一种可控半浸没式喷淋换热器的制作方法

本实用新型涉及磁体线圈冷却技术，尤其是涉及一种可控半浸没式喷淋换热器。

背景技术：

一种脉冲式磁场产生装置，其核心结构为特殊结构的电磁线圈构成，专业称为重频磁体。单次通电加载，可产生10T以上强磁场，目前已有重频磁体可达到45T磁场强度。强磁场重频磁体可应用领域较多，包括军事领域电磁武器、科研领域质谱分析，医疗领域核磁成像和质子医疗等，重频磁体磁场越强，对相应领域应用越有益处，但是由于电磁线圈电阻的存在，而产生强磁场就需要其强大的电流和密集的绕线，因此电磁线圈在产生强磁场的同时也会产生大量焦耳热，这些热量如果不及时排出，将会使线圈温度升高，增加线圈的电阻，在下一次加载时，会产生更多的热量，降低磁场强度，所以这些热量必须排出，但是排出速度影响磁体的使用频率，现实中当然希望提高磁体使用频率，以提高使用效率，降低使用时间成本，因此需要高效的散热手段，将磁体内产生的焦耳热快速排出磁体，为下次加载准备好。

在导线截面中心开孔，沿导线长度方向开孔，形成冷媒通道，将冷媒通入导线中心开孔，与磁体线圈直接对流换热，冷媒将磁体热量携带到磁体外部换热器进行换热，冷媒被冷却后，重新通入磁体线圈，如此不断循环实现对磁体的不间断快速冷却。上述冷却系统中需要喷淋换热器对冷媒进行降温。

喷淋换热器存在以下缺陷：

喷淋换热器200结构如附图1-2所示，喷淋换热器200采用扁平化设计，换热管202安装于换热器壳体203内，喷淋管201安装于换热管202上方，采用换热管202表面喷淋，未相变气化的液氮则积存在换热器壳体203的底部204，由于底部空间较大，积存的液氮，并不能与换热管202接触，这些液氮就会吸收环境热量挥发掉，产生冷量浪费，而且单纯喷淋结构，为保证换热管202受冷均匀，需要换热管202布置分散，整体结构不够紧凑。上述喷淋换热器为本实用新型关联技术，并不是现有技术。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够提高冷却工质利用率并且整体结构紧凑的可控半浸没式喷淋换热器。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种可控半浸没式喷淋换热器，用于冷却冷媒，所述可控半浸没式喷淋换热器包括外壳及换热管，所述外壳包括壳体、上封头及下封头，所述上封头及下封头分别固定于所述壳体两端形成中空结构，所述换热管固定安装于所述外壳内，所述换热管及所述外壳垂直于水平面，所述上封头设有挥发孔，所述可控半浸没式喷淋换热器还包括喷头及冷却工质进液管，所述冷却工质进液管与所述喷头连通，所述喷头将所述冷却工质进液管内的冷却工质喷至所述换热管表面使所述换热管内的冷媒降温。

进一步地，所述可控半浸没式喷淋换热器还包括温度传感器，所述温度传感器与所述喷头电连接，所述温度传感器监测所述冷媒的温度并控制所述喷头的喷淋。

进一步地，所述可控半浸没式喷淋换热器还包括冷媒出口，所述冷媒出口与所述换热管连通，所述温度传感器位于所述冷媒出口处。

进一步地，所述冷媒出口设置于所述上封头上。

进一步地，所述喷头位于所述外壳的上端部。

进一步地，所述可控半浸没式喷淋换热器还包括冷媒入口，所述冷媒入口与所述换热管连通，所述冷媒入口设置于所述下封头上。

进一步地，所述可控半浸没式喷淋换热器还包括消音器，所述消音器安装于所述外壳内。

进一步地，所述壳体呈圆柱形。

进一步地，所述下封头呈半球形。

相比现有技术，本实用新型可控半浸没式喷淋换热器的上封头及下封头分别固定于壳体两端形成中空结构，换热管固定安装于外壳内，换热管及外壳垂直于水平面，冷却工质进液管与喷头连通，喷头将冷却工质进液管内的冷却工质喷至换热管表面使换热管内的冷媒降温，使用时未挥发完的冷却工质流到外壳底部，与底部的换热管接触，形成部分浸没冷却，提高冷却工质的利用率；并且整个可控半浸没式喷淋换热器结构简单、紧凑，产品尺寸小。

附图说明

图1为背景技术中喷淋换热器的立体图；

图2为图1背景技术中喷淋换热器的内部结构示意图；

图3为本实用新型可控半浸没式喷淋换热器一主视图；

图4为图3的可控半浸没式喷淋换热器沿A-A的剖视图；

图5为图3的可控半浸没式喷淋换热器的俯视图。

图中：100、可控半浸没式喷淋换热器；10、外壳；12、203、壳体；14、上封头；140、挥发孔；16、下封头；20、202、换热管；30、冷媒出口；40、冷媒入口；50、喷头；60、冷却工质进液管；200、喷淋换热器；201、喷淋管；204、底部。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图3至图5，本实用新型可控半浸没式喷淋换热器100包括外壳10、换热管20、冷媒出口30、冷媒入口40、喷头50及冷却工质进液管60。

外壳10包括壳体12、上封头14及下封头16。上封头14及下封头16固定安装于壳体12的上下两端形成中空结构。壳体12为中空的圆柱形。上封头14及下封头16呈半球形。上封头14上设有若干挥发孔140。若干挥发孔140均匀间隔设置于上封头14。

换热管20为盘管，在一实施例中，由铜制成。

组装可控半浸没式喷淋换热器100时，冷媒出口30安装于上封头14，冷媒入口40安装于下封头16，换热管20安装于外壳10内并与冷媒出口30及冷媒入口40连通。冷却工质进液管60安装于上封头14，喷头50位于外壳10上端部并与冷却工质进液管60连通。可控半浸没式喷淋换热器100还包括温度传感器及消音器，温度传感器位于冷媒出口30处，并与喷头50电连接以便于控制喷头50。消音器安装于外壳10内降低可控半浸没式喷淋换热器100产生的噪音。

使用可控半浸没式喷淋换热器100时，可控半浸没式喷淋换热器100竖直放置，此时外壳10与换热管20垂直于水平面。喷头50向换热管20喷淋冷却工质，冷却工质吸热挥发，从上封头14的挥发孔140挥发至热环境，未挥发完的冷却工质流到外壳10底部，与下边换热管20接触，形成部分浸没冷却，使换热管20内的冷媒降温，提高冷媒的利用率。冷却工质为液氮、液氧或液氦。在本实施例中，冷却工质为液氮。冷媒从冷媒入口40进入换热管20，并流动至冷媒出口30从冷媒出口30流出。温度传感器监测冷媒出口30处的冷媒温度，当冷媒出口30的冷媒温度达到目标温度时，喷头50将停止喷淋，维持冷媒温度恒温控制，防止冷媒被冻住。

本实用新型所示可控半浸没式喷淋换热器100，结构简单，可实现性好，冷却工质利用效率高，结构紧凑，同时通过监控冷媒出口30温度，控制冷却工质喷淋量，亦可实现管内冷媒防冻。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。