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      多定向的低溫恒溫器的制作方法與工藝

      文檔序號(hào):11971035閱讀:215來(lái)源:國(guó)知局
      多定向的低溫恒溫器的制作方法與工藝
      本發(fā)明涉及多定向的低溫恒溫器(cryostats),和包括所述低溫恒溫器的超導(dǎo)磁體裝置,以及包括所述低溫恒溫器的醫(yī)療設(shè)備器械。

      背景技術(shù):
      超導(dǎo)磁體通常被要求保持在“低溫”,以保持它們的超導(dǎo)性質(zhì)。低溫恒溫器被提供以用于將超導(dǎo)磁體保持在超導(dǎo)溫度。低溫恒溫器包括一個(gè)容器,以容納充當(dāng)冷卻劑的低溫液體。制冷系統(tǒng)將被提供用于冷卻所攜帶的低溫液體和/或冷卻用于供給至低溫恒溫器的替換液體。超導(dǎo)磁體通常存在失超(quenching)的風(fēng)險(xiǎn)。超導(dǎo)磁體通常在它們的磁場(chǎng)中包含非常大的儲(chǔ)能(例如,1MJ及以上)。然而,由于材料接近絕對(duì)零度時(shí)的非常低的熱容量,微小的能量擾動(dòng)(1mJ或更小)可驅(qū)使部分線圈高于其局部超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度,變?yōu)檎5碾娮栊誀顟B(tài)。如果擾動(dòng)超過(guò)一個(gè)穩(wěn)定性閾值,該擾動(dòng)將通過(guò)繞組傳播,直到繞組中的一些或全部變?yōu)殡娮栊缘摹2豢杀苊獾?,所存?chǔ)的磁能隨即被快速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮栊岳@組中的熱。所述熱導(dǎo)致迅速使低溫液體蒸發(fā)(boiloff),所述低溫液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w,并且隨著氣體變熱而大幅膨脹(例如,4.2K下的液態(tài)氦膨脹變?yōu)槭覝睾痛髿鈮毫ο碌臍怏w為700:1)。隨著線圈或部分線圈返回至正常的電阻性狀態(tài),磁體超導(dǎo)運(yùn)行的這種不希望的異常終結(jié)被稱為失超。失超是成本昂貴且不希望出現(xiàn)的。可通過(guò)好的設(shè)計(jì)和好的實(shí)踐最小化失超的風(fēng)險(xiǎn),但是盡管如此,超導(dǎo)磁體必須被設(shè)計(jì)為經(jīng)得起失超,包括避免使攜帶有低溫冷卻液體的低溫恒溫器的容器超壓。這通過(guò)設(shè)置一個(gè)失超管道實(shí)現(xiàn),該失超管道提供一個(gè)路徑,快速膨脹和變熱的低溫流體——更具體地,低溫氣體——可通過(guò)該路徑逸出容器。失超管道需要被相對(duì)寬地被鏜孔,以允許由失超產(chǎn)生的膨脹氣體安全地逸出低溫恒溫容器。另一方面,設(shè)置在低溫恒溫器中的用于磁體正常運(yùn)行的填充管或一般的通風(fēng)管通常會(huì)具有小得多的橫截面面積。這是因?yàn)椴恍枰O(shè)置這樣的具有大的鏜孔的管,并且大的鏜孔通常是不希望的,因?yàn)榇蟮溺M孔往往會(huì)增加進(jìn)入低溫恒溫器的熱泄露。因此,在超導(dǎo)磁體裝置中,通常會(huì)有一個(gè)與任何填充管都明顯不同的失超管道。此外,所述失超管道將與任何通風(fēng)管都明顯不同,或者最起碼,任何目前的通風(fēng)管將有與一個(gè)所述失超管道不同的出口端。換言之,失超管道可識(shí)別地不同于填充管或一般的通風(fēng)管。因?yàn)槭С艿佬枰鄬?duì)寬的鏜孔,就失超管道作為進(jìn)入低溫恒溫器的熱泄露路徑方面而言,失超管道會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題,并且會(huì)導(dǎo)致低溫液體的不希望的加熱。在正常情況下,通過(guò)確保在磁體運(yùn)行中所述失超管道豎向延伸或幾乎豎向延伸遠(yuǎn)離低溫恒溫容器來(lái)減弱這種潛在的問(wèn)題。這在失超管道中形成了抑制對(duì)流的逆溫。因此,常規(guī)的失超管道具有一個(gè)抗對(duì)流部分,該抗對(duì)流部分會(huì)在正確定向和使用時(shí)通過(guò)逆溫來(lái)起作用。這是重要的,因?yàn)榉駝t對(duì)流氣流將趨于將熱傳遞到低溫恒溫器中。這種布置可在一般的超導(dǎo)磁體裝置中很好地起作用。但是,有一些情況中,要求以不同的定向使用超導(dǎo)磁體裝置,從而還有低溫恒溫器。通常,在這種情況下,超導(dǎo)磁體裝置將被這樣安裝,即,使得它相對(duì)于設(shè)備的底部是可移動(dòng)的,其中所述超導(dǎo)磁體裝置被安裝在所述設(shè)備中,使得超導(dǎo)磁體——從而低溫恒溫器——的定向隨著超導(dǎo)磁體裝置的移動(dòng)而變化。所述設(shè)備可以是醫(yī)療設(shè)備器械。這種機(jī)器的一個(gè)實(shí)例是用于提供質(zhì)子療法治療的門架式安裝的回旋加速器(gantrymountedcyclotron)。在這種器械中,回旋加速器(包括超導(dǎo)磁體裝置)沿大約180度的圓弧繞患者移動(dòng),并且相應(yīng)地,超導(dǎo)磁體裝置和低溫恒溫器的定向在這個(gè)圓弧的一端和另一端之間改變180度。這意味著,例如,如果失超管道在這個(gè)圓弧的中點(diǎn)豎向定向或者近似豎向定向,則失超管道將在圓弧的兩個(gè)端部位置水平地或近似水平地定向。當(dāng)失超管道不再處于豎向或近似豎向定向時(shí),可形成對(duì)流環(huán)(convectioncell),因?yàn)椴辉俅嬖谀鏈?相對(duì)于重力)。從而,熱量可趨于從失超管道的熱端(即,出口端)和冷端(即,入口端)泵出。這樣的情形在圖2中示出,圖2將在下文被更加詳細(xì)描述。當(dāng)出現(xiàn)這樣的情形時(shí),可導(dǎo)致不希望的熱泄露到低溫恒溫器中,這有可能會(huì)導(dǎo)致低溫液體的過(guò)度蒸發(fā),從而會(huì)潛在地引起失超。替代地或附加地,在失超管道可被移動(dòng)遠(yuǎn)離豎向的情形中,可導(dǎo)致在以下方面增加成本:為低溫液體提供更多的制冷和/或更復(fù)雜且更高額定的制冷系統(tǒng)。

      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      本發(fā)明旨在解決這些問(wèn)題中的至少一些問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了一種在多個(gè)定向中使用的用于超導(dǎo)磁體的多定向的低溫恒溫器,所述低溫恒溫器包括一個(gè)容器以及一個(gè)失超管道,該容器用于容納低溫液體,該失超管道從所述容器延伸遠(yuǎn)離,以允許由于磁體的失超而引起的低溫液體的沸騰(boil)所產(chǎn)生的氣體逸出容器,其中所述失超管道是蜿蜒的,從而提供至少兩個(gè)不同定向的抗對(duì)流部分,每個(gè)部分用作各個(gè)相應(yīng)定向中的低溫恒溫器的抗對(duì)流部分。該裝置允許設(shè)置一個(gè)失超管道,該失超管道能夠與處于多個(gè)定向的低溫恒溫器一起有效運(yùn)行,同時(shí)提供良好的隔離性能,以最小化所攜帶的低溫液體的冷卻需求。一個(gè)爆破隔膜(burstdisc)可被設(shè)置在所述失超管道遠(yuǎn)離所述容器的端部處,或者朝向所述失超管道遠(yuǎn)離所述容器的端部。所述失超管道可明顯區(qū)別于任何填充管并且可明顯區(qū)別于任何通風(fēng)管,或者至少所述失超管道可具有一個(gè)通向通風(fēng)管出口的分立出口。通風(fēng)管和填充管通常會(huì)具有比所述失超管道小的橫截面,這是由于不要求通風(fēng)管和填充管處理會(huì)在冷卻磁體的失超過(guò)程中產(chǎn)生的大量快速膨脹的氣體。所述失超管道可以是管狀。每個(gè)抗對(duì)流部分可以是管狀失超管道的管狀部分。所述失超管道可包括多個(gè)抗對(duì)流部分。所述失超管道可包括多于兩個(gè)的抗對(duì)流部分。所述抗對(duì)流部分的至少一個(gè)的定向可與所述抗對(duì)流部分的至少另一個(gè)的定向間隔至少90度。沿著經(jīng)過(guò)所述失超管道的流動(dòng)路徑依次可有至少三個(gè)抗對(duì)流部分,其中所述抗對(duì)流部分的第一個(gè)的定向與所述抗對(duì)流部分的第二個(gè)的定向間隔至少90度,所述抗對(duì)流部分的第三個(gè)的定向與所述抗對(duì)流部分的第二個(gè)的定向間隔至少90度。所述抗對(duì)流部分中的每一個(gè)可與其他的抗對(duì)流部分在相同平面內(nèi)走向,或者在平行平面內(nèi)走向。所述平面或平行平面可將轉(zhuǎn)動(dòng)軸線作為法線。所述失超管道可具有一個(gè)入口部分,該入口部分被布置為在正常運(yùn)行中保持在所攜帶的低溫液體的液面上方。所述多定向的低溫恒溫器被布置用于在第一定向和第二定向中使用,所述第二定向能夠從所述第一定向通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)變換而到達(dá),并且所述多定向的低溫恒溫器可被布置用于在所述第一定向和所述第二定向之間的定向中使用,所述第一定向和所述第二定向之間的定向能夠通過(guò)從所述第一定向執(zhí)行所述轉(zhuǎn)動(dòng)變換的一部分而到達(dá)。當(dāng)所述低溫恒溫器處于第一定向時(shí),所述失超管道的第一部分可用作抗對(duì)流部分,當(dāng)所述低溫恒溫器處于第二定向時(shí),所述失超管道的第二部分可用作抗對(duì)流部分。在所述第一定向和所述第二定向之間的轉(zhuǎn)動(dòng)可有至少90度,優(yōu)選地至少135度,更優(yōu)選地甚至至少180度。所述失超管道可具有三個(gè)抗對(duì)流部分,當(dāng)所述低溫恒溫器處于第一定向時(shí),所述失超管道的第一部分用作抗對(duì)流部分,當(dāng)所述低溫恒溫器處于第二定向時(shí),所述失超管道的第二部分用作抗對(duì)流部分,當(dāng)所述低溫恒溫器處于第一定向和第二定向之間的一個(gè)定向時(shí),所述失超管道的第三部分用作抗對(duì)流部分。所述失超管道可包括一個(gè)連續(xù)彎曲部分,諸如U形彎曲部分、環(huán)狀部分或螺旋形彎曲部分,所述連續(xù)彎曲部分可轉(zhuǎn)彎經(jīng)過(guò)至少90度,優(yōu)選地約至少180度,也可能360度。當(dāng)所述低溫恒溫器處于相應(yīng)選定的定向時(shí),所述連續(xù)彎曲部分的選定部分可用作抗對(duì)流部分。當(dāng)在運(yùn)行位置時(shí),每個(gè)抗對(duì)流部分會(huì)向上延伸,具有一個(gè)下端和一個(gè)上端,其中所述下端比所述上端更靠近——就從所述容器經(jīng)過(guò)所述失超管道的流動(dòng)路徑而言——所述容器。所述失超管道可被布置為使得當(dāng)所述多定向的低溫恒溫器處于第一定向、第二定向、以及所述第一定向和所述第二定向之間的定向時(shí),所述失超管道提供一個(gè)向上延伸的管部分,該管部分具有一個(gè)下端和一個(gè)上端,其中所述下端比所述上端更靠近——就從所述容器經(jīng)過(guò)所述失超管道的流動(dòng)路徑而言——所述容器,以用作抗對(duì)流部分。所述失超管道的入口部分可被布置為使得當(dāng)所述多定向的低溫恒溫器處于第一定向、第二定向、以及所述第一定向和所述第二定向之間的定向時(shí),保持在所攜帶的低溫液體的液面上方。所述低溫恒溫器可包括單個(gè)失超管道。所述多定向的低溫恒溫器可以是可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器。根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供了一種超導(dǎo)磁體裝置,包括一個(gè)超導(dǎo)磁體和如上所述的多定向的低溫恒溫器。根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供了醫(yī)療設(shè)備器械,包括如上所述的超導(dǎo)磁體裝置,該超導(dǎo)磁體裝置被安裝用于相對(duì)于所述醫(yī)療設(shè)備器械的底部在第一位置和第二位置之間移動(dòng),在所述第一位置所述低溫恒溫器處于所述第一定向,在所述第二位置所述低溫恒溫器處于所述第二定向。根據(jù)本發(fā)明的第四方面,提供了醫(yī)療設(shè)備器械,包括一個(gè)超導(dǎo)磁體裝置,該超導(dǎo)磁體裝置被安裝用于相對(duì)于所述醫(yī)療設(shè)備器械的底部在第一位置和第二位置之間移動(dòng),所述超導(dǎo)磁體裝置包括一個(gè)超導(dǎo)磁體和一個(gè)低溫恒溫器,該低溫恒溫器包括一個(gè)用于容納低溫液體的容器以及一個(gè)失超管道,該失超管道從所述容器延伸遠(yuǎn)離,以允許由于磁體的失超引起的低溫液體的沸騰所產(chǎn)生的氣體逸出所述容器,其中當(dāng)所述磁體裝置在所述第一位置時(shí)所述低溫恒溫器處于第一定向,當(dāng)所述磁體裝置在所述第二位置時(shí)所述低溫恒溫器處于第二定向,以及其中所述失超管道是蜿蜒的,從而提供相互不同定向的至少第一抗對(duì)流部分和第二抗對(duì)流部分,其中在所述低溫恒溫器處于所述第一定向時(shí),所述第一抗對(duì)流部分在使用中起到抗對(duì)流部分的作用,在所述低溫恒溫器處于所述第二定向時(shí),所述第二抗對(duì)流部分在使用中起到抗對(duì)流部分的作用。所述失超管道可包括多個(gè)抗對(duì)流部分,每個(gè)抗對(duì)流部分用于在當(dāng)?shù)蜏睾銣仄魈幱诟鱾€(gè)相應(yīng)的定向時(shí)起到抗對(duì)流部分的作用。根據(jù)本發(fā)明的第五方面,提供了醫(yī)療設(shè)備器械,包括一個(gè)超導(dǎo)磁體裝置,該超導(dǎo)磁體裝置被安裝用于相對(duì)于所述醫(yī)療設(shè)備器械的底部在第一位置和第二位置之間移動(dòng),所述超導(dǎo)磁體裝置包括一個(gè)超導(dǎo)磁體和一個(gè)低溫恒溫器,該低溫恒溫器包括一個(gè)用于容納低溫液體的容器以及一個(gè)失超管道,該失超管道從所述容器延伸遠(yuǎn)離,以允許由于磁體的失超引起的低溫液體的沸騰所產(chǎn)生的氣體逸出所述容器,其中當(dāng)所述磁體裝置在所述第一位置時(shí)所述低溫恒溫器處于第一定向,當(dāng)所述磁體裝置在所述第二位置時(shí)所述低溫恒溫器處于第二定向,以及其中所述失超管道是蜿蜒的,從而以如下方式提供相互不同定向的至少第一部分和第二部分,即:當(dāng)所述低溫恒溫器處于所述第一定向時(shí),所述第一部分相對(duì)于所述設(shè)備的底部向上延伸并且具有一個(gè)下端和一個(gè)上端,其中所述下端比所述上端更靠近——就從所述容器經(jīng)過(guò)所述失超管道的流動(dòng)路徑而言——所述容器;以及當(dāng)所述低溫恒溫器處于所述第二定向時(shí),所述第二部分相對(duì)于所述設(shè)備的底部向上延伸并且具有一個(gè)下端和一個(gè)上端,其中所述下端比所述上端更靠近——就從所述容器經(jīng)過(guò)所述失超管道的流動(dòng)路徑而言——所述容器。這有利于處于所述第一定向中的第一部分和處于第二定向中的第二部分的逆溫,以幫助防止可能趨于導(dǎo)致沿失超管道朝向容器的熱泄露的對(duì)流氣流。根據(jù)本發(fā)明的第六方面,提供了一個(gè)用于超導(dǎo)磁體的多定向的低溫恒溫器,所述低溫恒溫器包括一個(gè)容器以及一個(gè)失超管道,該容器用于容納低溫液體,該失超管道從所述容器延伸遠(yuǎn)離,以允許由于磁體的失超而引起的低溫液體的沸騰所產(chǎn)生的氣體逸出容器,其中所述失超管道是蜿蜒的,從而提供至少兩個(gè)不同定向的部分。所述失超管道可以是管狀的。每個(gè)不同定向的部分可以是管狀失超管道的管狀部分。所述失超管道可包括多個(gè)不同定向的部分。所述失超管道可包括多于兩個(gè)的不同定向的部分。所述失超管道部分的至少一個(gè)的定向可與所述失超管道部分的至少另一個(gè)的定向間隔至少90度。所述失超管道可包括一個(gè)連續(xù)彎曲部分,諸如U形彎曲部分、環(huán)狀部分或螺旋形彎曲部分,所述連續(xù)彎曲部分可轉(zhuǎn)彎至少90度,優(yōu)選地約至少180度。所述失超管道可具有以如下方式相互不同定向的第一部分和第二部分,即,所述低溫恒溫器可被放置在第一定向和第二定向,所述第二定向能夠從所述第一定向通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)變換至少90度而到達(dá),其中所述第一定向和第二定向使得:當(dāng)所述低溫恒溫器處于第一定向時(shí),所述第一部分向上延伸并且具有一個(gè)下端和一個(gè)上端,其中所述下端比所述上端更靠近——就從所述容器經(jīng)過(guò)所述失超管道的流動(dòng)路徑而言——所述容器;以及當(dāng)所述低溫恒溫器處于第二定向時(shí),所述第二部分向上延伸并且具有一個(gè)下端和一個(gè)上端,其中所述下端比所述上端更靠近——就從所述容器經(jīng)過(guò)所述失超管道的流動(dòng)路徑而言——所述容器。優(yōu)選地,需要轉(zhuǎn)動(dòng)變換至少135度,更優(yōu)選地至少180度,以從所述第一定向到達(dá)所述第二定向。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種操作上述低溫恒溫器、磁體或醫(yī)療設(shè)備器械的方法,包括用低溫液體填充容器以及在第一定向和第二定向之間移動(dòng)所述低溫恒溫器。為了簡(jiǎn)潔起見,上述本發(fā)明的每個(gè)方面中限定的可選特征在根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)其他方面中完全重復(fù)。然而,應(yīng)理解,本發(fā)明的上述方面的任一個(gè)的任何可選特征也可以是任何其他方面的可選特征,必要時(shí)改變措辭。附圖說(shuō)明現(xiàn)在僅通過(guò)實(shí)施例,參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案,在附圖中:圖1示意性示出了包括一個(gè)具有可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器的超導(dǎo)磁體裝置的醫(yī)療設(shè)備器械;圖2示出了可用在圖1的器械中并且具有常規(guī)的失超管道的一種類型的低溫恒溫器;圖3A-3C示出了可用在圖1示出的器械中的體現(xiàn)本發(fā)明的第一可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器,該低溫恒溫器在圖3A中以第一定向示出,在圖3B中以第二定向示出,在圖3C中以中間定向示出。圖4A-4C示出了可用在圖1示出的器械中的體現(xiàn)本發(fā)明的第二可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器,該低溫恒溫器在圖4A中以第一定向示出,在圖4B中以第二定向示出,在圖4C中以中間定向示出。圖5A-5C示出了可用在圖1示出的器械中的體現(xiàn)本發(fā)明的第三可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器,該低溫恒溫器在圖5A中以第一定向示出,在圖5B中以第二定向示出,在圖5C中以中間定向示出。圖6A-6C示出了可用在圖1示出的器械中的體現(xiàn)本發(fā)明的第四可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器,該低溫恒溫器在圖6A中以第一定向示出,在圖6B中以第二定向示出,在圖6C中以中間定向示出。具體實(shí)施方式圖1示意性示出了醫(yī)療設(shè)備器械,該醫(yī)療設(shè)備器械例如可以是一個(gè)用于質(zhì)子療法治療或更通常的放射療法(輻射療法)器械中的門架式安裝的回旋加速器。所述器械包括一個(gè)底部1,該底部1支承一個(gè)超導(dǎo)磁體裝置2,以圍繞一個(gè)軸線3移動(dòng)。所述超導(dǎo)磁體裝置2可以通過(guò)圍繞軸線3轉(zhuǎn)動(dòng)在第一位置和第二位置之間移動(dòng),第一位置在圖1中以虛線示出并且標(biāo)為2’,第二位置在圖1中也以虛線示出并且標(biāo)為2”。將意識(shí)到,當(dāng)超導(dǎo)磁體裝置2處于第一位置2’時(shí),它相對(duì)于底部1(以及相對(duì)于周圍物尤其相對(duì)于重力)的定向不同于當(dāng)超導(dǎo)磁體裝置處于第二位置2”時(shí)的定向。所述超導(dǎo)磁體裝置2可以被認(rèn)為當(dāng)在第一位置2’時(shí)具有第一定向,當(dāng)在第二位置2”時(shí)具有第二定向。此外,當(dāng)超導(dǎo)磁體裝置2位于這兩個(gè)位置之間時(shí),所述超導(dǎo)磁體裝置2將具有中間定向的范圍。超導(dǎo)磁體裝置2包括一個(gè)超導(dǎo)磁體4和一個(gè)低溫恒溫器5,該低溫恒溫器5用于容納低溫液體以將磁體4保持在超導(dǎo)溫度。低溫恒溫器5包括容器6和失超管道7。所述容器6用于容納低溫液體,并且如背景技術(shù)所述,失超管道7被設(shè)置用于允許低溫流體逸出,并且尤其在磁體4經(jīng)歷失超的情況中允許快速膨脹的低溫氣體逸出。失超管道7的內(nèi)部與容器6流體連通。失超管道7與容器6接合的端部是打開的。因此,失超管道在正常運(yùn)行中將趨于充滿低溫氣體。本發(fā)明不涉及的一個(gè)替代布置是將一個(gè)密封或爆破隔膜設(shè)置在失超管道的下端并排空所述失超管道。在實(shí)際中,這實(shí)施起來(lái)是困難并且昂貴的,本發(fā)明避免需要這樣做。如通常的,但未示出在附圖中,低溫恒溫器5還包括一個(gè)填充管和一個(gè)通風(fēng)管,以允許用低溫液體正常填充所述低溫恒溫器并且使容器6正常通風(fēng)。如在背景技術(shù)中所述,失超管道7通常具有相對(duì)大的橫截面以允許氣體在磁體4失超期間逸出。從而,例如,失超管道7可以是相對(duì)大直徑的管。在本實(shí)施方案中確是如此。所述管的出口端被罩有一個(gè)爆破隔膜(圖1中未示出),該爆破隔膜被設(shè)計(jì)為在超壓設(shè)置下破裂。因此,在正常情況下,爆破隔膜將保持完整并且只在失超管道7需要提供允許氣體從容器6快速排空的操作時(shí)才破裂,需要快速排空的操作通常是由于已經(jīng)發(fā)生失超而導(dǎo)致的。失超管道7在圖1中僅被以高度示意的形式示出,現(xiàn)在將在下文參照其余的附圖描述失超管道7的可能配置的更多細(xì)節(jié)。圖2示出了具有攜帶低溫液體61的容器6和常規(guī)失超管道7的一個(gè)常規(guī)低溫恒溫器5。失超管道7是一個(gè)直的管。當(dāng)這種類型的失超管道7用在靜止的超導(dǎo)磁體裝置中時(shí),不應(yīng)會(huì)發(fā)生特別的問(wèn)題。失超管道7將被豎向布置或者近似豎向布置,在失超管道中提供逆溫,使得失超管道7充當(dāng)一個(gè)抗對(duì)流部分。從低溫液體61蒸發(fā)的低溫氣體將填充所述失超管道7,但是由于逆溫,氣體將保持基本靜止。如果該低溫恒溫器5用在圖1所示類型的器械中,則在關(guān)于圖1所述的定向的一個(gè)或至少一些中,失超管道7會(huì)按照希望方式運(yùn)行。然而,在其他定向中,則不會(huì)如此。因此,例如,如果低溫恒溫器5被定向?yàn)槭沟卯?dāng)超導(dǎo)磁體裝置2處于如圖1中的實(shí)線所示的中間位置時(shí),所述失超管道7為豎向或近似豎向,接著當(dāng)磁體裝置2移動(dòng)至虛線示出的第一位置2’或第二位置2”時(shí),失超管道7將變得近似水平。這種定向被示出在圖2中,其中重力g的方向被用箭頭標(biāo)示。在該定向中,建立一個(gè)對(duì)流環(huán),該對(duì)流環(huán)將趨于允許熱泄露到容器6中,增強(qiáng)如背景技術(shù)中的所述蒸發(fā)。圖3A-3C至圖6A-6C示出了被布置為多個(gè)定向或可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器以消除該問(wèn)題的替代的低溫恒溫器5。圖3A-3C至圖6A-6C中示出的這些低溫恒溫器5中的每一個(gè)都是可用在圖1示出的器械中的類型。此外,在每個(gè)實(shí)例中,低溫恒溫器5都被以三種不同的定向示出。在每個(gè)實(shí)例中,圖XA示出了低溫恒溫器處于如下一個(gè)定向,該定向?qū)?yīng)于超導(dǎo)磁體裝置2處于圖1中示出的第一位置2’;而圖XB示出了低溫恒溫器5處于如下一個(gè)定向,該定向?qū)?yīng)于超導(dǎo)磁體裝置2處于圖1中示出的第二位置2”;圖XC示出了低溫恒溫器5處于如下一個(gè)定向,該定向?qū)?yīng)于超導(dǎo)磁體裝置2處于圖1中用實(shí)線示出的中間位置。在每個(gè)實(shí)例中,在使用中,所述容器6容納低溫液體61,失超管道7的入口端72與該容器6接合并且向該容器6敞開。另一方面,失超管道7的另一端必須前進(jìn)至磁體裝置2的外部,從而在發(fā)生磁體4的失超期間允許產(chǎn)生的低溫氣體逸出。該另一端(出口)被罩有一個(gè)爆破隔膜73,在所有正常情況下,在失超管道7中將存在低溫氣體。失超管道更靠近所述容器6的部分將比遠(yuǎn)離所述容器6的部分溫度低。相應(yīng)地,更靠近所述爆破隔膜73的氣體將比更靠近所述容器6的氣體更熱。現(xiàn)在逐個(gè)單獨(dú)地考慮這些低溫恒溫器5,圖3A-3C示出了體現(xiàn)本發(fā)明并且適于用在圖1的器械中的第一可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器5。低溫恒溫器5包括一個(gè)蜿蜒的(或蛇形的)失超管道7,該失超管道7被布置以在當(dāng)?shù)蜏睾銣仄?處于如圖3A中所示的第一定向、如圖3B中所示的第二定向、以及如圖3C中所示的第三定向時(shí)提供抗對(duì)流部分71,所述第一定向?qū)?yīng)于圖1中的磁體裝置2的第一位置2’,所述第二定向?qū)?yīng)于磁體裝置2處于圖1中示出的第二位置2”,所述第三定向?qū)?yīng)于磁體裝置2處于圖1中用實(shí)線示出的中間位置。在每個(gè)實(shí)例中,所述抗對(duì)流部分71都是失超管道7在對(duì)應(yīng)定向中會(huì)在使用中存在逆溫的一部分。在本實(shí)施方案中,所述失超管道7包括一個(gè)360度的環(huán)狀部分74,如通過(guò)參考3A、3B、3C可見,該360度的環(huán)狀部分74提供了一個(gè)用于在低溫恒溫器5的示出的每一個(gè)運(yùn)行定向中使用的抗對(duì)流部分71。此外,將注意到,在圖3A、3B和3C示出的定向之間的中間定向中,所述360度的環(huán)狀部分74的其他部分將充當(dāng)抗對(duì)流部分??箤?duì)流部分被提供用于低溫恒溫器5的每一個(gè)運(yùn)行定向。在每個(gè)實(shí)例中,抗對(duì)流部分都是失超管道7向上定向并且可以是豎向或基本豎向的一部分,該抗對(duì)流部分具有一個(gè)下端71a,所述下端71a比該抗對(duì)流部分的上端71b更加靠近(就從容器經(jīng)過(guò)失超管道7的流動(dòng)路徑而言)容器6。這種配置在使用中引起希望的逆溫。注意,每個(gè)抗對(duì)流部分71都是管道的管線系統(tǒng)的一部分??箤?duì)流部分是敞開的并且對(duì)流體流動(dòng)沒有任何阻礙。所以抗對(duì)流部分可以在需要時(shí)提供其作為失超管道的一部分的功能。提供一個(gè)環(huán)狀部分——例如,失超管道7中的360度的環(huán)狀部分74——是期望的,因?yàn)檫@意味著隨著低溫恒溫器6從圖3A中示出的第一定向經(jīng)過(guò)圖3C中示出的中間定向移動(dòng)到圖3B中示出的第二定向,有效的抗對(duì)流部分71圍繞所述環(huán)狀部分74平滑移動(dòng)。與如果有效的抗對(duì)流部分從一個(gè)位置跳動(dòng)到另一個(gè)位置相比,平滑移動(dòng)有助于提供一個(gè)更連續(xù)的抗對(duì)流效應(yīng),這是因?yàn)樵谔鴦?dòng)的情形中隨著逆溫在任意給定定向生效,將需要更多的時(shí)間來(lái)使流動(dòng)穩(wěn)定。圖3A-3C中示出的低溫恒溫器提供了從如圖3C中所示的中心位置增加或減小110度的定向中的良好運(yùn)行。圖4A-4C示出了與圖3A-3C中所示類似的低溫恒溫器5。然而,這里,環(huán)狀部分74被替換為一個(gè)螺旋形部分75。同樣,由失超管道7提供的抗對(duì)流部分71用于所示的三種不同定向。此外,對(duì)于圖4A到4C中所示的定向之間的中間定向存在不同的抗對(duì)流部分。注意到,在圖3A到3C的實(shí)施方案中,環(huán)狀部分74被設(shè)置為接近平行于以轉(zhuǎn)動(dòng)軸線3為法線的一個(gè)平面。另一方面,圖4A到4C裝置的螺旋形的彎曲部分75近似垂直于該平面。圖5A-5C示出了體現(xiàn)本發(fā)明的第三低溫恒溫器5。在該實(shí)例中,失超管道7包括一個(gè)U形彎曲部分76,代替圖3A-3C的失超管道的環(huán)狀部分74。同樣,該U形彎曲76大部分設(shè)置在以轉(zhuǎn)動(dòng)軸線2為法線的一個(gè)平面中。所述失超管道7同樣提供了抗對(duì)流部分71,所述抗對(duì)流部分71在圖5A、5B和5C示出的低溫恒溫器5的不同定向中都可運(yùn)行。同樣,對(duì)于這些定向之間的定向也存在抗對(duì)流部分??勺⒁獾?,在圖3A-3C、4A-4C和5A-5C示出的每個(gè)實(shí)施方案中,失超管道7的入口部分72對(duì)于至少一個(gè)定向充當(dāng)抗對(duì)流部分。這是期望的并且可能的確是典型的,但不是必需的。圖6A-6C示出了體現(xiàn)本發(fā)明的第四低溫恒溫器5。同樣,有一個(gè)容器6(在附圖僅被高度示意性地用虛線示出),一個(gè)失超管道7延伸遠(yuǎn)離該容器。然而,這里,失超管道7比上述實(shí)施方案中的更加繞彎或更加蜿蜒。該失超管道7包括多個(gè)轉(zhuǎn)彎部和轉(zhuǎn)彎部之間的直段。在本實(shí)施方案中,每個(gè)轉(zhuǎn)彎部都是U形彎曲形式。同樣,失超管道7主要設(shè)置在具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線2作為法線的一個(gè)平面中。這里,同樣,抗對(duì)流部分71被提供用于圖6A、6B和6C中示出的每個(gè)定向,對(duì)于中間定向也存在抗對(duì)流部分。在本實(shí)施方案中,事實(shí)上,可以有多個(gè)抗對(duì)流部分71,它們?cè)谌我粋€(gè)定向都可運(yùn)行。應(yīng)注意到,盡管在這些實(shí)施方案的任一個(gè)中具有完全豎向的抗對(duì)流部分71是理想的,但這不是必需的。假設(shè)該部分是向上成角度的,也會(huì)至少實(shí)現(xiàn)一些效果,并且當(dāng)該部分變得接近豎向時(shí)將改善所述效果。注意到,相對(duì)于低溫恒溫器5的重力方向在每幅圖中都用標(biāo)為g的箭頭示出。這對(duì)應(yīng)于在相應(yīng)的圖中被標(biāo)為抗對(duì)流部分71的段。注意到,每個(gè)實(shí)例中的失超管道7都由相對(duì)大直徑的管制成,并且希望每個(gè)抗對(duì)流部分相對(duì)于管的直徑都盡可能長(zhǎng)。然而,在一些實(shí)例中,如果抗對(duì)流部分的長(zhǎng)度至少等于或超過(guò)管的直徑,則可實(shí)現(xiàn)至少適當(dāng)?shù)男阅?。還注意到,當(dāng)?shù)蜏睾銣仄?處于其運(yùn)行極端之間的中途的定向中時(shí),即,相當(dāng)于上文的圖XC中示出的位置時(shí),失超管道7的入口部分72被定位為朝向所述容器6的上部。這可幫助確保失超管道在所有的運(yùn)行定向中都保持沒有液體。在磁體4本身的外部,失超管道7可具有約100mm的直徑。在磁體裝置5本身的內(nèi)部,失超管道可具有較小的直徑。理想地,這是為了獲得長(zhǎng)度相對(duì)短的失超管道??勺⒁獾剑c圖3A-3C至圖5A-5C中示出的裝置相比,圖6A-6D中示出的失超管道7會(huì)提供相對(duì)高的流動(dòng)阻力。在一個(gè)具體的超導(dǎo)磁體裝置中可接受的失超管道7的確切配置取決于該裝置的整體構(gòu)造。因此,一個(gè)裝置(諸如圖6A-6C中示出的裝置)可能僅在如下情形中是適合的,其中低溫恒溫器5用于容納相對(duì)少體積的低溫液體,并且由于磁體的失超而引起的潛在蒸發(fā)率相對(duì)低。注意到,用于處理正常的沸騰而非由失超形成的蒸發(fā)的通常通風(fēng)出口將通常設(shè)置有一個(gè)止回閥,該止回閥通常不會(huì)允許用于應(yīng)對(duì)失超的足夠快的氣體排出。注意到,盡管上文涉及可用在不同定向中的低溫恒溫器,但是所述不同定向可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)變換從一個(gè)定向到達(dá)另一個(gè)定向,由此所述低溫恒溫器可被描述為一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的低溫恒溫器,但這不意味著所述低溫恒溫器必須可轉(zhuǎn)動(dòng)360度或者連續(xù)可轉(zhuǎn)動(dòng),也不意味著所述低溫恒溫器應(yīng)該必然轉(zhuǎn)動(dòng)或被安裝以轉(zhuǎn)動(dòng)。而是,我們限定所述定向如何互相關(guān)聯(lián)。
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