[發明專利]冷卻頭的自動隔熱

有效

• 申請號: 201510834337.7
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN105501679B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: M·施特羅貝爾
• 申請（專利權）人: 布魯克碧奧斯平有限公司
• 主分類號: B65D81/18
• 分類號: B65D81/18;B65D81/38;H01F6/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 俄旨淳

本發明涉及一種低溫恒溫器(11)，它具有真空容器(9)和帶有要冷卻的物體(4)的腔室(12)以及頸管(10)，冷卻頭(1)的與制冷裝置連接的冷卻臂(1a)設置在所述頸管中，所述冷卻臂能通過冷卻臂上的第一熱接觸面(3a)與物體上的第二熱接觸面(3b)發生熱接觸，其特征在于，位于所述空心頸管的內側與冷卻臂以及所述物體之間的空心容積(2)至少部分地填充氣體，所述冷卻臂一方面用所述氣體的內壓力加載，另一面用大氣壓力加載，所述冷卻臂在頸管內能以其第一熱接觸面沿朝向或離開第二熱接觸面的方向移動，并且接觸裝置在所述氣體的極限壓力以下時使得第一接觸面與第二接觸面熱接觸并且在超過該極限壓力時移動其遠離第二接觸面，從而用氣體填充的間隙(13)使各接觸面熱分離。由此，在冷卻機失靈時，不需要操作人員的介入，就全自動地運行可靠且明顯地降低對要冷卻的物體的熱負荷。

技術領域

本發明涉及一種具有真空容器的低溫恒溫器，帶有至少一個要冷卻的物體的腔室布置在所述真空容器內，其中，在所述真空容器上存在至少一個空心的頸管，所述頸管穿過所述真空容器的外殼將所述腔室與所述低溫恒溫器外部的區域連接，其中，在所述頸管內，布置冷卻頭的在一側與冷卻裝置熱連接的冷卻臂，所述冷卻臂在另一側能通過所述冷卻臂上的第一熱接觸面與要冷卻的物體的第二熱接觸面發生熱接觸。

背景技術

這樣的低溫恒溫器例如由US 5 934 082 A或US 4 535 595 A已知。

在低溫恒溫技術中，為了冷卻物體，例如冷卻超導的電磁線圈，大多使用冷卻機，其借助冷卻頭將熱量從帶有要冷卻的物體的設備中導出。

這些冷卻機通常以氦氣作為冷卻劑來工作，所述冷卻劑在壓縮機內被壓縮并使其在所述低溫恒溫器的冷卻頭(例如所謂的“脈沖管冷卻機”)內膨脹。冷卻頭和壓縮機通常通過兩個壓力管線彼此相連。所述冷卻頭直接機械地、或者通過接觸介質(例如低溫氣體或低溫液體)、或者通過這兩者與要冷卻的構件連接，以確保良好的熱量傳遞。

但如果壓縮機例如由于技術故障或斷電完全或部分失靈，之前被冷卻的構件會升溫。此時，所述低溫恒溫器的冷卻頭在這種情況下構成了要冷卻的構件與外界之間的熱橋。

對于超導磁體，超導電流可以在其持續的運行模式下在非常長的時間段內實際上無電阻地流動。反之，磁體的升溫在確定的時間后就會導致持續運行模式所謂的“熄火”：所述磁體在某個時候達到由超導材料預先給定的臨界躍升溫度，會變為正常傳導的并且通常突然地丟失其高磁場。

在冷卻機失靈后，降低熱負荷使得直至熄火的時間至少明顯變長。這尤其是適用于完全不用或者至少僅以很少量的液體冷卻劑就能工作的低溫恒溫裝置，其中，超導磁體目前通常在由液氦組成的浴液內運行。

由US 6 164 077 A已知，在所述冷卻設備失靈的情況下，通過氣體來代替冷卻臂與要冷卻的物體之間的熱接觸。

因為氦越來越昂貴，所以，完全不用或者至少不用大量氦就能工作的低溫恒溫器(“低損耗型”或甚至“無冷卻劑型”系統)在技術上和經濟上都越來越有吸引力。

但固體的熱容量在非常低的溫度下明顯下降。因此，非常重要的是，在這種具有很少或甚至完全沒有液氦的系統中，在冷卻單元失靈的情況下，向要冷卻的物體內的熱量輸入要設計得盡可能低。

在US 7 287 387 B2中說明了一種用于冷卻超導電磁線圈以及圍繞所述超導電磁線圈的輻射防護罩或者腔室的冷卻系統。通過直接的熱接觸實現對輻射防護罩或腔室冷卻，而線圈則通過再液化的氦冷卻。在外殼與冷卻系統的接口上需要采用波紋管，以便實現振動解耦。冷卻系統與輻射防護罩和內部的腔室始終處于穩固的接觸。在這種低溫恒溫器內部的壓力變化并不會改變這種熱接觸。該文獻僅說明，波紋管應承受1巴的超壓。