本發(fā)明涉及低溫工程以及超導(dǎo)磁體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)及其安裝、拆卸方法。

背景技術(shù)：

目前應(yīng)用于臨床的大部分磁共振成像系統(tǒng)（mri）的超導(dǎo)磁體內(nèi)充滿了昂貴的液氦（lhe）來(lái)維持低溫超導(dǎo)線所需的臨界溫度。但是，不斷攀升的液氦價(jià)格和極有可能短缺的液氦資源，大幅增加了對(duì)無(wú)液氦磁體的需求。無(wú)液氦磁體與液氦磁體相比，無(wú)需液氦做制冷劑而僅由制冷機(jī)控制工作環(huán)境溫度，但是目前的制冷機(jī)制冷功率有限，比如二級(jí)脈管制冷機(jī)，一級(jí)冷頭制冷功率50k時(shí)為35w，二級(jí)冷頭的制冷功率10k時(shí)只有1.5w。所以對(duì)整體結(jié)構(gòu)的密封性能和內(nèi)部傳熱連接，外部漏熱保護(hù)的要求更高。

由于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)在工作一段時(shí)間后需要更換維護(hù)，在安裝和拆卸時(shí)，傳統(tǒng)的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)會(huì)破壞超導(dǎo)磁體的密閉結(jié)構(gòu)，無(wú)液氦磁體需要一個(gè)良好的真空環(huán)境來(lái)滿足與外界的隔熱，這無(wú)法滿足無(wú)液氦磁體對(duì)于密閉性能的要求。

傳統(tǒng)夾套的管壁上端與室溫相連,下端與超導(dǎo)磁體內(nèi)部相連，對(duì)于漏熱要求并不是很嚴(yán)格的液氦磁體而言，通過(guò)夾套管壁的傳導(dǎo)漏熱易由液氦汽化帶走，但無(wú)液氦磁體對(duì)于漏熱要求極高，傳統(tǒng)的夾套結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足。

傳統(tǒng)的制冷機(jī)安裝時(shí)，制冷機(jī)冷頭的熱連接效率不高，銦接觸片無(wú)法與制冷機(jī)冷頭充分接觸，傳熱效率無(wú)法滿足無(wú)液氦磁體的需要。所以，設(shè)計(jì)一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)及其安裝、拆卸方法十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)的不足，也保證了無(wú)液氦磁體整體真空密閉的需求，提出一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)及其安裝、拆卸方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)，從上往下依次包括制冷機(jī)法蘭座、一級(jí)波紋管、與冷屏形成熱連接的一級(jí)法蘭座、二級(jí)波紋管，以及與超導(dǎo)線圈形成熱連接的二級(jí)法蘭座；所述的制冷機(jī)法蘭座與一級(jí)法蘭座之間通過(guò)一級(jí)波紋管連接，所述的一級(jí)法蘭座與二級(jí)法蘭座之間通過(guò)二級(jí)波紋管連接。

作為優(yōu)選，所述的制冷機(jī)法蘭座上端設(shè)有與待安裝的制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)密封安裝的密封圈，制冷機(jī)法蘭座下端外壁焊接有真空杜瓦上蓋板，制冷機(jī)法蘭座內(nèi)壁與一級(jí)波紋管上端通過(guò)銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，制冷機(jī)法蘭座側(cè)壁開有供真空泵連接的真空通孔。

作為優(yōu)選，所述的一級(jí)法蘭座上端位于一級(jí)波紋管內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個(gè)制冷機(jī)一級(jí)冷頭，一級(jí)法蘭座上端設(shè)有一個(gè)尺寸與制冷機(jī)一級(jí)冷頭匹配、用于容置制冷機(jī)一級(jí)冷頭的內(nèi)凹限位錐槽；所述的制冷機(jī)一級(jí)冷頭與一級(jí)法蘭座之間設(shè)有一級(jí)銦接觸片，制冷機(jī)一級(jí)冷頭與一級(jí)法蘭座之間通過(guò)一級(jí)銦接觸片由壓力實(shí)現(xiàn)高效地?zé)徇B接；所述的一級(jí)法蘭座上端外壁與一級(jí)波紋管下端通過(guò)銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，內(nèi)部開有供制冷機(jī)穿過(guò)的通孔，下端外壁與二級(jí)波紋管上端通過(guò)銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，底部與一個(gè)一級(jí)導(dǎo)冷帶焊接。

作為優(yōu)選，所述的二級(jí)法蘭座上端位于二級(jí)波紋管內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個(gè)制冷機(jī)二級(jí)冷頭，二級(jí)法蘭座上端設(shè)有一個(gè)尺寸與制冷機(jī)二級(jí)冷頭匹配、用于容置制冷機(jī)二級(jí)冷頭的內(nèi)凹限位錐槽；所述的制冷機(jī)二級(jí)冷頭與二級(jí)法蘭座之間設(shè)有二級(jí)銦接觸片，制冷機(jī)二級(jí)冷頭與二級(jí)法蘭座之間通過(guò)二級(jí)銦接觸片由壓力實(shí)現(xiàn)高效地?zé)徇B接；所述的二級(jí)法蘭座上端外壁與二級(jí)波紋管下端通過(guò)銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，底部與一個(gè)二級(jí)導(dǎo)冷帶焊接。

作為優(yōu)選，所述的一級(jí)波紋管、二級(jí)波紋管、制冷機(jī)一級(jí)冷頭和制冷機(jī)二級(jí)冷頭四者同軸設(shè)置，延長(zhǎng)了制冷級(jí)冷頭壓縮腔活塞的使用壽命；所述的一級(jí)波紋管的長(zhǎng)度與制冷機(jī)一級(jí)冷頭壓縮腔的長(zhǎng)度適配，所述的二級(jí)波紋管的長(zhǎng)度與制冷機(jī)二級(jí)冷頭壓縮腔的長(zhǎng)度適配。

本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)的安裝方法，包括以下步驟：

步驟一，將一級(jí)銦接觸片安裝在一級(jí)法蘭座內(nèi)凹限位錐槽底部，將一級(jí)波紋管下端與一級(jí)法蘭座上端外壁熔接連接，將一級(jí)法蘭座下端外壁與二級(jí)波紋管上端熔接連接，將二級(jí)銦接觸片安裝在二級(jí)法蘭座內(nèi)凹限位錐槽底部，將二級(jí)法蘭座上端外壁與二級(jí)波紋管下端熔接連接，組成一個(gè)雙波紋管夾套組件，將制冷機(jī)法蘭座內(nèi)壁與雙波紋管夾套組件上端熔接連接，將制冷機(jī)法蘭座下端外壁與真空杜瓦上蓋板焊接連接，組成一個(gè)完整的制冷機(jī)夾套裝置；

步驟二，將制冷機(jī)插入制冷機(jī)夾套裝置中，將真空杜瓦抽成真空環(huán)境，雙波紋管夾套組件外部為真空環(huán)境，雙波紋管夾套組件內(nèi)部為常壓環(huán)境；由于存在氣壓差，故處于初始狀態(tài)的雙波紋管夾套組件受到大氣壓力而向下伸長(zhǎng)至伸長(zhǎng)狀態(tài)；

步驟三，將制冷機(jī)用緊固螺栓和密封圈密封安裝，且制冷機(jī)的兩極冷頭均位于內(nèi)凹限位錐槽內(nèi)；

步驟四，將真空通孔接上真空泵，將雙波紋管夾套組件內(nèi)部抽成真空環(huán)境；由于氣壓差消失，故雙波紋管夾套組件受到自身回復(fù)力而向上收縮，使一級(jí)銦接觸片與一級(jí)冷頭和二級(jí)銦接觸片與二級(jí)冷頭緊密接觸，實(shí)現(xiàn)高效地?zé)徇B接。

本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)的拆卸方法，包括以下步驟：

步驟一，將真空通孔打開，同時(shí)注入液氮制冷劑，雙波紋管夾套組件內(nèi)部的真空環(huán)境被破壞，由于雙波紋管夾套組件外部為真空環(huán)境，雙波紋管夾套組件內(nèi)部為常壓環(huán)境，存在氣壓差，故雙波紋管夾套組件受到大氣壓力而向下伸長(zhǎng)至伸長(zhǎng)狀態(tài)，其與制冷機(jī)的兩極冷頭分離；

步驟二，將緊固螺栓擰松，拔出制冷機(jī)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用雙波紋管夾套組件保持密封，保證杜瓦真空密閉性能，也大幅降低了冷頭安裝拆卸的傳導(dǎo)漏熱，防止磁體失超；本發(fā)明利用波紋管管壁較薄和長(zhǎng)度較長(zhǎng)等特點(diǎn)，大幅降低了傳統(tǒng)的冷頭夾套的傳導(dǎo)漏熱；本發(fā)明利用雙波紋管夾套組件的回復(fù)力保證冷頭與銦接觸片接觸緊密，實(shí)現(xiàn)了高效地?zé)徇B接；本發(fā)明利用一級(jí)、二級(jí)法蘭座的內(nèi)凹限位錐槽保證制冷機(jī)安裝精確性，使制冷機(jī)與雙波紋管夾套組件制同軸設(shè)置，且制冷機(jī)冷頭與銦接觸片之間接觸面積最大。

附圖說(shuō)明

圖1為制冷機(jī)與本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖2為制冷機(jī)與本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中ⅰ的局部放大圖。

圖4為圖1中ⅱ的局部放大圖。

圖5為圖1中ⅲ的局部放大圖。

圖6為一級(jí)法蘭座示意圖。

圖7為二級(jí)法蘭座示意圖。

圖中，1制冷機(jī)，2真空杜瓦上蓋板，3制冷機(jī)法蘭座，4真空通孔，5螺栓，6密封圈，10制冷機(jī)一級(jí)冷頭，11一級(jí)波紋管，12一級(jí)法蘭座，13一級(jí)銦接觸片，14一級(jí)導(dǎo)冷帶，15內(nèi)凹限位錐槽，20制冷機(jī)二級(jí)冷頭，21二級(jí)波紋管，22二級(jí)法蘭座，23二級(jí)銦接觸片，24二級(jí)導(dǎo)冷帶，25內(nèi)凹限位錐槽。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，從上往下依次包括制冷機(jī)法蘭座3、一級(jí)波紋管11、與冷屏形成熱連接的一級(jí)法蘭座12、二級(jí)波紋管21，以及與超導(dǎo)線圈形成熱連接的二級(jí)法蘭座22；所述的制冷機(jī)法蘭座3與一級(jí)法蘭座12之間通過(guò)一級(jí)波紋管11連接，所述的一級(jí)法蘭座12與二級(jí)法蘭座22之間通過(guò)二級(jí)波紋管21連接。

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的制冷機(jī)法蘭座3上端設(shè)有與待安裝的制冷機(jī)1實(shí)現(xiàn)密封安裝的密封圈6；制冷機(jī)法蘭座3下端外壁焊接有真空杜瓦上蓋板2；制冷機(jī)法蘭座3內(nèi)壁與一級(jí)波紋管11上端通過(guò)銅-不銹鋼釬焊法熔接連接；制冷機(jī)法蘭座3側(cè)壁開有供真空泵連接的真空通孔4。

如圖1、圖4和圖6所示，本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的一級(jí)法蘭座12上端位于一級(jí)波紋管11內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個(gè)制冷機(jī)一級(jí)冷頭10，一級(jí)法蘭座12上端設(shè)有一個(gè)尺寸與制冷機(jī)一級(jí)冷頭10匹配、用于容置制冷機(jī)一級(jí)冷頭10的內(nèi)凹限位錐槽15，其目的是保證制冷機(jī)位置的精確性，延長(zhǎng)制冷機(jī)活塞的壽命；所述的制冷機(jī)一級(jí)冷頭10與一級(jí)法蘭座12之間設(shè)有一級(jí)銦接觸片13，制冷機(jī)一級(jí)冷頭10與一級(jí)法蘭座12之間通過(guò)一級(jí)銦接觸片13由壓力實(shí)現(xiàn)高效地?zé)徇B接，一級(jí)法蘭座12與一級(jí)銦接觸片13接觸的表面還應(yīng)有凹凸的紋理，保證導(dǎo)熱效率最大化；所述的一級(jí)法蘭座12上端外壁與一級(jí)波紋管11下端通過(guò)銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，內(nèi)部開有供制冷機(jī)1穿過(guò)的通孔，下端外壁與二級(jí)波紋管21上端通過(guò)銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，底部與一個(gè)一級(jí)導(dǎo)冷帶14焊接。

如圖1、圖5和圖7所示，本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的二級(jí)法蘭座22上端位于二級(jí)波紋管21內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個(gè)制冷機(jī)二級(jí)冷頭20，二級(jí)法蘭座22上端設(shè)有一個(gè)尺寸與制冷機(jī)二級(jí)冷頭20匹配、用于容置制冷機(jī)二級(jí)冷頭20的內(nèi)凹限位錐槽25，其目的是保證制冷機(jī)位置的精確性，延長(zhǎng)制冷機(jī)活塞的壽命；所述的制冷機(jī)二級(jí)冷頭20與二級(jí)法蘭座22之間設(shè)有二級(jí)銦接觸片23，制冷機(jī)二級(jí)冷頭20與二級(jí)法蘭座22之間通過(guò)二級(jí)銦接觸片23由壓力實(shí)現(xiàn)高效地?zé)徇B接，二級(jí)法蘭座22與二級(jí)銦接觸片23接觸的表面還應(yīng)有凹凸的紋理，保證導(dǎo)熱效率最大化；所述的二級(jí)法蘭座22上端外壁與二級(jí)波紋管21下端通過(guò)銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，底部與一個(gè)二級(jí)導(dǎo)冷帶24焊接。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的一級(jí)波紋管11、二級(jí)波紋管21、制冷機(jī)一級(jí)冷頭10和制冷機(jī)二級(jí)冷頭20四者同軸設(shè)置，延長(zhǎng)了制冷級(jí)冷頭壓縮腔活塞的使用壽命；所述的一級(jí)波紋管11的長(zhǎng)度與制冷機(jī)一級(jí)冷頭10壓縮腔的長(zhǎng)度適配，所述的二級(jí)波紋管21的長(zhǎng)度與制冷機(jī)二級(jí)冷頭20壓縮腔的長(zhǎng)度適配。

如圖1所示，本發(fā)明的一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)的安裝方法，包括以下步驟：

步驟一，將一級(jí)銦接觸片13安裝在一級(jí)法蘭座12內(nèi)凹限位錐槽15底部，將一級(jí)波紋管11下端與一級(jí)法蘭座12上端外壁熔接連接，將一級(jí)法蘭座12下端外壁與二級(jí)波紋管21上端熔接連接，將二級(jí)銦接觸片23安裝在二級(jí)法蘭座22內(nèi)凹限位錐槽25底部，將二級(jí)法蘭座22上端外壁與二級(jí)波紋管21下端熔接連接，組成一個(gè)雙波紋管夾套組件，將制冷機(jī)法蘭座3內(nèi)壁與雙波紋管夾套組件上端熔接連接，將制冷機(jī)法蘭座3下端外壁與真空杜瓦上蓋板2焊接連接，組成一個(gè)完整的制冷機(jī)夾套裝置；

步驟二，將制冷機(jī)1插入制冷機(jī)夾套裝置中，將真空杜瓦抽成真空環(huán)境，雙波紋管夾套組件外部為真空環(huán)境，雙波紋管夾套組件內(nèi)部為常壓環(huán)境；由于存在氣壓差，故處于初始狀態(tài)的雙波紋管夾套組件受到大氣壓力而向下伸長(zhǎng)至伸長(zhǎng)狀態(tài)；

步驟三，將制冷機(jī)1用緊固螺栓5和密封圈6密封安裝，且制冷機(jī)1的兩極冷頭均位于內(nèi)凹限位錐槽內(nèi)；

步驟四，將真空通孔4接上真空泵，將雙波紋管夾套組件內(nèi)部抽成真空環(huán)境；由于氣壓差消失，故雙波紋管夾套組件受到自身回復(fù)力而向上收縮，使一級(jí)銦接觸片13與一級(jí)冷頭10和二級(jí)銦接觸片23與二級(jí)冷頭20緊密接觸，實(shí)現(xiàn)高效地?zé)徇B接。

如圖1所示，本發(fā)明的一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機(jī)夾套結(jié)構(gòu)的拆卸方法，包括以下步驟：

步驟一，將真空通孔4打開，同時(shí)注入液氮制冷劑，雙波紋管夾套組件內(nèi)部的真空環(huán)境被破壞，由于雙波紋管夾套組件外部為真空環(huán)境，雙波紋管夾套組件內(nèi)部為常壓環(huán)境，存在氣壓差，故雙波紋管夾套組件受到大氣壓力而向下伸長(zhǎng)至伸長(zhǎng)狀態(tài)，其與制冷機(jī)1的兩極冷頭分離；

步驟二，將緊固螺栓5擰松，拔出制冷機(jī)。

以上上述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。