[發明專利]干式超導磁體的低溫冷卻裝置、冷卻系統及其運行方法

在審

• 申請號: 202011297320.X
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN114520086A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 方志春;王維;信紀軍;王曦瑤
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 周宇

1.一種干式超導磁體的低溫冷卻裝置，其特征在于，包括：氣體緩沖罐、蓄冷容器和制冷機；

所述氣體緩沖罐與所述蓄冷容器連通，且所述氣體緩沖罐與所述蓄冷容器共同形成密閉腔，以使所述氣體緩沖罐內的氣體能夠進入到所述蓄冷容器內冷卻成固態冷媒以及所述蓄冷容器內升華后的固態冷媒能夠進入到所述氣體緩沖罐內；

所述制冷機位于所述蓄冷容器外且被配置成將所述蓄冷容器內的氣體冷卻成所述固態冷媒，以及對所述干式超導磁體進行冷卻；所述蓄冷容器被配置成所述固態冷媒升華時對所述干式超導磁體進行冷卻。

2.根據權利要求1所述的低溫冷卻裝置，其特征在于，所述氣體緩沖罐與所述蓄冷容器之間通過管道連通，所述管道外的靠近所述蓄冷容器的位置設置有溫度傳感器和加熱器。

3.根據權利要求2所述的低溫冷卻裝置，其特征在于，所述管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道和所述第二管道均分別與所述氣體緩沖罐和所述蓄冷容器連通，所述第一管道上設置有第一單向閥使所述氣體緩沖罐內的氣體可以進入到所述蓄冷容器內，所述第二管道上設置有第二單向閥使所述蓄冷容器內的氣體可以進入到所述氣體緩沖罐內。

4.根據權利要求1所述的低溫冷卻裝置，其特征在于，所述制冷機包括一級冷頭、二級冷頭、冷屏和導冷帶，所述一級冷頭與所述冷屏連接，所述冷屏與所述蓄冷容器間隔設置，所述二級冷頭與所述導冷帶連接，所述導冷帶與所述蓄冷容器的外殼連接。

5.根據權利要求4所述的低溫冷卻裝置，其特征在于，所述冷屏包裹所述蓄冷容器和所述導冷帶；所述冷屏還用于包裹所述干式超導磁體。

6.根據權利要求5所述的低溫冷卻裝置，其特征在于，所述導冷帶為金屬帶。

7.根據權利要求1-6任一項所述的低溫冷卻裝置，其特征在于，所述蓄冷容器內設置有用于增加換熱面積的換熱件。

8.根據權利要求7所述的低溫冷卻裝置，其特征在于，所述換熱件為泡沫金屬，所述泡沫金屬設置于所述蓄冷容器內且與所述蓄冷容器的內壁連接。

9.一種干式超導磁體的低溫冷卻系統，其特征在于，包括：干式超導磁體和權利要求1-8任一項所述的低溫冷卻裝置，所述干式超導磁體位于所述蓄冷容器外，且被配置成能夠與所述蓄冷容器發生熱交換。

10.一種權利要求9所述的低溫冷卻系統的運行方法，其特征在于，包括制冷機工作模式和制冷機停機模式：

所述制冷機工作模式包括：所述制冷機工作產生冷量，所述冷量對所述蓄冷容器進行制冷，使從所述氣體緩沖罐進入到所述蓄冷容器內的氣體冷卻成固態，且同時對所述干式超導磁體進行冷卻；

所述制冷機停機模式包括：所述蓄冷容器內的固態冷媒升華成氣體進入到所述氣體緩沖罐內，并吸熱，以減緩所述蓄冷容器內的升溫速率，從而減緩所述干式超導磁體的升溫速率；

可選地，所述氣體緩沖罐內的氣體為氮氣或/和氖氣。