CN214541777U - 一种低温***的超导磁体装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温***的超导磁体装置，包括：300K容器，300K容器内设置50K冷屏，50K冷屏内设置4K筒体，4K筒体内设置磁体线圈，300K容器、50K冷屏及4K筒体内均为真空，4K筒体上设置储罐，储罐上分别设置与储罐内部连通的输液管和排气管，输液管的外端分别穿过50K冷屏和300K容器与第一堵头连接，输液管的外端分别穿过50K冷屏和300K容器与第二堵头连接。向储液罐中输入液氮，再将储液罐中的气体排出，可以冷却4K筒体，无需向4K筒体内部输入液氮，也无需将4K筒体内部反复抽真空，只需将储液罐、输液管和排气管中抽真空即可，操作方便，避免了容器损坏造成液氮蒸发，结构简单，便于加工。

Description

一种低温***的超导磁体装置

技术领域

本实用新型涉及超导磁体技术领域，更具体地说，涉及一种低温***的超导磁体装置。

背景技术

目前方案为4K筒体为独立容器，可以充装低温液体(LN2、LHe)。通过服务塔上的输液管对磁体进行输液或排液操作。输液前及排液后，4K筒体都要充分抽真空置换。对4K筒体的气密性要求高。

现有方案4K筒体是密闭容器，正常工作时内部气体压力较大，无法排出可能造成容器破坏，大量低温液体蒸发；4K筒体输液氮前、及排液氮后，需要对4K筒体充分置换，磁体冷却降温的工艺复杂，可操作性不好。

综上所述，如何防止容器破坏、液体蒸发、降低冷却工艺的复杂性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种低温***的超导磁体装置，该低温***的超导磁体装置中的4K筒体上设置储罐对4K筒体进行冷却，无需向4K筒体中输入液氮冷却，可以避免4K筒体损坏，防止了液氮蒸发，结构简单，便于加工。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种低温***的超导磁体装置，包括：300K容器，所述300K容器内设置50K冷屏，所述50K冷屏内设置4K筒体，所述4K筒体内设置磁体线圈，所述300K容器、所述50K冷屏及所述4K筒体内均为真空，所述4K筒体上设置储罐，所述储罐上分别设置与所述储罐内部连通的输液管和排气管，所述输液管的外端分别穿过所述50K冷屏和所述300K容器与第一堵头连接，所述输液管的外端分别穿过所述50K冷屏和所述300K容器与第二堵头连接。

优选地，所述50K冷屏设置第一开孔，所述4K筒体设置与所述第一开孔对应的第二开孔。

优选地，所述300K容器上设置电流引线组件，所述电流引线组件的下端沿所述第一开孔伸入所述50K冷屏中，所述电流引线组件的下端连接4K内电缆，所述4K内电缆沿所述第二开孔进入所述4K筒体中连接于接头，所述接头与所述磁体线圈连接。

优选地，所述电流引线组件与所述50K冷屏连接。

优选地，所述300K容器上设置伸入所述4K筒体内的冷头，所述冷头包括第一冷机和第二冷机，所述第一冷机与所述50K冷屏连接，所述第二冷机与所述磁体线圈连接。

优选地，所述第二冷机通过铜线或铜排与所述磁体线圈连接。

优选地，所述磁体线圈包括线圈骨架及缠绕于所述线圈骨架的超导线圈，所述线圈骨架安装于所述4K筒体的内部底面。

优选地，所述线圈骨架焊接于所述4K筒体的内部底面。

优选地，所述线圈骨架的外部设置骨架加强筋，所述骨架加强筋与所述4K筒体的内壁焊接。

优选地，所述输液管、所述排气管、所述储罐和所述4K筒体均为不锈钢件。

本申请所提供的低温***的超导磁体装置通过在4K筒体上设置储液罐，并通过第一堵头和输液管向储液罐中输入液氮，再将储液罐中的气体由排气管和第二堵头排出，从而可以冷却4K筒体，无需向4K筒体内部输入液氮，也无需将4K筒体内部反复抽真空，在冷却开始前或结束后，只需将储液罐、输液管和排气管中抽真空即可，操作方便，避免了容器损坏造成液氮蒸发，并且结构简单，便于加工。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的低温***的超导磁体装置的示意图。

图1中：

1-第一堵头、2-电流引线组件、3-冷头、4-第一冷机、5-第二堵头、6-排气管、7-4K筒体、8-第二冷机、9-铜线或铜排、10-接头、11-骨架加强筋、12-超导线圈、13-线圈骨架、14-储罐、15-50K冷屏、16-4K内电缆、17-300K容器、18-输液管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种低温***的超导磁体装置，该低温***的超导磁体装置中的4K筒体上设置储罐对4K筒体进行冷却，无需向4K筒体中输入液氮冷却，可以避免4K筒体损坏，防止了液氮蒸发，结构简单，便于加工。

请参考图1，一种低温***的超导磁体装置，包括：300K容器17，300K容器17内设置50K冷屏15，50K冷屏15内设置4K筒体7，4K筒体7内设置磁体线圈，300K容器17、50K冷屏15及4K筒体7内均为真空，4K筒体7上设置储罐14，储罐14上分别设置与储罐14内部连通的输液管18和排气管6，输液管18的外端分别穿过50K冷屏15和300K容器17与第一堵头1连接，输液管18的外端分别穿过50K冷屏15和300K容器17与第二堵头5连接。

需要说明的是，第一堵头1和第二堵头5均设置于300K容器17外部，与真空机、液氮机等装置连接。第一堵头1与第二堵头5可以打开也可以关闭，第一堵头1打开时，将第一堵头1与液氮机连接，利用液氮机向储罐14中输入液氮，液氮吸收热量后变为氮气，将第二堵头5打开可以将气体排出，冷却后需要将储罐14中抽真空，可通过第一堵头1或第二堵头5与真空机连接，将储罐14、输液管18和排气管6抽真空，保证内部真空环境。

磁体线圈通过电线与外部电力连接，通电后可产生磁性，磁体线圈的外部即4K筒体7保持真空、50K冷屏15内保持真空、300K容器17内保持真空可保证磁体的超导性。

储液罐可设置于由于储液罐内用于储存液氮，对4K筒体7进行冷却，所以需要将储液罐贴合于4K筒体7设置，储罐14的具体形状和安装位置可根据实际应用情况进行设置，例如，可设置于4K筒体7内、4K筒体7外的任何几何空间。输液管18和排气管6的具体形状和位置可根据实际应用情况进行设置。储罐14主要是降温时进行储存液氮，在某些应用场景，也可以在储罐14里储存少量的液氦。

本申请所提供的低温***的超导磁体装置通过在4K筒体7上设置储液罐，并通过第一堵头1和输液管18向储液罐中输入液氮，再将储液罐中的气体由排气管6和第二堵头5排出，从而可以冷却4K筒体7，无需向4K筒体7内部输入液氮，也无需将4K筒体7内部反复抽真空，在冷却开始前或结束后，只需将储液罐、输液管18和排气管6中抽真空即可，操作方便，避免了容器损坏造成液氮蒸发，并且结构简单，便于加工。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，50K冷屏15设置第一开孔，4K筒体7设置与第一开孔对应的第二开孔。

需要说明的是，第一开孔和第二开孔的设置，使得4K筒体7内部空间与50K冷屏15内部空间、300K容器17内部空间相互连通，在抽真空时，由于4K筒体7上设置储罐14，只需一次性将所有容器内部抽真空即可，无需反复操作。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，300K容器17上设置电流引线组件2，电流引线组件2的下端沿第一开孔伸入50K冷屏15中，电流引线组件2的下端连接4K内电缆16，4K内电缆16沿第二开孔进入4K筒体7中连接于接头10，接头10与磁体线圈连接。

需要说明的是，电流引线组件2的外端固定在300K容器17的外壁，并与外部电源供电电缆连接。电流引线组件2沿300K容器17的外壁穿入300K容器17内部，内端沿第一开孔伸入50K冷屏15中，以与4K内电缆16连接。现有技术中，在4K筒体7上设置电接头10，将4K内电缆16通过电接头10与磁体线圈连接，由于电接头10不牢靠，容易脱落，造成4K筒体7内部漏气。本实施例4K筒体7上设置第二开孔，当4K内电缆16与磁体线圈连接时，无需在4K筒体7上设置电接头10，直接将4K内电缆16穿过第二开孔与接头10连接，接头10与磁体线圈连接，从而完成电力传输。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，电流引线组件2与50K冷屏15连接。

需要说明的是，电流引线组件2与50K冷屏15热连接以导冷，利用50K冷屏15为电流引线组件2降温，避免了因热量过高造成的事故。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，300K容器17上设置伸入4K筒体7内的冷头3，冷头3包括第一冷机4和第二冷机8，第一冷机4与50K冷屏15连接，第二冷机8与磁体线圈连接。

需要说明的是，冷头3为制冷机，可以冷却连接的50K冷屏15和磁体线圈，第一冷机4与50K冷屏15连接导冷，第二冷机8与磁体线圈连接导冷，进一步降低了50K冷屏15和磁体线圈的温度，提升了冷却效果。

为了简化连接结构，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第二冷机8通过铜线或铜排9与磁体线圈连接。铜线根数或铜排的排数可根据实际应用情况进行设置，为了提升冷却传输效果，可以将铜线或铜排9的数量设置为两组以上。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，磁体线圈包括线圈骨架13及缠绕于线圈骨架13的超导线圈12，线圈骨架13安装于4K筒体7的内部底面。线圈骨架13的安装方向与和超导线圈12的缠绕方式可以固定磁体线圈的磁场方向，将线圈骨架13固定在4K筒体7的内部底面可稳定磁体线圈的安装。

为了进一步稳定线圈骨架13与4K筒体7之间的连接，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，线圈骨架13焊接于4K筒体7的内部底面。焊接的方式不仅连接稳定，且便于操作，结构无需做其他改动。

为了进一步稳定线圈骨架13的安装，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，线圈骨架13的外部设置骨架加强筋11，骨架加强筋11与4K筒体7的内壁焊接。

需要说明的是，骨架加强筋11的形状、体积及设置方向均可根据实际应用情况进行设置，优选地，骨架加强筋11均匀设置于线圈骨架13的外侧，以使骨架线圈受到的每个方向的力均为一致，保证线圈骨架13的平衡性。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，输液管18、排气管6、储罐14和4K筒体7均为不锈钢件。

需要说明的是，由于输液管18、排气管6和储罐14均需反复通气，可能将水气通入管路中，将输液管18排气管6和储罐14均设置为不锈钢件可以避免生锈，且不锈钢的结构稳定不易被腐蚀。4K筒体7设置为不锈钢件可以加强结构稳定性，避免发生形变。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的低温***的超导磁体装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温***的超导磁体装置，包括：300K容器(17)，所述300K容器(17)内设置50K冷屏(15)，所述50K冷屏(15)内设置4K筒体(7)，所述4K筒体(7)内设置磁体线圈，所述300K容器(17)、所述50K冷屏(15)及所述4K筒体(7)内均为真空，其特征在于，所述4K筒体(7)上设置储罐(14)，所述储罐(14)上分别设置与所述储罐(14)内部连通的输液管(18)和排气管(6)，所述输液管(18)的外端分别穿过所述50K冷屏(15)和所述300K容器(17)与第一堵头(1)连接，所述输液管(18)的外端分别穿过所述50K冷屏(15)和所述300K容器(17)与第二堵头(5)连接。

2.根据权利要求1所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述50K冷屏(15)设置第一开孔，所述4K筒体(7)设置与所述第一开孔对应的第二开孔。

3.根据权利要求2所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述300K容器(17)上设置电流引线组件(2)，所述电流引线组件(2)的下端沿所述第一开孔伸入所述50K冷屏(15)中，所述电流引线组件(2)的下端连接4K内电缆(16)，所述4K内电缆(16)沿所述第二开孔进入所述4K筒体(7)中连接于接头(10)，所述接头(10)与所述磁体线圈连接。

4.根据权利要求3所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述电流引线组件(2)与所述50K冷屏(15)连接。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述300K容器(17)上设置伸入所述4K筒体(7)内的冷头(3)，所述冷头(3)包括第一冷机(4)和第二冷机(8)，所述第一冷机(4)与所述50K冷屏(15)连接，所述第二冷机(8)与所述磁体线圈连接。

6.根据权利要求5所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述第二冷机(8)通过铜线或铜排(9)与所述磁体线圈连接。

7.根据权利要求1所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述磁体线圈包括线圈骨架(13)及缠绕于所述线圈骨架(13)的超导线圈(12)，所述线圈骨架(13)安装于所述4K筒体(7)的内部底面。

8.根据权利要求7所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述线圈骨架(13)焊接于所述4K筒体(7)的内部底面。

9.根据权利要求7所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述线圈骨架(13)的外部设置骨架加强筋(11)，所述骨架加强筋(11)与所述4K筒体(7)的内壁焊接。

10.根据权利要求1所述的低温***的超导磁体装置，其特征在于，所述输液管(18)、所述排气管(6)、所述储罐(14)和所述4K筒体(7)均为不锈钢件。

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