一种用于超导磁体的制冷系统技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种用于超导磁体的制冷系统，包括一个热交换器、一个设置在热交换器上的侧管和一个设置在侧管中的冷头，其中冷头上设有一个下凸台，下凸台与热交换器之间可产生一个间隙，该间隙可供制冷系统中受热蒸发的冷却剂穿过。这种制冷系统可在如运输等制冷系统断电时运作，无需采取额外的制冷设施仍可实现制冷，且制造成本降低，操作更为简便，并且制冷效果好。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于超导磁体的制冷系统，更具体的说，涉及一种在断电运输过程中，用于超导磁体的制冷系统。
技术介绍
超导材料由于其超低温下的零电阻特性而得到愈来愈广泛的应用，目前常见的用途包括输电和制造大型磁体等。但是，为了进入超导状态，需要将超导材料冷却到极低的温度。在磁共振成像设备中就使用了超导磁体系统，通过将线圈构成的电磁体沉浸在如液氦等冷却剂中，以达到超导所需要的超低温(4.2K)。为了减少外界对液氦的热干扰，通常会在盛放液氦和电磁体的容器外设置一个热辐射屏蔽和真空罩。但是，由于结构上不可能完全阻止热传导，因而，冷却剂会通过蒸发吸收外界传入的热量，从而保持稳定的超导环境。现有的磁共振成像设备在工作过程中，为了减少冷却剂的蒸发，通常会设置冷头和压缩机，对热辐射屏蔽进行冷却。在磁共振成像设备的运输过程中，由于整个设备处于断电状态，无法向冷头供电，从而无法对热辐射屏蔽制冷，导致热辐射屏蔽的温度升高，由热辐射屏蔽向容器的热辐射相应地升高，从而引起冷却剂的蒸发量增加，损失昂贵的冷却剂使得设备运输成本增加。在漫长的海运中，这个问题尤为明显。例如，据统计，在约一个月的海上运输中，大约有1000～1500升液氦蒸发。为了解决这个技术问题，中国专利申请200810170315.5记载了一种低温恒温器，包括一保持在一外部真空容器内的致冷剂容器，所述致冷剂容器设有一允许致冷剂气体从所述致冷剂容器中逸出的排放路径，所述低温恒温器进一步包括一插入于所述致冷剂容器与所述外部真空容器之间的热辐射屏蔽件，所述排放路径经配置以便通过一管道来引导逸出的致冷剂气体，所述管道形成热辐射屏蔽件的组成部分；所述管道为包括至少一个孔及至少两个凸缘的连接管道，且所述热辐射屏蔽件由至少两个区段构成，各个第一及第二区段附接至所述连接管道的相应凸缘上。在运输中，冷却剂蒸发而从上述孔中逃逸时，其从管道处吸收热量，又使热辐射屏蔽冷却。上述方案虽然在一定程度上能够在运输过程中降低热辐射屏蔽的温度，但是其结构比较复杂，仍存在进一步简化的可能。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于超导磁体的制冷系统，这种制冷系统可以在超导磁体未通电工作时运作，尤其在运输过程中运作，实现对热辐射屏蔽的冷却，以减少如氦等昂贵的液态冷却剂的损失。本技术的另一个目的是提供一种用于超导磁体的制冷系统，它无需设置额外的装置，即可实现对热辐射屏蔽的冷却，制造成本降低，操作更为简便，并且制冷效果更好。本技术提供了用于超导磁体的制冷系统，包括一个热交换器、一个设置在热-->交换器上的侧管和一个设置在侧管中的冷头，其中冷头上设有一个下凸台，下凸台与热交换器之间可产生一个间隙，该间隙可供制冷系统中受热蒸发的冷却剂穿过。在用于超导磁体的制冷系统的再一种示意性的实施方式中，冷头上还设有一个上凸台，侧管上还设有一个法兰，所述上凸台与所述法兰经由复数个螺栓连接，且上凸台可在这些螺栓的带动下与法兰分离，进而形成下凸台与热交换器之间的所述间隙。在用于超导磁体的制冷系统的另一种示意性的实施方式中，热交换器可以是铜块，侧管则可以由不锈钢材料制成。在用于超导磁体的制冷系统的还一种示意性的实施方式中，制冷系统中的冷却剂为液态的氦，在这种情况下，下凸台与热交换器之间的间隙为3～10mm时，制冷效果尤其好。本技术提供的制冷系统，在冷头与热交换器之间形成一个供冷却剂(特别是液氦)蒸发后的气体穿过的3～10mm间隙，气体在穿过该间隙时，利用自身的显热特性通过热交换器(特别是铜块)吸收热辐射屏蔽上的热量，间接减少了传入冷却剂和超导磁体上的热量，最终减少了冷却剂的蒸发量。根据上述制冷系统，仅需相对于冷头通电工作时的状态(此时冷头与热交换器紧贴在一起)，将冷头向上提升一定距离，使冷头与热交换器分离，就可形成上述间隙。本技术提供的这种用于超导磁体的制冷系统，无需采取额外的制冷措施(例如在热辐射屏蔽上设置连接管和孔等)，即可达到制冷效果，降低了制造成本，简化了操作过程。另外，在本技术提供的制冷系统中，将冷头安装在由不锈钢材料制成的侧管中，侧管和冷头再利用螺栓简单连接固定，使得整个操作更为简便。附图说明以下附图仅对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围，其中：图1是根据本技术一种示意性实施方式的用于超导磁体的制冷系统的结构示意圉；图2是图1所示的用于超导磁体的制冷系统的局部剖视示意图；和图3是图1所示的用于超导磁体的制冷系统另一状态的局部剖视示意图。具体实施方式为了对技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“上”、“下”等仅用于表示相关部分之间的位置关系，而非限定它们的绝对位置。下文将参照图1、图2和图3描述本技术的用于超导磁体的制冷系统，其中图1是根据本技术一种示意性实施方式的用于超导磁体的制冷系统的结构示意图，图2和图3是图1所示的用于超导磁体的制冷系统的局部剖视示意图。如图所示，容器20内具有如液氦等冷却剂24，超导磁体22浸没在冷却剂24中，图中虽然示意性地表示了两个超导磁体22，但其个数可以依据实际情况而定，也可以是一个-->或者多于两个。容器20外围围绕着热辐射屏蔽30和真空罩40，以阻止热量从外界传入容器20内。在热辐射屏蔽30上设置一个热交换器112，侧管114设置在热交换器112上，侧管114中设有一个冷头116，冷头116上设有一个下凸台117，在冷头116的工作状态下，冷头116的下凸台117坐落在热交换器112上与其紧密接触(参见图3)。在冷头116处于断电状态时，冷头116可抬起，在冷头116的下凸台117和与之相对的热交换器112之间形成一个间隙113，制冷系统中(具体为容器20中的)受热蒸发的冷却剂可沿图2中的箭头所示方向由此间隙113中穿过。在图2所示的示意性实施方式中，冷头116上还设有一个上凸台118，侧管114上还带有一个法兰119，螺栓115连接冷头116的上凸台118和侧管114的法兰119，虽然图上只示意性地展示了一个螺栓，但是在实际工作中，为了满足工程需要，往往要安排复数个螺栓。如图3所示，当冷头116处于工作状态时，旋紧螺栓115，可使冷头116的上凸台118抵压在侧管114的法兰119上，这样，冷头116就通过上述连接固定在侧管114内。同时，冷头116的下凸台117抵靠在热交换器112上，不存在间隙113，确保冷头116能正常工作，以冷却热辐射屏蔽件30。冷头116未通电时，转动螺栓115，将冷头116向上抬升一段距离，随后再通过螺栓115将冷头116的上凸台118与侧管114的法兰119保持一定距离而固定，从而带动冷头116的下凸台117也离开了热交换器112，形成可供制冷系统中受热蒸发的冷却剂通过的间隙113，如图2所示。螺栓115可以与上凸台118配合连接，从而带动上凸台118与法兰119分离，例如，螺栓115在与冷头移动方向相垂直的一平面上具有一个突起、复数个突起或者一圈突起(图中未示出)，所述突起卡在上凸台118中或者卡在上凸台118下方，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超导磁体的制冷系统，包括：一个热交换器，一个设置在所述热交换器上的侧管，和一个设置在所述侧管中的冷头；其特征在于，所述冷头上设有一个下凸台，该下凸台与所述热交换器之间能够产生一个间隙，该间隙供所述制冷系统中蒸发的冷却剂穿过。2.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述冷头上还设有一个上凸台；所述侧管上设有一个法兰；所述上凸台与所述法兰经由复数个螺栓连接，且所述上凸台能够与所述法兰分离，进而形成所述下凸台与所述热交...

【专利技术属性】
技术研发人员：方志春，杨磊，
申请(专利权)人：西门子迈迪特深圳磁共振有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94