[发明专利]用于冷却设备的冷却电流引线

说明书

技术领域

本发明涉及用于将电流引入到含有电气设备的低温保持器以及将电流自含有 电气设备的低温保持器引出的电流引线。本发明特别地涉及比如用于将电流引入 到用于核磁共振(NMR)或磁共振成像(MRI)的低温冷却超导磁体以及将电流 自用于核磁共振(NMR)或磁共振成像(MRI)的低温冷却超导磁体引出的电流 引线。然而，本发明可应用到用于将电流引入到任何冷却电气设备以及将电流自 任何冷却电气设备引出的电流引线。

背景技术

图1示意性地图示了低温保持器的典型结构，该低温保持器含有构成核磁共 振(NMR)或磁共振成像(MRI)成像系统的一部分的冷却圆柱形磁体10。冷 却的超导磁体10设置在制冷剂容器12内，制冷剂容器12本身保持在外真空室 (OVC)内。磁体部分浸入液态制冷剂15中，例如处于大约4.2K温度下的液 氦。一个或更多热辐射屏蔽16一般设置在制冷剂容器12和外真空室14之间的 真空空间中。在一些已知的结构中，为了朝着该低温保持器侧，制冷机17安装 在制冷机衬套(sock)15中，该衬套15位于转塔(turret)18中。可替代地，制 冷机17可位于进口转塔19中，该进口转塔保持安装在低温保持器顶部的入口颈 部(通气管)20。制冷机17典型地具有两个或更多制冷级。在氦冷却系统中， 如所示，第一级典型地热连接到热辐射屏蔽16，并且将该屏蔽冷却至50-100K范 围内的温度。第二级典型地将制冷剂容器12中的制冷剂气体冷却至4-10K区域 内的温度，在一些结构中是通过再凝结将制冷剂气体变成流体15。

柔性电连接件21、21a被示出。如所示，负电连接件21a可连接到制冷剂容 器的内部，通过低温制冷器的主体为磁体10提供负电连接。正电连接件21通常 由穿过通气管20的导体提供，且必须与用作负接地的低温制冷器的主体隔离。 电连接件可以反过来，正接地通过低温制冷器主体，且负连接件穿过通气管。前 面的结构将在随后的描述中采用。

对于固定的电流引线(FCL)设计，被认作辅助通气口且并未在图1中示出 的单独的通气路径作为通气管20堵塞情况下的故障安全通气口。

图2示出了传统的安装在进口转塔19内的通气管20内的正电流引线22。通 气管20典型地用作负电流引线，电气上作为制冷剂容器的一部分。正电流引线 22例如通过焊接或铜焊连接至正电流连接件21。典型地，正电流引线22是不锈 钢，正电流连接件21是绝缘铜，它们通过铜焊23电连接。不锈钢被发现具有用 于正电流引线22的有用的特性。其具有低的导热性和令人满意的高导电性。热 站24被表示为热连接至正电流引线22和热辐射屏蔽16(图2中未示出)。热站 24借助于通过热辐射屏蔽16的导热由制冷机17的第一级冷却。热站24一般是 处于热接触的固体铜块，其具有正电流引线22穿过的第一孔，以及排出的制冷 剂气体可穿过的第二孔28。制冷剂气体通常的排出路径用虚线27示出，通过端 口25导出。尽管存在热站24，但还是必须在正电流引线22和负电流引线(通气 管)20之间提供电隔离。在尝试使穿过孔28的气体流动路径的横截面最大化但 并不过度牺牲通过热站24的热传导中，孔28一般为肾形。热站24对通过通气 管20的气体流的干扰降低了诸如29的少量气体流过处的气体冷却效果。

电冷却元件31设置在正电流引线22的上端，并用于将正电流引线22电接 触到外部电源(未图示)。冷却元件31典型地是一铜块，其焊接至又依次连接到 绝缘引线的一铜丝织带或叠层导体，该绝缘引线横穿进口转塔19或转塔盖26且 能够外连到电源。

正电流引线22的内部设置有辅助通气路径23a的一部分。该辅助通气路径连 续穿过辅助通气管30和辅助通气配件32，且通常借助于安全隔膜34或等效物封 闭。在磁体失超(magnet quench)的情况中，大量的气体制冷剂需要迅速地从制 冷剂容器中排出。这通常借助于连接到通气管20的失超阀(quench valve)来实 现。但是，失超阀和/或通气管有可能由空气或水冰或其他污染物阻塞。为了确保 制冷剂气体的安全逸出路径，辅助通气路径为气体提供了独立排出路线，并且在 安全但已超过失超阀打开压力的压力下通过安全隔膜34的破裂而打开。安全隔 膜34可由等效阀来替代。