一种无液氦超导磁体的冷却系统及其冷却方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111667969A(43)申请公布日2020.09.15(21)申请号202010362800.3(22)申请日2020.04.30(71)申请人宁波高思超导技术有限公司地址315400浙江省宁波市余姚市冶山路555号(72)发明人莫磊贝嘉仪王苏聪李璟梁平(51)Int.Cl.H01F6/02(2006.01)H01F6/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种无液氦超导磁体的冷却系统及其冷却方法(57)摘要本发明公开了一种无液氦超导磁体的冷却系统及其冷却方法，包括杜瓦真空筒、绕设有超导线圈的安装骨架，杜瓦真空筒与安装骨架之间还设置有防辐射屏，所述安装骨架上还绕设有制冷导体，所述制冷导体两端连接在制冷机上，所述安装骨架上还绕设有带有流通管道的冷却铜带，所述冷却铜带的进液端和出液端均连接在液氮供液机上。本发明具有以下优点和效果：通过液氮对超导线圈以及防辐射屏的从300K到77K的预冷，而后再通过制冷机从77K到4.2K的冷却的方式，实现节省大量电能和时间，以及液氦的使用成本，另一方面整个冷却过程可以控制在一周以内。CN111667969ACN111667969A权利要求书1/1页1.一种无液氦超导磁体的冷却系统，包括杜瓦真空筒(1)、绕设有超导线圈(3)的安装骨架(2)，杜瓦真空筒(1)与安装骨架(2)之间还设置有防辐射屏(4)，其特征在于：所述安装骨架(2)上还绕设有制冷导体(5)，所述制冷导体(5)两端连接在制冷机上，所述安装骨架(2)上还绕设有带有流通管道(7)的冷却铜带(8)，所述冷却铜带(8)的进液端和出液端均连接在液氮供液机上。2.根据权利要求1所述的一种无液氦超导磁体的冷却系统，其特征在于：所述防辐射屏(4)外壁绕设有带有流通管道(7)的第二冷却铜带(10)，第二冷却铜带(10)的进液端和出液端均连接在液氮供液机上。3.根据权利要求2所述的一种无液氦超导磁体的冷却系统，其特征在于：所述防辐射屏(4)外壁还绕设有第二制冷导体(11)，所述第二制冷导体(11)两端连接与所述制冷机上。4.根据权利要求3所述的一种无液氦超导磁体的冷却系统，其特征在于：所述制冷机包括冷头(12)，所述冷头(12)设置有一级制冷头(13)和二级制冷头(14)，所述制冷导体(5)两端和所述冷却铜带(8)可连接在二级制冷头(14)上，所述第二冷却铜带(10)和所述第二制冷导体(11)连接在一级制冷头(13)上。5.根据权利要求4所述的一种无液氦超导磁体的冷却系统，其特征在于：所述杜瓦真空筒(1)上设置有颈头安装管(15)，所述冷头(12)通过法兰连接在颈头安装管(15)上，所述制冷导体(5)、第二制冷导体(11)、冷却铜带(8)和第二冷却铜带(10)的两端均定位在所述颈头安装管(15)底部设置的密封板(16)上。6.根据权利要求5所述的一种无液氦超导磁体的冷却系统，其特征在于：所述冷却铜带(8)、所述第二冷却铜带(10)与所述流通管道(7)的截面呈腰型孔状。7.一种采用如权利要求6所述的无液氦超导磁体的冷却系统的冷却方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，液氮供液机在颈头安装管(15)内对冷却铜带(8)和第二冷却铜带(10)灌注液氮，将超导线圈(3)从300K冷却到77K，静置后温度稳定；S2，通过高压氮气吹除冷却铜带(8)和第二冷却铜带(10)内的液氮；S3，吹除干净后，在颈头安装管(15)上安装冷头(12)，其中颈头安装管(15)内的制冷导体(5)和冷却铜带(8)连接在冷头(12)上的二级制冷头(14)上，第二制冷导体(11)和第二冷却铜带(10)连接在冷头(12)上的一级制冷头(13)上，冷头(12)安装完后，将颈头安装管(15)抽成真空；S4，开启制冷机，待到超导线圈(3)的温度达到4.2K时，完成冷却操作。2CN111667969A说明书1/4页一种无液氦超导磁体的冷却系统及其冷却方法技术领域[0001]本发明涉及超导磁体冷却的技术领域，特别涉及一种无液氦超导磁体的冷却系统及其冷却方法。背景技术[0002]随着超导低温技术的发展以及新型超导体材料的发现，超导磁体在应用上得到极大地提高。目前，超导磁体已成为科学研究的重要工具，它在高能物理、受控热核反应、等离子体物理、生物物理、低温物理、磁学、物质结构分析、医学、交通、工业等很多科学探索研究中得到越来越广泛的应用。[0003]超导磁体广泛运用于MRI系统和科研设备例如光谱仪及粒子加速器中，一台超导磁体必须冷却到一定的临界温度，超导磁体才会达到超导状态。制冷机（Cryocooler）通常被以（Cryogenicrefrigerator，Cryogeniccoldhead或者cryo