[发明专利]一种冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却装置，具体来说，本发明涉及一种用于超导磁 体的冷却装置，尤其是一种用于超导磁体锻炼性励磁的冷却装置。

背景技术

超导体的临界温度一般很低，通常需要将用于产生超导磁场的超导 线圈冷却在液氦中才能获得超导特性，而液氦是一种非常昂贵且不容易 操作的制冷剂。

超导磁体一般由超导线圈和支架构成，通常，超导磁体会在实现全 部励磁前要进行初始励磁，或者称为锻炼性励磁。在锻炼性励磁过程中， 超导线圈上有电流流过，并产生洛伦兹力，因此超导线圈会产生微小的 滑动，从一个位置移动到另一个位置，此时，超导线圈会在洛伦兹力或 摩擦力的作用下，将动能转换为热能。由于制造超导线圈的材料在低温 下的比热很小，所以尽管滑动所产生的热量很少，但也足以使超导线圈 这一部位的温度升高到临界温度以上，此时磁体有可能突然从超导态转 入正常态，即形成锻炼性励磁阶段的失超现象。超导磁体在励磁或工作 过程中一旦失超，磁体中的储能立即以焦耳热的形式放出，使磁体的温 度上升，引起液氦急剧气化。失超发生之后，需要抑制因液氦气化而产 生的低温容器内的压力上升，因此需要将气化产生的氦气通过排气管路 排到真空容器的外侧，这会损失掉一部分液氦，并且，在下一次励磁前， 需要重新加满液氦。液氦是非常稀有的商品，价格十分高昂，每次失超 在液氦上的花费都非常巨大，因而锻炼性励磁的失超率是影响磁体制造 成本的主要因素。因此，需要设法降低锻炼性励磁的失超率，以降低磁 体制造的成本。

图1所示为一种现有的励磁装置。如图所示，该装置中包括：一个 超导磁体4，该超导磁体4通过两个电流引线5分别连接至一个负极管9 和一个正极管10，负极管9和正极管10连接到一个服务塔8，再通过服 务塔8上的接口与一个励磁电源13相连；一个容纳上述超导磁体4的低 温容器3，该低温容器3中具有将上述超导磁体4冷却到临界温度以下的 冷却剂；一个包围在上述低温容器3外围的热屏蔽层2；一个外部真空夹 层1，所述外部真空夹层1包围在上述热屏蔽层2外围，将上述热屏蔽层 2与外界环境隔开。

低温容器3上具有一个用于排出氦气的排气管路14以及一个用于对 所述低温容器3进行冷却的冷头7。其中，排气管路14一端通过服务塔 8与所述低温容器3连通，另一端与外界环境相通。

排气管路14上设有一个允许气体向外界环境排出的失超阀12，当低 温容器3中的压力超过设定的压力时，该失超阀12处于打开状态，当低 温容器3中的压力比设定的压力小时，该失超阀处于关闭状态。

励磁电源13经过服务塔8、负极管9、正极管10和电流引线5与超 导磁体4相连，励磁时负极管9、正极管10是由低温容器3蒸发排出的 少量气体冷却的。当超导磁体出现失超时，不同超导线圈会产生不同电 压信号，经过导线6、服务塔8输入到失超探测器11上，用以探测具体 是那个超导线圈先发生失超。失超时低温容器3中的液氦会急剧气化， 并排出低温容器3，然后排出的气体经失超阀12从排气管路14中排出， 避免因低温容器3中气化的气体压力的升高对整个装置造成损害。

上述现有技术利用液氦和冷头7可以将超导磁体4冷却到超导临界 温度之下，但是所得到的温度还不够低，在锻炼性励磁过程中在洛伦兹 力或摩擦力作用下将动能转换为热能时，根据上述现有技术得到的温度 还不能够抑制失超的发生，导致在初始锻炼性励磁时存在失超次数较多， 多次失超导致蒸发液氦较多，因而成本较高。

发明内容

因此本发明总的的目的是要减少锻炼性励磁阶段的失超次数，降低 超导磁体的制造成本。

为实现本发明的上述发明目的，本发明提供了一种用于超导磁体的 冷却装置，该冷却装置包括：一个容纳所述超导磁体的低温容器，该低 温容器中具有用来冷却所述超导磁体的冷却剂；一个排气管路，该排气 管路一端与所述低温容器连通，另一端与外界环境相通；所述排气管路 上设有一个允许向外界环境排出气体的失超阀；该冷却装置进一步包括： 一个真空泵，该真空泵通过一个抽气管路与所述排气管路位于所述失超 阀和低温容器之间的部分连通。

在所述真空泵与低温容器之间还设置有一个调节阀。

在所述真空泵与低温容器之间还设置有一个截止阀。