[实用新型]超导磁体二级冷却装置

说明书

本实用新型涉及一种既能够使超导线圈从室温降到所需的超低温状态，又不会在液氦容器内和超导线圈装置内产生其他气体冷却形成的固态粒的超导磁体二级冷却装置，包括超导磁体冷却装置，所述超导磁体冷却装置中的液氦容器内设有冷却管路，冷却管路进口和出口分别为冷却液体的进出口，冷却管路中串有三通控制阀且三通控制阀的至少一个出口与液氦容器相通。优点：一是从根本上解决了背景技术存在的液氦容器内残留其他剩余气体存在而导致的当超导磁体冷却到更低温度时，在液氦容器内及超导磁体线圈内部残留其他气体变成残留固体粒的情形，实现了无其他气体残留的目的，确保超导线圈的性能不受影响；二是与全液氦冷却相比，每台超导磁体冷却费用节约比背景技术高达70％以上，取得了意想不到的经济效益和社会效益。

技术领域

本实用新型涉及一种既能够使超导线圈从室温降到所需的超导磁体所需的低温环境，又不会在液氦容器内和超导线圈装置内产生其他气体形成的固态粒的超导磁体二级冷却装置，属超导磁体冷却装置制造领域。

背景技术

超导磁体目前已被广泛用于磁共振设备及其他需要稳定，高磁场强度领域中。由超导材料制成的线圈当通过大电流产生强大磁场，并通过超导材料特性的电流闭环技术手段，当外加电流逐渐移除后，超导线圈维持其运行电流并持久保持不变，因而超导磁体产生的磁场非常稳定。

为了能使超导磁体无电阻工作，磁共振设备必须给超导磁体提供超低温条件，超导材料只有在环境温度低于材料的临界温度条件下，才能展示其无电阻特性。一般低温容器通过专业设计，使超导磁体和低温容器维持在所需的低温环境。超导磁体首先必须从室温逐渐冷却到低温，通常的冷却方法包括：(a)使用低温液体直接注入到低温容器直接冷却，例如使用液氦注入到超导磁体的液氦容器，但此种方式需要大量的液氦，成本高；(b)先使用其他比较经济的低温液体直接注入到低温容器使磁体及低温容器冷却(预冷)到过渡温度，然后利用压力把预冷低温液体排出。最后用低温液体注入到超导磁体的液氦容器来达到最后温度。

图3是现有技术的超导磁体冷却装置的示意图。该冷却装置包括输液管，输液管的一端固定到容器顶部用于低温液体的输入，另一端固定到容器底部，从而实现提供低温液体从容器外向容器内输入。冷却过程有两种方法，直接冷却和二级冷却。直接冷却通常使用液氦直接从容器顶部注入，底部泄出，由于从室温到超导磁体所需温度的温差太大，需要大量的液氦才能使得超导磁体冷却到预定的低温，，而每升液氦单价为100多元，灌满液氦容器需要大量的液氦，经济上极不合理；二级冷却方法是采用比较经济的低温液体，如液氮，使得超导磁体装置从室温冷却到低温过渡温度，如使用低温液氮液体预冷到零下200℃(-77K)，然后使用加压氮气或氦气把液氮从容器内驱赶到容器顶部释放，再从容器顶部使用液氦灌注到超导磁体底部冷却超导磁体到预定磁体工作温度-270℃(4K)，这种方法虽然可以节省昂贵的氦资源，但是由于使用液氮预冷，不可避免在液氦容器内残留剩余其他气体存在，当超导磁体冷却到更低温度时，在液氦容器内及超导磁体线圈内部形成其他气体的固态体，如形成氮固体粒，该氮固态粒对超导线圈的性能产生不利影响。因此，提供经济而有效的超导线圈从室温到超低温冷却装置及方法是超导磁体重要组成部分，是必要的。

实用新型内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种采用液氮与液氦分步冷却相结合，既能够使超导线圈从室温降到所需的超低温状态，又不会在液氦容器内和超导线圈内产生氮砂粒的超导磁体二级冷却装置及二级冷却方法。