WO1989000766A1 - Dispositif de refroidissement d'un aimant resistif - Google Patents

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WO1989000766A1
WO1989000766A1 PCT/FR1988/000353 FR8800353W WO8900766A1 WO 1989000766 A1 WO1989000766 A1 WO 1989000766A1 FR 8800353 W FR8800353 W FR 8800353W WO 8900766 A1 WO8900766 A1 WO 8900766A1
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WO
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magnet
fluid
evaporator
pressure
cooling device
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PCT/FR1988/000353
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English (en)
Inventor
Guy Aubert
Original Assignee
Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H01F7/202—Electromagnets for high magnetic field strength

Definitions

  • the present invention is due to the collaboration of the National Service of the Intensive Fields (Director M. Guy AUBERT).
  • the invention relates to a device for cooling a resistive magnet, of the type using a cooling fluid circulating in a closed circuit.
  • the invention finds its application particularly in the medical field where resistive magnets are used in nuclear magnetic resonance (NMR) imaging methods. It can nevertheless find its application in other fields, in particular in that of scientific research, and in all cases where variations in temperature of the magnet are likely to cause inhomogeneities and variations in the nominal value of the field.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • NMR imaging facilities require a large magnet capable of generating a uniform magnetic field, called the main field, in a determined region of space.
  • the main field a uniform magnetic field
  • resistive magnets consisting of one or more coils, most often arranged without a ferromagnetic carcass.
  • the magnet is in the general form of a circular cylinder inside which a free part is intended to constitute a tunnel intended to receive a patient.
  • the coils are arranged around a longitudinal axis of the cylinder and around the tunnel, and produce the main field previously mentioned.
  • the electrical power consumed by the magnet is commonly of the order of 60 to 70 KW, which are practically dissipated by the Joule effect.
  • the heat thus produced in the magnet can cause, as a result in particular of the expansions of the copper of the coils, a local or overall modification of the geometry of the coils, from which it can result from inhomogeneities of the field and a modification of the value. nominal of the latter.
  • a cooling circuit whose fluid is water for example: the water having absorbed calories produced by the magnet is cooled to its turn, before being reinjected into the circuit.
  • water cooling is that pure water oxidizes copper, and that if the water is not pure it is conductive; so that the water cannot be brought into direct contact with the coils to cool the magnet.
  • this type of cooling does not make it possible to obtain sufficient temperature stabilization of the magnet because, during its path along the magnet, the water absorbs calories produced by the magnet from where it follows that along this path, the temperature of the water rises and consequently the water cools the magnet less at the outlet than at the inlet of the latter; so that there is a significant temperature gradient between the two ends of the magnet.
  • the invention relates to a device for cooling a resistive magnet, of simple implementation, using a cooling fluid capable of being brought into contact with the coils of the magnet and circulating in the latter at a much lower rate than in the prior art.
  • the cooling device of the invention also makes it possible to stabilize the temperature of the magnet at a predetermined temperature and substantially equal over the entire length of the magnet.
  • a device for cooling a magnet comprising a circuit for circulating a cooling fluid, the magnet being thermally coupled to said circulation circuit, is characterized in that the circulation circuit comprises an evaporator constituted in whole or in part by the magnet, the fluid absorbing by evaporation in the magnet the calories produced by the Joule effect.
  • the circulation circuit comprises an evaporator constituted in whole or in part by the magnet, the fluid absorbing by evaporation in the magnet the calories produced by the Joule effect.
  • the magnet 2 has the general shape of a circular cylinder 3, a longitudinal axis Z of which constitutes the axis of the magnet 2.
  • Magnet 2. is designed to generate an intense magnetic field B stiiwhich is oriented, in an internal volume 5 of the magnet, along the axis Z of the latter; the magnetic field B n being particularly very homogeneous in an area of interest having a center O located on the longitudinal axis Z in the internal volume 5.
  • the magnetic field B ⁇ is produced by one or more coils in themselves conventional such as for example a first coil 6 and a second coil 7 located around the longitudinal axis Z and the internal volume 5.
  • the coils 6,7 are contained in a space 8 formed between an external wall 9 and an internal wall 10 of the cylinder 3, and in which the coils 6, 7 are carried and supplied electrically in the traditional manner (not shown).
  • the first coil 6 represents a conventional coil of the solenoid type formed for example by an electrical conductor 11 wound around a mandrel (not shown), so as to constitute a succession of n turns S., ,. . . , S; the turns S 1 to S being symbolized in the figure by the section of the electrical conductor 11.
  • the second coil 7 is of the "Bitter coil” type: the term “Bitter coil” means a coil made up of annular metal discs 12 (typically copper or aluminum) defining turns of a solenoid, these annular discs 12 being electrically connected end to end to materialize a solenoid; the annular discs 12 are electrically insulated from each other by the interposition of insulating sheets 13, while holes (not shown in the figure) made in the rings and the insulators make it possible to define. channels 14 extending substantially parallel to the longitudinal axis of the solenoid, that is to say parallel to the longitudinal axis Z, and in which a cooling fluid can circulate.
  • the structure of a Bitter coil suitable for application to nuclear magnetic resonance imaging, is described in a French patent application No. 84 19193 published under No. 2,574,982.
  • the magnet 2 may include one or more coils of the type of the first coil 6 or of the type of the second coil 7 or even of a different type.
  • the space 8 containing the coils 6, 7 is closed in a sealed manner on the side of a first and a second end 15, 16 of the cylinder 3, by a first and a second annular plates 17, 18 which respectively comprise a first and a second orifice 19, 20.
  • the space 8 communicates through the orifices 19, 20 with a circulation circuit 22 containing a cooling fluid 23 (symbolized by a cloud of points in the figure) intended to cool the magnet 2.
  • the fluid 23 circulates in the direction for example represented by arrows 25.
  • the fluid 23 circulates in space 8 in the form of a two-phase liquid-gas mixture, and space 8 constitutes an evaporator in which the fluid 23 absorbs by evaporating the calories produced by the magnet 2, that is to say by the coils 6, 7 with which the fluid 23 is in intimate thermal contact.
  • the fluid 23 penetrating into the space 8 or evaporator in two-phase liquid-gas form its capacity to absorb the calories produced by the magnet 2 is directly linked to the latent heat of vaporization of the fluid 23. Also, one of the important advantages provided by the invention, is that the cooling of the magnet 2 can be obtained with the fluid 23 circulating at a much lower flow rate than that which is required in the prior art to cool a magnet with a diathermic oil.
  • the latter can circulate in the evaporator 8 in an amount sufficient to absorb the calories produced by the magnet 2 while retaining its two-phase liquid-gas form. until it leaves the magnet 2, that is to say after having crossed the length L of the evaporator 8 from the first port 19 or inlet port to the second port 20 or outlet port ; the heat transferred to the fluid 23 having of course caused an evaporation of the latter, so that its proportion of gas is greater at the outlet 20 than at the inlet 19 of the magnet 2.
  • the temperature of the fluid 23 in two-phase form is also constant over the entire length L of the evaporator, so that l r the temperature of the magnet 2 is stabilized a desired temperature, which is the same over the entire length L.
  • the fluid 23 is of the cooling fluid type known under the name of Freon, and particularly of Freon 11 (which is the compound CCLuggF ) whose stable two-phase mixture, at a pressure of 1.3 bar, is at a temperature of around 30 ° C, and whose latent heat of vaporization under these conditions is around 43 calories / gram .
  • the fluid 23 of the freon type 11 has excellent characteristics with regard to electrical insulation, so that the fluid 23 can be brought directly into contact with the coils 6, 7 without any problem.
  • the fluid 23 leaving the outlet orifice 20 is led in a first tube 28 to a pump or compressor 29.
  • the compressor 29 compresses the fluid 23 and discharges it into a second tube 30 at a second pressure P2 which is stronger than the first pressure PI which prevails in the evaporator 8, at a pressure of 3 bars for example.
  • the second tube 30 conducts the fluid 23 to a condenser 32 in which the fluid 23 is conventionally cooled.
  • the condenser 32 comprises an enclosure 33 containing a coil 34 through which the fluid 23 passes.
  • the coil 34 is immersed in an auxiliary fluid, water or air for example, supplied and renewed in enclosure 33 by an auxiliary circulation circuit 35, as symbolized by arrows 36.
  • the pressure stabilizer 40 makes it possible to supply the space 8 or evaporator with fluid 23 (Freon 11) having the pressure PI and the desired temperature, that is to say in the nonlimiting example described, a pressure of 1, 3 bar and therefore a temperature of around 30 ° C.
  • fluid 23 Reon 11
  • the desired temperature that is to say in the nonlimiting example described, a pressure of 1, 3 bar and therefore a temperature of around 30 ° C.
  • Various means which are known per se can be used to obtain the desired pressure PI in the evaporator 8.
  • the regulator 41 may also be constituted by a regulator of the thermostatic type, also conventional, which operates using a temperature sensor (not shown ) allowing it to know the temperature of the fluid 23 at a given point in the circuit, that is to say in the present case either in the evaporator 8, or in a fourth pipe 50 which connects the regulator 41 to the evaporator 8; the thermostatic expansion valve 41 then adjusts the pressure drop which it establishes in the circuit to obtain a desired set temperature which itself corresponds to a given pressure, that is to say in the nonlimiting example described a temperature of the order of 30 ° C with a pressure PI of the order of 1, 3 bar.
  • the pressure stabilizer 40 in the form of a bypass circuit 44, 45 arranged in the circulation circuit 22 in parallel with the evaporator 8.
  • a bypass circuit is shown by way of nonlimiting example in the figure, in dotted lines, and comprises a pipe 45 into which is inserted, in series, a valve 44 which constitutes an adjustable pressure drop.
  • the compressor 29 is of the trique volume type, it is possible to adjust the pressure PI in the evaporator 8, by adjusting the fluid flow 23 in the bypass circuit 44, 45, by adjusting the pressure drop formed by valve 44.
  • the second pressure P2 at the outlet 50 of the compressor 29 also varies; so that this second pressure P2 at the outlet of the pump or compressor can be greater than the desired pressure PI in the evaporator 8, by an amount just necessary to compensate for the pressure drop of the condenser 32.
  • the pressure drop is low and substantially constant over the entire length L of the latter.
  • the space 8 or evaporator contains coils of the type of the first coil 6 for example, it is simple to obtain a low loss of charge by placing the external and internal walls 9, 10 which constitute the space 8, at a distance D from one another significantly greater than the diameter d of the conductor 11, the distance D being for example twice the diameter d; this makes it possible to obtain core cooling while limiting the necessary volume of fluid 23.
  • the pressure drop can also be low and constant because, as previously mentioned, a coil of
  • the invention is also applicable if the evaporator 8, in which the fluid 23 circulates, is formed between the interior wall 10 and a second interior wall (not shown), more interior than the first, * - * or between the external wall 9 and a second external wall (not shown), more external than the first, but it is observed that in one or the other of these last two cases, the thermal coupling between the fluid 23 and the coils 6, 7 is not as good as in the example shown in the figure where the fluid 23 is in intimate contact with the coils 6, 7.
  • Optimal operation with a minimum quantity 0 of fluid 23, is obtained when the fluid 23 enters the magnet through the first orifice 19 in the two-phase state, with a large quantity of liquid and a small quantity of bubbles or gases, and leaves the magnet through the second orifice 20 still in two-phase form, but with a small amount of liquid and a large amount of gas.
  • the flow rate of the fluid 23 in the evaporator 8 must make it possible to absorb around 15,000 calories per second or more so that the fluid 23 retains its 0 state of two-phase mixture PU ⁇ throughout the length L of the evaporator 8, and therefore the magnet 2 is substantially at the same temperature over this entire length L.
  • the fluid 23 is Freon 11 as mentioned above, its latent heat of vaporization at a pressure of 1.3 bar is of the order of 43 calories / grams, and its density being of the order of 1.46 g / cm 3 , it is sufficient to have a fluid flow 23 of approximately 0.24 liter / second or 0.864 m 3 / h, whereas in the prior art using an oil
  • a flow rate of at least 30- m / h is necessary while tolerating that the magnet is at a higher temperature of 5 ° C at its exit than at its entry.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de refroidissement d'un aimant (2) résistif utilisant un fluide de refroidissement (23) circulant dans l'aimant (2) au contact de bobines (6, 7), sous un débit beaucoup plus faible que dans l'art antérieur. A cette fin, le fluide (23) est injecté dans l'aimant (2) à l'état diphasique et absorbe des calories produites par effet Joule par évaporation dans un évaporateur (8) constitué en tout ou partie par l'aimant (2).

Description

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT D'UN AIMANT RESISTIF
La présente invention est due à la collaboration du Service National des Champs Intenses (Directeur M . Guy AUBERT) . L'invention concerne un dispositif de refroidissement d'un aimant résistif, du type utilisant un fluide de refroidissement circulant dans un circuit fermé . L'invention trouve son application particulièrement dans le domaine médical où des aimants résistifs sont utilisés dans des méthodes d'imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) . Elle peut néanmoins trouver son application dans d'autres domaines , notamment dans celui de la recherche scientifique, et dans tous les cas où des variations de températures de l'aimant risquent d'entraîner des inhomogénéités et des variations de la valeur nominale du champ .
Les installations d'imagerie par RMN, entre autres , nécessitent un aimant de grande dimension capable d'engendrer un champ magnétique uniforme, dit champ principal, dans une région déterminée de l'espace . Typiquement, il est nécessaire d'engendrer un champ de 0, 15 à 0, 5 Tesla avec une homogénéité de 1 à 10 parties par million (ppm) , dans une zone d'intérêt généralement située dans l'aimant .
Parmi les différents types d'aimants couramment utilisés pour de tels champs , on peut citer des aimants résistifs constitués d'une ou plusieurs bobines , agencées le plus souvent sans carcasse f erro-magnétique . L'aimant se présente sous la forme générale d'un cylindre circulaire à l'intérieur duquel une partie libre est destinée à constituer un tunnel prévu pour recevoir un patient . Les bobines sont disposées autour d'un axe longitudinal du cylindre et autour du tunnel, et produisent le champ principal précédemment mentionné . l,a puissance électrique consommée par l'aimant est couramment de l'ordre de 60 à 70 KW, qui sont pratiquement dissipés par effet Joule . La chaleur ainsi produite dans l'aimant peut entraîner, par suite notamment de dilatations du cuivre des bobines, une modification locale ou d'ensemble de la géométrie des bobines , d'où il peut résulter des inhomogénéités du champ et une modification de la valeur nominale de ce dernier . Pour refroidir l'aimant et stabiliser sa température, il est connu de coupler l'aimant à un circuit de refroidissement dont le fluide est de l'eau par exemple : l'eau ayant absorbée des calories produites par l'aimant est refroidie à son tour, avant d'être réinjectée dans le circuit. L'un des inconvénients du refroidissement par eau réside en ce que l'eau pure oxyde le cuivre, et que si l'eau n'est pas pure elle est conductrice ; de sorte que l'eau ne peut pas être mise en contact direct avec les bobines à refroidir de l'aimant. En outre, ce type de refroidissement ne permet pas d'obtenir une stabilisation suffisante en température de l'aimant du fait que, durant son trajet le long de l'aimant, l'eau absorbe des calories produites par l'aimant d'où il résulte que le long de ce trajet, la température de l'eau s'élève et par suite l'eau refroidit moins l'aimant à la sortie qu'à l'entrée de ce dernier ; de sorte qu'il existe un gradient de température non négligeable entre les deux extrémités de l'aimant.
Il est classique de remplacer l'eau par une huile diathermique qui, par rapport à l'eau, présente comme avantage de ne pas oxyder le cuivre et de conserver de bonnes caractéristiques d'isolation électrique ; son inconvénient étant d'avoir une chaleur massique très inférieure à celle de l'eau. Aussi, à moins de faire circuler cette huile diathermique avec un débit extrêmement important, au point de rendre cette solution pratiquement inapplicable , le refroidissement de l'aimant par cette huile laisse subsister un gradient de température important sur la longueur de l'aimant. En pratique , on constate que pour un aimant dissipant environ 60 KW et refroidi par une huile diathermique classique, il faut un débit d'au moins 30 m /heure de cette huile pour limiter les variations et les gradients de température à 5°C, alors que des variations notables du champ sont observées pour des variations de température de 1°C . L'invention concerne un dispositif de refroidissement d'un aimant résistif , de mise en oeuvre simple, utilisant un fluide de refroidissement susceptible d'être mis au contact des bobines de l'aimant et circulant dans ce dernier sous un débit beaucoup plus faible que dans l'art antérieur . Le dispositif de refroidissement de l'invention permet en outre de stabiliser la température de l'aimant à une température prédéterminée et sensiblement égale sur toute la longueur de l'aimant.
Selon l'invention, un dispositif de refroidissement d'un aimant, comportant un circuit de circulation d'un fluide de refroidissement, l'aimant étant thermiquement couplé audit circuit de circulation, est caractérisé en ce que le circuit de circulation comporte un évaporateur constitué en tout ou partie par l'aimant, le fluide absorbant par evaporation dans l'aimant les calories produites par effet Joule . L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence à la figure annexée qui représente un dispositif de refroidissement d'aimant conforme au principe de l'invention . La figure 1 montre schématiquement à titre d'exemple non limitatif, un dispositif de refroidissement 1 selon l'invention, appliqué au refroidissement d'un aimant résistif 2 du type utilisé dans une installation d'imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire . L'aimant 2 a la forme générale d'un cylindre circulaire 3 dont un axe longitudinal Z constitue l'axe de l'aimant 2 . L'aimant 2 . est conçu pour engendrer un champ magnétique intense B„ qui est orienté , dans un volume interne 5 de l'aimant, selon l'axe Z de ce dernier ; le champ magnétique Bn étant particulièrement très homogène dans une zone d 'intérêt ayant un centre O situé sur l'axe longitudinal Z dans le volume interne 5.
Le champ magnétique B~ est produit par une ou plusieurs bobines en elles-mêmes classiques telles que par exemple une première bobine 6 et une seconde bobine 7 situées autour de l'axe longitudinal Z et du volume interne 5. Dans l'exemple non limitatif décrit, les bobines 6,7 sont contenues dans un espace 8 formé entre une paroi externe 9 et une paroi interne 10 du cylindre 3, et dans lequel les bobines 6, 7 sont portées et alimentées électriquement de manière traditionnelle (non représentées) . Dans l'exemple non limitatif décrit, la première bobine 6 représente un bobinage classique du type solénoïde formé par exemple par un conducteur électrique 11 enroulé autour d'un mandrin (non représenté) , de manière à constituer une succession de n spires S., , . . . , S ; les spires S1 à S étant symbolisées sur la figure par la section du conducteur électrique 11. Le second bobinage 7 est du type "bobine de Bitter" : on entend par "bobine de Bitter" une bobine constituée de disques annulaires 12 métalliques (typiquement en cuivre ou en aluminium) définissant des spires d'un solénoïde, ces disques annulaires 12 étant électriquement connectés bout à bout pour matérialiser un solénoïde ; les disques annulaires 12 sont électriquement isolés les uns des autres par interposition de feuilles isolantes 13, tandis que des trous (non représentés sur la figure) pratiqués dans les anneaux et les isolants permettent de définir des . canaux 14 s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal du solénoïde, c'est-à-dire parallèlement à l'axe longitudinal Z, et dans lesquels peut circuler un fluide de refroidissement. La structure d'une bobine de Bitter, adaptée pour une application à l'imagerie par résonance magnétique nucléaire, est décrite dans une demande de brevet français N° 84 19193 publiée sous le N° 2 574 982.
Bien entendu, dans l'esprit de l'invention, l'aimant 2 peut comporter une ou plusieurs bobines du type de la première bobine 6 ou du type de la seconde bobine 7 ou même d'un type différent.
L'espace 8 contenant les bobines 6 , 7 est fermé de manière étanche du côté d'une première et d'une seconde extrémités 15, 16 du cylindre 3 , par une première et une seconde plaques annulaires 17, 18 qui comportent respectivement un premier et un second orifices 19, 20. L'espace 8 communique par les orifices 19, 20 avec un circuit de circulation 22 contenant un fluide de refroidissement 23 (symbolisé par un nuage de points sur la figure) destiné à refroidir l'aimant 2.
Le fluide 23 circule dans le sens par exemple représenté par des flèches 25.
Selon des caractéristiques de l'invention , le fluide 23 circule dans l'espace 8 sous la forme d'un mélange diphasique liquide-gaz , et l'espace 8 constitue un evaporateur dans lequel le fluide 23 absorbe en s 'évaporant les calories produites par l'aimant 2 , c'est-à-dire par les bobines 6 , 7 avec lesquelles le fluide 23 est en contact thermique intime .
Le fluide 23 pénétrant dans l'espace 8 ou evaporateur sous forme diphasique liquide-gaz, sa capacité d'absorber les calories produites par l'aimant 2 est directement liée à la chaleur latente de vaporisation du fluide 23. Aussi , l'un des avantages importants apportés par l'invention, est que le refroidissement de l'aimant 2 peut être obtenu avec le fluide 23 circulant sous un débit beaucoup plus faible que celui qui est exigé dans l'art antérieur pour refroidir un aimant avec une huile diathermique .
Il est à remarquer en outre , que tout en conservant un débit relativement faible du fluide 23 , ce dernier peut circuler dans l'évaporateur 8 en quantité suffisante pour absorber les calories produites par l'aimant 2 tout en conservant sa forme diphasique liquide- gaz jusqu'à sa sortie de l'aimant 2 , c'est-à-dire après avoir traversé la lon gueur L de l'évaporateur 8 depuis le premier orifice 19 ou orifice d 'entrée jusqu'au second orifice 20 ou orifice de sortie ; la chaleur transférée au fluide 23 ayant provoqué bien entendu une evaporation de ce dernier , de sorte que sa proportion en gaz est plus grande à la sortie 20 qu'à l'entrée 19 de l'aimant 2. Il résulte de cette con iguration, que pour une pression PI sensiblement constante et égale dans tout l'évaporateur 8, la température du fluide 23 sous forme diphasique est également constante sur toute la longueur L de l'évaporateur, de sorte que lron stabilise la température de l'aimant 2 à une température voulue, qui est la même sur toute la longueur L. Dans l'exemple non limitatif décrit, le fluide 23 est du type fluide réfrigérant connu sous le nom de Fréon, et particulièrement du Fréon 11 (qui est le composé CCL„F) dont le mélange diphasique stable, à une pression de 1, 3. bar , est à une température de l'ordre de 30° C, et dont la chaleur latente de vaporisation dans ces conditions est de l'ordre de 43 calories/gramme .
Il est à noter également que le fluide 23 du type fréon 11 présente d'excellentes caractéristiques quant à l'isolation électrique , de sorte que le fluide 23 peut être mis sans problème directement en contact avec les bobines 6 , 7.
En considérant le circuit de circulation 22 suivant le sens 25 de circulation du fluide 23 : le fluide 23 en sortant de l'orifice de sortie 20 est conduit dans une première tubulure 28 jusqu'à une pompe ou compresseur 29. Le compresseur 29 comprime le fluide 23 et le rejette dans une seconde tubulure 30 à une seconde pression P2 plus forte que la première pression PI qui règne dans l'évaporateur 8, à une pression de 3 bars par exemple . La seconde tubulure 30 conduit le fluide 23 jusqu'à un condenseur 32 dans lequel le fluide 23 est refroidi de manière classique. Dans l'exemple non limitatif décrit, le condenseur 32 comporte une enceinte 33 contenant un serpentin 34 traversé par le fluide 23. Le serpentin 34 est immergé dans un fluide auxiliaire, de l'eau ou de l'air par exemple, apporté et renouvelé dans l'enceinte 33 par un circuit de circulation auxiliaire 35 , comme symbolisé par des flèches 36 . Le fluide 23 , après avoir traversé le condenseur 32 , est conduit par une troisième tubulure 43 jusqu'à un organe stabilisateur de pression 40, le fluide 23 étant alors principalement sous forme liquide . Le stabilisateur de pression 40 permet d'alimenter l'espace 8 ou evaporateur en fluide 23 (Fréon 11) ayant la pression PI et la température désirées, c'est-à-dire dans l'exemple non limitatif décrit une pression de 1 , 3 bar et par suite une température d'environ 30°C . Différents moyens en eux-mêmes connus peuvent être utilisés pour obtenir la pression PI voulue dans l'évaporateur 8. On peut utiliser par exemple un détenteur 41 du type détendeur pressostatique qui peut contrôler la pression du fluide 23 grâce au réglage préalable d'une perte de charge (non représentée) que cet organe introduit dans la circulation du fluide 23. Le détendeur 41 peut être également constitué par un détendeur du type thermostatique, classique également, qui fonctionne à l'aide d'un capteur de température (non- représenté) lui permettant de connaître la température du fluide 23 en un point donné du circuit, c'est-à-dire dans le cas présent soit dans l'évaporateur 8, soit dans une quatrième canalisation 50 qui relie le détendeur 41 à l'évaporateur 8 ; le détendeur 41 thermostatique ajuste alors la perte de charge qu'il établit dans le circuit pour obtenir une température de consigne désirée qui elle-même correspond à une pression donnée, c'est-à-dire dans l'exemple non limitatif décrit une température de l'ordre de 30° C avec une pression PI de l'ordre de 1, 3 bar .
Pour obtenir la pression PI voulue dans l'évaporateur 8, on peut également réaliser le stabilisateur de pression 40 sous la forme d'un circuit de dérivation 44, 45 disposé dans le circuit de circulation 22 en parallèle avec l'évaporateur 8. Un tel circuit de dérivation est montré à titre d'exemple non limitatif sur la figure , en traits pointillés, et comporte une canalisation 45 dans laquelle est insérée , en série , une vanne 44 qui constitue une perte de charge ajustable . Dans ce cas , particulièrement si le compresseur 29 est du type volume trique , il est possible d'ajuster la pression PI dans l'évaporateur 8, par le réglage du débit de fluide 23 dans le circuit de dérivation 44, 45, en ajustant la perte de charge constituée par la vanne 44. Bien entendu, dans ce cas, la seconde pression P2 à la sortie 50 du compresseur 29 varie également ; de sorte que cette seconde pression P2 à la sortie de la pompe ou compresseur peut être supérieure à la pression PI désirée dans l'évaporateur 8, d'une quantité juste nécessaire à compenser la perte de charge du condenseur 32.
Le fluide 23 pénètre ensuite dans l'évaporateur 8 dont la perte de charge est faible et sensiblement constante sur toute la longueur L de ce dernier . En effet, dans le cas où l'espace 8 ou evaporateur contient des bobines du type de la première bobine 6 par exemple, il est simple d'obtenir une faible perte de .charge en plaçant les parois extérieures et intérieures 9, 10 qui constituent l'espace 8, à une distance D l'une de l'autre nettement plus grande que le diamètre d du conducteur 11, la distance D étant par exemple double du diamètre d ; ceci permet d'obtenir un refroidissement à coeur tout en limitant le volume nécessaire de fluide 23. Dans le cas où l'évaporateur ou espace 8 contient des bobines du type de la seconde bobine 7, c'est-à-dire du type bobine de Bitter, la perte de charge peut être également faible et constante du fait que, comme il a été précédemment mentionné, une bobine de
Bitter comporte couramment un grand nombre de canaux 14 destinés à la circulation d'un fluide de refroidissement, de sorte que l'espace 8 ou evaporateur peut également être constitué au moins partiellement par l'ensemble de ces canaux 14. Il est à rappeler que la demande de brevet précédemment citée, publiée sous le N°2 574 982 montre et explique en détail la structure de bobines de Bitter adaptées pour former l'aimant résistif d'une installation d'imagerie par RMN, et cette demande de brevet doit être considérée comme faisant partie de la présente description . Il est à noter que l'invention est applicable également si l'évaporateur 8, dans lequel circule le fluide 23, est formé entre la paroi intérieure 10 et une seconde paroi intérieure (non représentée) , plus intérieure que la première, *-* ou encore entre la paroi extérieure 9 et une seconde paroi extérieure (non représentée) , plus extérieure que la première , mais on observe que dans l'un ou l'autre de ces deux derniers cas, le couplage thermique entre le fluide 23 et les bobines 6, 7 n'est pas aussi bon que dans l'exemple représenté à la figure où 10 le fluide 23 est en contact intime avec les bobines 6, 7.
Le contact thermique étroit qui est obtenu entre le fluide 23 et les bobines 6, 7, dans l'exemple représenté à la figure, permet d'obtenir un refroidissement et une stabilisation en température de l'aimant 2 particulièrement efficace . En l--5 effet, les calculs prévoient que des gradients de température le long de la longueur L de l'aimant seront de l'ordre de 0, 1°C, à condition bien entendu que le fluide 23 conserve sa forme diphasique durant tout son trajet le long de la longueur L.
Le fonctionnement optimum, avec une quantité minimum 0 de fluide 23, est obtenu quand le fluide 23 pénètre dans l'aimant par le premier orifice 19 à l'état diphasique, avec une grande quantité de liquide et une faible quantité de bulles ou gaz, et sort de l'aimant par le second orifice 20 toujours sous forme diphasique, mais avec une faible quantité de liquide et une grande quantité de gaz.
En supposant qu'une puissance électrique de 60 KW soit appliquée à l'aimant 2 , le débit du fluide 23 dans l'évaporateur 8 doit permettre d'absorber de l'ordre de 15 000 calories par seconde ou plus pour que le fluide 23 conserve son 0 état de mélange diphasique PUΓ toute la longueur L de l'évaporateur 8, et que par suite l'aimant 2 soit sensiblement à une même température sur toute cette longueur L.
Si le fluide 23 est du Fréon 11 comme il a été mentionné plus haut, sa chaleur latente de vaporisation à une pression de 1 , 3 bar est de l'ordre de 43 calories/ grammes , et sa masse volumique étant de l'ordre de 1, 46 g/ cm3, il suffit d'un débit en fluide 23 d'environ 0, 24 litre/seconde ou 0, 864 m3/h, alors que dans l'art antérieur en utilisant une huile
3 diathermique, il faut un débit d'au moins 30- m /h tout en tolérant que l'aimant soit à une température plus élevée de 5°C à sa sortie qu'à son entrée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de refroidissement d'un aimant résistif, comportant un circuit (22) de circulation d'un fluide (23) couplé thermiquement à l'aimant (2), ce circuit de circulation (22) comportant un evaporateur (8) constitué en tout ou partie par l'aimant (2), le fluide (23) absorbant par evaporation dans l'aimant (2,8) des calories produites par effet Joule, et comportant des moyens (29,32,40) pour faire circuler le fluide (23) dans sensiblement tout l'évaporateur (8) sous la forme d'un mélange diphasique à une température et à une pression (Pi) prédéterminées.
2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaporateur (8) contient au moins une bobine (6,7) de l'aimant (2).
3. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconques des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'aimant (2) comporte au moins une bobine (7) du type bobine de Bitter, et en ce que l'évaporateur (8) est constitué au moins partiellement par des canaux (14) de" circulation de fluide formés dans la bobine de Bitter (V).
4. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconques des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de circulation (22) comporte un stabilisateur de pression (40) déterminant la pression (Pi) du fluide (23) dans l'évaporateur (40).
5. Dispositif de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le stabilisateur de pression (40) est un détendeur pressostatique (41) .
6. Dispositif de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le stabilisateur de pression (40) est une détendeur thermostatique (41) .
7. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 ou 2 r caractérisé en ce qu'il comporte un compresseur (29) du type volumétrique.
8. " Dispositif de refroidissement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le stabilisateur de pression (40) comporte un circuit de dérivation (44,45) monté en parallèle avec l'évaporateur (8).
9. Dispositif de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de dérivation (44,45) comporte une perte de charge (44) ajustable.
10. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluide (23) est du Fréon 11 (CCL3F) .
11. Dispositif de refroidissement selon la revendication 10, caractérisé en ce que la pression du Fréon 11 dans l'évaporateur (8) est d'environ 1,3 bar.
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