[发明专利]一种超导磁体用热开关

说明书

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，具体涉及一种超导磁体用热开关。

背景技术

基于超导磁体的制冷系统，其核心器件超导磁体需要保持在液氦温区下才能正常工作，磁体线圈的匝数越多，使得磁体的冷却时间越长。因此，随着磁体线圈的体积和重量的变大，超导磁体的冷却时间会比较长，不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超导磁体用热开关，该热开关具有单向导热、自动开关、热交换量大、冷损小等特点，可以实现超导磁体的高效冷却。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种超导磁体用热开关，包括依次设置的上开关、气隙式储气容器和下开关；所述上开关与制冷机一级冷头相连；所述下开关与超导磁体相连；所述气隙式储气容器包括储气筒、嵌入安装在储气筒筒壁上的波纹管以及贮存在储气筒内的气体介质。

进一步的，所述气体介质为氦气、氮气、氖气中的任意一种。

进一步的，所述储气筒采用无磁不锈钢材料。

进一步的，所述波纹管采用不锈钢材料，且该波纹管的壁厚为0.2mm。

进一步的，所述储气筒筒壁上开设有安装口，所述波纹管安装在安装口中。

由以上技术方案可知，本发明不仅具有单向导热、自动开关、热交换量大、冷损小等特点，还能够减少冷却时间，加快磁体冷却效率，实现超导磁体的高效冷却，提高系统运行效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中：

1、上开关，2、储气筒，3、下开关，4、气体介质，5、波纹管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的一种超导磁体用热开关，包括依次设置的上开关1、气隙式储气容器2和下开关3；所述上开关1与制冷机一级冷头相连；所述下开关3与超导磁体相连；所述气隙式储气容器包括储气筒2、嵌入安装在储气筒2筒壁上的波纹管5以及贮存在储气筒2内的气体介质4。

进一步的，所述气体介质4为氦气、氮气、氖气中的任意一种，具有优良的导热系数。

进一步的，所述储气筒2采用导热系数较低的316L无磁不锈钢材料加工制作而成。

进一步的，所述波纹管5采用不锈钢材料，且该波纹管的壁厚为0.2mm。

进一步的，所述储气筒2筒壁上开设有安装口，所述波纹管5安装在安装口中。优选的，在储气筒的上下两端分别安装有一个波纹管。通过在储气筒的筒壁上嵌入安装波纹管，不仅能够降低储气筒的壁厚产生的导热影响，还能够补偿低温下材料的收缩量。

本发明的工作原理为：

在制冷机降温前期，将一级冷头冷量通过本发明所述的热开关传导给二级冷头来冷却磁体。当磁体温度降至与一级冷头温度相当时，本发明所述的热开关内部的导热气体随着温度的降低而逐渐冷却至液体乃至固体状态，气体导热系数随着气体压力的降低而减小，从而使本发明所述的热开关自动断开，仅利用二级冷头冷量继续冷却磁体至4-5K。当制冷机在回温过程中，本发明所述的热开关内已经液化/固化的导热气体随着温度的升高而汽化，恢复至导热系数较高的状态，待下次开机降温时再次发挥主动导冷作用，提高了制冷效率。上面所提及的导热气体即储气筒中填充的气体介质。综上所述，本发明可以提高超导磁体的冷却效率，在确保超导磁体在稳定的低温环境下探测的基础上，减少冷却时间，为超导磁体的推广提供保障。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。