一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于低溫杜瓦設計技術，具體涉及一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦。
【背景技術】
[0002]低溫技術是現(xiàn)代科學技術的一個重要分支，在航空航天、醫(yī)療、能源、生物科技、化工、核磁共振和超導技術研究等多個領域得到廣泛應用。在低溫領域的研究中，首先都要求能夠得到并保持一定的低溫環(huán)境，杜瓦于1893年被發(fā)明，最開始杜瓦被用來儲存和運輸液化氣體，隨著各個科學研究領域的不斷發(fā)展，杜瓦也被用于維持一定低溫環(huán)境來進行相應的科學研究。
[0003]由于超導材料獨特的電氣特性，超導電力裝置一般工作在很低的溫區(qū)，用以保證超導材料的超導電特性。而低溫杜瓦就是這樣的一種用于給超導電力裝置提供低溫環(huán)境用的裝置。超導電力裝置的低溫杜瓦種類各異，而低溫杜瓦的設計也要根據(jù)超導電力裝置的工作溫區(qū)和超導磁體的形狀結(jié)構的不同而具體設計。從所用的材料的角度來說，低溫杜瓦可以分為無磁性低溫杜瓦和導磁性低溫杜瓦兩種。從工作溫區(qū)的不同的角度來說，可以分為液氦溫區(qū)、固氮溫區(qū)和液氮溫區(qū)的低溫杜瓦。從對真空度的要求的角度來看，可以分為開口式低溫杜瓦和封閉式低溫杜瓦。
[0004]低溫杜瓦的設計是超導電力裝置的設計中重要的一個環(huán)節(jié)，是保證整個超導電力裝置安全穩(wěn)定運行的前提。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，目的在于給超導電力裝置提供維持安全、穩(wěn)定運行的低溫環(huán)境。
[0006]本發(fā)明提供的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，其特征在于，它包括上層低溫杜瓦部件、下層低溫杜瓦部件和支撐體；上層低溫杜瓦部件和下層低溫杜瓦部件均為中間帶有方形通孔的空心圓筒結(jié)構，其內(nèi)層為方形筒，外層為圓形筒，上層低溫杜瓦部件嵌套在下層低溫杜瓦部件內(nèi)，上層低溫杜瓦部件和下層低溫杜瓦部件的上部均為敞口，其底部均設有無縫連接的蓋板，且兩蓋板之間支撐體連接支撐；上層低溫杜瓦部件的內(nèi)層與外層之間構成的空腔用于盛裝液氮和提供超導線圈放置的空間；上層低溫杜瓦部件與下層低溫杜瓦部件之間的空隙作為隔熱用氣隙。
[0007]本發(fā)明提供的用于液氮溫區(qū)的敞口式超導電力裝置用的空心低溫杜瓦，通過對低溫杜瓦部件的形狀和結(jié)構的巧妙設計使其達到安全、穩(wěn)定運行的效果。這種杜瓦結(jié)構可以用于超導磁體中含有不能浸泡在液氮中，而需要把低溫杜瓦做成空心結(jié)構的特殊電力裝置中，比如超導電抗器，超導變壓器，超導限流器等超導電力裝置。本發(fā)明的空心低溫杜瓦尤其適宜用工作于標準大氣壓下、77K的液氮溫區(qū)。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實例提供的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦的結(jié)構示意圖，其中，圖1(a)為俯視圖，圖1(b)為剖視圖，圖1(c)為側(cè)視圖
[0009]圖2為本實例提供的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦的上層低溫杜瓦部件示意圖。
[0010]圖3為本實例提供的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦的下層低溫杜瓦部件示意圖。
[0011]圖4為本實例提供的用于為上、下層低溫杜瓦部件提供連接支撐的支撐體示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0013]如圖l(a)，l(b)，l(c)所示，本發(fā)明提供的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，其特征在于，該空心低溫杜瓦包括三部分結(jié)構，分別為上層低溫杜瓦部件1，下層低溫杜瓦部件2，以及為上、下層低溫杜瓦部件1、2提供連接支撐的支撐體3。
[0014]如圖2和圖3所示，上層低溫杜瓦部件I和下層低溫杜瓦部件2的形狀類似，均為中間帶有方形通孔的空心圓筒結(jié)構，其內(nèi)層為方形筒，外層為圓形筒。從上端部俯視觀察，上層低溫杜瓦部件I和下層低溫杜瓦部件2的形狀類似一個外圓內(nèi)方的銅錢的結(jié)構。上層低溫杜瓦部件I的內(nèi)側(cè)壁4和下層低溫杜瓦部件2的內(nèi)側(cè)壁6的形狀為方形，上層低溫杜瓦部件I的外側(cè)壁5和下層低溫杜瓦部件2的外側(cè)壁7的形狀為圓形。上層低溫杜瓦部件I嵌套在下層低溫杜瓦部件2內(nèi)，上層低溫杜瓦部件I和下層低溫杜瓦部件2的上部均為敞口，其底部均設有無縫連接的蓋板。上層低溫杜瓦部件I的空腔A內(nèi)用于盛裝液氮和提供超導線圈放置的空間，上層低溫杜瓦部件I與下層低溫杜瓦部件2之間的空隙B用于填充隔熱材料?？傮w來看,本發(fā)明的空心低溫杜瓦的內(nèi)側(cè)壁4、6均為規(guī)則的方形、外側(cè)壁5、7均為規(guī)則的圓形、下層低溫杜瓦部件2和上層低溫杜瓦部件I的中間被挖空以及內(nèi)側(cè)壁4、6和外側(cè)壁5、7的上端部是敞口的。
[0015]如圖1 (a)，I (b)，I (c)所示，上層低溫杜瓦部件I的外側(cè)壁5的直徑要小于下層低溫杜瓦部件2的外側(cè)壁7的直徑，上層低溫杜瓦部件I的內(nèi)側(cè)壁4的寬度比下層低溫杜瓦部件2的內(nèi)側(cè)壁6的寬度要大，同時，上層低溫杜瓦部件I的高度要比下層低溫杜瓦部件2的高度要小，這樣可以保證上層低溫杜瓦部件I套放置于下層低溫杜瓦部件2的里面。上層低溫杜瓦部件I的內(nèi)側(cè)壁4和外側(cè)壁5以及下層低溫杜瓦部件2的內(nèi)側(cè)壁6和外側(cè)壁7的厚度均相同，滿足超導磁體在正常運行時對杜瓦的機械強度要求即可。
[0016]空心低溫杜瓦的上層低溫杜瓦部件I和下層低溫杜瓦部件2的上端面，在高度方向均處于相同的水平面上。
[0017]上層低溫杜瓦部件I的外側(cè)壁5和下層低溫杜瓦部件2的外側(cè)壁7的半徑不一樣，且上層低溫杜瓦部件I的內(nèi)側(cè)壁4和下層低溫杜瓦部件2的內(nèi)側(cè)壁6的寬度不同，會使得空心低溫杜瓦的上、下層低溫杜瓦1、2之間有一定的氣隙。氣隙的厚度主要由上、下層低溫杜瓦1、2的尺寸差決定的。在氣隙里面，可以填充一些導熱較差的材料，用來在上、下層杜瓦的側(cè)壁之間產(chǎn)生一個良好的隔熱效果，防止外界的熱量導致杜瓦里面的液氮過快的揮發(fā)。
[0018]如圖4所示，在上層低溫杜瓦部件I和下層低溫杜瓦部件2之間有支撐體3，主要用于給上層低溫杜瓦部件I和下層低溫杜瓦部件2提供連接和支撐。支撐體3為一個圓環(huán)10，在圓環(huán)的上、下表面均設有一圈凸起，即上凸起8和下凸起9。上層低溫杜瓦部件I的底板底部開有與支撐體3的上凸起8形狀匹配的凹槽11，下層低溫杜瓦部件2的底板上部開有與支撐體3的下凸起9形狀匹配的凹槽12 ;這樣，就可以使得支撐體3的上凸起8緊密的卡在凹槽11的里面，就可以使得支撐體3的下凸起9緊密的卡在凹槽12的里面。由于支撐體3承受著杜瓦里面的液氮和下層低溫杜瓦部件2的重量，因此，圓環(huán)10的高度h要大于空心低溫杜瓦的兩側(cè)的氣隙的厚度d2，圓環(huán)10的壁厚d3要大于杜瓦的側(cè)壁的厚度dl的兩倍，支撐體3的上凸起8和下凸起9的厚度d4要等于支撐體3的圓環(huán)10的壁厚d3的二分之一。這樣，可以保證支撐體3既有足夠的機械強度，又不會因為體積過大，增加裝置的制造成本和整個空心低溫杜瓦的重量。
[0019]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，其特征在于，它包括上層低溫杜瓦部件、下層低溫杜瓦部件和支撐體；上層低溫杜瓦部件和下層低溫杜瓦部件均為中間帶有方形通孔的空心圓筒結(jié)構，其內(nèi)層為方形筒，外層為圓形筒，上層低溫杜瓦部件嵌套在下層低溫杜瓦部件內(nèi)，上層低溫杜瓦部件和下層低溫杜瓦部件的上部均為敞口，且處于相同的水平面上，上層低溫杜瓦部件和下層低溫杜瓦部件的底部均設有無縫連接的蓋板，且兩蓋板之間支撐體連接支撐；上層低溫杜瓦部件的內(nèi)層與外層之間構成的空腔用于盛裝液氮和提供超導線圈放置的空間；上層低溫杜瓦部件與下層低溫杜瓦部件之間的空隙內(nèi)填充有隔熱材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，其特征在于，所述上層低溫杜瓦部件、下層低溫杜瓦部件的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁厚度均相等。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，其特征在于，所述支撐體為一個圓環(huán)，該圓環(huán)的上表面設有一圈與上層低溫杜瓦部件的蓋板上部的凹槽形狀匹配的凸起，該圓環(huán)的下表面也設有一圈與下層低溫杜瓦部件的蓋板底部的凹槽形狀匹配的凸起。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，其特征在于，所述圓環(huán)的高度大于所述上層低溫杜瓦部件與下層低溫杜瓦部件之間的空隙的厚度，圓環(huán)的壁厚大于上層低溫杜瓦部件的側(cè)壁的兩倍。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，其特征在于，支撐體的上凸起和下凸起的厚度等于支撐體的圓環(huán)的壁厚的二分之一。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超導電力裝置用空心低溫杜瓦，包括上、下層低溫杜瓦部件和支撐體；上、下層低溫杜瓦部件均為中間帶有方形通孔的空心圓筒結(jié)構，上層低溫杜瓦部件嵌套在下層低溫杜瓦部件內(nèi)，上層低溫杜瓦部件和下層低溫杜瓦部件的上部高度相等且均為敞口，上、下層低溫杜瓦部件之間支撐體連接支撐；上層低溫杜瓦部件的空腔用于盛裝液氮和提供超導線圈放置的空間；上、下層低溫杜瓦部件之間的空隙內(nèi)填充有隔熱材料。本發(fā)明通過對低溫杜瓦部件的形狀和結(jié)構的巧妙設計使其達到安全、穩(wěn)定運行的效果。這種杜瓦結(jié)構可以用于超導磁體中含有不能浸泡在液氮中，而需要把低溫杜瓦做成空心結(jié)構的特殊電力裝置中。
【IPC分類】H01F6-04
【公開號】CN104700975
【申請?zhí)枴緾N201310651752
【發(fā)明人】沈石峰, 唐躍進, 王作帥, 任麗, 趙翔, 宋萌
【申請人】華中科技大學, 云南電力試驗研究院（集團）有限公司電力研究院
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月5日