[發明專利]夾層結構臥式超導磁體氦容器

有效

• 申請號: 201810489949.0
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108417338B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 徐風雨;陳安斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04;G01R33/3815
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高志光

夾層結構臥式超導磁體氦容器，它涉及涉及浸泡冷卻的超導磁體技術領域，夾層結構臥式超導磁體氦容器包括超導線圈、環形中空容器、上支撐板、制冷劑導管、下支撐板和隔離板；隔離板將環形中空容器分成通過隔離板上部豁口相連通的內外兩個空間；制冷劑導管和下支撐板布置在超導線圈與隔離板之間，制冷劑導管的出口延伸到隔離板的底部，制冷劑導管的進口與現有的頸管組合上固定于上支撐板上的制冷劑承接口連接，上支撐板、下支撐板和隔離板的兩端分別與環形中空容器的兩個端板固接。本發明能夠顯著提高冷卻超導線圈的液氦利用效率、顯著減小容器內液氦的儲存量和增加容器的氣相空間。

技術領域

本發明涉及浸泡冷卻的超導磁體技術領域。與利用GM型或脈沖管型氦制冷機的液氦再冷凝技術和高溫超導二元電流引線相結合，用于降低液氦使用成本，提高磁體系統的穩定性和安全性。特別適用于場強高、儲能大的超導磁體應用場合，例如1.5T及以上醫療磁共振儀和5T及以上工業級磁分離機。

背景技術

通過采用真空隔熱、冷屏隔熱、低漏熱拉桿、高溫超導二元電流引線等技術，超導磁體的漏熱可以達到很低的水平，以至于使用一臺GM型或脈沖管型氦制冷機就足以維持超導磁體氦容器中的液氦長期不揮發，即使它的氦容器及其內部各部件總重可能超過2噸。利用GM型或脈沖管型氦制冷機的液氦再冷凝技術一般原理是：氦容器與外界的所有接口集成在一個被稱為頸管組合的部件上。GM型或脈沖管型氦制冷機的冷頭插入到頸管中與氦容器相聯通。一級冷頭通過熱連接與冷屏相連以維持冷屏工作在70K以下的某個溫度上。二級冷頭上安裝有散熱器，容器中的氦氣在散熱器的翅片上凝結成液滴，液滴在重力作用下落入到液氦中。當液滴的生成速率與液氦的蒸發速率相平衡時，氦容器內的壓力保持恒定。

液氦再冷凝技術與浸泡式冷卻相結合的形式在醫療磁共振儀和磁分離用超導磁體中被廣泛采用。特別是高溫超導二元電流引線技術的應用使得磁體的勵磁和去磁過程不再損失液氦，氦容器中的液氦只剩下冷卻超導線圈一個作用，不需要為勵磁過程和去磁過程增加液氦的儲存量。由于高溫超導二元電流引線所產生的熱載荷隨著電流的增加而增加，所以勵磁以后氦容器的壓力會高于勵磁前的壓力。增加容器內氣相氦的空間，相同的液氦蒸發量所產生的勵磁前后壓力的差將會減小，這有利于超導磁體的穩定運行。減小氦容器內液氦的儲存量，而增加氦容器的氣相容積，在超導線圈失超等對液氦短時間大量放熱的情況下相當于降低了氦容器內氦的體積膨脹率，氦氣從泄壓閥中噴出的劇烈程度會因此而減弱。

發明內容

本發明是為克服現有技術的不足，提出一種能夠顯著提高冷卻超導線圈的液氦利用效率、顯著減小容器內液氦的儲存量和增加容器的氣相空間的夾層結構臥式超導磁體氦容器。

本發明采取的技術方案是：

夾層結構臥式超導磁體氦容器，它包括超導線圈、環形中空容器、上支撐板、制冷劑導管、下支撐板和隔離板；

隔離板將環形中空容器分成通過隔離板上部豁口相連通的內外兩個空間；

上支撐板位于現有的頸管組合的下方和隔離板上部豁口的上方之間的外空間內，超導線圈纏繞在環形中空容器的內筒上，制冷劑導管和下支撐板布置在超導線圈與隔離板之間，制冷劑導管的出口延伸到隔離板的底部，制冷劑導管的進口與現有的頸管組合上固定于上支撐板上的制冷劑承接口連接，上支撐板、下支撐板和隔離板的兩端分別與環形中空容器的兩個端板固接。

進一步地，所述隔離板為由兩側為圓弧形板而底部為凹槽板相連接而成的薄板，隔離板將環形中空容器分成內外兩個環形空間。

進一步地，上支撐板的寬度小于隔離板上部豁口的寬度。

進一步地，隔離板的豁口所在圓弧面的半徑大于環形中空容器的中空腔中部環形截面的半徑。

與現有技術相比較，本發明的有益效果是：