氦填注方法技术

披露了填注磁体、冷却磁体并对磁体通电的方法。这些方法在氦转填注设施中执行，并且氦用于填注磁体、将磁体冷却至合适的温度并对磁体通电以使其能应用于需要超导磁体的操作中。

Helium filling method

A method of filling a magnet, a cooling magnet, and energizing a magnet is disclosed. These methods are performed in helium filling facilities, and helium is used to fill the magnet, to cool the magnet to a suitable temperature and to electrify the magnet so that it can be applied to the operation of a superconducting magnet.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2010年1月27日提交的美国临时专利申请61Λ98，687的优先权。本专利技术提供在氦转填注设施中将用于使磁体超导的氦冷却过程和后继的磁体通电过程与氦回收过程整合到一起的方法。更具体地，本专利技术旨在使用低温氦气来使磁体的超导线圈冷却；用液态氦对磁体氦低温恒温器(储液器)的后继填注；从这些活动中回收相关的氦气；当磁体升流(ramping)时在正常汽化过程中回收氦以及回收因磁体通电(升流)过程中可能发生的急冷所释放的氦气。
技术介绍
采用超导性或其它类型磁体的磁共振成像(MRI)和核磁共振(NMR)系统应用在例如医疗诊断的领域内。超导磁体包括一线圈组件，该线圈组件具有至少部分地浸没在容纳于氦储液器的液态氦中的主线圈。储液器通常由双隔热装置围绕，所述双隔热装置又由真空外壳围绕。Nb-Ti超导线圈通常工作在将近4开氏温度下，而Nb-Sn超导线圈通常工作在将近10开氏温度下。当线圈组件被冷却至这一温度时，线圈组件变得超导并且磁场强度得以维持而不需要明显进一步的能量输入。超导磁体操作的必要条件是存在冷却剂。这种冷却剂通常是能获得使磁体线圈的材料达到超导状态所需的低温的液态氦。这种对低温的需求使磁体中的储液器必须在足够冷的温度下填注以足量的液态氦以使磁体线圈变得超导。常见地，磁体组件通过氦的冷却和后继填注首先在磁体生产设施中完成，之后有时在用户场所重复，例如在医疗诊断设施中。氦在向材料提供冷却的过程中升温并且一些氦将进入气相。结果，磁体需要在最初冷却操作中规则地并在正在进行的操作中周期地再填注以氦。填注或再填注操作必须小心地执行，因为与氦接触是危险的并且不正确的处理氦可能形成浪费。磁体必须在能够对超导线圈通电前填充以液态氦。这些填注和再填注操作具有其缺陷，因为当填注超导线圈周围的空间时必须将氦运送至制造或消费场所，增加了操作的成本。另外，氦由于挥发造成的损失是在长距离运输氦时要考虑的一个因素。另外，可能需要在消费地点制造和安装特别设计的设备以提供必要的氦运输、填注和再填注。为了降低氦成本，经常将液液态氮用作最初的冷却剂以冷却至将近80K。然后必须将氮从低温恒温器中除去以防止其在引入液态氦时冻结。本专利技术尝试通过在已有的氦转填注设施中提供低温氦气冷却、液态氦填注和氦气回收系统来克服这些困难。降低的资金成本、大为提高的氦回收以及省去氮作为冷却剂是本专利技术所实现的优点。在冷却和测试期间从MRT单元排出的氦可回收而不是简单地损失掉。特殊的填注设备，一旦制造完成，在转填注设施中具有持久的用途。本专利技术进一步旨在将现场氦ISO容器用作低温氦气的来源，以用来将磁体超导线圈从环境温度开始冷却。
技术实现思路
本专利技术提供一种在氦转填注设施中用低温氦气冷却磁体的超导线圈的方法，该方法包括将低温气态氦从IS0(国际标准组织)容器引至磁体并使其流过单元的低温恒温器。一旦氦气已向低温恒温器(储液器)和磁体线圈提供冷却，则氦被回收以供再次处理。气态氦的温度是4-80K。氦从现场氦ISO容器送出直到磁体温度稳定为止。替代地，从所述现场氦ISO容器填注磁体，直到低温恒温器被填注至其指定的设计最大值为止。 低温氦气也可从磁体回收。本专利技术还提供在用液态氦填注磁体过程中回收源自填注过程的汽化氦产物使其回到氦转填注设施的方法。回收的氦是已从用来填注磁体的液态氦汽化的气态氦。汽化的氦首先被回收在气体回收袋中，该气体回收袋与氦气收集系统流体连通。汽化的氦被压缩和馈送至氦回收系统，该氦回收系统可包含氦气提纯和/或氦气液化。经提纯和回收的液化氦可馈送至存储装置或用来使磁体的超导线圈冷却。本专利技术进一步提供在氦转填注设施中从经受通电的磁体回收汽化氦的方法。本专利技术还提供在氦转填注设施中在磁体经受的通电(升流)过程中以及在该过程中可能发生的任何作为其结果的的急冷期间回收释放的气态氦的方法。磁体组件中的液态氦因选自下列组的过程而汽化，该组包括超导线圈产生的热进入液态氦中以及能量从超导线圈散发入液态氦。回收的氦在前述每个过程中被处理并被存储或再循环以作相应的使用。被冷却、填注以液态氦并通电的磁体可稍后用于例如MRI或NMR的设备，在这些设备中采用超导磁体。附图说明附图是在氦转填注设施中发生的氦填注操作及其与磁体冷却相结合的示意图。 具体实施例方式本专利技术是将磁体通过氦的冷却、填注和通电与氦填注设施整合到一起的方法。附图描述了一种氦转填注设施10，其中氦转填注是与磁体通过氦的填注和冷却整合在一起的。液态氦到达移动ISO供给容器A中的氦转填注位置，该容器A通常具有36. 00 升或更小的标称容量。为了将液态氦供给容器A的压力降低至实现最佳的液体排出的压力，通过液态氦供给容器A的气态氦排气阀将气态氦排出。管线11和12如管线15那样离开ISO供给容器A。冷气态氦可通过管线13馈送至废气预热器H，至纯净气态氦压力缓冲器I和纯净氦压缩机J，该纯净氦压缩机J将加压的纯净氦气提供至纯净氦气填注区K，在那里纯净氦被填注入气缸和/或多气缸组(MCP)和/或管尾(trailer)。离开压缩机J的纯净氦气通过管线14流至气缸填充站K或未示出的管尾或管束(bundle)。替代地，冷却氦气从液态氦供给容器A通过管线11被引至超导磁体冷却区U，并用来将磁体Ml从环境温度预冷至一低温，该低温是由磁体的生产者定义的。当供给容器A中已达到通常低于5psi (g)的最佳压力时，液态氦可通过管线12倾泻入永久安装的存储器皿B。替代地，液态氦从供给容器A馈送至包括超导磁体冷却区U的磁体仓(magnet booth)，在那里液态氦用来最后冷却磁体和/或填注磁体M3和/或在磁体已通电和测试后再填注磁体M2。在标示为U、V和X的工作区和相关的磁体Ml、M2和M3中执行的操作全都可在一个相同的工作区中完成。如前面针对磁体所描述的，最终的冷却、填注和再填注操作也可使用通过杜瓦瓶提供并在杜瓦瓶填注站D、E中填注的液态氦来执行。杜瓦瓶填注站D通过管线15、阀15A 和管线16接收氦并通过管线17释放氦，在管线17中氦通过三通阀18A被引至管线18并流入管线13或继续通过管线M，在管线M中管线22、23各自馈送杜瓦瓶存储容器F和G。 杜瓦瓶填注站E通过管线13、管线20接收氦并通过管线21分配氦，在管线21中氦将通过三通阀18A加入管线对或通过管线18进入管线13以最终引至气缸填注站K。来自杜瓦瓶填注站E的氦也可引导通过管线21、管线M，在管线M中氦能分别通过管线22和23进入杜瓦瓶存储容器F和G。来自杜瓦瓶填注站D、E的冷却汽化的气态氦可引至超导磁体冷却区U并用来将磁体Ml从环境温度预冷至由磁体生产者定义的低温(通常低于80K)。氦通过管线M和废气加热器Z馈送以加入回收氦的管线34。替代地，来自杜瓦瓶填注站D、E的冷却汽化的气态氦经由管线M通过不纯废气预热器Z馈送至汽化回收袋Q并随后通过管线25至不纯氦压缩机P，从管线沈向该压缩机P提供不纯气态氦压力缓冲器0。回收的不纯氦可从不纯氦压缩机P和气态氦压力缓冲器Q馈送至不纯气缸填注站 L，用于以不纯“气囊级”气态氦填注汽缸和/或MCP和/或管尾(未示出)。替代地，经回收的不纯氦可通过氦提纯器M提纯并且经提纯的氦可通过管线四和30馈送至纯净气态氦压力缓冲器I。来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在氦转填注设施中用低温氦气对磁体的超导线圈提供冷却的方法，所述方法包括将低温气态氦从现场氦容器馈送至所述磁体并使所述气态氦流过所述磁体的低温恒温器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·博恩，N·洛斯，D·巴邱，
申请(专利权)人：琳德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE