[實用新型]多箱式超導磁體低溫容器系統

有效

• 申請號: 201820475212.9
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN208157188U
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 沈偉俊
• 申請（專利權）人: 杭州佩偉拓超導磁體技術有限公司
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04
• 代理公司: 杭州中平專利事務所有限公司 33202
• 代理人: 翟中平;翟俊琳

本實用新型涉及一種多箱式超導磁體低溫容器系統，包括超導磁體低溫容器系統，位于超導磁體低溫容器系統內的容器C出口通過管路和閥門22F與位于超導磁體低溫容器系統外的容器B進口連通，容器B出口通過閥門F21與位于超導磁體低溫容器系統內的容器C進口連通且容器B內設有冷頭1熱交換器，容器B通過管路和閥門F1與容器A出口連通。優點：一是位于超導磁體低溫容器系統內的容器C無需高耐壓能力，就能與位于超導磁體低溫容器系統外的容器B實現所設定極低溫度下的動態運行，不僅確保了超導磁體的正常工作，而且極大地降低了制造成本；二是冷卻速度快，既使發生短時間停電，也能夠保證超導磁體工作所需的低溫環境。

技術領域

本實用新型涉及一種既能降低超導磁體低溫容器系統內極低溫低壓容器承壓壓力，又能保持超導磁體低溫容器系統內極低溫，同時又能大幅度地降低制造成本的多箱式超導磁體低溫容器系統。

背景技術

超導磁體目前已被廣泛用于如磁共振設備及其他需要穩定，高磁場強度領域中。由超導材料制成的線圈當通過大電流產生強大磁場，并通過超導材料特性的電流閉環技術手段，當外加電流逐漸移除后，超導線圈維持其運行電流并持久保持不變，因而超導磁體產生的磁場非常穩定。

為了能使超導磁體無電阻態工作，必須提供低于超導材料臨界溫度以下的低溫環境（通常如鈮鈦超導線圈，4-10°K），超導材料只有在環境溫度低于材料的臨界溫度條件下，才能展示其無電阻特性。

通常的方法提供低溫環境方法是使用低溫液體直接注入到低溫容器，把超導磁體浸泡在低溫液體中浸泡，例如使用液氦注入到超導磁體的液氦容器。通過專業設計，能夠使超導磁體和低溫容器維持在所需的低溫環境，但浸泡式超導型磁體系統需要使用和浪費大量的低溫液體，在使用上不經濟。圖2為普通超導磁體及低溫容器的示意圖。如圖2所示，該裝置包括超導線圈，線圈骨架，低溫容器罐，冷屏，真空罐及維持低溫環境的制冷壓縮機冷頭。

另外一種對超導磁體冷卻并維持其工作的低溫環境是利用低溫冷頭直接冷卻，其原理與電冰箱相似。圖3為冷頭直接制冷方法的示意圖。但此方法冷卻效率低，整個制冷、冷卻過程需要很長時間，而且短時間停電或制冷壓縮機維護停止時，制冷冷頭無法提供超導磁體需要的制冷量，引起超導磁體失超。

圖4為一種減少液氦使用量并避免短時間停電引起的超導磁體失超的方法。它是使用封閉傳導冷卻原理，在低溫容器內制冷、液化、儲存少量的低溫液體，利用低溫液體在與超導線圈相接觸的載體（管道）內流動，吸收周圍環境的能量，通過低溫液體的揮發，然后通過制冷冷頭對揮發的低溫氣體循環液化。由于氣體從常溫汽相冷卻到低溫液相的體積變化非常大，如低溫液氦揮發膨脹到室溫氦氣，其體積約膨1000倍。因此，對于封閉式傳導冷卻超導磁體，為了產生超導磁體運行的低溫液體量，在常溫情況時，儲存的室溫氣體容器非常大，換句話來說，必須以幾個大氣壓的高壓壓縮氣體儲存以減少對氣體儲存容器小體積的要求，對壓縮氣體容器的要求非常高，制造成本也比較高。

發明內容

設計目的：避免背景技術中的不足之處，設計一種既能降低超導磁體低溫容器系統內極低溫低壓容器承壓壓力，又能保持超導磁體低溫容器系統內極低溫，同時又能大幅度地降低制造成本及實現超導磁體低溫容器系統非高壓運行的多箱式超導磁體低溫容器系統。

設計方案：為了實現上述設計目的。本實用新型提供一種經濟的提供超導磁體低溫冷卻及低溫運行系統。該系統包括：至少有一個高壓氣體室溫儲存容器；至少有一個中低壓，低溫氣體儲存大容器，中低壓，低溫氣體容器至少有一個單階制冷系統及冷頭，可以是相同的二級冷頭；超導磁體低溫容器系統系統，其將超導磁體容納與其中；超導磁體低溫容器系統系統二級制冷系統至少有一個低壓，低溫液體儲存容器，連接容器之間的管路，連接容器之間的管路的控制閥門，容器內部的管路，容器內部管路的控制閥門；兩個冷頭同時工作時，提供快速冷卻方法；兩個冷頭可獨立工作；當超導磁體正常運行時，單級冷頭可以停止或移除。當超導磁體冷頭需要維護，更換時，可以用另一個冷頭替代工作。