CN104200950B - 一种传导冷却超导磁体制冷机结构及其安装、拆卸方法 - Google Patents
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Abstract
一种传导冷却超导磁体制冷机结构及其安装、拆卸方法，包括有与制冷机相连的连接法兰,连接法兰通过波纹管与支撑法兰相连，磁体外杜瓦分别与支撑法兰相连、制冷机的一级冷头与传热部件上部组件相连，传热部件上部组件的下端与传热部件下部的上端由压力实现紧密结合，传热部件下部的下端与磁体冷屏法兰相连，制冷机二级冷头与二级传热部件的上部相连，二级传热部件的下部与二级传热部件支撑的上部由压力实现结合，导热铜编织带上部与二级传热部件支撑的下部焊接在一起，支撑弹簧上端与二级传热部件支撑焊接在一起，支撑弹簧下端固定在安装板上，安装板下部用导热铜编织带与磁体的绕组相连，具有结构简单、易操作、维护成本低，安装、拆卸方法简单的特点。
Description
技术领域
本发明属于超导磁体技术领域，尤其涉及一种传导冷却超导磁体制冷机结构及其安装、拆卸方法。
背景技术
传统的超导磁体一般采用低温超导线材NbTi、Nb3Sn等液氦浸泡的方式制冷。但低温超导磁体成本高，而且由于必须工作在液氦温区（4.2K），制冷和维护费用很高。随着液氦资源的紧张，制冷技术的发展，传导冷却（conduction-cooled，也称制冷机冷却、无液氦、Cryogen-Free）超导磁体技术的研究正在逐步走向实用，这样，采用传导冷却技术制造超导磁体成为了可能。
由于传导冷却磁体降温主要使用GM制冷机，制冷机需要维护，不同厂家的产品维护的周期一般不同，GM制冷机一般需要在10000小时维护一次，在维护时难度较大。一般情况下，在对制冷机直接冷却磁体进行维护时需要将磁体完全拆卸，将制冷机冷头取出，返回到制冷机厂家进行维护；有时即使能够实现现场维护，受现场因素的限制，其维护效果也会减弱。获得一种比较灵活方便的针对制冷机直接冷却超导磁体的制冷机安装及拆卸方法十分必要。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种传导冷却超导磁体制冷机结构及其安装、拆卸方法，具有结构简单、易操作、维护成本低的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种传导冷却超导磁体制冷机结构，包括有与制冷机相连的连接法兰，连接法兰通过波纹管与支撑法兰相连，磁体外杜瓦与支撑法兰相连，制冷机的一级冷头与传热部件上部组件相连，传热部件上部组件的下端与传热部件下部的上端由压力实现紧密结合，传热部件下部的下端与磁体冷屏法兰相连，制冷机二级冷头与二级传热部件的上部相连，二级传热部件的下部与二级传热部件支撑的上部由压力实现紧密结合，导热铜编织带上部与二级传热部件支撑的下部焊接在一起，支撑弹簧的上端与二级传热部件支撑焊接在一起，支撑弹簧的下端固定在安装板上，安装板必须保证安装稳定，位置不可移动；安装板下部使用导热铜编织带与磁体的绕组相连。
所述的传热部件上部组件的下端加工成锥形，与传热部件下部的上部形成配合，其目的是当制冷机上部有向下的压力时，传热部件上部组件的下端与传热部件下部的上端紧密配合在一起，形成良好导热。
所述的二级传热部件的下部加工成锥形，与二级传热部件支撑的上部形成配合，其目的是当制冷机上部有向下的压力时，二级传热部件的下部与二级传热部件支撑的上部能够紧密配合在一起，形成良好导热。
所述的支撑法兰的左端设有固定螺丝，垫片与压紧弹簧装配于固定螺柱中，通过旋紧该固定螺丝，对制冷机施加向下的压力，使传热部件上部组件的下端与传热部件下部的上端、二级传热部件的下部与二级传热部件支撑的上部的缝隙形成紧密配合，形成良好导热。
一种传导冷却超导磁体制冷机结构的安装方法，包括以下步骤：
步骤一，将制冷机的一级冷头与传热部件上部组件用螺栓相连，将制冷机的二级冷头与二级传热部件的上部相连；
步骤二，将连接法兰与波纹管及支撑法兰焊接在一起，组成一个整体，用螺栓与磁体外杜瓦相连，支撑法兰与磁体外杜瓦之间有密封胶圈；
步骤三，将传热部件下部与磁体冷屏法兰用螺栓相连；
步骤四，将导热铜编织带上部与二级传热部件支撑的下部焊接在一起，支撑弹簧的上端与二级传热部件支撑焊接在一起，支撑弹簧的下端焊接在安装板上，安装板必须保证安装稳定，位置不可移动；
步骤五，安装板下部使用较长的导热铜编织带与磁体的绕组相连；
步骤六，将步骤一组装完成的部件插入步骤二~步骤五组装完成的部件中，将固定螺丝、垫片与压紧弹簧装配于固定螺柱中，通过旋紧该固定螺丝，对制冷机施加向下的压力，使传热部件上部组件的下端与传热部件下部的上端、二级传热部件的下部与二级传热部件支撑的上部的缝隙形成紧密配合，形成良好导热。
一种传导冷却超导磁体制冷机结构的拆卸方法，包括以下步骤：
步骤一，将固定螺丝旋松，直至取下垫片与压紧弹簧；
步骤二，小角度缓慢旋转制冷机，待制冷机松动后即可向上拔出制冷机。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种传导冷却超导磁体制冷机结构及其安装、拆卸方法，具有结构简单、易操作、维护成本低的特点。通过该方法安装的结构，可减少设备停运时间，避免了现场维护带来的高成本和高风险。同时，由于可以实现短时间内实现制冷机冷头的替换，这样可以大大缩短现场维护及维修的时间，对需要长时间不间断工作的超导磁体用户具有较高的应用价值。
附图说明
图1为制冷机与本发明的装配结构示意图。
图2为图1中I的局部放大图。
图3为图1中II的局部放大图。
图中，1-制冷机，2-传热部件上部组件，3-二级传热部件，4-连接法兰，5-波纹管，6-支撑法兰，7-传热部件下部，8-磁体冷屏法兰，9-磁体外杜瓦，10-二级传热部件支撑，11-固定螺丝，12-垫片，13-压紧弹簧，14-支撑弹簧，15-导热铜编织带，16-安装板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，一种传导冷却超导磁体制冷机结构，包括有与制冷机1相连的连接法兰4，连接法兰4通过波纹管5与支撑法兰6相连，磁体外杜瓦9分别与支撑法兰6相连、制冷机1的一级冷头与传热部件上部组件2相连，传热部件上部组件2的下端与传热部件下部7的上端由压力实现紧密结合，传热部件下部7的下端与磁体冷屏法兰8相连，制冷机二级冷头与二级传热部件3的上部相连，二级传热部件3的下部与二级传热部件支撑10的上部由压力实现紧密结合，导热铜编织带15上部与二级传热部件支撑10的下部焊接在一起，支撑弹簧14的上端与二级传热部件支撑10焊接在一起，支撑弹簧14的下端固定在安装板16上，安装板16必须保证安装稳定，位置不可移动。安装板16下部使用导热铜编织带15与磁体的绕组相连即可。
所述的传热部件上部组件2的下端与传热部件下部7的上端相连，传热部件上部组件2的下端加工成锥形，与传热部件下部7的上部形成配合，其目的是当制冷机上部有向下的压力时，传热部件上部组件2的下端与传热部件下部7的上端能够紧密配合在一起，形成良好导热。
所述的二级传热部件3的下部与二级传热部件支撑10的上部相连，二级传热部件3的下部加工成锥形，与二级传热部件支撑10的上部形成配合，其目的是当制冷机上部有向下的压力时，二级传热部件3的下部与二级传热部件支撑10的上部能够紧密配合在一起，形成良好导热。
所述的支撑法兰6的左端设有固定螺丝11，垫片12与压紧弹簧13装配于固定螺柱11中，通过旋紧该固定螺丝，对制冷机施加向下的压力，使传热部件上部组件2的下端与传热部件下部7的上端、二级传热部件3的下部与二级传热部件支撑10的上部的缝隙形成紧密配合，形成良好导热。
一种传导冷却超导磁体制冷机结构的安装方法，包括以下步骤：
步骤一 将制冷机1的一级冷头与传热部件上部组件2用螺栓相连，将制冷机1的二级冷头与二级传热部件3的上部相连；
步骤二 将连接法兰4与波纹管5及支撑法兰6焊接在一起，组成一个整体，用螺栓与磁体外杜瓦9相连，支撑法兰6与磁体外杜瓦9之间有密封胶圈；
步骤三 将传热部件下部7与磁体冷屏法兰8用螺栓相连；
步骤四 将导热铜编织带15上部与二级传热部件支撑10的下部焊接在一起，支撑弹簧14上端与二级传热部件支撑10焊接在一起，支撑弹簧14下端焊接在安装板16上，安装板16必须保证安装稳定，位置不可移动；
步骤五 安装板16下部使用较长的导热铜编织带15与磁体的绕组相连即可；
步骤六 将步骤一组装完成的部件插入步骤二~步骤五组装完成的部件中，将固定螺丝11，垫片12与压紧弹簧13装配于固定螺柱11中，通过旋紧该固定螺丝，对制冷机施加向下的压力，使传热部件上部组件2的下端与传热部件下部7的上端、二级传热部件3的下部与二级传热部件支撑10的上部的缝隙形成紧密配合，形成良好导热。
一种传导冷却超导磁体制冷机结构的拆卸方法，包括以下步骤：
步骤一 将固定螺丝11旋松，直至取下垫片12与压紧弹簧13；
步骤二 小角度缓慢旋转制冷机1，待制冷机1松动后即可向上拔出制冷机1。
按照提供的传导冷却超导磁体制冷机的安装方法安装完成制冷机；如果超导磁体在使用过程中制冷机1达到维护周期或出现异常，即可按照上述的传导冷却超导磁体制冷机的拆卸方法将制冷机1直接拔出进行返厂维护或维修。
Claims (2)
1.一种传导冷却超导磁体制冷机结构，其特征在于，包括有与制冷机（1）相连的连接法兰（4），连接法兰（4）通过波纹管（5）与支撑法兰（6）相连，磁体外杜瓦（9）与支撑法兰（6）相连，制冷机（1）的一级冷头与传热部件上部组件（2）相连，传热部件上部组件（2）的下端与传热部件下部（7）的上端由压力实现紧密结合，传热部件下部（7）的下端与磁体冷屏法兰（8）相连，制冷机二级冷头与二级传热部件（3）的上部相连，二级传热部件（3）的下部与二级传热部件支撑（10）的上部由压力实现紧密结合，导热铜编织带（15）的上部与二级传热部件支撑（10）的下部焊接在一起，支撑弹簧（14）的上端与二级传热部件支撑（10）焊接在一起，支撑弹簧（14）的下端固定在安装板（16）上，安装板（16）位置不可移动；安装板（16）上部使用导热铜编织带（15）与磁体的绕组相连；
所述的传热部件上部组件（2）的下端加工成锥形，与传热部件下部（7）的上部形成紧密配合；
所述的二级传热部件（3）的下部加工成锥形，与二级传热部件支撑（10）的上部形成紧密配合；
所述的支撑法兰（6）上设有固定螺丝（11），垫片（12）与压紧弹簧（13）装配于固定螺丝（11）中，通过旋紧该固定螺丝，对制冷机施加向下的压力，使传热部件上部组件（2）的下端与传热部件下部（7）的上端、二级传热部件（3）的下部与二级传热部件支撑（10）的上部的缝隙形成紧密配合。
2.一种传导冷却超导磁体制冷机结构的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将制冷机（1）的一级冷头与传热部件上部组件（2）用螺栓相连，将制冷机（1）的二级冷头与二级传热部件（3）的上部相连；
步骤二，将连接法兰（4）与波纹管（5）及支撑法兰（6）焊接在一起，组成一个整体，用螺栓与磁体外杜瓦（9）相连，支撑法兰（6）与磁体外杜瓦（9）之间有密封胶圈；
步骤三，将传热部件下部（7）与磁体冷屏法兰（8）用螺栓相连；
步骤四，将导热铜编织带（15）上部与二级传热部件支撑（10）的下部焊接在一起，支撑弹簧（14）的上端与二级传热部件支撑（10）焊接在一起，支撑弹簧（14）的下端焊接在安装板（16）上，安装板（16）必须保证安装稳定，位置不可移动；
步骤五，安装板（16）上部使用较长的导热铜编织带（15）与磁体的绕组相连；
步骤六，将步骤一组装完成的部件插入步骤二~步骤五组装完成的部件中，将固定螺丝（11）、垫片（12）与压紧弹簧（13）装配于固定螺丝（11）中，通过旋紧该固定螺丝，对制冷机施加向下的压力，使传热部件上部组件（2）的下端与传热部件下部（7）的上端、二级传热部件（3）的下部与二级传热部件支撑（10）的上部的缝隙形成紧密配合，形成良好导热。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |