[实用新型]用于超导磁体的制冷剂冷却系统

说明书

本实用新型涉及一种用于超导磁体的制冷剂冷却系统，所述制冷剂冷却系统包括：制冷剂腔(20)，所述制冷剂腔与围绕所述超导磁体(10)的冷却组件(12)连接；再冷凝腔(30)，所述再冷凝腔设置成在竖向方向上高于所述制冷剂腔；致冷设备(40)，所述致冷设备设置在所述再冷凝腔(30)中并用于冷却所述再冷凝腔(30)中的制冷剂；所述再冷凝腔(30)与所述制冷剂腔(20)通过单管管路(18)连通。所述制冷剂冷却系统采用单管管路连接实现了一种简单而紧凑的设计，其能够显著地节省制冷剂冷却回路中的结构空间，降低连接复杂度，降低了管路泄漏的风险，从而实现了更加稳定的制冷剂冷却系统。

技术领域

本实用新型涉及一种用于超导磁体的制冷剂冷却系统。

背景技术

全球氦气市场使得干磁体(也称为密封磁体、无制冷剂磁体或非浸泡式磁体)技术成为未来的超导磁体平台。在这种磁体中，在致冷设备和冷却物质之间存在制冷剂循环回路。在氦气的情况下通过该制冷剂循环回路可实现从冷却物质到致冷设备的高效的单向传热。

在现有技术中，参见图2，在致冷设备和冷却物质之间的制冷剂循环回路通常包括再冷凝腔和制冷剂腔以及分别与再冷凝腔和制冷剂腔连接的分开的两条单独的管路。其中一条液体管路用于将在再冷凝腔中借助致冷设备冷却的制冷剂从再冷凝腔提供给制冷剂腔，并且另一条热蒸气管路用于将在制冷剂腔中吸收了来自磁体的热量的热蒸气从制冷剂腔输送回到再冷凝腔中。由于在此设置了两条独立的管路，防止了两个管路之间的干扰。该循环回路通常由软管构成，其长度通常比制冷剂腔与再冷凝腔的距离更长以允许制冷剂腔与再冷凝腔的相对运动并且满足磁体结构设计的要求。在现有技术中液体管路与热蒸气管路这种两条单独的管路的布置使得占用了大量的结构空间。尤其在制冷剂回路中设有多个制冷剂腔的情况下，这将需要双倍的管路连接到再冷凝腔。管路过多会导致成本增加且零件或系统以及安装复杂，这会给制冷剂冷却系统带来更多的风险，例如泄漏、意外的热振荡、涡流等。

在有些情况下磁体需要通过致冷设备冷却。在高于冷却剂液化温度的温度范围占用了大部分的冷却时间，在此期间，传热模式是自然对流。热蒸汽在再冷凝腔中被冷却并且密度增大。而在制冷剂腔中吸收热量而变热。因此，制冷剂通过重力和浮力的驱动通过液体管路和热蒸气管路进行循环。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于超导磁体的制冷剂冷却系统，该制冷剂冷却系统采用单管管路连接，从而实现了一种简单而紧凑的设计，其能够显著地节省制冷剂冷却回路中的结构空间，降低连接复杂度，降低了管路泄漏的风险，从而实现了更加稳定的制冷剂冷却系统。

该目的通过根据本实用新型的用于超导磁体的制冷剂冷却系统实现，所述制冷剂冷却系统包括：制冷剂腔，所述制冷剂腔与围绕所述超导磁体的冷却组件连接；再冷凝腔，所述再冷凝腔设置成在竖向方向上高于所述制冷剂腔；致冷设备，所述致冷设备设置在所述再冷凝腔中并用于冷却所述再冷凝腔中的制冷剂；所述再冷凝腔与所述制冷剂腔通过单管管路连通。

相比于现有技术中的两个单独的管路的设置方式，通过在再冷凝腔与制冷剂腔之间设置单管管路使得在单根管路中同时发生向上和向下的流动，由此制冷剂冷却系统中的管路减少了一半并进而降低了制造成本。此外，单管管路所占用的空间较小，因此比双管布置方式更加紧凑，从而使得制冷剂冷却系统中有更多空间用于其他部件，因此制冷剂冷却系统的设计更加灵活并且结构更加简单。由于管路数量减小，使得这种简单紧凑型的制冷剂冷却系统的制造、运输和组装都更加简单，并且降低这些方面的成本以及人工成本。再者，由于在MRI扫描中，这种管路会发生振动，管路数量的减少同样会降低管路振动对磁场和 RF信号的干扰。此外，单管管路的设计使得再冷凝腔和制冷剂腔之间的连接路径最短，从而制冷剂流动阻力也最小，这在自然对流的情况下尤其重要。再者，单管管路的简单结构设计使得能够更加灵活地添加更多制冷剂腔，而无需使系统设计复杂化，只需要为每个制冷剂腔增加一根管路即可。