RU2012132299A - Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды - Google Patents

Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды Download PDF

Info

Publication number
RU2012132299A
RU2012132299A RU2012132299/06A RU2012132299A RU2012132299A RU 2012132299 A RU2012132299 A RU 2012132299A RU 2012132299/06 A RU2012132299/06 A RU 2012132299/06A RU 2012132299 A RU2012132299 A RU 2012132299A RU 2012132299 A RU2012132299 A RU 2012132299A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
superconductor
gas
stage
cooling device
Prior art date
Application number
RU2012132299/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2573545C2 (ru
Inventor
Роберт А. АКЕРМАНН
Филиппе А. МЕНТЕР
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Publication of RU2012132299A publication Critical patent/RU2012132299A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2573545C2 publication Critical patent/RU2573545C2/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/10Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • F25D19/006Thermal coupling structure or interface
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/3804Additional hardware for cooling or heating of the magnet assembly, for housing a cooled or heated part of the magnet assembly or for temperature control of the magnet assembly
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/04Cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

1. Система (42) криогенного охлаждения, которая способствует пассивному переключению между первой и второй ступенями (52, 54) охлаждения, для охлаждения сверхпроводника, включающая в себя:охлаждающее устройство (52) первой ступени,первый теплообменник (56), термически соединенный с охлаждающим устройством (52) первой ступени;охлаждающее устройство (54) второй ступени;второй теплообменник (70), термически соединенный с охлаждающим устройством (54) второй ступени;трубку (76) нисходящего потока, через которую более плотный охлажденный газ течет от первого теплообменника (56) вниз ко второму теплообменнику (70);трубку (72) восходящего потока, через которую менее плотный и более теплый газ течет от первого теплообменника (56) вверх ко второму теплообменнику (70), когда второй теплообменник более теплый, чем теплообменник первой ступени; исверхпроводник, термически соединенный со вторым теплообменником (70).2. Система по п.1, в которой:трубка (76) нисходящего потока присоединена к нижнему отверстию (66) на нижней стороне (60) первого теплообменника (56) и к нижнему отверстию (76) на нижней стороне второго теплообменника (70), итрубка (72) восходящего потока присоединена к верхнему отверстию (64) на верхней стороне (58) первого теплообменника (56) и к верхнему отверстию (74) на верхней стороне второго теплообменника (70).3. Система по любому из пп.1-2, в которой газ представляет собой газообразный гелий.4. Система по любому из пп.1-2, в которой газ представляет собой один из газообразного водорода, газообразного неона или газообразного азота.5. Система по любому из пп.1-2, в которой охлаждающее устройство (52) первой ступени охлаждает газ до приблизительно 25 Кельвин (К).

Claims (15)

1. Система (42) криогенного охлаждения, которая способствует пассивному переключению между первой и второй ступенями (52, 54) охлаждения, для охлаждения сверхпроводника, включающая в себя:
охлаждающее устройство (52) первой ступени,
первый теплообменник (56), термически соединенный с охлаждающим устройством (52) первой ступени;
охлаждающее устройство (54) второй ступени;
второй теплообменник (70), термически соединенный с охлаждающим устройством (54) второй ступени;
трубку (76) нисходящего потока, через которую более плотный охлажденный газ течет от первого теплообменника (56) вниз ко второму теплообменнику (70);
трубку (72) восходящего потока, через которую менее плотный и более теплый газ течет от первого теплообменника (56) вверх ко второму теплообменнику (70), когда второй теплообменник более теплый, чем теплообменник первой ступени; и
сверхпроводник, термически соединенный со вторым теплообменником (70).
2. Система по п.1, в которой:
трубка (76) нисходящего потока присоединена к нижнему отверстию (66) на нижней стороне (60) первого теплообменника (56) и к нижнему отверстию (76) на нижней стороне второго теплообменника (70), и
трубка (72) восходящего потока присоединена к верхнему отверстию (64) на верхней стороне (58) первого теплообменника (56) и к верхнему отверстию (74) на верхней стороне второго теплообменника (70).
3. Система по любому из пп.1-2, в которой газ представляет собой газообразный гелий.
4. Система по любому из пп.1-2, в которой газ представляет собой один из газообразного водорода, газообразного неона или газообразного азота.
5. Система по любому из пп.1-2, в которой охлаждающее устройство (52) первой ступени охлаждает газ до приблизительно 25 Кельвин (К).
6. Система по п.5, в которой холодный газ течет вниз под действием силы тяжести через трубку (76) нисходящего потока от нижней стороны (60) первого теплообменника (56) к нижней стороне второго теплообменника (70), поглощает тепло от сверхпроводника (20), пока сверхпроводник теплее, чем приблизительно 25 К, более теплый газ, содержащий поглощенное тепло от сверхпроводника (20), поднимается через трубку (72) восходящего потока от верхней стороны второго теплообменника (70) к верхней стороне (58) первого теплообменника (56), и тепло рассеивается, и газ охлаждается снова до приблизительно 25 К в первом теплообменнике.
7. Система по п.6, в которой поток газа прекращается, когда сверхпроводник (20) достигает приблизительно 25 К, и охлаждающее устройство (54) второй ступени охлаждает второй теплообменник до приблизительно 4 К, тем самым охлаждая сверхпроводник (20) до приблизительно 4 К, и поддерживая сверхпроводник (20) при приблизительно 4 К.
8. Система по любому из пп.1-2, причем система (42) криогенного охлаждения соединена с устройством (10) магнитного резонанса (MR), в котором сверхпроводник включает в себя сверхпроводящий магнит (20), используемый для генерирования магнитного поля.
9. Система магнитного резонанса, содержащая:
сверхпроводящий магнит (20), который генерирует постоянное магнитное поле в зоне (14) исследования;
систему (42) криогенного охлаждения по любому одному из предшествующих пунктов;
по меньшей мере одну радиочастотную катушку (24), которая принимает сигналы из зоны (14) исследования; и
электронный модуль (34), который обрабатывает сигналы магнитного резонанса.
10. Способ охлаждения сверхпроводника (20) до температуры сверхпроводимости, включающий в себя этапы, на которых:
охлаждают рабочий газ до температуры первой ступени, используя охлаждающее устройство (52) первой ступени;
обеспечивают возможность охлажденному рабочему газу течь вниз от первого теплообменника (56) ко второму теплообменнику (70), находящемуся в термическом контакте со сверхпроводником (20), и поглощать от него тепло;
обеспечивают возможность нагретому рабочему газу течь вверх от второго теплообменника (70) к первому теплообменнику (56);
рассеивают тепло от нагретого рабочего газа и повторно охлаждают рабочий газ до температуры первой ступени;
как только второй теплообменник достигает приблизительно температуры первой ступени, используют охлаждающее устройство (54) второй ступени, термически соединенное со сверхпроводником, для охлаждения сверхпроводника до температуры сверхпроводимости.
11. Способ по п.10, в котором температура сверхпроводимости равна приблизительно 4 К.
12. Способ по любому одному из пп.10-11, в котором сверхпроводник включает в себя магнит, используемый в устройстве магнитного резонанса (MR).
13. Способ по любому одному из пп.10-11, в котором рабочий газ представляет собой газообразный гелий.
14. Способ по любому одному из пп.10-11, в котором рабочий газ представляет собой один из газообразного водорода, газообразного неона или газообразного азота.
15. Способ по любому из пп.10-11, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
прекращают поток рабочего газа между первым и вторым теплообменниками, когда второй теплообменник холоднее, чем первый теплообменник, термически изолируя первый и второй теплообменники.
RU2012132299/06A 2009-12-28 2010-12-07 Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды RU2573545C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29027009P 2009-12-28 2009-12-28
US61/290,270 2009-12-28
PCT/IB2010/055635 WO2011080630A2 (en) 2009-12-28 2010-12-07 Tubular thermal switch for the cryo-free magnet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012132299A true RU2012132299A (ru) 2014-02-10
RU2573545C2 RU2573545C2 (ru) 2016-01-20

Family

ID=44226902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012132299/06A RU2573545C2 (ru) 2009-12-28 2010-12-07 Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9074798B2 (ru)
EP (1) EP2519786B1 (ru)
JP (2) JP5815557B2 (ru)
CN (1) CN102713465B (ru)
RU (1) RU2573545C2 (ru)
WO (1) WO2011080630A2 (ru)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2519786B1 (en) * 2009-12-28 2019-03-27 Koninklijke Philips N.V. Cryo-cooling system with a tubular thermal switch
CN103842746B (zh) 2011-09-28 2016-02-17 皇家飞利浦有限公司 用于无致冷剂mri磁体的高效热交换器
US9007058B2 (en) * 2012-02-27 2015-04-14 Uchicago Argonne, Llc Dual-stage trapped-flux magnet cryostat for measurements at high magnetic fields
GB201212800D0 (en) * 2012-07-19 2012-09-05 Oxford Instr Nanotechnology Tools Ltd Cryogenic cooloing apparatus and method
GB2506851B (en) * 2012-09-28 2014-11-12 Schlumberger Holdings NMR sample containment
GB201217782D0 (en) * 2012-10-04 2012-11-14 Tesla Engineering Ltd Magnet apparatus
DE102013208631B3 (de) 2013-05-10 2014-09-04 Siemens Aktiengesellschaft Magnetresonanzvorrichtung mit einem Kühlsystem zu einer Kühlung einer supraleitenden Hauptmagnetspule sowie ein Verfahren zur Kühlung der supraleitenden Hauptmagnetspule
JP6164409B2 (ja) * 2013-06-20 2017-07-19 株式会社新領域技術研究所 Nmrシステム
WO2015071795A1 (en) * 2013-11-13 2015-05-21 Koninklijke Philips N.V. Superconducting magnet system including thermally efficient ride-through system and method of cooling superconducting magnet system
US9190197B2 (en) * 2014-02-26 2015-11-17 Shahin Pourrahimi Superconducting magnet operating in occasional idling mode
US9827448B2 (en) * 2014-03-21 2017-11-28 Siemens Aktiengesellschaft Hybrid ultrasound and magnetic resonance imaging device
JP6674645B2 (ja) 2014-09-05 2020-04-01 ハイパーファイン リサーチ,インコーポレイテッド 低磁場磁気共鳴撮像方法及び装置
US10813564B2 (en) 2014-11-11 2020-10-27 Hyperfine Research, Inc. Low field magnetic resonance methods and apparatus
CN112815563B (zh) * 2015-12-04 2022-11-01 皇家飞利浦有限公司 具有依赖于温度的热分流器的低温冷却系统
US10539637B2 (en) 2016-11-22 2020-01-21 Hyperfine Research, Inc. Portable magnetic resonance imaging methods and apparatus
US10627464B2 (en) 2016-11-22 2020-04-21 Hyperfine Research, Inc. Low-field magnetic resonance imaging methods and apparatus
CN109983474A (zh) 2016-11-22 2019-07-05 海珀菲纳研究股份有限公司 用于磁共振图像中的自动检测的系统和方法
US10451318B2 (en) 2016-12-16 2019-10-22 General Electric Company Cryogenic cooling system and method
EP3348190A1 (de) 2017-01-13 2018-07-18 Sirona Dental Systems GmbH Mrt-vorrichtung zur vermessung eines kopfbereichs
EP3349029B1 (de) 2017-01-13 2019-09-11 Sirona Dental Systems GmbH Mrt-vorrichtung zur vermessung zumindest eines teilbereichs eines kopfes
EP3349028A1 (de) 2017-01-13 2018-07-18 Sirona Dental Systems GmbH Mrt-vorrichtung und verfahren zur vermessung eines kopfbereichs eines patienten
US11035807B2 (en) * 2018-03-07 2021-06-15 General Electric Company Thermal interposer for a cryogenic cooling system
GB2574830A (en) * 2018-06-19 2019-12-25 Oxford Instruments Nanotechnology Tools Ltd Cryogenic cooling system
WO2020005300A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 General Electric Company Remotely driven cryocooler for a superconducting generator
JP7171943B2 (ja) * 2019-03-22 2022-11-15 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 持続電流スイッチの温度を制御するためのシステム
CN112420313B (zh) * 2020-10-19 2022-05-17 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) 一种高温超导磁体杜瓦装置
US12112887B2 (en) 2022-10-19 2024-10-08 Ge Precision Heatlhcare Llc Switch assemblies of superconducting magnet assemblies and reconfigurable superconducting magnet assemblies of a cryogenic system

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4277949A (en) * 1979-06-22 1981-07-14 Air Products And Chemicals, Inc. Cryostat with serviceable refrigerator
US4895831A (en) 1988-07-05 1990-01-23 General Electric Company Ceramic superconductor cryogenic current lead
JP2961619B2 (ja) 1989-06-21 1999-10-12 株式会社日立製作所 冷却手段付きクライオスタット
US5412363A (en) 1991-12-20 1995-05-02 Applied Superconetics, Inc. Open access superconducting MRI magnet
US5461873A (en) * 1993-09-23 1995-10-31 Apd Cryogenics Inc. Means and apparatus for convectively cooling a superconducting magnet
US6173761B1 (en) 1996-05-16 2001-01-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Cryogenic heat pipe
JP3695892B2 (ja) 1996-05-16 2005-09-14 株式会社東芝 ループ型細管ヒートパイプ
JP3265358B2 (ja) 1998-05-20 2002-03-11 独立行政法人産業技術総合研究所 アクティブ熱制御ヒ−トスイッチシステム
JPH11354317A (ja) 1998-06-11 1999-12-24 Toshiba Corp 超電導マグネットシステム
JP3673410B2 (ja) 1998-08-11 2005-07-20 株式会社神戸製鋼所 低温容器
US6176102B1 (en) * 1998-12-30 2001-01-23 Praxair Technology, Inc. Method for providing refrigeration
US6396377B1 (en) 2000-08-25 2002-05-28 Everson Electric Company Liquid cryogen-free superconducting magnet system
US6437568B1 (en) * 2000-10-02 2002-08-20 General Electric Company Low noise MRI scanner
DE10137552C1 (de) 2001-08-01 2003-01-30 Karlsruhe Forschzent Einrichtung mit einem Kryogenerator zur Rekondensation von tiefsiedenden Gasen des aus einem Flüssiggas-Behälter verdampfenden Gases
US20050062473A1 (en) * 2003-09-24 2005-03-24 General Electric Company Cryogen-free high temperature superconducting magnet with thermal reservoir
GB0401835D0 (en) * 2004-01-28 2004-03-03 Oxford Instr Superconductivity Magnetic field generating assembly
GB0424725D0 (en) 2004-11-09 2004-12-08 Oxford Instr Superconductivity Cryostat assembly
US20080209919A1 (en) 2007-03-01 2008-09-04 Philips Medical Systems Mr, Inc. System including a heat exchanger with different cryogenic fluids therein and method of using the same
CN102054554B (zh) * 2009-10-30 2015-07-08 通用电气公司 超导磁体的制冷系统和制冷方法
EP2519786B1 (en) * 2009-12-28 2019-03-27 Koninklijke Philips N.V. Cryo-cooling system with a tubular thermal switch

Also Published As

Publication number Publication date
US9074798B2 (en) 2015-07-07
EP2519786B1 (en) 2019-03-27
WO2011080630A3 (en) 2012-01-12
CN102713465A (zh) 2012-10-03
JP5815557B2 (ja) 2015-11-17
JP6181127B2 (ja) 2017-08-16
US20130023418A1 (en) 2013-01-24
WO2011080630A2 (en) 2011-07-07
EP2519786A2 (en) 2012-11-07
JP2016034509A (ja) 2016-03-17
RU2573545C2 (ru) 2016-01-20
JP2013515547A (ja) 2013-05-09
CN102713465B (zh) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2012132299A (ru) Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды
JP4854396B2 (ja) 低温冷凍機を備えたクライオスタット構造
CN101707112B (zh) 用于冷却设备的冷却电流引线
US11275136B2 (en) Passive flow direction biasing of cryogenic thermosiphon
JP4417247B2 (ja) 超伝導磁石と冷凍ユニットとを備えたmri装置
CN103842746B (zh) 用于无致冷剂mri磁体的高效热交换器
CN101106006A (zh) 低温冷却的设备的闭环预冷
CN100430672C (zh) 脉冲管制冷器及其使用方法
JP2008249201A (ja) 再凝縮装置、その取り付け方法およびそれを用いた超電導磁石
US9575149B2 (en) System and method for cooling a magnetic resonance imaging device
CN101889213A (zh) 具有冷却系统的超导磁体系统
Yeom et al. An experimental study of the conduction cooling system for the 600 kJ HTS SMES
US20140221214A1 (en) Device and method for cooling a unit
Trollier et al. Remote helium cooling loops for laboratory applications
CN116206846A (zh) 用于磁控直拉单晶的超导磁体及其冷却方法
CN203025261U (zh) 用于高温超导电流引线的测试装置
CN202120699U (zh) 预冷装置、超导磁体以及磁共振成像设备
JP2007078310A (ja) 極低温冷却装置
Wang et al. Improvement in performance of cryocoolers as condensers
Green Cooling and Cooling-Down $\hbox {MgB} _ {2} $ and HTS Magnets Using a Hydrogen Thermal Siphon Loop and Coolers Operating From 15 K to 28 K
Uhlig Alumina shunt for precooling a cryogen-free 4He or 3He refrigerator
CN116403798A (zh) 磁共振成像系统的磁体预冷装置
US11551841B2 (en) Thermal buses for cryogenic applications
Wang Small helium Liquefiers using 4 K Pulse Tube Cryocoolers
JP2006189272A (ja) 核磁気共鳴測定装置