[实用新型]一种用于超导磁体的制冷机夹套结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及低温工程以及超导磁体技术领域，特别涉及一种用于超导磁体的制冷机夹套结构。

背景技术

目前应用于临床的大部分磁共振成像系统（MRI）的超导磁体内充满了昂贵的液氦（LHe）来维持低温超导线所需的临界温度。但是，不断攀升的液氦价格和极有可能短缺的液氦资源，大幅增加了对无液氦磁体的需求。无液氦磁体与液氦磁体相比，无需液氦做制冷剂而仅由制冷机控制工作环境温度，但是目前的制冷机制冷功率有限，比如二级脉管制冷机，一级冷头制冷功率 50K时为35W，二级冷头的制冷功率10K时只有1.5W。所以对整体结构的密封性能和内部传热连接，外部漏热保护的要求更高。

由于超导磁体的制冷机在工作一段时间后需要更换维护，在安装和拆卸时，传统的制冷机夹套结构会破坏超导磁体的密闭结构，无液氦磁体需要一个良好的真空环境来满足与外界的隔热，这无法满足无液氦磁体对于密闭性能的要求。

传统夹套的管壁上端与室温相连,下端与超导磁体内部相连，对于漏热要求并不是很严格的液氦磁体而言，通过夹套管壁的传导漏热易由液氦汽化带走，但无液氦磁体对于漏热要求极高，传统的夹套结构无法满足。

传统的制冷机安装时，制冷机冷头的热连接效率不高，铟接触片无法与制冷机冷头充分接触，传热效率无法满足无液氦磁体的需要。所以，设计一种用于超导磁体的制冷机夹套结构十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有的制冷机夹套结构的不足，也保证了无液氦磁体整体真空密闭的需求，提出一种用于超导磁体的制冷机夹套结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于超导磁体的制冷机夹套结构，从上往下依次包括制冷机法兰座、一级波纹管、与冷屏形成热连接的一级法兰座、二级波纹管，以及与超导线圈形成热连接的二级法兰座；所述的制冷机法兰座与一级法兰座之间通过一级波纹管连接，所述的一级法兰座与二级法兰座之间通过二级波纹管连接。

作为优选，所述的制冷机法兰座上端设有与待安装的制冷机实现密封安装的密封圈，制冷机法兰座下端外壁焊接有真空杜瓦上盖板，制冷机法兰座内壁与一级波纹管上端通过铜-不锈钢钎焊法熔接连接，制冷机法兰座侧壁开有供真空泵连接的真空通孔。

作为优选，所述的一级法兰座上端位于一级波纹管内侧处设有一个制冷机一级冷头，一级法兰座上端设有一个尺寸与制冷机一级冷头匹配、用于容置制冷机一级冷头的内凹限位锥槽；所述的制冷机一级冷头与一级法兰座之间设有一级铟接触片，制冷机一级冷头与一级法兰座之间通过一级铟接触片由压力实现高效地热连接；所述的一级法兰座上端外壁与一级波纹管下端通过铜-不锈钢钎焊法熔接连接，内部开有供制冷机穿过的通孔，下端外壁与二级波纹管上端通过铜-不锈钢钎焊法熔接连接，底部与一个一级导冷带焊接。

作为优选，所述的二级法兰座上端位于二级波纹管内侧处设有一个制冷机二级冷头，二级法兰座上端设有一个尺寸与制冷机二级冷头匹配、用于容置制冷机二级冷头的内凹限位锥槽；所述的制冷机二级冷头与二级法兰座之间设有二级铟接触片，制冷机二级冷头与二级法兰座之间通过二级铟接触片由压力实现高效地热连接；所述的二级法兰座上端外壁与二级波纹管下端通过铜-不锈钢钎焊法熔接连接，底部与一个二级导冷带焊接。

作为优选，所述的一级波纹管、二级波纹管、制冷机一级冷头和制冷机二级冷头四者同轴设置，延长了制冷级冷头压缩腔活塞的使用寿命；所述的一级波纹管的长度与制冷机一级冷头压缩腔的长度适配，所述的二级波纹管的长度与制冷机二级冷头压缩腔的长度适配。

本实用新型的有益效果：

本实用新型利用双波纹管夹套组件保持密封，保证杜瓦真空密闭性能，也大幅降低了冷头安装拆卸的传导漏热，防止磁体失超；本实用新型利用波纹管管壁较薄和长度较长等特点，大幅降低了传统的冷头夹套的传导漏热；本实用新型利用双波纹管夹套组件的回复力保证冷头与铟接触片接触紧密，实现了高效地热连接；本实用新型利用一级、二级法兰座的内凹限位锥槽保证制冷机安装精确性，使制冷机与双波纹管夹套组件制同轴设置，且制冷机冷头与铟接触片之间接触面积最大。

附图说明

图1 为制冷机与本实用新型一种用于超导磁体的制冷机夹套结构剖面图。

图2 为制冷机与本实用新型一种用于超导磁体的制冷机夹套结构示意图。

图3 为图1中Ⅰ的局部放大图。

图4 为图1中Ⅱ的局部放大图。

图5 为图1中Ⅲ的局部放大图。

图6 为一级法兰座示意图。