CN103277662B - 一种用于交流超导磁体的中空结构非金属杜瓦 - Google Patents

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Abstract

一种用于交流超导磁体的中空结构非金属杜瓦，由内外筒（1）、中间筒（2）、杜瓦盖板（3）、真空夹层（4）和真空抽嘴（5）组成。该非金属杜瓦采用带室温孔的中空结构，杜瓦筒由中空结构的内外筒（1）和中间筒（2）组成，内外筒（1）和中间筒（2）由环氧树脂和玻璃纤维一体化固化成型，内外筒（1）和中间筒（2）之间的真空夹层（4）由真空抽嘴（4）抽真空，并采用分子筛作为吸附剂以保持较高真空度。在真空夹层（4）中筒体的侧壁和底部贴上多层绝热材料以减少传导热和辐射热，多层绝热材料中将反射屏沿圆周方向断开以减少涡流。杜瓦盖板（3）位于内外筒（1）和中间筒（2）上方，中间筒（2）内部盛有磁体和低温介质。

Description

一种用于交流超导磁体的中空结构非金属杜瓦
技术领域
本发明涉及一种应用于交流超导磁体的非金属低漏热杜瓦容器。
背景技术
在低温和超导技术中，市场上应用的低温杜瓦容器多采用不锈钢金属材料。金属杜瓦容器的主要缺陷是当其用于超导变压器、超导电抗器、交流强场装置等交流超导磁体系统时会在不锈钢壳体内产生涡流损耗。对于交流磁体而言，不仅要求盛放超导磁体和低温介质的杜瓦容器应有较低的漏热率，还要求其本身不产生涡流损耗，以此来保障超导磁体具有较高的工作效率和长时间稳定运行。另外，很多交流磁体系统都需要采用加室温孔的中空结构，室温孔通常用于安装铁芯或者应用于科学实验。上述高真空、低漏热、无涡流和开室温孔等要求，对低温杜瓦的研制带来挑战。环氧玻璃钢材料作为一种应用较多的低温材料，可应用于制造交流超导磁体的低温杜瓦。玻璃钢杜瓦的优点是无交流损耗，缺点是粘结性能较差，多次受冷热冲击后接缝处易发生开裂现象，造成液氮泄漏。且存在永久性放气问题而难以长期保持夹层内的高真空度，因此运行期间真空夹层真空度的反复维持工作量相对较大。中国专利201210122287.6提出了一种由环氧玻璃钢制作的非金属无磁液氮杜瓦，由真空罩和杜瓦内胆构成，该非金属液氮杜瓦的真空罩为方形结构，杜瓦内胆为圆筒结构，并未采用带室温孔的中空结构，其杜瓦内胆和真空罩也未涉及一体化成型工艺。中国专利03152770还提出了一种由玻璃内胆和玻璃钢外壳制作的非金属复合低漏热杜瓦容器，该杜瓦容器也采用带室温孔中空结构，但是玻璃内胆的一体化吹制工艺比较复杂，玻璃内胆和玻璃钢外壳的装配也存在困难。
发明内容
本发明的目的在于克服当前低温容器技术所存在的漏热和涡流损耗等不足，提出一种可应用于交流超导磁体的低漏热、无涡流损耗、带室温孔的中空结构非金属杜瓦容器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明中空结构非金属杜瓦由杜瓦筒、杜瓦盖板、真空夹层和真空抽嘴组成。所述的非金属杜瓦采用带室温孔的中空结构。所述的内外筒和中间筒为中空结构。所述的中间筒嵌套在内外筒内部，中间筒内部盛有磁体和低温介质，内外筒和中间筒之间为真空夹层。真空抽嘴安装于内外筒上，通过真空抽嘴为真空夹层抽真空。杜瓦盖板位于内外筒和中间筒的上方。与常规非金属杜瓦容器不同，本发明非金属杜瓦内外筒和中间筒均采用环氧树脂和玻璃纤维一体化固化成型，非金属杜瓦的真空夹层内部采用分子筛作为吸附剂以保持较高真空度，在真空夹层中内外筒和中间筒的侧壁和底部均贴有多层绝热材料以减少传导热和辐射热，多层绝热材料由多层薄层绝热材料和铝箔反射屏复合而成，铝箔反射屏采用多条铝箔带组合而成，铝箔带之间沿圆周方向断开以减少涡流。
为了制作、脱模和装配方便，本发明可以采用以下三种技术方案：
第一种中空结构非金属杜瓦的内外筒的内壁和中间筒的外壁采用单边带凸缘的结构；
第二种中空结构非金属杜瓦的中间筒的内壁和外壁均采用带凸缘的结构，而内外筒的内壁和外壁均采用不带凸缘的结构；
第三种中空结构非金属杜瓦内外筒和中间筒采用一次性绕制成型结构。
本发明中空结构非金属杜瓦，优点在于其内外筒和中间筒采用一体化成型工艺，杜瓦筒无接缝，可承受低温介质的反复冲击，且气密性好，真空度高，无涡流损耗，制作成本低廉。该中空结构非金属杜瓦可广泛应用于超导变压器、超导电抗器、超导强场磁体等交流磁体设计制造领域。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
图1为实施例1中空结构非金属杜瓦的结构图；
图2为实施例1中空结构非金属杜瓦内外筒的结构图；
图3为实施例1中空结构非金属杜瓦中间筒的结构图；
图4为实施例2中空结构非金属杜瓦的结构图；
图5为实施例2中空结构非金属杜瓦内外筒的结构图；
图6为实施例2中空结构非金属杜瓦中间筒的结构图；
图7为实施例3中空结构非金属杜瓦的结构图；
图8为实施例3中空结构非金属杜瓦内外筒和中间筒一次性绕制成结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
本发明应用于交流超导磁体的中空结构非金属杜瓦，其内外筒和中间筒采用环氧树脂和玻璃纤维一体化固化成型，杜瓦筒无接缝，可承受低温介质的反复冲击，且气密性好，真空度高，无涡流损耗，制作成本低廉。
图1所示为实施例1中空结构非金属杜瓦的结构图。所述非金属杜瓦由内外筒1、中间筒2、杜瓦盖板3、真空夹层4和真空抽嘴5组成。内外筒1和中间筒2均为中空结构，中间筒2嵌套在内外筒1内部，内外筒1和中间筒2之间为真空夹层4，真空抽嘴5安装于内外筒1上，通过真空抽嘴5为真空夹层4抽真空，杜瓦盖板3位于内外筒1和中间筒2上方，中间筒2内部盛有磁体和低温介质。本发明非金属杜瓦内外筒1和中间筒2均采用环氧树脂和玻璃纤维一体化固化成型，非金属杜瓦的真空夹层4内部采用分子筛作为吸附剂以保持较高真空度，在真空夹层4中内外筒和中间筒的侧壁和底部均贴有多层绝热材料以减少传导热和辐射热，多层绝热材料由多层薄层绝热材料和铝箔反射屏复合而成，铝箔反射屏采用多条铝箔带组合而成，铝箔带之间沿圆周方向断开。
图2所示为实施例1中空结构非金属杜瓦内外筒1的结构图。如图2所示，本发明非金属杜瓦的内外筒1采用环氧树脂和玻璃纤维一体化固化成型，为了与中间筒2装配和脱模方便，该非金属杜瓦内外筒1的内壁1-1采用带凸缘的结构。
图3所示为实施例1中空结构非金属杜瓦中间筒2的结构图。如图3所示，本发明非金属杜瓦中间筒2也采用环氧树脂和玻璃纤维一体化固化成型，为了与内外筒装配和脱模方便，该非金属杜瓦中间筒2的外壁2-2采用带凸缘的结构。
图4所示为实施例2中空结构非金属杜瓦的结构图。所述非金属杜瓦由内外筒1、中间筒2、杜瓦盖板3、真空夹层4和真空抽嘴5组成。与实施例1不同，该非金属杜瓦的内外筒1采用不带凸缘的结构，如图5所示；而中间筒2的内壁2-1和外壁2-2均采用带凸缘的结构，如图6所示。
图7所示为实施例3中空结构非金属杜瓦的结构图。所述非金属杜瓦由内外筒1、中间筒2、杜瓦盖板3、真空夹层4和真空抽嘴5和下底板6组成。与实施例1和实施例2不同，该非金属杜瓦的内外筒1和中间筒2采用一次性绕制成型的结构，如图8所示，可使接缝更少，更有利于杜瓦真空度的保持，但制作工艺相对复杂。

Claims (4)

1.一种用于交流超导磁体的中空结构非金属杜瓦，其特征在于：所述的中空结构非金属杜瓦由内外筒(1)、中间筒(2)、杜瓦盖板(3)、真空夹层(4)和真空抽嘴(5)组成；所述的非金属杜瓦采用带室温孔的中空结构，所述的内外筒(1)和中间筒(2)为中空结构；所述的中间筒(2)嵌套在内外筒(1)的内部，内外筒(1)和中间筒(2)之间为真空夹层(4)；真空抽嘴(5)安装于内外筒(1)上，通过真空抽嘴(5)为真空夹层(4)抽真空；杜瓦盖板(3)位于内外筒(1)和中间筒(2)的上方，中间筒(2)内部盛有磁体和低温介质；
所述的内外筒(1)和中间筒(2)采用环氧树脂和玻璃纤维一体化固化成型，将玻璃纤维脱脂、除碱，并进行沃兰处理；
所述的真空夹层(4)内部采用分子筛作为吸附剂；真空夹层(4)中，在内外筒(1)和中间筒(2)的侧壁和底部贴有多层绝热材料，所述的多层绝热材料由多层薄层绝热材料和铝箔反射屏复合而成，所述的铝箔反射屏采用多条铝箔带组合而成，铝箔带之间沿圆周方向断开。
2.根据权利要求1所述的中空结构非金属杜瓦，其特征在于：所述的内外筒(1)的内壁(1-1)和中间筒(2)的外壁(2-2)带有凸缘。
3.根据权利要求1所述的中空结构非金属杜瓦，其特征在于：所述的内外筒(1)不带凸缘，而中间筒(2)的内壁(2-1)和外壁(2-2)带有凸缘。
4.根据权利要求1所述的中空结构非金属杜瓦，其特征在于：所述的内外筒(1)和中间筒(2)采用一次性绕制成型的结构。
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