CN110867293B - 用于服务塔的组件、服务塔主体及服务塔 - Google Patents

Abstract

本申请公开用于服务塔的组件、服务塔主体及服务塔。该服务塔的组件包括连接座、连接管、回流管和冷头容器。所述冷头容器内放置有冷头二级气缸容器。所述连接座具有贯穿该连接座的贯穿通道，所述连接管至少一段是柔性连接管。所述连接管连通所述连接座的贯穿通道以及所述回流管连通所述连接座的贯穿通道和所述冷头容器内的冷头二级气缸容器，由此，所述连接座、所述连接管、所述回流管和所述冷头容器集成为一体，这样，该一体化的服务塔组件可以通过设置于低温容器顶板上的一个连接口连接于所述低温容器，从而，构成顶置的一体式服务塔，与一体式服务塔常见于超导磁体侧部的方式相比，最大充液量会增加，制冷效果会提升、结构也简单和安装也方便。

Description

用于服务塔的组件、服务塔主体及服务塔

技术领域

本申请涉及核磁共振技术领域，尤其涉及用于服务塔的组件、服务塔主体及服务塔。

背景技术

超导磁体是超导核磁共振成像系统的核心部件之一。超导磁体的服务塔是同时影响超导稳定性和低温稳定性的关键部件。服务塔在结构上是贯穿于室温真空容器和低温容器的整套低温保持容器，功能上实现了从室温向低温超导线圈通入电流，内部信号通信和诊断，液氦再冷凝以及泄压等功能。目前，市面已有各种服务塔，从服务塔和超导磁体的相对位置来分，有侧部服务塔和顶置服务塔，从服务塔自身的结构来划分，有一体式服务塔和分体式服务塔。

一体式服务塔将颈管和冷头容器集成为一个部件，整体与超导磁体进行装配，常见于磁体侧部，因此，服务塔的位置限制了最大充液量，从液氦制冷的角度来说，效果并不理想。

分体式服务塔包括颈管和冷头容器。颈管和冷头容器各自独立，分别独立安装在超导磁体上，通过至少两个连接口和低温容器连接，这种服务塔缺乏整体性，结构复杂，成本较高。

发明内容

为克服相关技术中存在的部分或者所有问题，本申请提供一种用于服务塔的组件。该组件包括连接座、连接管、回流管和冷头容器，其中，所述冷头容器内放置有冷头二级气缸容器，所述连接座具有贯穿该连接座的贯穿通道，所述连接管至少一段是柔性连接管。所述连接管连通所述连接座的贯穿通道以及所述回流管连通所述连接座的贯穿通道和所述冷头二级气缸容器，由此，所述连接座、所述连接管、所述回流管和所述冷头容器集成为一体。

可选地，所述连接管至少一段是柔性连接管包括：所述连接管全部是柔性连接管。

可选地，所述连接管至少一段是柔性连接管包括：所述连接管由柔性连接管和刚性连接管连接而成。

可选地，所述连接管包括二段刚性连接管和位于该两段刚性连接管之间的一段柔性连接管连接而成。

可选地，所述柔性连接管是波纹管。

本申请另一方面提供一种服务塔主体。该服务塔主体包括室温真空容器、服务塔冷屏和前述任何一项所述的用于服务塔的组件，其中，所述连接管和所述冷头容器连接于所述室温真空容器和所述服务塔冷屏。

可选地，所述冷头容器放置有一级冷头，所述服务塔主体包括热辐射屏，所述连接管与所述服务塔冷屏和所述一级冷头热连接，所述一级冷头与所述热辐射屏热连接，以形成等温势区。

本申请另一方面提供一种服务塔。该服务塔包括低温容器、安装于所述低温容器的室温真空容器和前述任何一项所述的服务塔主体。所述服务塔冷屏安装于所述低温容器且位于所述室温真空容器内。所述低温容器包括开设有一个连接口的低温容器顶板，所述连接座连接于所述连接口且通过贯穿通道连通所述低温容器内部。

可选地，所述低温容器内设置有屏蔽线圈和主线圈，所述连接管和所述回流管从所述连接口伸入所述低温容器内且在竖直方向上位于所述屏蔽线圈的上端面和所述主线圈之间。

可选地，所述冷头二级气缸容器内设置有冷头二级气缸，该冷头二级气缸与所述低温容器顶板之间具有间隙。

可选地，所述连接座包括座体和从座体凸伸的凸台，所述贯穿通道贯穿所述凸台和座体。所述服务塔包括连接于所述连接口的连接直管，所述凸台和所述座体位于所述连接直管内且所述座体和所述连接直管连接。所述凸台的轴线相对于所述连接直管的轴线偏心以使得凸台分隔所述连接直管内部为第一容纳槽和第二容纳槽，且第二容纳槽的宽度大于第一容纳槽的宽度，所述回流管伸入所述第二容纳槽而与所述贯穿通道连通。

本申请的实施例提供的技术方案至少具有以下有益效果：

1、由于所述连接座、所述连接管、所述回流管和所述冷头容器集成为一体，这样，该一体化的服务塔组件可以通过设置于低温容器顶板上的一个连接口连接于所述低温容器，从而，构成顶置的一体式服务塔，与一体式服务塔常见于超导磁体侧部的方式相比，最大充液量会增加，从液氦制冷的角度来说，制冷效果会提升；由于服务塔的组件一体设计且通过一个连接口与低温容器1连接，这样，结构也简单，安装也方便，比如在安装过程中，至少可以减少设备安装之间对中的次数。

2、由于所述低温容器内设置有屏蔽线圈和主线圈，所述连接管和所述回流管从所述连接口伸入所述低温容器的内部且在竖直方向上位于所述屏蔽线圈的上端面和所述主线圈之间，这样，可以在有限的磁体高度内，实现更长的导热路径，有效地降低来自连接管的漏热，提高制冷系统的冷凝余量。

3、该冷头二级气缸与所述低温容器顶板之间具有间隙。通过设置该间隙，所述冷头二级气缸离中心磁场较远，减少了所述冷头二级气缸内的磁性填料对中心磁场的均匀度带来的不利影响。特别是，在设计有间隙和所述连接管和所述回流管从所述连接口伸入所述低温容器的内部且在竖直方向上位于所述屏蔽线圈的上端面和所述主线圈之间的情况下，使冷头二级气缸处于屏蔽线圈上方，有效减弱二级冷头气缸内磁性填料对中心磁场的影响。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是一种服务塔本体的结构示意图；

图2是顶置服务塔的结构示意图；

图3是另一种服务塔本体的结构示意图；

图4是另一种服务塔本体的结构示意图；

图5是另一种服务塔本体的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个；“多个”表示两个及两个以上的数量。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。

下面结合附图，对本申请示例性实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。

本申请的发明人在研发服务塔的过程中发现：现有的一体式服务塔的服务塔主体设置于服务塔的侧部，这样，限制了最大充液量；而分体式服务塔的服务塔主体会通过两个接口和低温容器连接，缺乏整体性，结构复杂且成本较高，因此，发明人研发一种顶置的一体式服务塔，该服务塔的服务塔主体仅通过一个连接口与低温容器连接且服务塔主体位于低温容器上方。如下，详细说明本申请的技术方案。

请参阅图1至图4，一种实施方式的服务塔包括服务塔主体和低温容器1。所述低温容器1比如是4K容器、10K容器等其他容器。服务塔主体包括用于服务塔的组件、室温真空容器2和服务塔冷屏3。室温真空容器2包括真空容器顶板21，比如是300K容器，当然，也可以是其他类型的低温容器。服务塔冷屏3包括冷屏顶板31，服务塔冷屏3连接有热辐射屏8。热辐射屏8比如是50K冷屏，也可以是其他类型的冷屏。

请继续参阅图1、图3和图4，所述用于服务塔的组件包括连接座4、连接管5、回流管6和冷头容器7。所述连接座4具有贯穿该连接座4的贯穿通道41。所述连接管5连通所述贯穿通道41，至少一段是柔性连接管。冷头容器7内放置有冷头二级气缸容器71。所述回流管6连通所述贯穿通道41和所述冷头二级气缸容器71，再加之，所述连接管5连通所述贯穿通道41，由此，所述连接座4、连接管5、所述回流管6和所述冷头容器7集成为一体。

请继续参阅图1至图4，在一种实施方式中，如图1所示，所述连接管5包括柔性连接管51和刚性连接管52。所述柔性连接管51比如是波纹管，所述刚性连接管52比如是刚性的颈管。此种情况下，柔性连接管51连通所述贯穿通道41，所述刚性连接管52连接于所述真空容器顶板21和所述冷屏顶板31。当然，也可以是所述柔性连接管51连接于所述真空容器顶板21和所述冷屏顶板31，所述刚性连接管52连通所述贯穿通道41。在另一种实施方式中，如图3所示，所述连接管5包括二段刚性连接管52和位于该两段刚性连接管52之间的一段柔性连接管51连接而成，位于柔性连接管51一端的刚性连接管52连接于真空容器顶板21，另一端的刚性连接管52连通所述贯穿通道41，在这种实施方式中，所述柔性连接管51可以是波纹管。在另一种实施方式中，如图4所示，所述连接管5也可以整段是柔性连接管，此种情况下，该柔性连接管可以是波纹管或者柔性的颈管。

请参阅图1、图3和图4，所述连接管5和所述冷头容器7连接于所述室温真空容器2和所述服务塔冷屏3的一种实施方式如下：所述冷头容器7内放置有一级冷头72，所述服务塔冷屏3连接有所述热辐射屏8，所述连接管5与服务塔冷屏3和冷头容器7的一级冷头72热连接，所述一级冷头72与所述热辐射屏8热连接，以形成等温势区。所述热连接可以通过高导热件实现。高导热件可以是热管，高纯铜、铝或合金等材料，具体材料和形式不限。连接管5连接于室温真空容器2和服务塔冷屏3以及冷头容器7连接于所述室温真空容器2和服务塔冷屏3，从而，所述用于服务塔的组件与室温真空容器2和服务塔冷屏3构成服务塔主体。

请参阅图5并结合图1至图4，所述服务塔为一体式的顶置服务塔在本申请中是指：所述用于服务塔的组件是一体式组件，且该一体式组件通过一个连接口与低温容器1连接并位于低温容器1上方，其一种实施方式如下：所述低温容器1包括开设有一个所述连接口111的低温容器顶板11。所述连接座4连接于所述连接口111并通过所述贯穿通道41连通所述低温容器1的内部，在一种实施方式中，连接座4包括座体42和从座体42凸伸的凸台43，比如是法兰。所述贯穿通道41贯穿所述凸台43和座体42。所述连接口111的边缘与所述座体42连接由此实现服务塔主体连接于低温容器1，服务塔主体其他部件如何与低温容器1连接采用现有技术，不再赘述。在上述设计中，所述座体42上连接有电流引线座。电流引线底座的柔性电流引线和磁体超导线圈连接，服务塔内的电流引线可以是固定式，也可以是插拔式，具体形式不限。在上述服务塔中，由于所述连接座、所述连接管、所述回流管和所述冷头容器集成一体，从而，使得该用于服务塔的组件是一体化组件，该组件通过设置于低温容器顶板11上的一个连接口连接于所述低温容器1并位于该低温容器1的上方，这样，构成顶置的一体式服务塔，与一体式服务塔常见于超导磁体侧部的方式相比，最大充液量会增加(比如，最大充液量能到屏蔽线圈13的上端面131)，从液氦制冷的角度来说，制冷效果会提升；由于服务塔的组件一体设计且通过一个连接口与低温容器1连接，这样，结构也简单，安装也方便，比如在安装过程中，至少可以减少设备安装之间对中的次数。

请参阅图1至图4，在一种实施方式中，所述低温容器1内设置有屏蔽线圈13和主线圈14，所述连接管5和所述回流管6从所述连接口伸入所述低温容器的内部且在竖直方向上位于所述屏蔽线圈13的上端面131和所述主线圈14之间。以所述低温容器顶板11作为参照物，相当于连接座4、所述连接管5的一部分、回流管6的一部分以及所述连接直管12相对于所述低温容器顶板11下沉，为了方便叙述，称之为下沉式结构。在具有下沉式结构的情况下，氦气通过回流管6上升进入冷头容器7，被冷头二级冷凝液化后再通过回流管6回流至低温容器1，如图1所示，连接管5的柔性连接管51的部分和回流管6的一部分在竖直方向上伸入低温容器1的内部，位于所述屏蔽线圈13的上端面131和所述主线圈14之间是指：以所述低温容器顶板11作为参考，其最高位置为连接管5的端面与所述上端面131平齐的位置，最低位置为所述上端面131或者所述连接座4的端面不会碰到所述主线圈14。当然，图1至图4只是示意出一种下沉式结构，其他能够实现连接管5的一部分和回流管6的一部分相对于所述低温容器顶板11下沉的结构也可以用于本申请。通过设计下沉式结构，这样，可以在有限的磁体高度内，实现更长的导热路径，有效地降低来自连接管的漏热，提高制冷系统的冷凝余量。

请参阅图1至图4，本申请的发明人发现：顶置服务塔常见的方案则是将冷头直接插入低温容器1的内部，在低温容器1上形成两个开口，虽然达到了较好的制冷效果，但是由于冷头二级气缸容器71内的冷头二级气缸离中心磁场过近，冷头二级气缸内的磁性填料将会对中心磁场的均匀度带来不利影响。为了解决该技术问题，在前述服务塔基础之上，发明人研发了如下设计：所述冷头二级气缸容器71内设置有冷头二级气缸，该冷头二级气缸与所述低温容器顶板11之间具有间隙D。通过设置该间隙D，所述冷头二级气缸离中心磁场较远，减少了冷头二级气缸内的磁性填料将会对中心磁场的均匀度带来的不利影响。

在一种实施方式中，所述凸台43的轴线相对于所述连接直管12的轴线偏心以使得凸台43分隔所述连接直管12内部而形成第一容纳槽121和第二容纳槽122，且第二容纳槽122的宽度大于第一容纳槽121宽度，所述回流管6伸入所述第二容纳槽122而与所述贯穿通道41连通，这样，偏心结构可以使下沉式结构更紧凑，合理的利用所述第一容纳槽121和所述第二容纳槽122的空间。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种服务塔，其特征在于，包括低温容器、安装于所述低温容器的室温真空容器和服务塔主体，其中，所述服务塔主体包括室温真空容器、服务塔冷屏和用于服务塔的组件；

所述用于服务塔的组件包括连接座、连接管、回流管和冷头容器，其中，所述连接座具有贯穿该连接座的贯穿通道，所述连接管至少一段是柔性连接管；所述冷头容器内放置有冷头二级气缸容器，所述连接管连通所述连接座的贯穿通道以及所述回流管连通所述连接座的贯穿通道和所述冷头二级气缸容器，由此，所述连接座、所述连接管、所述回流管和所述冷头容器集成为一体；

所述服务塔冷屏安装于所述低温容器且位于所述室温真空容器内，所述低温容器包括仅开设有一个连接口的低温容器顶板，所述连接座连接于所述连接口且通过贯穿通道连通所述低温容器内部；

所述连接管和所述冷头容器均连接于所述室温真空容器和所述服务塔冷屏；

所述连接管的一部分和所述回流管的一部分相对于所述低温容器顶板下沉。

2.根据权利要求1所述的服务塔，其特征在于，所述低温容器内设置有屏蔽线圈和主线圈，所述连接管和所述回流管通过所述连接口连通所述低温容器内部且在竖直方向上位于所述屏蔽线圈的上端面和所述主线圈之间。

3.根据权利要求1或2所述的服务塔，其特征在于，所述冷头二级气缸容器内设置有冷头二级气缸，该冷头二级气缸与所述低温容器顶板之间具有间隙。

4.根据权利要求1所述的服务塔，其特征在于，所述连接座包括座体和从座体凸伸的凸台，所述贯穿通道贯穿所述凸台和座体；

所述服务塔包括连接于所述连接口的连接直管，所述凸台和所述座体位于所述连接直管内且所述座体和所述连接直管连接；

所述凸台的轴线相对于所述连接直管的轴线偏心以使得凸台分隔所述连接直管内部为第一容纳槽和第二容纳槽，且第二容纳槽的宽度大于第一容纳槽的宽度，所述回流管伸入所述第二容纳槽而与所述贯穿通道连通。

5.根据权利要求1所述的服务塔，其特征在于，所述连接管至少一段是柔性连接管包括：所述连接管全部是柔性连接管。

6.根据权利要求1所述的服务塔，其特征在于，所述连接管至少一段是柔性连接管包括：所述连接管由柔性连接管和刚性连接管连接而成。

7.根据权利要求6所述的服务塔，其特征在于，所述连接管包括二段刚性连接管和位于该二 段刚性连接管之间的一段柔性连接管。

8.根据权利要求1至7任何一项所述的服务塔，其特征在于，所述柔性连接管是波纹管。

9.根据权利要求1所述的服务塔，其特征在于，所述冷头容器放置有一级冷头，所述服务塔主体包括热辐射屏，所述连接管与所述服务塔冷屏和所述一级冷头热连接，所述一级冷头与所述热辐射屏热连接，以形成等温势区。

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