用于电气设备的包括电流引线的低温保持器制造技术

一种通过脉冲管制冷机致冷且包括电气设备的低温保持器，其中电气设备有一电气导体，所述电气导体与脉冲管制冷机的一个或多个管子保持热力接触和机械接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低温冷却设备，以及特别涉及如何将电流从低温保持器中的电气设备中导ASl导出的设计。
技术介绍
图i显示的是一个传统的低温保持器，其中有一，导磁铁io。磁铁10是螺线型，围绕轴A呈对称分布。磁铁IMg在一个7賴口槽12中，槽中至少 装有一种液体冷却剂14。液体^4卩齐赃 鹏超唭沸点时沸腾，并释放出蒸汽 16至赠12的剩余^f只中。电^Mil电流源18弓l入到磁铁10中。通常敝去， 电流源的负l腿过冷却槽表面，通常是用不锈钢制成，与磁铁10相连接。正 向电流引线20经过电气绝缘体24和一个塔状的入口 22进A^ij冷却槽中，从 而向磁铁提供电流。图l中部分显示的外部真空容器26，其热绝真空可以减少 周围环境的热流量。同样图l中一个部分显示的热罩28,可以有效减少在外部 真空容器26和y衬卩槽12之间由M射弓胞的热量转移。 一个制冷机30用来 4條卩槽12中的冷却剂冷却。 一个靴的入口 30,作为外部真空容器和冷却 槽之间的一个通路。这个入口与冷却槽中的空气是流通的，因此也充满了冷却 蒸汽。制冷机30可以是任何已知的 ,像脉管制冷机(PTR)。制冷机作用 于y令却其冷端子34，低于冷却剂14的沸点。这个将使冷端子上的蒸汽16回到 液态形式，滴落到7衬卩槽中。再制冷器36可以加大制冷机30冷端子的表面积， 瓶高其的制冷效率。制冷机30的热端可以与外部真空容器26热连接。图示 的制冷机30，是一个两级的制冷机，第一级37冷却与热罩28热连接的第一个 冷级38,第二级39 7賴卩其第二个冷级，也就是与蒸汽16热连接的冷端子34。 另一种设计中，套駄口 32可以对^iP槽12关闭，这时在制冷机30和7飪卩 蒸汽16之间的热传导就通过固体的^M进行。图1中，，入口32和制冷机30的相对尺寸，为明晰起见都做了一定的 放大。正向电流引线20提供了一个多余的热通路到低温保持器中，逸就可能导致外部环境的热量传入低温保持器中，轮流导致冷却剂14的气化，而这正是 制冷机30功能的反作用。当电流上升期间，有电流流入或流出磁铁10的时候, 热量就会以欧姆热(焦耳)的形式在电流引线20中产生。如果通过电流导体 的热通量可以屏蔽，我们就可以换一个更小功率、更小体积更便宜的制冷机30。图2详细显示了一个传统的脉管制冷机。 一级脉冲管42在其热端44和第 一冷级38之间贯穿。二级脉冲管46在其热端44和第二冷级34之间贯穿。一 级热交换交换管48在热端44和第一冷级38之间贯穿，二级热交换交换管50 在第一冷级38和第二冷级34之间贯穿。制冷IRJ:部52的阀门以熟知的方式 连接高压气体、气体回路到脉冲制冷管，从而^4口第一、第二冷级38和34。图3显示的如图2所示的一种传统的脉冲管制冷机，被^S在干式低温保 持器的套状入口 32中，里面还有一个超导磁铁10。这种设计中，CT有一个 ^f只比磁铁10小很多的冷却齐喊化杯54，还设置了一些与磁铁10热连接的热 导 62。冷却剂液化杯54中包括了小量的冷却剂，并与热导通路62相连接。 库U冷机30与7辨卩剂液化杯54之间是密封的，aai—个7結卩界面52来7衬卩再 制冷器36，并^4(] 54中的7衬口剂^t保持在液态形式。这种设计相比于图1 是有优点的，至少不需要大体积的冷却剂，减少了消耗。而且，既然磁铁和冷 却剂液化杯54可以直接放在外部真空容器26中，就不需要一个大的冷却槽。 正向导线20的连接方式与图1类似。
技术实现思路
本专利技术目的是要掛共一种电流引线，在容许电流流经低温冷却设备的同时 不产生多余的热通路。这项专利技术可以应用于干式低温保持器，像图3所示， 也可以是图1中所示的槽式型低温保持器。本专利技术可以应用至咖附后权禾腰求书中所说明的低温保持器中。附图说明对上述和接下来的对象，专利技术的优点和怜性将从下述特定实施例的描述中 得到明显体现，同时配有插图解释图1所示为一个传统的内置超导磁体的低温保持器； 图2所示为一个传统的脉冲管制冷机；图3显示了如图2所示的一种传统的脉管制冷机，被放置在干式低温保持 器的套状入口32中；图4所示为专利技术中载流导体的情况； 图5所示为根据专利技术采用的一种电气导体的替代型设计； 图6所示为在一个脉冲伟岭机的脉冲和制JtW周围的^^真空管，这些真 空管可以用作电流导体；图7所示为如图1中的一1M氏温md磁铁，应用本专利技术后的情况；以及图8所示为如图3中的一tf氏温7^卩磁铁，应用本专利技术后的情况。图9示出了电接触点。图10示出了本专利技术中用同轴电缆的示例。具体实施例方式本专利技术提供了一种在制冷机的真空管中装载超导磁铁的设计，不需要一个 ^f虫的电流通路到真空管中。根据专利技术，能实现这样的要求，是因为具备了一 个电流通路，该通路与一个脉冲管制冷机的一个或多个脉冲管在热量和物理上 相连接。这种设计的优点是，没有额外的热通路到低温保持器中，而电流引线 本身由于与脉管的鍵梯度相连，也会被冷却。电气导体应有一个电气绝缘但 热导的层，插入在电气导体和相应的脉管之间。A^f周知，当电流被引入超导磁铁后，电流引线仅仅在磁场M期间需要。 一旦磁铁工作在要求的工作电流下，就不再有电 过本专利技术中的电流弓i线。 因此， 一旦电流导入完成，就可以把电流弓战从热量和物理连接中去除，这是 有优势的。下面将讨论几种情况使这点更加清楚。已知的电流引线冷却系统依靠的是导体冷却或气体冷却。本专利技术提供了一 种新型的7^4卩电流弓l线的设计，在一个脉冲管制冷机的脉冲管里，气流通过管 子的热导壁冷却相连的电流引线。由于气体并不暴露于电流引线，所以脉管制 冷丰/lS气体的电气性能衰减可以避免。专利技术中的电流引线设计特别在50K到300K之间的温度范围内都是有用 的。这个设计当应用在低温或高、M导系统中，同样具有优势，特别是磁共振 影像系统。这个设计也可应用于干系纟^~此时，磁铁没有被置入一槽的液体 y賴卩剂，是靠其他方式实现冷却。例如，微明可以应用到图3中的干式 低温保持器中，它比图l中的槽式型低温保持器需要更少的液体^4P剂。专利技术的一个优点在于，相比于己知的电流引线设计，电流引线工作时和稳 态下的热载都减轻了。因为穿过热交换器管和电流引线的温度将沿热交换器管的纵轴呈均匀分布。本专利技术的电流引线结合了气体冷却和传导^4卩电流引线两种方法的优点。典型地，脉冲管制冷机的再生器管就是由壁厚0.2到0.7mm的不锈钢形成。 如果需要的话，在规定的工作温度范围内，通常在30K到80K之间，管壁厚 度可以增加，而不显著陶氐制冷机的^4卩性能。本专利技术的一种实施例，载流导体与脉冲管制冷机的再生器管壁通过机械连 接或夹住。更好的情况是，载流导体是两个半圆的金属外壳形式，并同再生器 管的材料电气绝缘。一种特定的例子就是，载流导体包括两个半圆形的黄铜， 靠自粘性的聚酰亚胺薄膜排在一起，薄膜是电气绝缘的，例如E.I血Pont de Nemours公司出产的KAPTONW牌产品。当磁铁线圈通入电流后，磁场励磁，专利技术中的载流导体就会以热传导的形 式间接将其热能通过脉管棘令机的再生器管壁传导出去，从而和再生器管中循 环的^4卩气体发生热交换，例如氦。既然热流在沿着再生器管纵轴表面的每个 点上都是均匀的，因此等温面只会发生很小的变动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过脉冲管制冷机致冷的低温保持器，本身包括至少一个脉冲管和至少一个再生器管，并包括电气设备，其中电气设备具有电导体，所述电气设备的电导体与脉冲管制冷机的一个或多个管子保持热力和机械接触，而且电导体与一个或多个管子外表面的形状相符。

【技术特征摘要】
GB 2006-2-17 0603166.01、一种通过脉冲管制冷机致冷的低温保持器，本身包括至少一个脉冲管和至少一个再生器管，并包括电气设备，其中电气设备具有电导体，所述电气设备的电导体与脉冲管制冷机的一个或多个管子保持热力和机械接触，而且电导体与一个或多个管子外表面的形状相符。2、 如权利要求1所述的低温保持器，其中， 一个或多个管子的外表面是圆柱形的。3、 如权禾腰求1或2所述的低温保持器，当不需要电流导通时，其中 电气导体可以从与脉冲管制冷机的管子的热力和机械连接中移除。4、 一种通过脉冲管制冷机致冷的低温保持器，本身包括至少一个脉冲 管和至少一个再生器管，并包括电气设备，其中电气设备具有电导体，所述电 导体与脉冲管制冷机的一个或多个管子保持热力和机械接触，并且当不需要电 流导通时，其中电气导体可以从与脉冲管制冷机的管子的热力和机械连接中移 除。5、 如权利要求1或4所述的低温保持器，其中，设置有一电气绝缘的 热导层，插入在电气导体和相应的管子之间。6、 根据前述的任意一个权利要求的低温保持器，其中电气导体是由两 个几乎半圆的金属外壳，其和脉冲管制冷机的管子材料保持电气绝缘。7、 权利要求6中的低温保持器，其中电气导体包括两个近乎半圆的黄 铜外壳，并靠自粘性的聚酰亚胺薄膜排在一起，保持电气绝缘。8、 权利要求6中的低温保持器，其中电气导体包括两个近乎半圆的黄 铜外壳，靠填充有玻璃和/或氧化铝的环輸脂排在一起。9、 根据前述的任意一个权利要求的低温保持器，其中可以用冷却气体 流来冷却电气导体的外表面。10、 权利要求1或4中的低温保持器，其中电气导体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：DM克劳利，G吉尔格拉斯，W施陶特纳，
申请(专利权)人：西门子磁体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]