一种低温恒温器，包括：一个致冷剂器皿（１２），其容纳在外部真空容器（ＯＶＣ）（１４）内；一个热辐射防护屏（１６），其位于所述致冷剂器皿的外表面与所述ＯＶＣ的内表面之间。在所述致冷剂器皿的外表面与所述热辐射防护屏的内表面之间提供有一个可断开的热连接布置，所述可断开的热连接布置通过一施加的磁场的作用而断开。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于保持例如超导磁线圈等冷却装备的低温恒温器。确切地 说，本专利技术涉及用于减少从处于较高温度的低温恒温器组件到达致冷剂器皿 的热量的真空腔室和辐射热辐射防护屏，且尤其涉及用于在将工作致冷剂引 入致冷剂器亚中之前初始冷却热辐射防护屏的冷却布置。
技术介绍
图1绘示一种包括一致冷剂器皿12的常规低温恒温器布置的横截面示 意图。在致冷剂器皿12内4是供一冷却的超导石兹体10，所述致冷剂器亚12 自身通过此项技术中已知的悬挂布置保持在一外部真空腔室(0VC) 14内， 但图中未绘示所述悬挂布置。在致冷剂器皿12与外部真空腔室14之间的真 空空间中提供一个或多于一个热辐射防护屏16。在一些已知的布置中，将一 致冷器17安装在一致冷器保护套(sock) 15内、朝向低温恒温器一侧，所 述致冷器保护套15位于一专用的架台18内。或者，致冷器17可位于入口 架台19内，架台19保持安装在低温恒温器顶部的入口颈部(通风管)20。 致冷器17提供有源致冷，以冷却致冷剂器皿12内的致冷剂气体，在一些布 置中，是通过将气体再冷凝成液体。致冷器17也可用于冷却热辐射防护屏 16。如图l所说明，致冷器17可以是一种两级致冷器。第一冷却级以热的 方式连接到辐射热辐射防护屏16，并用于冷却到第一温度，通常在50到100K 的区间内。第二冷却级用于将致冷剂气体冷却到低得多的温度，通常在4到 10K的区间内。通常通过低温恒温器的机身向磁体10提供一负电连接21a。通常由穿过 通风管20的导体提供一正电连接21。如此项技术中众所周知的，当首先从环境温度冷却此类低温恒温器时会 出现难题。 一个选择是简单地向致冷剂器皿中添加工作致冷剂，直到致冷剂器皿和磁体稳定在工作致冷剂的温度时为止。虽然此种做法可能在使用廉价 无污染、实质上不会耗尽的致冷剂(比如液氮)时是可接受的，但对于生产 或重新液化成本相对较高而且是有限资源的工作致冷剂(比如氦)来说，则 此方法纟皮-〖人为不可4妄受。当从环境温度将低温恒温器冷却到氦的温度时，已知先通过其它手段将 低温恒温器预冷到第一致冷剂温度，然后最终通过添加液氦将低温恒温器冷 却到操作温度。将致冷剂器亚预冷到第一致冷剂温度的一种常规方法涉及首 先将廉价的牺牲性致冷剂(通过是液氮)添加到致冷剂器皿中。接着将低温 恒温器搁置一段时间以待温度稳定。这可称为"浸泡"。接着，允许致冷剂 器皿的温度上升到牺牲性致冷剂的沸点以上，以便确保在添加工作致冷剂之 前从致冷剂器皿中彻底移除牺牲性致冷剂。虽然致冷剂器皿的材料本身在添加了致冷剂后会迅速冷却，但热辐射防 护屏16的冷却会出现问题。在使用时，在氦冷却系统中有单个热辐射防护屏的情况下，必须将这些热辐射防护屏冷却到通常约50K。必须使热辐射防 护屏与致冷剂器皿12和0VC 14两者都热隔离，以便在操作条件下时减少从 室温OVC到致冷剂器皿的热通量。当对低温恒温器进^f亍预冷时，将热辐射防 护屏热隔离，可防止在将致冷剂引入致冷剂器亚后防护屏快速冷却。已知的对热辐射防护屏16进行预冷的方法包括操作致冷器17以冷却 热辐射防护屏，或通过梯:作一定量的气体来"软化"(soften) 0VC与致冷剂 器皿之间的真空，因而允许通过到致冷剂器皿的对流热传递来冷却热辐射防 护屏。现在将论述这些方法中的每种方法。1)操作致冷器17以冷却热辐射防护屏。这样做有以下缺点致冷剂器 皿内的所有牺牲性致冷剂都需要事先被移除，因为不这样的话，牺牲性致冷 剂将在致冷剂器皿中液化或冻结。在已知的方法中，用氮来预冷致冷剂器皿， 允许将致冷剂器皿加热到超过氮的沐点的温度以确保不剩余液氮，然后用气 态氦沖洗致冷剂器皿，接着抽真空以确保不剩余污染物，然后再打开致冷器。接着，致冷器以约1K每小时的速率冷却热辐射防护屏。2)"软化，，0VC与致冷剂器皿之间的真空。这样做将允许通过对流进行 某种程度的导热，从而允许将热量从热辐射防护屏传递到致冷剂器皿，在致 冷剂器皿中，通过使牺牲性致冷剂沸腾来移除热量。 一旦已将工作致冷剂添 加到致冷剂器皿中，便可通过辐射来进一步冷却热辐射防护屏。已经发现真 空软化会在致冷剂器亚中充满液氮时将热辐射防护屏快速冷却到约150 K。 通常在允许致冷剂器皿加热到80 K以确保在填充液氦工作致冷剂之前移除 所有液氮时的阶段期间，热辐射防护屏会加热到200 K。接着使用致冷器将 热辐射防护屏从200 K冷却到50 K。这个过程费时大约6天，在此时间期间， 通常有大约200升的液氦被蒸发掉，市价为约400英镑(约800美元)。不但所损失的氦的财务成本显著，而且冷却所需的时长也很麻烦。常规 上，在将低温恒温器装运给顾客时会测试致冷器的再冷凝操作。这需要将热 辐射防护屏冷却到约50 K，因为较高的热辐射防护屏温度辐射到致冷剂器皿 的热量会比再冷凝的致冷器可移除的热量多。然而，更近些年来，冷却热辐 射防护屏所花费的时间已成为整个磁体测试所花费的时间上的主要因素。在 具有特别低的失超率的布置中尤其会出现这种情况，否则特别低的失超率是 最合意的。需将完成后的低温恒温器和磁体系统尽快装运给顾客的压力，导 致了从一些测试协议中省略掉致冷器再冷凝测试。这又可导致以后发生困 难。举例来说，如果这些低温恒温器或磁体系统中有任一者在安装时或安装 后发生蒸发问题，则对问题的快速诊断和校正将受到阻碍，因为不知道所述 装置的原始致冷性能。
技术实现思路
本专利技术通过提供如随附权利要求书中阐述的设备和方法来解决现有技 术的至少一些缺点。附图说明通过结合附图考虑以下对本专利技术的特定实施例的描述，将更容易明白本专利技术的以上和其它目的、优点和特征，本专利技术的特定实施例只是以非限制的实例的方式提供，图中图1绘示一种含有超导-兹体的低温恒温器的常规布置；图2绘示根据本专利技术一实施例的热辐射防护屏预冷连接的处于第一防护屏冷却位置的示意图3绘示图2的热辐射防护屏预冷连接处于第二非防护屏冷却位置的示意图4绘示作用于如本专利技术一实施例中使用的示例性铁组件的所计算的轴 向和径向力；图5绘示根据本专利技术另一实施例的热辐射防护屏预冷连接处于第一防护 屏冷却位置的示意图6绘示图5的热辐射防护屏预冷连接处于第二非防护屏冷却位置的示 意图7A绘示根据本专利技术再一实施例的热辐射防护屏预冷连接处于第一防护屏冷却位置的示意图；及图7B绘示图7A的热辐射防护屏预冷连接处于第二非防护屏冷却位置的 示意图。具体实施例方式本专利技术提供一种处于热辐射防护屏与致冷剂器皿之间的可断开的热连 接。此连接在预冷期间就绪，并将热量从热辐射防护屏传导到致冷剂器皿。 在预冷之后，将热连接断开，从而移除致冷剂器皿与热辐射防护屏之间的热 路径。图2绘示建置到一个容纳有一超导》兹体(未图示)的低温恒温器中的本 专利技术的一实施例。根据本专利技术的一实施例的热辐射防护屏预冷连接绘示为它 的一个导热元件30处于第一防护屏冷却位置。只绘示相关器皿的部分，且 所述部分带有对应于图1的标记的标记。在热辐射防护屏16与0VC 14之间9可存在绝缘材料层22 (比如镀铝聚酯薄层，也称为"超绝缘")，但所述绝缘 材料层22并不形成本专利技术的一部分。在所说明的实施例中， 一个弹性导热元件30在热辐射防护屏16与致冷 剂器皿12本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低温恒温器，包括：一个致冷剂器皿（１２），其容纳在外部真空容器（ＯＶＣ）（１４）内；一个热辐射防护屏，其位于所述致冷剂器皿的外表面与所述ＯＶＣ的内表面之间，其中 在第一表面与第二表面之间提供有一可断开的热连接布置，所述第一表面为所 述致冷剂器皿的外表面，所述第二表面为所述热辐射防护屏的内表面，且 所述可断开的热连接布置可通过一施加的磁场的作用而致动。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔C泰格韦尔，斯蒂芬P特罗韦尔，
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]
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