[实用新型]超导开关结构及超导开关组合

说明书

本实用新型涉及一种超导开关结构及超导开关组合，所述超导开关结构包括：具有容纳腔的骨架，绕设于所述骨架外部的开关线圈，以及用于对所述开关线圈加热的加热器；所述骨架上还设有与所述容纳腔连通的入口部和出口部。本实用新型在超导开关的内部设置容纳腔，可达到液氦浸泡的效果，不仅满足超导开关的降温速度要求，同时可防止特殊情况下超导开关温度过高而损坏。

技术领域

本实用新型涉及超导技术领域，特别是涉及超导开关结构及超导开关组合。

背景技术

超导磁体是现代超导技术应用的重要方向，而高场的超导磁体是高场磁共振成像系统(Magnetic Resonance Imaging，MRI)的重要组成部分，主要作用是为MRI的工作提供高强度、高稳定性的背景磁场，便于实现快速、高对比度和高清晰度的成像。超导开关是超导磁体的核心部件，其工作的稳定性和可靠性直接影响着超导磁体线圈回路能否顺利开环和闭环，直接决定着超导磁体的质量。为了保证在关闭超导开关加热器后超导开关能够迅速闭合，需要足够的液氦在超导开关周围，通常超导开关是浸泡在液氦里，以达到超导开关迅速冷却到超导温度闭合开关的目的。传统的超导开关对外部液氦环境依赖性强，且无液氦超导磁体中常采用制冷机直接制冷方式，通过热传导将开关冷却到超导温度，通常这种方式需要更长的时间闭合超导开关，效率低下。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的超导开关对外部液氦环境的依赖及无液氦超导磁体中超导开关闭合时间长的问题，提供一种超导开关结构及超导开关组合。

一种超导开关结构，包括：具有容纳腔的骨架，绕设于所述骨架外部的开关线圈，以及用于对所述开关线圈加热的加热器；所述骨架上还设有与所述容纳腔连通的入口部和出口部。

本技术方案在超导开关的内部设置冷却腔，可达到液氦浸泡的效果，不仅满足超导开关的降温速度要求，同时可防止特殊情况下超导开关因温度过高而损坏。具体地，本技术方案中用于固定开关线圈的骨架具有用于存储冷却剂即液氦的容纳腔，从而当加热器关闭后，容纳腔内的液氦可对绕设于骨架上的开关线圈进行快速冷却，实现开关线圈闭环。同时，传统的超导开关在使用过程中加热会引起液氦挥发至磁体外，形成损失，本技术方案所述骨架上还设有与所述容纳腔连通的入口部和出口部，所述入口部与所述出口部均用于与冷凝组件连接，保证被开关线圈加热后的氦气具有挥发路径和液氦回流路径，达到冷却剂循环使用的效果。本技术方案具有独立封闭的容纳腔以及循环回路，开关线圈温度变化仅引起所述容纳腔中液氦和氦气相互转化，但不会有氦分子逸出，节约成本。

另外，如果超导磁体线圈在某一过程中失超，将会产生大量的热，进而将液氦加热变成氦气，在此过程中，如果容纳腔内液氦没有被完全挥发，则一直有液氦挥发为开关线圈降温，不会出现开关线圈温度过高的情况，保护了超导开关。即使容纳腔中的液氦在失超过程中全部挥发，也最大限度地延长了液氦冷却开关线圈的时间，保证开关线圈不会出现温度过高等极端情况，保护了超导开关，同时也减少了开关线圈的恢复时间。

本技术方案特别适用于少液氦超导磁体，也可运用于常规的超导磁体中。本技术方案内冷却的方式冷却开关线圈，摆脱了超导开关对外部液氦环境的依赖，同时具有内部容纳腔，可达到与外部液氦浸泡方式相同的超导开关闭合时间。

进一步地，所述加热器设于所述开关线圈的表层。

进一步地，所述骨架为导热耐低温骨架。

进一步地，所述入口部为与所述容纳腔连通的入口管；所述出口部为与所述容纳腔连通的出口管。

本技术方案还提供一种超导开关组合，所述超导开关组合包括如上述任一项所述的超导开关结构，以及与所述超导开关结构连接的冷凝组件。本技术方案在超导开关的内部设置冷却腔，可达到液氦浸泡的效果，不仅满足超导开关的降温速度要求，同时可防止特殊情况下超导开关温度过高而损坏。本技术方案具有独立封闭的容纳腔以及循环回路，开关线圈温度变化仅引起所述容纳腔中液氦和氦气相互转化，但不会有氦分子逸出，节约成本。