称为“套件(sock)”。多级低温制冷机可以称为“冷却头”(CH)。

技术介绍

[0002]图1示出了用于制冷剂容器的常规装置，诸如用于将超导磁体冷却到工作温度的装置。OVC的外壁的一部分以10示意性表示。该部分(非常靠近CH 11的安装位置)可以称为套件凸缘。腔体(套件)12从套件凸缘向内延伸到OVC中。在该示例中，CH具有两个冷却级。第一冷却级14冷却到第一低温温度，第二级16冷却到更低的第二低温温度。在 CH冷却超导磁体的情况下，第二低温温度足够冷以至于超导磁体可以被冷却到其发生超导的温度。
[0003]套件具有与CH的多个级相对应的多个级。
[0004]在低温系统中使用的冷却头(CH)11通常安装在套件12中，该套件12将CH与真空环境隔离。由于隔热要求，套件的壁通常被设计为尽可能薄，以使从套件凸缘10处的室温通过套件的壁的材料到第一级22 的热传导热负荷最小化。螺栓18用于将冷却头11附接到套件凸缘10。当然，螺栓18可以替换为其他等效固定装置。弹性密封件20通常位于冷却头11的本体与套件凸缘10之间。在拧紧螺栓18时，机械压力从 CH 11的第一冷却级14被施加到套件12的第一级22上。套件12由套件凸缘10支撑，但未被保持在第一级22处。热辐射屏蔽件30附接到第一级22。套件12的第二级24和CH 11的第二级16限定冷凝室，并且在CH 11的第二级16与套件12的第二级24之间不需要机械接触。

技术实现思路

[0005]已知的解决方案在冷却装置的热传导和机械接触的可靠性方面仍然可以被改进。因此，需要一种用于低温容器的冷却装置至少部分地解决上述问题。
[0006]根据本公开的第一方面，提供了一种用于低温容器的冷却装置。该冷却装置包括：低温制冷机，具有至少第一冷却级和第二冷却级；套件，具有对应的至少第一级和第二级，至少第一级和第二级分别与低温制冷机的至少第一冷却级和第二冷却级热接触；套件包括在套件的第一级与套件的开口之间延伸的基本柱形上壁，其特征在于，套件的基本柱形上壁包括至少一个隆起部。
[0007]在一个实施例中，套件的基本柱形上壁还包括至少一个凹部。
[0008]在一个实施例中，套件的基本柱形上壁包括多个交替的凹部和凸部，以形成波纹管结构，装置还包括多个加强杆，多个加强杆与套件的柱形上壁平行地在套件的开口与套件的第一级之间延伸。
[0009]根据本公开的第二方面，提供了一种用于低温容器的冷却装置。该冷却装置包括：低温制冷机，具有至少第一冷却级和第二冷却级；套件，具有对应的至少第一级和第二级，
至少第一级和第二级分别与低温制冷机的至少第一冷却级和第二冷却级热接触；套件包括在套件的第一级与套件的开口之间延伸的基本柱形上壁，其特征在于，低温制冷机的第一级与套件的第一级之间的热接触由具有柔性指状件的接触环提供，接触环位于低温制冷机的第一级与套件的第一级之间，以在套件的第一级与低温制冷机的第一级之间形成热接触。
[0010]本公开的实施例可以使得用于低温容器的冷却装置更加可靠。
附图说明
[0011]通过以下结合附图对仅通过示例的方式给出的某些实施例的描述，本公开的上述和另外的目的、特征和优点将变得更加清楚，在附图中：
[0012]图1表示安装到外部真空容器的套件内的冷却头的常规装置；
[0013]图2(a)至2(d)表示本公开的相应示例实施例；并且
[0014]图3示出了可以在诸如图2(d)所示的实施例中采用的示例组件。
具体实施方式
[0015]在这种装置中，套件12的上壁26是受力部件。由螺栓18施加的、用于在CH 11的第一冷却级14与套件12的第一级22之间提供紧密机械接触的机械力被完全加载到套件12的上壁26上，该套件12是薄壁管。为了承受这种轴向张力，上壁26的材料必须至少足够厚以使其在来自螺栓18的压力的施加时不会明显变形。但是，使用较厚材料表示上壁26 可能具有比优选热导率更高的热导率。上壁26的材料必须不渗透可能存在于套件内的任何气体，诸如氦气。这样，这些气体不会从套件内扩散到由OVC提供的真空绝缘体中。虽然可以使用低导热率的承重材料来制造上壁26，但是这种材料可能会渗透套件12中发现的氦气或其他气体。
[0016]因此，本公开提供了改进的套件，特别是套件12的改进的上壁26，这使得能够通过拧紧冷却头11与套件凸缘10之间的螺栓18，在CH的第一冷却级14与套件的第一级22之间提供机械压力，并且在CH 11的第一冷却级14与套件12的第一级22之间提供有效的热接触，而无需导热率过大的厚的上壁26。附件(在该示例中包括螺栓18、套件凸缘10、弹性密封件20)在室温时在套件凸缘10与CH 11之间提供有限的移动范围。
[0017]在诸如用于冷却MRI系统中的超导磁体的用于低温容器的冷却装置中，通常采用零蒸发(zero
‑
boil off)装置。例如，在基于氦的低温冷却装置中，通常使用两级冷却头CH 11。冷却头CH 11的第一冷却级14 通常被装置为冷却低温系统结构，诸如热屏蔽件30、悬挂装置(在附图中未示出)。CH 11的第一冷却级14还从CH的第二级16移除热量。 CH的第二级16通常将诸如氦等制冷剂冷却到其沸点以下并且将其冷凝为液体。
[0018]如图1所示，CH 11容纳在套件12中，套件12包括上薄壁管26、第一级22、下薄壁管32、和位于套件底部处的第二级24。热辐射屏蔽件30热连接到套件的第一级22，在此处热辐射屏蔽件30被CH 11的第一冷却级14冷却。在基于氦的系统中，该第一冷却级14在操作期间可以冷却到约30
‑
40K的温度。因此，在CH的第一冷却级14与套件的第一级22之间需要良好的热接触，这可以通过在拧紧螺栓18时施加压力来提供。通过拧紧螺栓18而施加的力由上壁管26中的张力来承载。制冷剂(诸如氦气)通常直接接触CH的第二级16。因此，套件12必须
防止这种制冷剂逃逸到由OVC提供的作为绝热装置的真空区域中。因此，在外部为真空的环境下，套件12必须承受相对较高的内部气压。
[0019]由螺栓18施加的力和内部气体压力在上薄壁管26中产生很大的机械应力。作为示例，上薄壁管26可以基本上是柱形的。由螺栓18施加的轴向力将导致上薄壁管26在轴向方向上的张紧，而套件内的气体压力将导致上薄壁管26在径向方向上的张紧。由于CH 11和套件12的热收缩不同，随着CH在操作中冷却，这个应力将改变并且可能会增加。
[0020]在一些装置中，可以使用活塞密封件O形圈装置。这样的装置可以提供公差，以给出制冷机的第一级与套件的第一级之间的所需要的接触力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低温容器的冷却装置，包括：
‑
低温制冷机(11)，具有至少第一冷却级(14)和第二冷却级(16)；
‑
套件(12)，具有对应的至少第一级(22)和第二级(24)，所述至少第一级(22)和第二级(24)分别与所述低温制冷机的所述至少第一冷却级(14)和所述第二冷却级(16)热接触；
‑
所述套件(12)包括在所述套件的所述第一级(22)与所述套件的开口之间延伸的基本柱形上壁(36；46；56)，其特征在于，所述套件的所述基本柱形上壁包括至少一个隆起部(38；48)。2.根据权利要求1所述的用于低温容器的冷却装置，其中所述套件的所述基本柱形上壁还包括至少一个凹部(49)。3.根据权利要求1所述的用于低温容器的冷却装置，其中所述套件的所述基本柱形上壁包括多个交替的凹部和凸部，以形成波纹管结构(56)，所述装置还包括多个加强杆(60)，所述多个加强杆(60)与所述套件的所述柱形上壁平...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙志强，吴俊钊，W，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：新型
国别省市：