用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构及拆装方法技术

本发明专利技术提供了一种用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构及拆装方法，包括制冷机、真空腔体、低温密封腔体、超导磁体以及导冷系统；低温密封腔体设置在真空腔体内，超导磁体放置在低温密封腔体内，制冷机的冷头伸入真空腔体内；导冷系统包括第一导冷条、柔性导冷条、导冷棒、第二导冷板、柔性导冷结构以及第一导冷板，柔性导冷条连接超导磁体和第一导冷条；第一导冷板与制冷机的冷头连接，第一导冷板通过柔性导冷结构与第二导冷板连接，第二导冷板与导冷棒穿出通孔的一端密封连接。实现从制冷机的冷头到超导磁体的传到冷却，同时可以对真空腔体内任意位置的制冷机的冷头进行连接，实现整个超导磁体系统更灵活紧凑的放置。现整个超导磁体系统更灵活紧凑的放置。现整个超导磁体系统更灵活紧凑的放置。

【技术实现步骤摘要】
用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构及拆装方法


[0001]本专利技术涉及高温超导磁体领域，具体地，涉及一种用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构及拆装方法。

技术介绍

[0002]超导磁体由于其可承载电流密度大，产生磁场高，无电流损耗等优势，广泛运用于MRI系统、磁悬浮等领域。为维持超导磁体中的超导线圈工作在超导状态，磁体必须工作在很低的温度中。现阶段，超导磁体中普遍使用制冷机制冷，通过相关导冷部件和储热介质对磁体进行传导冷却，从而确保超导磁体在低温中运行。
[0003]为了使超导磁体在脱机状态下仍能持续运行一段时间，通常将超导磁体置于低温腔中，周围填充高热容材料作为储热介质，从而在断电脱机运行时，通过储热介质维持低温腔的温度，保证超导磁体的正常工作。
[0004]在此基础上，制冷机冷头如何通过低温腔体、储热介质对超导磁体进行良好导冷的同时保持低温腔体的密封状态而避免储热介质从腔体中泄露是一种重要的研究课题。
[0005]目前部分技术采用无馈穿的形式对超导磁体进行导冷，即低温腔体无馈穿，制冷机冷头通过直接或间接地接触低温腔体表面，对低温腔体进行导冷，接着通过低温腔体将冷量传递到超导磁体线圈，然而由于低温腔体为保持其机械强度，通常采用导热系数不高的不锈钢或钛合金材料，其导热性能较差，导冷效果不佳。为克服这一问题，后续有部分技术通过采用导冷部件馈穿低温腔体，连接制冷机冷头和超导磁体的方式，从而实现良好的导冷效果，为保持低温腔体的密封性，往往会采用焊接的方法将导冷部件和低温腔体连接处进行密封。对于两种不同材料的焊接接头位置机械性能低于母材强度，焊接难度大，成本高，成品合格率低，使用寿命短，并且不可维修。
[0006]现有公告号为CN101615469B的中国专利申请文献，其公开了一种高热容材料保护的高温超导磁体系统，高温超导磁体置于低温容器内，高温超导磁体周围包裹高热容蓄冷材料。制冷机安装在真空容器内，制冷机的一级冷头通过第一热管和真空容器的冷屏相连。制冷机的二级冷头通过第二热管和低温容器相连，第二热管下端的第一、二导冷铜棒通过导冷片与高温超导磁体相连。
[0007]现有技术中的高温超导磁体系统只能满足对某一特定位置的制冷机冷头进行连接，对制冷机冷头放置位置的精度要求高，无法实现冷头灵活紧凑的放置；且动态环境下缓解相对振动的能力差，使制冷机冷头在运动过程中，受到来自低温腔体的应力，影响使用寿命，存在待改进之处。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构及拆装方法。
[0009]根据本专利技术提供的一种用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构，包括制冷
机、真空腔体、低温密封腔体、超导磁体以及导冷系统；所述低温密封腔体设置在真空腔体内，所述超导磁体放置在低温密封腔体内，所述超导磁体与低温密封腔体的内壁之间填充有储热介质，所述制冷机安装在真空腔体的侧壁上，且所述制冷机的冷头伸入真空腔体内；所述导冷系统包括第一导冷条、柔性导冷条、导冷棒、第二导冷板、柔性导冷结构以及第一导冷板，所述第一导冷条紧固安装在低温密封腔体的内壁上，所述柔性导冷条连接超导磁体和第一导冷条；所述低温密封腔体的侧壁上设置有通孔，所述导冷棒的一端与第一导冷条连接，所述导冷棒的另一端自通孔穿出低温密封腔体；所述第一导冷板与制冷机的冷头连接，所述第一导冷板通过柔性导冷结构与第二导冷板连接，所述第二导冷板与导冷棒穿出通孔的一端密封连接。
[0010]优选地，所述低温密封腔体侧壁上的通孔处设置有法兰；所述第二导冷板包括连接导冷板和密封导冷板，所述连接导冷板和密封导冷板连接，所述连接导冷板与柔性导冷结构连接，所述密封导冷板通过紧固件与导冷棒穿出通孔的一端连接；所述密封导冷板和背离法兰的一侧设置有盲板，所述盲板和法兰二者配合紧固安装密封导冷板。
[0011]优选地，所述密封导冷板和导冷棒的连接面涂有润滑脂层；所述紧固件包括螺栓，所述螺栓的螺纹端穿过密封导冷板，所述螺栓穿出密封导冷板的螺纹端旋入导冷棒，且所述螺栓帽与密封导冷板之间设置有第一垫片。
[0012]优选地，盲板、密封导冷板以及法兰三者通过紧固螺栓连接；所述盲板和密封导冷板二者设置有相对应的通孔，所述法兰上设置有相对应的螺纹盲孔，所述紧固螺栓依次穿过盲板上的通孔和密封导冷板上的通孔，且所述紧固螺栓穿出密封导冷板上的通孔的一端旋入法兰上的螺纹盲孔内。
[0013]优选地，所述法兰外侧与密封导冷板的接触面设置有第一密封刀口，所述盲板内侧与密封导冷板的接触面设置有第二密封刀口；所述第一密封刀口和第二密封刀口二者均包括斜楔结构。
[0014]优选地，所述第一导冷条通过螺栓紧固安装在低温密封腔体的内壁上，所述第一导冷条与导冷棒位于低温密封腔体的一端通过真空电子束钎焊连接。
[0015]优选地，还包括第三导冷板，所述第三导冷板设置在超导磁体的背部。
[0016]优选地，所述第一导冷板、第二导冷板、第三导冷板、第一导冷条以及导冷棒的材质均包括无氧铜；所述低温密封腔体的材质包括钛合金、铝合金以及铜中的任一种或任多种。
[0017]根据本专利技术提供的一种用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构的安装方法，包括如下步骤：S1、将第一导冷条紧固安装在低温密封腔体内部，并通过柔性导冷条与超导磁体连接；S2、将法兰电子束焊接于低温密封腔体的侧壁；S3、将导冷板自法兰处中穿出，一端与第一导冷条焊接，另一端涂抹润滑脂；S4、通过紧固件和第一垫片将第二导冷板的密封导冷板固定在导冷棒和法兰的外侧；S5、通过紧固螺栓和第二垫片将盲板、密封导冷板以及法兰三者连接，通过旋转紧固螺栓使盲板上的第二密封刀口和法兰上的第一密封刀口均分别嵌入密封导冷板中；
S6、将柔性导冷结构的一端与制冷机冷头上的第一导冷板焊接，将柔性导冷结构的另一端与第二导冷板焊接。
[0018]根据本专利技术提供的一种用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构的拆卸方法，包括如下步骤：M1、拧松盲板上的紧固螺栓，取下盲板；M2、拧松密封导冷板上的紧固件，取下第二导冷板。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术通过采用柔性导冷结构、第一导冷板、第二导冷板、第一导冷条以及导冷棒，实现从制冷机的冷头到超导磁体的传到冷却，同时可以对真空腔体内任意位置的制冷机的冷头进行连接，实现整个超导磁体系统更灵活紧凑的放置。
[0020]2、本专利技术通过柔性导冷结构、柔性导冷条实现制冷机的冷头和第二导冷板之间、第一导冷条和超导磁体之间的柔性连接，使得在动态运行过程中，可以有效缓解由于超导磁体振动给制冷机的冷头带来的应力，从而延长制冷机使用寿命。
[0021]3、本专利技术通过设置在盲板上的第一密封刀口，设置在法兰上的第二密封刀口，通过拧紧紧固螺栓，使得第一密封刀口和第二密封刀口二者分别嵌入密封导冷板中，实现对低温密封腔体的机械密封，可靠性高，维修便捷。
[0022]4、本专利技术通过螺栓连接密封导冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构，其特征在于，包括制冷机（3）、真空腔体（1）、低温密封腔体（2）、超导磁体（5）以及导冷系统；所述低温密封腔体（2）设置在真空腔体（1）内，所述超导磁体（5）放置在低温密封腔体（2）内，所述超导磁体（5）与低温密封腔体（2）的内壁之间填充有储热介质（4），所述制冷机（3）安装在真空腔体（1）的侧壁上，且所述制冷机（3）的冷头（31）伸入真空腔体（1）内；所述导冷系统包括第一导冷条（6）、柔性导冷条（7）、导冷棒（8）、第二导冷板（10）、柔性导冷结构（12）以及第一导冷板（13），所述第一导冷条（6）紧固安装在低温密封腔体（2）的内壁上，所述柔性导冷条（7）连接超导磁体（5）和第一导冷条（6）；所述低温密封腔体（2）的侧壁上设置有通孔，所述导冷棒（8）的一端与第一导冷条（6）连接，所述导冷棒（8）的另一端自通孔穿出低温密封腔体（2）；所述第一导冷板（13）与制冷机（3）的冷头（31）连接，所述第一导冷板（13）通过柔性导冷结构（12）与第二导冷板（10）连接，所述第二导冷板（10）与导冷棒（8）穿出通孔的一端密封连接。2.如权利要求1所述的用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构，其特征在于，所述低温密封腔体（2）侧壁上的通孔处设置有法兰（9）；所述第二导冷板（10）包括连接导冷板（102）和密封导冷板（101），所述连接导冷板（102）和密封导冷板（101）连接，所述连接导冷板（102）与柔性导冷结构（12）连接，所述密封导冷板（101）通过紧固件与导冷棒（8）穿出通孔的一端连接；所述密封导冷板（101）和背离法兰（9）的一侧设置有盲板（11），所述盲板（11）和法兰（9）二者配合紧固安装密封导冷板（101）。3.如权利要求2所述的用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构，其特征在于，所述密封导冷板（101）和导冷棒（8）的连接面涂有润滑脂层；所述紧固件包括螺栓，所述螺栓的螺纹端穿过密封导冷板（101），所述螺栓穿出密封导冷板（101）的螺纹端旋入导冷棒（8），且所述螺栓帽与密封导冷板（101）之间设置有第一垫片（103）。4.如权利要求2所述的用于高温超导磁体密封低温腔体的导冷结构，其特征在于，盲板（11）、密封导冷板（101）以及法兰（9）三者通过紧固螺栓（112）连接；所述盲板（11）和密封导冷板（101）二者设置有相对应的通孔，所述法兰（9）上设置有相对应的螺纹盲孔，所述紧固螺栓（112）依次穿过盲板（11）上的通孔和密封导冷板（101）上的通孔，且所述紧固螺栓（112）穿出密封导冷板（101）上的通孔的一端旋入法兰（9）上的螺纹盲孔内...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴蔚，张超，朱佳敏，蔚鑫，潘心悦，李凯，邵南，胡浩，陈思侃，丁逸珺，李小汾，赵跃，
申请(专利权)人：上海超导科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：