CN103779033A - 低温冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温冷却系统，属于医疗器械设计制造技术领域。提供一种在将所述的超导磁体从300K到4.2K温区的冷却降温过程可以显著降温成本的低温冷却系统。所述低温冷却系统包括低温冷箱、低温制冷机组、含有安装通道的液氦容器、含有穿出口的冷屏和含有连接法兰的300K容器，所述的液氦容器位于所述的冷屏中，所述的冷屏位于所述的300K容器中；所述低温制冷机组包括一级制冷组、二级制冷组和一级热链接，所述低温制冷机组通过所述低温冷箱的顶壁安装在所述的安装通道内，所述的二级制冷组位于所述的安装通道中，还包括位于所述安装通道中下部的换热导冷装置，所述的换热导冷装置连接在所述低温制冷机组二级制冷组的末端。

Description

低温冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统，尤其是涉及一种低温冷却系统，属于医疗器械设计制造技术领域。
背景技术
目前，超导MRI用低温容器的冷却系统，通常都是先用液氮冷却超导磁体到77K，然后吹出液氮，并用氦气冲洗后，再往容器理加注液氦，从而实现磁体从300K室温到4.2K液氦温区的冷却降温过程。在整个冷却降温的过程中，即要消耗低温液体液氮，又要消耗低温液体液氦，这就增加了操作的复杂程度，以及由于使用液氦降温所造成的成本增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在将所述的超导磁体从300K室温到4.2K液氦温区的冷却降温过程可以显著降温成本的低温冷却系统。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：低温冷却系统，包括低温冷箱、低温制冷机组、含有安装通道的液氦容器、含有穿出口的冷屏和含有连接法兰的300K容器，所述的液氦容器位于所述的冷屏中，所述的冷屏位于所述的300K容器中；所述安装通道的自由端从所述的穿出口穿出所述的冷屏后与所述的连接法兰连接，所述的低温冷箱罩接在所述300K容器顶部的连接法兰上，并将该连接法兰封闭，所述低温制冷机组包括由上往下顺序设置的一级制冷组、二级制冷组和与所述一级制冷组连接的一级热链接，所述低温制冷机组通过所述低温冷箱的顶壁安装在所述的安装通道内，所述一级热链接穿过所述安装通道的侧壁后与所述的冷屏连接，所述的二级制冷组位于所述的安装通道中，所述低温冷却系统还包括位于所述安装通道中下部的换热导冷装置，所述的换热导冷装置连接在所述低温制冷机组二级制冷组的末端。
进一步的是，所述换热导冷装置包括二级热链接、导冷板和换热器，所述的换热器安装在所述的导冷板上，所述的导冷板通过所述的二级热链接与所述二级制冷组的末端连接。
进一步的是，通过所述低温冷箱的顶壁安装在所述的安装通道内的低温制冷机组为两组，所述两组低温制冷机组以所述安装通道的轴向中心线为基准对称的布置在所述的安装通道内，每一组所述低温制冷机组的一级热链接穿过相应侧安装通道的侧壁后与相应侧的冷屏连接，每一组所述低温制冷机组二级制冷组的末端均与所述的换热导冷装置连接。
进一步的是，在所述安装通道的中部还设置有一个安装法兰，所述的安装法兰沿所述安装通道径向穿过所述安装通道的侧壁，所述的一级热链接包括安装通道段一级热链接和冷屏连接段一级热链接，所述安装通道段一级热链接的两端分别与所述的一级制冷组和所述的安装法兰连接，所述的冷屏连接段一级热链接的两端分别与所述的安装法兰和所述的冷屏连接。
进一步的是，所述低温冷却系统还包括冷液输入通道，所述冷液输入通道的下端与所述液氦容器的顶壁连接，所述冷液输入通道的上端向上分别穿过所述冷屏和所述300K容器的顶壁后与外部的储液装置连接。
进一步的是，所述低温冷却系统还包括超导磁体，所述超导磁体安装在所述液氦容器内。
进一步的是，在所述的超导磁体上还安装在温度传感器。
本发明的有益效果是：由于在所述低温制冷机组二级制冷组的末端安装了一个换热导冷装置。这样，在将所述的超导磁体从300K室温到4.2K液氦温区的冷却降温过程中，便可以先用液氮将所述超导磁体冷却到77K温度区，然后再通过安装在所述低温制冷机组二级制冷组末端的换热导冷装置将液氦容器内充装的氦气冷却到4.2K液氦温区，最后再通过氦气导热来冷却容器内的超导磁体至4.2K。这样既简化了超导磁体降温冷却的工艺，同时减少了液氦的使用。
附图说明
图1为本发明低温冷却系统的结构简图。
图中标记为：低温冷箱1、低温制冷机组2、安装通道3、液氦容器4、穿出口5、冷屏6、连接法兰7、300K容器8、一级制冷组9、二级制冷组10、一级热链接11、换热导冷装置12、二级热链接13、导冷板14、换热器15、安装法兰16、安装通道段一级热链接17、冷屏连接段一级热链接18、冷液输入通道19、储液装置20、超导磁体21、温度传感器22。
具体实施方式
如图1所示是本发明提供的一种在将所述的超导磁体从300K室温到4.2K液氦温区的冷却降温过程可以显著降温成本的低温冷却系统。所述低温冷却系统包括低温冷箱1、低温制冷机组2、含有安装通道3的液氦容器4、含有穿出口5的冷屏6和含有连接法兰7的300K容器8，所述的液氦容器4位于所述的冷屏6中，所述的冷屏6位于所述的300K容器8中；所述安装通道3的自由端从所述的穿出口5穿出所述的冷屏6后与所述的连接法兰7连接，所述的低温冷箱1罩接在所述300K容器8顶部的连接法兰7上，并将该连接法兰7封闭，所述低温制冷机组2包括由上往下顺序设置的一级制冷组9、二级制冷组10和与所述一级制冷组9连接的一级热链接11，所述低温制冷机组2通过所述低温冷箱1的顶壁安装在所述的安装通道3内，所述一级热链接11穿过所述安装通道3的侧壁后与所述的冷屏6连接，所述的二级制冷组10位于所述的安装通道3中，所述低温冷却系统还包括位于所述安装通道3中下部的换热导冷装置12，所述的换热导冷装置12连接在所述低温制冷机组2二级制冷组10的末端。由于在所述低温制冷机组2二级制冷组10的末端安装了一个换热导冷装置12。这样，在将所述的超导磁体21从300K室温到4.2K液氦温区的冷却降温过程中，便可以先用液氮将所述超导磁体21冷却到77K温度区，然后再通过安装在所述低温制冷机组2二级制冷组10末端的换热导冷装置12将液氦容器4内充装的氦气冷却到4.2K液氦温区，最后再通过氦气导热来冷却容器内的超导磁体21至4.2K。这样既简化了超导磁体21降温冷却的工艺，同时减少了液氦的使用。
上实施方式中，为了简化所述换热导冷装置12的结构，同时，又能保证所述换热导冷装置12对充装在液氦容器4内的氦气的冷却效果，本申请除了将所述换热导冷装置12设置为包括二级热链接13、导冷板14和换热器15的结构外，还将通过所述低温冷箱1的顶壁安装在所述的安装通道3内的低温制冷机组2为两组；并且使所述的换热器15安装在所述的导冷板14上，所述的导冷板14通过所述的二级热链接13与所述二级制冷组10的末端连接；使所述两组低温制冷机组2以所述安装通道3的轴向中心线为基准对称的布置在所述的安装通道3内，每一组所述低温制冷机组2的一级热链接11穿过相应侧安装通道3的侧壁后与相应侧的冷屏6连接，每一组所述低温制冷机组2二级制冷组10的末端均与所述的换热导冷装置12连接。
同时，为了方便所述的一级热链接11的安装，在所述安装通道3的中部还设置有一个安装法兰16，所述的安装法兰16沿所述安装通道3径向穿过所述安装通道3的侧壁，所述的一级热链接11包括安装通道段一级热链接17和冷屏连接段一级热链接18，所述安装通道段一级热链接17的两端分别与所述的一级制冷组9和所述的安装法兰16连接，所述的冷屏连接段一级热链接18的两端分别与所述的安装法兰16和所述的冷屏6连接。
结合现有低温冷却系统的结构，所述低温冷却系统还包括冷液输入通道19、超导磁体21和安装在所述的超导磁体21上的温度传感器22，所述冷液输入通道19的下端与所述液氦容器4的顶壁连接，所述冷液输入通道19的上端向上分别穿过所述冷屏6和所述300K容器8的顶壁后与外部的储液装置20连接；所述超导磁体21安装在所述液氦容器4内。

Claims (7)

1.低温冷却系统，包括低温冷箱（1）、低温制冷机组（2）、含有安装通道（3）的液氦容器（4）、含有穿出口（5）的冷屏（6）和含有连接法兰（7）的300K容器（8），所述的液氦容器（4）位于所述的冷屏（6）中，所述的冷屏（6）位于所述的300K容器（8）中；所述安装通道（3）的自由端从所述的穿出口（5）穿出所述的冷屏（6）后与所述的连接法兰（7）连接，所述的低温冷箱（1）罩接在所述300K容器（8）顶部的连接法兰（7）上，并将该连接法兰（7）封闭，所述低温制冷机组（2）包括由上往下顺序设置的一级制冷组（9）、二级制冷组（10）和与所述一级制冷组（9）连接的一级热链接（11），所述低温制冷机组（2）通过所述低温冷箱（1）的顶壁安装在所述的安装通道（3）内，所述一级热链接（11）穿过所述安装通道（3）的侧壁后与所述的冷屏（6）连接，所述的二级制冷组（10）位于所述的安装通道（3）中，其特征在于：所述低温冷却系统还包括位于所述安装通道（3）中下部的换热导冷装置（12），所述的换热导冷装置（12）连接在所述低温制冷机组（2）二级制冷组（10）的末端。
2.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于：所述换热导冷装置（12）包括二级热链接（13）、导冷板（14）和换热器（15），所述的换热器（15）安装在所述的导冷板（14）上，所述的导冷板（14）通过所述的二级热链接（13）与所述二级制冷组（10）的末端连接。
3.根据权利要求1或2所述的低温冷却系统，其特征在于：通过所述低温冷箱（1）的顶壁安装在所述的安装通道（3）内的低温制冷机组（2）为两组，所述两组低温制冷机组（2）以所述安装通道（3）的轴向中心线为基准对称的布置在所述的安装通道（3）内，每一组所述低温制冷机组（2）的一级热链接（11）穿过相应侧安装通道（3）的侧壁后与相应侧的冷屏（6）连接，每一组所述低温制冷机组（2）二级制冷组（10）的末端均与所述的换热导冷装置（12）连接。
4.根据权利要求3所述的低温冷却系统，其特征在于：在所述安装通道（3）的中部还设置有一个安装法兰（16），所述的安装法兰（16）沿所述安装通道（3）径向穿过所述安装通道（3）的侧壁，所述的一级热链接（11）包括安装通道段一级热链接（17）和冷屏连接段一级热链接（18），所述安装通道段一级热链接（17）的两端分别与所述的一级制冷组（9）和所述的安装法兰（16）连接，所述的冷屏连接段一级热链接（18）的两端分别与所述的安装法兰（16）和所述的冷屏（6）连接。
5.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于：所述低温冷却系统还包括冷液输入通道（19），所述冷液输入通道（19）的下端与所述液氦容器（4）的顶壁连接，所述冷液输入通道（19）的上端向上分别穿过所述冷屏（6）和所述300K容器（8）的顶壁后与外部的储液装置（20）连接。
6.根据权利要求5所述的低温冷却系统，其特征在于：所述低温冷却系统还包括超导磁体（21），所述超导磁体（21）安装在所述液氦容器（4）内。
7.根据权利要求6所述的低温冷却系统，其特征在于：在所述的超导磁体（21）上还安装在温度传感器（22）。
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