适合冷态运输的超导磁体支撑结构制造技术

本实用新型专利技术公开了适合冷态运输的超导磁体支撑结构，包括插入密封运输口的支撑筒，其中：支撑筒具有从外至内依次设置的室温端连接部、冷屏热拦截环以及冷端连接筒；室温端连接部压紧固定在低温杜瓦外壳的外侧，内壁与冷屏热拦截环之间还设有密封通道；冷屏热拦截环外壁与冷屏密封连接，内壁设冷端连接筒；冷端连接筒内部设中空腔；密封通道内固定有波纹管；波纹管一端固定在低温杜瓦外壳内壁，另一端自由地向支撑筒的室温端连接部延伸,室温端连接部内壁与低温杜瓦外壳的外侧之间设置有支撑筒垫块。本实用新型专利技术的超导磁体支撑结构，实现了不用先升温放液氦破坏真空，仍然能够保持超导磁体的真空稳定性进行运输，节约了超导磁体运输成本。

【技术实现步骤摘要】
适合冷态运输的超导磁体支撑结构
本技术涉及超导磁体
，特别是涉及适合冷态运输的超导磁体支撑结构。
技术介绍
普通超导磁体结构，磁场由超导线圈里的电流产生。为了维持线圈导线的超导状态，线圈必须保持在极低的温度下，一般是由液氦和低温制冷机的冷头来维持稳定低温的。超导线圈被浸泡在低温杜瓦的液氦容器的液氦里。为了有效的阻止外界的热通过传导、对流或辐射传导至液氦杜瓦而导致液氦的蒸发，超导线圈和杜瓦的低温容器必须放在真空腔和其中的防辐射的冷屏和多层防热辐射薄膜包裹的内部。真空由杜瓦的室温容器维持。但是，无论再好的低温系统也不能完全消除外界的热进入液氦容器，剩余的热辐射和液氦容器在真空中的悬挂系统是主要的漏热途径。冷头的作用是将从支撑原件和剩余辐射的漏入的热量移去，也可以说是将漏热蒸发的氦气液化返回液态。由于超导磁体的温度处于接近绝对零度的4.2K，周围环境的大量热能有向低温杜瓦内部传导的倾向，其中部分热量是通过磁体的悬挂系统。一般磁共振用磁体的液氦杜瓦和其内部的线圈在几百千克到几吨重。将这个低温杜瓦悬挂在真空中是通过一个经过精心设计的悬挂机构完成的。过于坚固的悬挂机构可能会加大漏热，目前的悬挂机构主要由玻璃钢，碳纤维，或合金材料制作。这些材料的共同特点是高机械强度，高抗拉性能，和低热传导系数。经久稳定和在真空里不挥发气体组分也是必须具备的性能。即便使用如此优良性能的材料，热传导也是不能完全消除的，如果这些漏热接近或大于低温冷头的制冷功率，就可能会产生液氦的挥发消耗，给磁体的长期稳定运行带来障碍。所以，精细的悬挂机构设计通常会选取适当的安全系数，使得磁体在运输的过程中是安全的，同时漏热足够地小，可以由一个低温冷头给予降温。但是，随着磁体的尺寸或磁场的增加，如7T（特斯拉）的磁体，磁场线圈和低温杜瓦的重量会加大，要求更加坚固的悬挂机构，这就意味着悬挂机构会带来更大的漏热。当一个冷头的制冷功率不足以平衡这个漏热时，液氦就会开始消耗。重新达到平衡的方法之一是增加冷头。这是一个相对昂贵的方案。冷头和与之相配合的氦气压缩机价格高，而且需要附加水冷或风冷系统，也增加了电力消耗。重新达到平衡的另一个方法是不增加悬挂机构的强度，这时的磁体只是在静止状态时是安全的，运输过程中，磁体必须由附加的支撑机构来固定，使悬挂机构得到保护。磁体真空外壳和冷屏上有四对同心的孔，同一位置，在最里面的液氦容器端面有四个螺丝孔。在正常情况下，真空外壳上的四个孔，由四个真空盲板和密封圈盖住并密封保持真空。有运输附加支撑的磁体在运输时，运输孔安装运输支撑筒，并和里面的液氦杜瓦以及外面的真空外壳用螺丝紧固连接。这样的运输支撑机构有效的将线圈和低温杜瓦的重量和运输时受到的冲击力通过更加坚固的支撑筒传到外壳上。有效地保护了磁体原有的绝热支撑。这个方案的缺点是需要破坏真空，从而彻底地将磁体恢复到常温状态。磁体的回温不仅要浪费大量的液氦，还需要大量的时间。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种使得线圈和低温杜瓦在不破坏真空的情况下，被有效地支撑起来，而且漏热被控制在允许范围之内，超导磁体可以支持在冷态的情况下运输磁体。可以在不增加太多漏热的情况下，增加外壳对其内部的低温杜瓦和线圈的支撑，以有效地抵御运输过程中可能产生的机械冲击，保护超导磁体内部的悬挂机构的适合冷态运输的超导磁体支撑结构。本技术所采用的技术方案是：适合冷态运输的超导磁体支撑结构，连接在低温杜瓦外壳的密封运输口上，用于支撑以及密封密封运输口，包括插入密封运输口的支撑筒，其中：支撑筒，具有从外至内依次设置的室温端连接部、冷屏热拦截环以及冷端连接筒；室温端连接部，压紧固定在低温杜瓦外壳的外侧，内壁与冷屏热拦截环之间还设有密封通道；冷屏热拦截环，外壁与冷屏密封连接，内壁设冷端连接筒；冷端连接筒，内部设中空腔，供给液氦容器的支撑轴插拔使用；密封通道内固定有波纹管；波纹管，一端固定在低温杜瓦外壳内壁，另一端自由地向支撑筒的室温端连接部延伸，进而实现在支撑筒移动时，仍然能够保持其稳定性，保证超导磁体筒内的冷气不泄漏；超磁导体运输时,室温端连接部内壁与低温杜瓦外壳的外侧之间设置有支撑筒垫块。优选地，超导磁体日常工作时,室温端连接部与低温杜瓦外壳的外侧贴紧固定。优选地，冷屏热拦截环与冷屏连接的外侧还设有密封增强筒。优选地，密封增强筒固定在冷屏上，当支撑筒脱离液氦容器时，不会被带动脱离，一方面可以提高冷屏热拦截环的脱离效率，另一方面避免热损耗的产生。波纹管具有波纹连接部和波纹伸缩管，其中：波纹连接部，一端固定在低温杜瓦外壳内壁，另一端固定连接波纹伸缩管；波纹伸缩管，置于向支撑筒内，自由地向支撑筒的室温端连接部延伸。优选地，波纹连接部与低温杜瓦外壳内部连接的部分使用焊接固定连接。优选地，波纹管的波纹伸缩管长度，小于低温杜瓦外壳、支撑筒垫块和室温端连接部的总厚度。优选地，冷屏热拦截环的长度大于波纹管的压缩长度加上低温杜瓦外壳内壁至冷屏内壁的长度之和。优选地，支撑筒位于冷端连接筒与冷屏热拦截环之间还设有减轻凹槽。优选地，室温端连接部通过若干根螺杆压紧固定在低温杜瓦外壳的外侧。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术的适合冷态运输的超导磁体的支撑结构，实现了不用先升温放液氦破坏真空，仍然能够保持超导磁体的真空稳定性进行运输，节约了超导磁体运输成本。具体地说，使用了本技术的支撑结构后，超导磁体运输更加方便。不用先升温放液氦破坏真空，只需要在室温端连接部内壁与低温杜瓦外壳的外侧之间设置有支撑筒垫块，从而使得支撑筒的冷端连接筒从液氦容器的支撑轴外侧脱离出来，并且此时密封通道变长，波纹管由工作时的压缩状态变成自由伸缩状态，当整个超导磁体被移动时，即使受到碰撞或者晃动，波纹管会吸收振动能量，不会造成对超导磁体的低温杜瓦外壳以及冷屏、液氦容器等的损伤，而且能够保证整个超导磁体的正常密封，不漏热。如此一来，在使用该支撑结构之前，超导磁体的运输时间比较长，首先需要大概多十几天将超导磁恢复到常温再运输，运输之后还需要重新充装新的液氦；现在可以带着液氦运输，不仅节约了运输时间和液氦资源。具体地说，一套超导磁体的运输，液氦成本大约300元每升，一个超导磁体大约需要1000L液氦，故而一套超导磁体的运输成本能节约几十万。综上所述，本技术的适合冷态运输的超导磁体的支撑结构,其隔热支撑机理使得线圈和低温杜瓦在不破坏真空的情况下，被有效地支撑起来，而且漏热被控制在允许范围之内，不但节约了运输成本，还缩短运输的周期，具有极大的应用前景。附图说明图1为适合冷态运输的超导磁体的支撑结构的结构图；图2为图1的A-A的剖视图；图3为图2的A处在运输状态的放大视图；图4为图2的A处在超导磁体正常工作状态时的放大视图；其中：1-低温杜瓦外壳，2-冷屏，3-液氦容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适合冷态运输的超导磁体支撑结构，连接在低温杜瓦外壳（1）的密封运输口（9）上，用于支撑以及密封密封运输口（9），其特征在于：包括插入密封运输口（9）的支撑筒（4），其中：/n支撑筒（4），具有从外至内依次设置的室温端连接部（41）、冷屏热拦截环（42）以及冷端连接筒（43）；/n室温端连接部（41），压紧固定在低温杜瓦外壳（1）的外侧，内壁与冷屏热拦截环（42）之间还设有密封通道（44）；/n冷屏热拦截环（42），外壁与冷屏（2）密封连接，内壁设冷端连接筒（43）；/n冷端连接筒（43），内部设中空腔（431），供给液氦容器（3）的支撑轴（31）插拔使用；/n密封通道（44）内固定有波纹管（5）；/n波纹管（5），一端固定在低温杜瓦外壳（1）内壁，另一端自由地向支撑筒（4）的室温端连接部（41）延伸；/n超磁导体运输时, 室温端连接部（41）内壁与低温杜瓦外壳（1）的外侧之间设置有支撑筒垫块（6）。/n

【技术特征摘要】
1.适合冷态运输的超导磁体支撑结构，连接在低温杜瓦外壳（1）的密封运输口（9）上，用于支撑以及密封密封运输口（9），其特征在于：包括插入密封运输口（9）的支撑筒（4），其中：
支撑筒（4），具有从外至内依次设置的室温端连接部（41）、冷屏热拦截环（42）以及冷端连接筒（43）；
室温端连接部（41），压紧固定在低温杜瓦外壳（1）的外侧，内壁与冷屏热拦截环（42）之间还设有密封通道（44）；
冷屏热拦截环（42），外壁与冷屏（2）密封连接，内壁设冷端连接筒（43）；
冷端连接筒（43），内部设中空腔（431），供给液氦容器（3）的支撑轴（31）插拔使用；
密封通道（44）内固定有波纹管（5）；
波纹管（5），一端固定在低温杜瓦外壳（1）内壁，另一端自由地向支撑筒（4）的室温端连接部（41）延伸；
超磁导体运输时,室温端连接部（41）内壁与低温杜瓦外壳（1）的外侧之间设置有支撑筒垫块（6）。


2.根据权利要求1所述的适合冷态运输的超导磁体支撑结构，其特征在于：超导磁体日常工作时,室温端连接部（41）与低温杜瓦外壳（1）的外侧贴紧固定。


3.根据权利要求1所述的适合冷态运输的超导磁体支撑结构，其特征在于：冷屏热拦截环（42）与冷屏（2）连接的外侧还设有密封增强筒（7）。


4.根据权利要求3所述的适合冷态运输的超导磁体支撑结构，其特征在于：所述密封增强筒（7）固定在冷屏（2）上。

【专利技术属性】
技术研发人员：高而震，董振斌，涂炜旻，张翔，李泳，张秀加，
申请(专利权)人：江苏美时医疗技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32