一种冷却剂添加装置的制作方法

1.本实用新型涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种冷却剂添加装置。


背景技术：

2.在磁共振成像技术中，通常是利用由超导材料制成的超导线圈来产生高稳定以及高场强的磁场(例如申请号为cn201320145540.x的中国实用新型专利)，超导线圈需要一定的低温条件来达到超导温度，并保持超导状态，而绝大多数超导线圈设置于磁体的低温容器内，通过冷却剂液氦的浸泡来进行冷却。
3.现有的低温容器内冷却剂添加过程是由人工来操作，由于低温容器内冷却剂的含量无法直观观测，容易造成添加的冷却剂的量偏多或偏少，若低温容器内冷却剂偏多，会造成冷却剂的浪费，增加了生产成本，若低温容器内冷却剂偏少，会造成低温容器内冷却温度无法达到要求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种冷却剂添加装置，用以解决现有的低温容器内冷却剂添加过程易出现冷却剂添加过多或过少、导致生产成本增加或冷却温度不符合要求的技术问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种冷却剂添加装置，其特征在于，包括冷却剂存储容器、连接管、感应件以及流量调节件，所述连接管的一端与所述冷却剂存储容器连接、另一端与低温容器连接，所述感应件与所述低温容器连接、并根据低温容器内的冷却剂的量产生感应信号，所述流量调节件根据所述感应信号，调节所述连接管内冷却剂的流量。
6.在一些实施例中，所述冷却剂为液氮或液氦。
7.在一些实施例中，所述低温容器内设置有超导磁体，所述低温容器内的冷却剂用于对所述超导磁体进行冷却和/或低温保持。
8.在一些实施例中，所述感应件包括液位开关，所述液位开关设置于所述低温容器内、并根据所述低温容器内的冷却剂液面高度产生第一感应信号，所述流量调节件根据所述液位开关产生的第一感应信号，调节连接管内的冷却剂的流量。
9.在一些实施例中，所述液位开关包括第一壳体、第一导电体、第二导电体、浮球以及电源，所述第一壳体固定于所述低温容器的内壁上，所述第一导电体固定于所述第一壳体，所述浮球设置于所述低温容器内，所述浮球与所述第二导电体固定连接，所述电源的正极与所述流量调节件的一端电连接，所述流量调节件的另一端与所述第一导电体电连接，所述第二导电体与所述电源的负极电连接。
10.在一些实施例中，所述液位开关还包括第一接线柱及第二接线柱，所述第一接线柱固定于所述第一壳体上且与所述第一导电体电连接，所述第一接线柱与所述流量调节件的另一端电连接，所述第二接线柱固定于所述第一壳体上且与所述第二导电体电连接，所
述第二接线柱与所述电源的负极电连接。
11.在一些实施例中，所述感应件包括重量传感器，所述重量传感器与所述低温容器连接、并根据所述低温容器的重量产生第二感应信号，所述流量调节件根据所述第二感应信号，调节所述连接管内的冷却剂的流量。
12.在一些实施例中，所述感应件在所述低温容器内的冷却剂的量达到设定阈值时产生感应信号，所述流量调节件根据所述感应信号，控制所述连接管的通断。
13.在一些实施例中，所述流量调节件包括流量阀及驱动件，所述流量阀设置于所述连接管上，所述驱动件与所述流量阀连接、并根据所述感应件输出的感应信号控制所述流量阀的开闭程度。
14.在一些实施例中，所述冷却剂添加装置还包括流量测量件，所述流量测量件设置于所述连接管上、并根据所述连接管内的冷却剂的流量产生第三感应信号；所述流量调节件还根据所述流量测量件输出的第三感应信号，调节连接管内的冷却剂的流量。
15.在一些实施例中，所述冷却剂添加装置还包括输液控制件，所述冷却剂存储容器通过所述输液控制件与所述连接管连通，所述输液控制件调节经由所述冷却剂存储容器进入所述连接管的冷却剂的流量。
16.与现有技术相比，本实用新型提出的技术方案的有益效果是：在使用时，冷却剂存储容器内的冷却剂经由连接管进入低温容器内，低温容器内的液面逐渐上升，当低温容器内的冷却剂的量达到预设值时，所述感应件产生感应信号，流量调节件关闭，冷却剂停止注入低温容器内，从而可避免添加的冷却剂过多或过少、导致生产成本增加或冷却温度不符合要求的情况的出现。
附图说明
17.图1是本实用新型提供的冷却剂添加装置的一实施例的结构示意图；
18.图2是图1中的流量调节件及流量测量件的结构示意图；
19.图3是本实用新型提供的冷却剂添加装置的一实施例的液位开关的结构示意图；
20.图4是图3中的冷却剂添加装置的电路结构示意图；
21.图5是本实用新型提供的冷却剂添加装置的一实施例的液位开关的重量传感器的结构示意图；
22.图6是图5中区域a的局部放大图；
23.图7是图5中的冷却剂添加装置的电路结构示意图；
24.图8是本实用新型提供的冷却剂添加装置的一实施例的电路结构示意图；
25.图中：1-低温容器、2-冷却剂存储容器、3-连接管、4-流量调节件、5-液位开关、6-重量传感器、7-控制装置、8-输液控制件、9-流量测量件、31-长l管、32-短l管、41-流量阀、42-驱动件、51-第一壳体、52-第一导电体、53-第二导电体、54-浮球、55-电源、56-第一连杆、57-第一接线柱、58-第二接线柱、71-上位机、72-下位机、61-弹性支撑机构、611-底板、612-支撑板、613-弹性件、614-导柱、615-导杆、62-重量开关机构、621-第二壳体、622-第三导电体、623-第四导电体、624-第二连杆、625-第三接线柱、626-第四接线柱。
具体实施方式
26.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
27.请参照图1，本实用新型实施例提供的一种冷却剂添加装置，用于向低温容器1内添加冷却剂，低温容器1内设置有超导磁体，低温容器内的冷却剂用于对超导磁体进行冷却和/或低温保持。冷却剂添加装置包括冷却剂存储容器2、连接管3、感应件以及流量调节件4，连接管3的一端与所述冷却剂存储容器2连接、另一端用于与低温容器1连接，感应件与低温容器1连接、并用于根据低温容器1内的冷却剂的量产生感应信号，流量调节件4用于根据感应信号，调节连接管3内的冷却剂的流量。
28.在实际使用时，冷却剂存储容器2内的冷却剂经由连接管3进入低温容器1内，低温容器1内的冷却剂的量逐渐发生变化，当低温容器1内的冷却剂的量达到预设值时，感应件产生感应信号，流量调节件4动作，使连接管内的冷却剂的流量变小甚至为0，从而可避免添加的冷却剂过多或过少、导致生产成本增加或冷却温度不符合要求的情况的出现。
29.在一个实施例中，低温容器1内部设置的超导磁体可提供磁场，从而，低温容器1可以为磁共振设备的一部分，低温容器1也可以是磁输运实验设备的一部分，或其他任何提供低温环境的设备的一部分。在另一个实施例中，低温容器1也可以是其他任何盛放冷却剂的容器。
30.应该理解，冷却剂可以是液氦、液氮或其他冷却剂。在一个实施例中，冷却剂是液氦，能提供4.2k或以下温度的制冷环境。氦作为一种不可再生资源，需要合理使用，避免浪费。
31.在一个优选的实施例中，为保证冷却剂存储容器2可以通过连接管3向低温容器1内输送冷却剂，冷却剂存储容器2与低温容器1之间具有压力差，且冷却剂存储容器2内部的压力大于低温容器1内部的压力，冷却剂存储容器2优选为冷却剂杜瓦，冷却剂杜瓦具有至少一冷却剂出口及用于泄压的出气孔，冷却剂杜瓦可在与低温容器1的压力差的作用下，通过冷却剂出口将冷却剂杜瓦中存储的冷却剂经由连接管输送至低温容器内。当然，应当理解的是，本实用新型实施例中，冷却剂添加装置2不限于采用冷却剂杜瓦的方式，例如，在其它的一些实施例中，冷却剂添加装置2可以是内部安装有液压泵的存储箱，通过液压泵的作用将冷却剂输送至低温容器1中，在另一些实施例中，冷却剂添加装置2还可为其它与低温容器1具有压差的装置，只需满足冷却剂添加装置2可通过连接管3向低温容器1内输入冷却剂的技术方案，均在本实用新型的保护范围中。
32.请参照图1和图2，为减少整个冷却剂添加装置的体积、并方便感应件的安装，连接管3优选为由两段管连接组成的方式，具体包括一长l管31和一短l管32，流量调节件4安装于长l管31和短l管32之间，长l管31置入冷却剂杜瓦内，另一端则与流量调节件4的一端相连，流量调节件4的另一端与短l管32相连，短l管32置入低温容器输液口处。当然，应当理解的是，本实用新型实施例中，连接管3不限于采用两段管的方式，在其它的一些实施例中，连接管3亦可为一段管、三段管或更多段的方式，将流量调节件置于该管内，能够实现冷却剂传输的技术方案，均应在本实用新型的保护范围中。
33.在一个实施例中，连接管3为有真空隔热层的输液管。
34.感应件用于根据低温容器内的冷却剂的量产生感应信号，其中，在一些实施例中，感应件可以根据低温容器内的冷却剂液面高度产生感应信号，在另一些实施例中，感应件还可以根据低温容器内的冷却剂重量产生感应信号，在又一些实施例中，感应件还可以同时根据低温容器内的冷却剂液面高度以及低温容器内的冷却剂重量产生感应信号，从而实现对低温容器内的冷却剂的量的监控，进一步进行连接管3内的冷却剂流量的调节。
35.请参照图1，在本实用新型感应件一个优选的实施例中，感应件包括液位开关5，液位开关5设置于低温容器1内、并用于根据低温容器1内的冷却剂液面高度产生第一感应信号，流量调节件4用于根据液位开关5产生的第一感应信号，调节连接管3内的冷却剂的流量。
36.本实施例中，液位开关5可实时感应低温容器1内的冷却剂液面高度，并根据冷却剂液面高度动作，进而产生第一感应信号，使流量调节件4根据第一感应信号进行流量调节。
37.可以理解的是，对于液位开关5来说，其只需要满足能够根据液位高度动作产生第一感应信号即可，因此，其具体结构不限于某一种特定形式。例如，在一些实施例中，液位开关5可选用现有的常规液位传感器，当液位传感器感应到液位高度达到预设值时断开或闭合，从而产生第一感应信号。
38.在一个优选的实施例中，请参照图3和图4，所述液位开关5包括第一壳体51、第一导电体52、第二导电体53、浮球54以及电源55，所述第一壳体51固定于所述低温容器1的内壁上，所述第一导电体52固定于所述第一壳体51，所述浮球54设置于所述低温容器1内，所述浮球54与所述第二导电体53固定连接，所述电源55的正极与所述流量调节件4的一端电连接，所述流量调节件4的另一端与所述第一导电体52电连接，所述第二导电体53与所述电源55的负极电连接。
39.在本实施例中，当低温容器1内的液面高度达到预设高度时，第一导电体52与第二导电体53接触并电连接，从而使电源55与流量调节件4电连接，流量调节件4采用常开式电磁阀，当常开式电磁阀通电时，常开式电磁阀关闭，从而可停止向低温容器1内输入冷却剂。
40.在一个优选的实施例中，第一壳体51具有第一容纳腔，第一导电体52及第二导电体53均内置于第一壳体51内，从而可对第一导电体52及第二导电体53进行防护，防止外界物体因误触碰第一导电体52或第二导电体53导致漏电，提高了液位开关5的安全性，应当理解，本实用新型实施例中，第一壳体51不一定必须具有第一容纳腔，在本实用新型的另一些实施例中，第一壳体51可以为实心结构，而第一导电体52及第二导电体53均设置于第一壳体51的表面，因此，只需满足将第一导电体52及第二导电体53安装于低温容器1内壁上的第一壳体51的结构，均应在本实用新型的保护范围中。
41.在一个优选的实施例中，为了对浮球54的升降运动进行限位，防止浮球54横向移动，第一壳体51上开设有与第一容纳腔连通的第一通孔，第一通孔内滑动插设有第一连杆56，第一连杆56的一端与浮球54固定连接，第一连杆56的另一端与第二导电体53固定连接，在使用时，由于第一连杆56的限位作用，浮球54只能沿竖向升降、而不能横向移动，从而提高了浮球54的稳定性。
42.优选地，为了方便液位开关5的接线，请参照图3和图4，液位开关5还包括第一接线柱57及第二接线柱58，第一接线柱57固定于第一壳体51上且与第一导电体52电连接，第一
接线柱57与流量调节件4的另一端电连接电连接，第二接线柱58固定于第一壳体51上且与第二导电体53电连接，第二接线柱58与电源55的负极电连接。应当理解，在本实用新型的另一些实施例中，亦可不设置第一接线柱57及第二接线柱58，而是直接将第一导电体52与流量调节件4的另一端电连接，直接将第二导电体53与电源55的负极电连接，这些变形均应落入本技术的保护范围内。
43.请参照图1，在本实用新型感应件的另一个优选的实施例中，感应件包括重量传感器6，重量传感器6与低温容器1连接、并用于根据低温容器1的重量产生第二感应信号，流量调节件4用于根据重量传感器6产生的第二感应信号，调节连接管内的冷却剂的流量。
44.可以理解的是，对于重量传感器6来说，其只需要满足能够根据冷却剂重量产生第二感应信号即可，因此，其具体结构不限于某一种特定形式。例如，在一些实施例中，重量传感器6可选用现有的常规地磅，通过地磅检测冷却剂的重量，低温容器1放置于地磅上，由于冷却剂的密度及低温容器1的体积已知，因此所需添加冷却剂的量也可通过低温容器1的重量变化来反馈。
45.在一个优选的实施例中，请参照图5-图7，重量传感器6包括弹性支撑机构61及重量开关机构62，弹性支撑机构61包括底板611、支撑板612及弹性件613，支撑板612设置于底板611的上方且其上用于放置低温容器1，弹性件613设置于底板611与支撑板612之间，弹性件613的一端与底板611固定连接，弹性件613的另一端与支撑板612固定连接。
46.重量开关机构62包括第二壳体621、第三导电体622、第四导电体623及第二连杆624，第二壳体621用于固定于底板611上，第二壳体621具有第二容纳腔，第二壳体621上开设有与第二容纳腔连通的第二通孔，第三导电体622固定于第二容纳腔内，第四导电体623设置于第二容纳腔内，第二连杆624滑动插设于第二通孔内，第二连杆624的一端与支撑板612固定连接，第二连杆624的另一端与第四导电体623固定连接。
47.请参照图7，电源55的正极与流量测量件4的一端电连接，流量测量件4的另一端与第三导电体622电连接，第四导电体623与电源55的负极电连接。当低温容器1内的液面高度达到预设高度时，第三导电体622与第四导电体623接触并电连接，从而使电源55与流量调节件4电连接，由于流量调节件4为常开式电磁阀，因此，当流量调节件4通电时，流量调节件4闭合，从而结束冷却剂的注入。
48.优选地，为了方便重量开关机构62的接线，请参照图4-图6，重量开关机构62还包括第三接线柱625及第四接线柱626，第三接线柱625固定于第二壳体621上且与第三导电体622电连接，第三接线柱625与流量测量件4的另一端电连接，第四接线柱626固定于第二壳体621上且与第四导电体623电连接，第四接线柱626与电源55的负极电连接。
49.优选地，为了提高支撑板612上下移动过程中的稳定性，弹性支撑机构61还包括导柱614及导杆615，导柱614固定于底板611上，导杆615部分滑动插设于导柱614内，导杆615与支撑板612固定连接。
50.在本实用新型感应件的又一个实施例中，感应件包括液位开关5及重量传感器6，液位开关5及重量传感器6同时工作，流量调节件4用于根据液位开关5产生的第一感应信号及重量传感器6产生的第二感应信号，调节连接管3内的冷却剂的流量。本实施例中，冷却剂的添加量由重量传感器6与液位开关5同时反馈，当任一感应信号的触发或者两个感应信号同时触发时，流量调节件4动作，从而提高了进一步提高感应件的可靠性。
51.在本实用新型的又一个实施例中，请参照图8，电源55的正极与常开式电磁阀的一端电连接，常开式电磁阀的另一端与第一导电体52及第三导电体622均电连接，第二导电体53及第四导电体623均与电源55的负极电连接。在此电路结构中，由于重量开关机构62与液位开关5为并联结构，因此，只要二者中有一个电路导通，即可使流量调节件4闭合，从而可提高感应件的可靠性。
52.可以理解的是，在进行感应件的安装时，可根据实际需求自由选择上述几种实施方式来实现其功能，本实用新型对此不做限定。
53.在本实用新型的一些实施例中，所述感应件用于在所述低温容器内的冷却剂的量达到设定阈值时产生感应信号，所述流量调节件4用于根据所述感应信号，控制所述连接管3的通断。
54.对于流量调节件4来说，其用于根据感应件输出的感应信号，调节连接管3内的冷却剂的流量，可以理解的是，对于流量调节件4来说，其只需要满足能够根据感应件输出的感应信号、调节连接管3内的冷却剂的流量即可，因此，其具体结构不限于某一种特定形式。例如，在一些实施例中，流量调节件4可以为各种不同类型的电磁阀，电磁阀根据感应件输出的感应信号，调节输连接管3内的冷却剂的流量。
55.在一个实施例中，流量调节件4设置于连接管3上，在另一个实施例中，流量调节件4也可以设置在冷却剂存储容器2上，通过流量调节件4控制冷却剂存储容器2内的气压，当冷却剂存储容器2内的气压大于低温容器1内的气压时，冷却剂可经由连接管3从冷却剂存储容器2输送至低温容器1内，当冷却剂存储容器2内的气压小于或等于低温容器1内的气压时，冷却剂不能从冷却剂存储容器2输送至低温容器1内，从而可通过控制冷却剂存储容器2内的气压达到改变连接管3内冷却剂的流量的目的。
56.在本实用新型流量调节件4的一些优选的实施例中，请参照图1和图2，流量调节件4包括流量阀41及驱动件42，流量阀41设置于连接管3上，驱动件42与流量阀41连接、并用于根据感应件输出的感应信号控制流量阀41的开闭程度，本实施例中，流量阀41可以为各种不同类型的阀体(如蝶阀、球阀等)；驱动件42为微型电机或微型气缸，当其接收到感应件产生的感应信号后，驱动件42驱动流量阀41到达断开状态。
57.在本实用新型的一些优选的实施例中，冷却剂添加装置还包括控制装置7，控制装置7与流量调节件4及感应件均电连接，控制装置7用于根据感应件输出的感应信号，控制流量调节件4动作，以调节连接管3内的冷却剂的流量。可以理解的是，对于控制装置7来说，其只需要满足可根据感应件输出的感应信号、控制流量调节件4动作即可，因此，其具体结构不限于某一种特定形式。例如，在一些实施例中，控制装置7可以为单个控制器(如单片机)，控制器根据感应件输出的感应信号，控制流量调节件4动作，以调节连接管3内的冷却剂的流量。
58.在本实用新型的控制装置7的一些优选的实施例中，控制装置7包括上位机71及下位机72，上位机71是可以直接发出操控命令的计算机,上位机71的屏幕上显示低温容器内液面高度变化。下位机72是直接控制流量调节件4及液位开关5且用于获取流量调节件4及液位开关5的状况的单片机。上位机71发出的命令首先给下位机72，下位机72再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机72不时读取设备状态数据，转换成数字信号反馈给上位机71。本实施例中的上位机71及下位机72均为现有设备，其编程实现方式可
通过市面上通用的plc简单编程轻松实现，通过plc简单编程为现有技术，本实用新型亦不保护该编程实现方式。
59.在本实用新型的一些优选的实施例中，冷却剂添加装置还包括输液控制件8，冷却剂存储容器通过输液控制件8与连接管3连通，输液控制件8用于调节经由冷却剂存储容器2进入连接管3的冷却剂的流量。可以理解的是，对于输液控制件8来说，其只需要满足可调节经由冷却剂存储容器2进入连接管3的冷却剂的流量即可，因此，其具体结构不限于某一种特定形式。例如，在一些实施例中，输液控制件8为电磁阀，其由人工开启或关闭，当不使用磁共振成像设备时，可关闭输液控制件8，从而减少冷却剂的消耗，在其他一些实施例中，输液控制件8亦可以为不通过电动控制的阀体，只需满足输液控制件8可调节经由冷却剂存储容器2进入连接管3的冷却剂的流量的技术方案，均在本实用新型的保护范围中。
60.在本实用新型的一些优选的实施例中，冷却剂添加装置还包括流量测量件9，流量测量件9设置于连接管3上、并用于根据连接管3内的冷却剂的流量产生第三感应信号；流量调节件4还用于根据流量测量件9输出的第三感应信号，调节连接管3内的冷却剂的流量，在一些实施例中，流量测量件9可以为差压式流量计，在其他一些实施例中，流量测量件9亦可以为其他类型的流量计，例如容积式流量计、叶轮式流量计、超声波流量计、流体振荡式流量计、质量流量计等，只需满足流量测量件9可调节经由冷却剂存储容器2进入连接管3的冷却剂的流量的技术方案，均在本实用新型的保护范围中。
61.本实施例中，当流量计测得的冷却剂注入速度高于设定速度时，流量调节件4降低冷却剂注入速度，以使冷却剂注入速度保持在设定范围内，从而可避免因过快的注入速度导致低温容器1内产生较大的温度变化，继而可能造成用于支撑超导线圈的支撑组件产生过大的材料变形，为超导线圈带来损坏的风险，也能避免因过慢的注入速度造成整个添加过程的时间延长，影响生产效率。
62.以上仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。