[发明专利]一种传导冷却超导磁体低温热开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温工程用热开关，特别涉及一种传导冷却超导磁体用的低温热开关。

背景技术

20世纪90年代后期，由于小型制冷机技术的突破和高温超导电流引线的出现，传导冷却超导磁体技术发展迅速，逐渐有取代液氦浸泡超导磁体之势。与传统的液氦浸泡超导磁体系统比较，传导冷却超导磁体不使用液氦来冷却，具有结构紧凑、运行方便和安全性好等优点。在传导冷却超导磁体系统中，制冷机的二级冷头与超导磁体连接，由于制冷机二级冷头的功率很低，当磁体质量较大时，磁体的冷却时间比较长。而制冷机一级冷头的效率相对较高。为了充分利用一级冷头的冷量，可用热开关将一级冷头与磁体相连，缩短磁体的冷却时间。作为一级冷头和磁体之间的热连接和热隔断的热开关应该具有高的传热效率和高的可靠性。

机械式热开关可靠性不高，并且需要较大的力来驱动。磁电-阻热开关除了运行在极低温度下外，其效率很低。热管式热开关通常反应时间很长。气隙式热开关如专利CN1991287公开的热开关，利用气液相变来实现开关的导通与关断，导通能力强，开关比大，但热开关的薄壁外壳始终连接着制冷机的一级和二级，导致二级的冷量向一级传递，降低了制冷机二级的效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提出一种新的传导冷却超导磁体用低温热开关。

本发明的低温热开关由柔性热连接器和自动伸缩器组成。所述的柔性热连接器由上、下两个圆端板和多根软铜线组成。所述的上圆端板和下圆端板采用高纯铜材料制作，并且在上圆端板3的下表面和下圆端板4的上表面各加工有一个环形焊接槽。上圆端板与下圆端板之间通过多根软铜线连接，从而形成良好的热连接。多根软铜线的上端均匀排列并插入到上圆端板的焊接槽内，多根软铜线的下端同样均匀排列并插入到下圆端板的焊接槽内。上圆端板和下圆端板的焊接槽内填有焊锡，将多根软铜线的上端和下端分别与上圆端板、下圆端板焊接，使多根软铜线和上、下两个圆端板固定成一个整体。所述的自动伸缩器由永磁块、高温超导块及弹簧组成。其中永磁块置于弹簧的上端，高温超导块置于弹簧的下端。所述的自动伸缩器置于柔性热连接器内部。自动伸缩器中永磁块的上端面与柔性热连接器上圆端板的下端面采用低温胶粘接在一起，自动伸缩器中高温超导块的下端面与柔性热连接器下圆端板的上端面采用低温胶粘接在一起。

所述的柔性热连接器置于制冷机一级冷头和二级冷头之间，柔性热连接器在伸直状态时的长度约大于制冷机一级冷头与二级冷头的间距。柔性热连接器的下端通过下圆端板上加工的一圈固定孔固定在二级冷头的引出铜板上。柔性热连接器的上端可按工作需要与制冷机一级冷头进行连接或断开。所述的自动伸缩器可随其工作状态伸缩，并带动低温热开关的柔性热连接器同步伸缩。自动伸缩器的伸长和收缩取决于超导磁体的温度。

当超导磁体的温度高于所述的高温超导块的超导临界温度时，高温超导块处于非超导态，此时高温超导块与所述的永磁块之间没有任何作用力，自动伸缩器在所述弹簧的弹力作用下处于伸长状态，并带动柔性热连接器的长度伸长，柔性热连接器上圆端板直接与制冷机一级冷头的引出铜板相连接。这时制冷机的一级冷头和二级冷头之间通过高热导的柔性热连接器实现高效的热连接，制冷机的一级冷头能够有效地将冷量传给超导磁体，从而加快超导磁体的冷却速度。

当超导磁体的温度低于高温超导块的超导临界温度时，高温超导块处于超导态，此时高温超导块将俘获永磁块产生的磁通，与永磁块之间产生吸引力，此吸引力将克服弹簧的弹力使得自动伸缩器向下收缩，并带动柔性热连接器的长度收缩，柔性热连接器上圆端板与制冷机一级冷头分离，从而实现制冷机一级冷头和二级冷头的绝热。

附图说明

图1是本发明的低温热开关中心剖面结构示意图；

图2是柔性热连接器结构示意图；

图3是自动伸缩器结构示意图；

图中，1柔性热连接器，2自动伸缩器，3上圆端板，4下圆端板，5软铜线，6永磁块，7高温超导块，8弹簧。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。