[發明專利]一種超導磁體用熱開關

在審

• 申請號: 201611214485.X
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106847463A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 鄭婷
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十六研究所
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 梁美珠,奚華保

技術領域

本發明涉及超導磁體技術領域，具體涉及一種超導磁體用熱開關。

背景技術

基于超導磁體的制冷系統，其核心器件超導磁體需要保持在液氦溫區下才能正常工作，磁體線圈的匝數越多，使得磁體的冷卻時間越長。因此，隨著磁體線圈的體積和重量的變大，超導磁體的冷卻時間會比較長，不利于推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超導磁體用熱開關，該熱開關具有單向導熱、自動開關、熱交換量大、冷損小等特點，可以實現超導磁體的高效冷卻。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種超導磁體用熱開關，包括依次設置的上開關、氣隙式儲氣容器和下開關；所述上開關與制冷機一級冷頭相連；所述下開關與超導磁體相連；所述氣隙式儲氣容器包括儲氣筒、嵌入安裝在儲氣筒筒壁上的波紋管以及貯存在儲氣筒內的氣體介質。

進一步的，所述氣體介質為氦氣、氮氣、氖氣中的任意一種。

進一步的，所述儲氣筒采用無磁不銹鋼材料。

進一步的，所述波紋管采用不銹鋼材料，且該波紋管的壁厚為0.2mm。

進一步的，所述儲氣筒筒壁上開設有安裝口，所述波紋管安裝在安裝口中。

由以上技術方案可知，本發明不僅具有單向導熱、自動開關、熱交換量大、冷損小等特點，還能夠減少冷卻時間，加快磁體冷卻效率，實現超導磁體的高效冷卻，提高系統運行效率。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

其中：

1、上開關，2、儲氣筒，3、下開關，4、氣體介質，5、波紋管。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明：

如圖1所示的一種超導磁體用熱開關，包括依次設置的上開關1、氣隙式儲氣容器2和下開關3；所述上開關1與制冷機一級冷頭相連；所述下開關3與超導磁體相連；所述氣隙式儲氣容器包括儲氣筒2、嵌入安裝在儲氣筒2筒壁上的波紋管5以及貯存在儲氣筒2內的氣體介質4。

進一步的，所述氣體介質4為氦氣、氮氣、氖氣中的任意一種，具有優良的導熱系數。

進一步的，所述儲氣筒2采用導熱系數較低的316L無磁不銹鋼材料加工制作而成。

進一步的，所述波紋管5采用不銹鋼材料，且該波紋管的壁厚為0.2mm。

進一步的，所述儲氣筒2筒壁上開設有安裝口，所述波紋管5安裝在安裝口中。優選的，在儲氣筒的上下兩端分別安裝有一個波紋管。通過在儲氣筒的筒壁上嵌入安裝波紋管，不僅能夠降低儲氣筒的壁厚產生的導熱影響，還能夠補償低溫下材料的收縮量。

本發明的工作原理為：

在制冷機降溫前期，將一級冷頭冷量通過本發明所述的熱開關傳導給二級冷頭來冷卻磁體。當磁體溫度降至與一級冷頭溫度相當時，本發明所述的熱開關內部的導熱氣體隨著溫度的降低而逐漸冷卻至液體乃至固體狀態，氣體導熱系數隨著氣體壓力的降低而減小，從而使本發明所述的熱開關自動斷開，僅利用二級冷頭冷量繼續冷卻磁體至4-5K。當制冷機在回溫過程中，本發明所述的熱開關內已經液化/固化的導熱氣體隨著溫度的升高而汽化，恢復至導熱系數較高的狀態，待下次開機降溫時再次發揮主動導冷作用，提高了制冷效率。上面所提及的導熱氣體即儲氣筒中填充的氣體介質。綜上所述，本發明可以提高超導磁體的冷卻效率，在確保超導磁體在穩定的低溫環境下探測的基礎上，減少冷卻時間，為超導磁體的推廣提供保障。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。