本實用新型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)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)。

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，不斷攀升的液氦價格和極有可能短缺的液氦資源，大幅增加了對無液氦磁體的需求。無液氦磁體與液氦磁體相比，無需液氦做制冷劑而僅由制冷機控制工作環(huán)境溫度，但是目前的制冷機制冷功率有限，比如二級脈管制冷機，一級冷頭制冷功率 50K時為35W，二級冷頭的制冷功率10K時只有1.5W。所以對整體結(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)磁體的制冷機在工作一段時間后需要更換維護(hù)，在安裝和拆卸時，傳統(tǒng)的制冷機夾套結(jié)構(gòu)會破壞超導(dǎo)磁體的密閉結(jié)構(gòu)，無液氦磁體需要一個良好的真空環(huán)境來滿足與外界的隔熱，這無法滿足無液氦磁體對于密閉性能的要求。

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，對于漏熱要求并不是很嚴(yán)格的液氦磁體而言，通過夾套管壁的傳導(dǎo)漏熱易由液氦汽化帶走，但無液氦磁體對于漏熱要求極高，傳統(tǒng)的夾套結(jié)構(gòu)無法滿足。

傳統(tǒng)的制冷機安裝時，制冷機冷頭的熱連接效率不高，銦接觸片無法與制冷機冷頭充分接觸，傳熱效率無法滿足無液氦磁體的需要。所以，設(shè)計一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有的制冷機夾套結(jié)構(gòu)的不足，也保證了無液氦磁體整體真空密閉的需求，提出一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)，從上往下依次包括制冷機法蘭座、一級波紋管、與冷屏形成熱連接的一級法蘭座、二級波紋管，以及與超導(dǎo)線圈形成熱連接的二級法蘭座；所述的制冷機法蘭座與一級法蘭座之間通過一級波紋管連接，所述的一級法蘭座與二級法蘭座之間通過二級波紋管連接。

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

作為優(yōu)選，所述的一級法蘭座上端位于一級波紋管內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個制冷機一級冷頭，一級法蘭座上端設(shè)有一個尺寸與制冷機一級冷頭匹配、用于容置制冷機一級冷頭的內(nèi)凹限位錐槽；所述的制冷機一級冷頭與一級法蘭座之間設(shè)有一級銦接觸片，制冷機一級冷頭與一級法蘭座之間通過一級銦接觸片由壓力實現(xiàn)高效地?zé)徇B接；所述的一級法蘭座上端外壁與一級波紋管下端通過銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，內(nèi)部開有供制冷機穿過的通孔，下端外壁與二級波紋管上端通過銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，底部與一個一級導(dǎo)冷帶焊接。

作為優(yōu)選，所述的二級法蘭座上端位于二級波紋管內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個制冷機二級冷頭，二級法蘭座上端設(shè)有一個尺寸與制冷機二級冷頭匹配、用于容置制冷機二級冷頭的內(nèi)凹限位錐槽；所述的制冷機二級冷頭與二級法蘭座之間設(shè)有二級銦接觸片，制冷機二級冷頭與二級法蘭座之間通過二級銦接觸片由壓力實現(xiàn)高效地?zé)徇B接；所述的二級法蘭座上端外壁與二級波紋管下端通過銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，底部與一個二級導(dǎo)冷帶焊接。

作為優(yōu)選，所述的一級波紋管、二級波紋管、制冷機一級冷頭和制冷機二級冷頭四者同軸設(shè)置，延長了制冷級冷頭壓縮腔活塞的使用壽命；所述的一級波紋管的長度與制冷機一級冷頭壓縮腔的長度適配，所述的二級波紋管的長度與制冷機二級冷頭壓縮腔的長度適配。

本實用新型的有益效果：

本實用新型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；本實用新型利用波紋管管壁較薄和長度較長等特點，大幅降低了傳統(tǒng)的冷頭夾套的傳導(dǎo)漏熱；本實用新型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，實現(xiàn)了高效地?zé)徇B接；本實用新型利用一級、二級法蘭座的內(nèi)凹限位錐槽保證制冷機安裝精確性，使制冷機與雙波紋管夾套組件制同軸設(shè)置，且制冷機冷頭與銦接觸片之間接觸面積最大。

附圖說明

圖1 為制冷機與本實用新型一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖2 為制冷機與本實用新型一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(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 為一級法蘭座示意圖。

圖7 為二級法蘭座示意圖。

圖中，1 制冷機，2 真空杜瓦上蓋板，3 制冷機法蘭座，4 真空通孔，5 螺栓，6 密封圈，10 制冷機一級冷頭，11 一級波紋管，12 一級法蘭座，13 一級銦接觸片，14 一級導(dǎo)冷帶，15 內(nèi)凹限位錐槽，20 制冷機二級冷頭，21 二級波紋管，22 二級法蘭座，23 二級銦接觸片，24 二級導(dǎo)冷帶，25內(nèi)凹限位錐槽。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式進(jìn)一步說明本實用新型。

如圖 1 和圖2所示，本實用新型一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，從上往下依次包括制冷機法蘭座3、一級波紋管11、與冷屏形成熱連接的一級法蘭座12、二級波紋管21，以及與超導(dǎo)線圈形成熱連接的二級法蘭座22；所述的制冷機法蘭座3與一級法蘭座12之間通過一級波紋管11連接，所述的一級法蘭座12與二級法蘭座22之間通過二級波紋管21連接。

如圖 1 、圖2和圖3所示，本實用新型一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的制冷機法蘭座3上端設(shè)有與待安裝的制冷機1實現(xiàn)密封安裝的密封圈6；制冷機法蘭座3下端外壁焊接有真空杜瓦上蓋板2；制冷機法蘭座3內(nèi)壁與一級波紋管11上端通過銅-不銹鋼釬焊法熔接連接；制冷機法蘭座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，本實用新型一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的一級法蘭座12上端位于一級波紋管11內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個制冷機一級冷頭10，一級法蘭座12上端設(shè)有一個尺寸與制冷機一級冷頭10匹配、用于容置制冷機一級冷頭10的內(nèi)凹限位錐槽15，其目的是保證制冷機位置的精確性，延長制冷機活塞的壽命；所述的制冷機一級冷頭10與一級法蘭座12之間設(shè)有一級銦接觸片13，制冷機一級冷頭10與一級法蘭座12之間通過一級銦接觸片13由壓力實現(xiàn)高效地?zé)徇B接，一級法蘭座12與一級銦接觸片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；所述的一級法蘭座12上端外壁與一級波紋管11下端通過銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，內(nèi)部開有供制冷機1穿過的通孔，下端外壁與二級波紋管21上端通過銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，底部與一個一級導(dǎo)冷帶14焊接。

如圖 1 、圖5和圖7所示，本實用新型一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的二級法蘭座22上端位于二級波紋管21內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個制冷機二級冷頭20，二級法蘭座22上端設(shè)有一個尺寸與制冷機二級冷頭20匹配、用于容置制冷機二級冷頭20的內(nèi)凹限位錐槽25，其目的是保證制冷機位置的精確性，延長制冷機活塞的壽命；所述的制冷機二級冷頭20與二級法蘭座22之間設(shè)有二級銦接觸片23，制冷機二級冷頭20與二級法蘭座22之間通過二級銦接觸片23由壓力實現(xiàn)高效地?zé)徇B接，二級法蘭座22與二級銦接觸片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；所述的二級法蘭座22上端外壁與二級波紋管21下端通過銅-不銹鋼釬焊法熔接連接，底部與一個二級導(dǎo)冷帶24焊接。

如圖 1 和圖2所示，本實用新型一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的一級波紋管11、二級波紋管21、制冷機一級冷頭10和制冷機二級冷頭20四者同軸設(shè)置，延長了制冷級冷頭壓縮腔活塞的使用壽命；所述的一級波紋管11的長度與制冷機一級冷頭10壓縮腔的長度適配，所述的二級波紋管21的長度與制冷機二級冷頭20壓縮腔的長度適配。

如圖 1所示，本實用新型的一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(jié)構(gòu)的安裝方法，包括以下步驟：

步驟一，將一級銦接觸片13安裝在一級法蘭座12內(nèi)凹限位錐槽15底部，將一級波紋管11下端與一級法蘭座12上端外壁熔接連接，將一級法蘭座12下端外壁與二級波紋管21上端熔接連接，將二級銦接觸片23安裝在二級法蘭座22內(nèi)凹限位錐槽25底部，將二級法蘭座22上端外壁與二級波紋管21下端熔接連接，組成一個雙波紋管夾套組件，將制冷機法蘭座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，組成一個完整的制冷機夾套裝置；

步驟二，將制冷機1插入制冷機夾套裝置中，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至伸長狀態(tài)；

步驟三，將制冷機1用緊固螺栓5和密封圈6密封安裝，且制冷機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，使一級銦接觸片13與一級冷頭10和二級銦接觸片23與二級冷頭20緊密接觸，實現(xiàn)高效地?zé)徇B接。

如圖 1所示，本實用新型的一種用于超導(dǎo)磁體的制冷機夾套結(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至伸長狀態(tài)，其與制冷機1的兩極冷頭分離；

步驟二，將緊固螺栓5擰松，拔出制冷機。

以上上述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。