一种冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于超导磁体（４）的冷却装置，该冷却装置包括：一个容纳所述超导磁体（４）的低温容器（３），该低温容器（３）中具有用来冷却所述超导磁体（４）的冷却剂；一个排气管路（１４），该排气管路（１４）一端与所述低温容器（３）连通，另一端与外界环境相通；所述排气管路（１４）上设有一个允许向外界环境排出气体的失超阀（１２）；一个真空泵（１６），该真空泵（１６）通过一个抽气管路（３０）与所述排气管路（１４）位于所述失超阀（１２）和低温容器（３）之间的部分连通。本发明专利技术提出的这种冷却装置可以降低了锻炼性励磁时的失超率，从而降低了磁体的制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷却装置，具体来说，本专利技术涉及一种用于超导磁体的冷却装置，尤其是一种用于超导磁体锻炼性励磁的冷却装置。
技术介绍
超导体的临界温度一般很低，通常需要将用于产生超导磁场的超导线圈冷却在液氦中才能获得超导特性，而液氦是一种非常昂贵且不容易操作的制冷剂。 超导磁体一般由超导线圈和支架构成，通常，超导磁体会在实现全部励磁前要进行初始励磁，或者称为锻炼性励磁。在锻炼性励磁过程中，超导线圈上有电流流过，并产生洛伦兹力，因此超导线圈会产生微小的滑动，从一个位置移动到另一个位置，此时，超导线圈会在洛伦兹力或摩擦力的作用下，将动能转换为热能。由于制造超导线圈的材料在低温下的比热很小，所以尽管滑动所产生的热量很少，但也足以使超导线圈这一部位的温度升高到临界温度以上，此时磁体有可能突然从超导态转入正常态，即形成锻炼性励磁阶段的失超现象。超导磁体在励磁或工作过程中一旦失超，磁体中的储能立即以焦耳热的形式放出，使磁体的温度上升，引起液氦急剧气化。失超发生之后，需要抑制因液氦气化而产生的低温容器内的压力上升，因此需要将气化产生的氦气通过排气管路排到真空容器的外侧，这会损失掉一部分液氦，并且，在下一次励磁前，需要重新加满液氦。液氦是非常稀有的商品，价格十分高昂，每次失超在液氦上的花费都非常巨大，因而锻炼性励磁的失超率是影响磁体制造成本的主要因素。因此，需要设法降低锻炼性励磁的失超率，以降低磁体制造的成本。 图1所示为一种现有的励磁装置。如图所示，该装置中包括一个超导磁体4，该 超导磁体4通过两个电流引线5分别连接至一个负极管9和一个正极管10，负极管9和正 极管10连接到一个服务塔8，再通过服务塔8上的接口与一个励磁电源13相连；一个容纳 上述超导磁体4的低温容器3，该低温容器3中具有将上述超导磁体4冷却到临界温度以下 的冷却剂；一个包围在上述低温容器3外围的热屏蔽层2 ;—个外部真空夹层l，所述外部 真空夹层1包围在上述热屏蔽层2外围，将上述热屏蔽层2与外界环境隔开。 低温容器3上具有一个用于排出氦气的排气管路14以及一个用于对所述低温容 器3进行冷却的冷头7。其中，排气管路14 一端通过服务塔8与所述低温容器3连通，另一 端与外界环境相通。 排气管路14上设有一个允许气体向外界环境排出的失超阀12，当低温容器3中的 压力超过设定的压力时，该失超阀12处于打开状态，当低温容器3中的压力比设定的压力 小时，该失超阀处于关闭状态。 励磁电源13经过服务塔8、负极管9、正极管10和电流引线5与超导磁体4相连， 励磁时负极管9、正极管10是由低温容器3蒸发排出的少量气体冷却的。当超导磁体出现 失超时，不同超导线圈会产生不同电压信号，经过导线6、服务塔8输入到失超探测器11上， 用以探测具体是那个超导线圈先发生失超。失超时低温容器3中的液氦会急剧气化，并排出低温容器3，然后排出的气体经失超阀12从排气管路14中排出，避免因低温容器3中气 化的气体压力的升高对整个装置造成损害。 上述现有技术利用液氦和冷头7可以将超导磁体4冷却到超导临界温度之下，但 是所得到的温度还不够低，在锻炼性励磁过程中在洛伦兹力或摩擦力作用下将动能转换为 热能时，根据上述现有技术得到的温度还不能够抑制失超的发生，导致在初始锻炼性励磁 时存在失超次数较多，多次失超导致蒸发液氦较多，因而成本较高。
技术实现思路
因此本专利技术总的的目的是要减少锻炼性励磁阶段的失超次数，降低超导磁体的制 造成本。 为实现本专利技术的上述专利技术目的，本专利技术提供了一种用于超导磁体的冷却装置，该 冷却装置包括一个容纳所述超导磁体的低温容器，该低温容器中具有用来冷却所述超导 磁体的冷却剂；一个排气管路，该排气管路一端与所述低温容器连通，另一端与外界环境 相通；所述排气管路上设有一个允许向外界环境排出气体的失超阀；该冷却装置进一步包 括一个真空泵，该真空泵通过一个抽气管路与所述排气管路位于所述失超阀和低温容器 之间的部分连通。 在所述真空泵与低温容器之间还设置有一个调节阀。 在所述真空泵与低温容器之间还设置有一个截止阀。 优选地，进一步包括一个用于探测超导磁体是否失超的失超探测器，所述失超探 测器与一个阀控制器相连，所述阀控制器根据来自所述失超探测器的失超信号控制所述截 止阀关闭。所述超导磁体通过一个负极管和一个正极管与一个励磁电源电相连；在所述负 极管和正极管靠近所述超导磁体的一端的外侧设置有冷却管，所述冷却管中通有辅助冷却 剂，用于对所述负极管和正极管进行辅助冷却。所述辅助冷却剂为液氮或液氦。 所述冷却管围绕所述负极管和所述正极管设置。 本专利技术在锻炼性励磁的过程中采用了真空泵来控制低温容器内的压力，降低了超 导磁体的温度，(可以一直将磁体温度降至低于2. 17K)。增大了超导磁体的温度余量，降低 了锻炼性励磁的失超率，从而降低了磁体的制造成本。附图说明 以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中， 图1所示为一种采用现有冷却技术的励磁装置的示意图； 图2所示为采用根据本专利技术一个具体实施方式的冷却装置的一种励磁装置的示 意图。具体实施例方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发 明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。在本文的说明中，"一个"仅仅是为 了描述的方便，但并不以此为限，根据需要，也可以是"多于一个"。 下面参照附图2对本专利技术提出的一种冷却装置的具体实施方式进行说明，如图2 所示，本实施例的励磁装置包括一个超导磁体4，该超导磁体4通过两个电流引线5分别 连接至一个负极管9和一个正极管10，负极管9和正极管10连接到一个服务塔8，再通过 服务塔8上的接口通过导线6与一个励磁电源13相连；一个容纳上述超导磁体4的低温容 器3，该低温容器3中具有将上述超导磁体4冷却到超导临界温度以下的冷却剂；一个包围 在上述低温容器3外围的热屏蔽层2 ;—个外部真空夹层l，外部真空夹层1包围在上述热 屏蔽层2外围，将上述热屏蔽层2与外界环境隔开。 低温容器3为一个密闭的容器，其中容纳着制冷剂，用于将上述超导磁体4冷却到 临界温度以下。该制冷剂可以为液氦，其通常可以获得低于4. 2K的超低温，从而可以保证 超导磁体4处于超导状态，图中所示超导磁体4为示意性的，其可以包括一个磁体支架和一 个超导线圈(图中未显示)。低温容器3上具有一个用于排出气态氦的排气管路14以及一 个用于对低温容器3进行冷却的冷头7。其中，排气管路14 一端通过服务塔8与低温容器 3连通，另一端与外界环境相通。 排气管路14上设有一个允许气体向外界环境排出的失超阀12，该失超阀可以是， 例如一种重力式止逆阀。当低温容器3中的压力超过设定的压力时，该失超阀12处于打开 状态，当低温容器3中的压力比设定的压力小时，该失超阀处于关闭状态。这种设置可以避 免低温容器3中的压力过大给磁体带来损害，同时，也可以阻止外部空气被吸入低温容器3 内给磁体带来冰堵等不利的影响。 在失超阀12和低温容器3之间的排气管路14上设置有一个服务塔8。服务塔8 通过一个负极管9和一个正极管10与低温容器3连通。负极管9和正极管10分别通过电 流引线5与磁体4电连接，亦即，负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超导磁体（４）的冷却装置，该冷却装置包括：一个容纳所述超导磁体（４）的低温容器（３），该低温容器（３）中具有用来冷却所述超导磁体（４）的冷却剂；一个排气管路（１４），该排气管路（１４）一端与所述低温容器（３）连通，另一端与外界环境相通；所述排气管路（１４）上设有一个允许向外界环境排出气体的失超阀（１２）；一个真空泵（１６），该真空泵（１６）通过一个抽气管路（３０）与所述排气管路（１４）位于所述失超阀（１２）和低温容器（３）之间的部分连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余兴恩，
申请(专利权)人：西门子迈迪特深圳磁共振有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]