CN107477352B - 一种低漏热低温容器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种低漏热低温容器，包括盆体地面支撑、容器器身和封盖。容器器身包括圆柱内筒和圆柱外筒，圆柱内筒的筒壁上部向外弯折成飞边；圆柱内筒通过飞边与圆柱外筒粘结成双层真空腔密封空间。封盖包括下盆体和上盆体，上盆体上端设置有上口法兰；下盆体与上盆体粘接成双层真空腔密封空间。容器器身设置于盆体地面支撑内部底面，封盖与容器器身接触，设置于圆柱内筒内部，圆柱内筒内部底面置有支撑平台。盆体地面支撑、容器器身、封盖和支撑平台均采用绝缘的非金属材料制成不会产生涡流损耗，封盖和容器器身的双层真空腔结构可减少使用时产生的漏热，封盖内的多层防辐射屏，可降低外界的辐射热，降低了交流磁场条件下的涡流损耗。

Description

一种低漏热低温容器
技术领域
本申请涉及超导交流损耗领域，尤其涉及一种双层、真空结构的低漏热低温容器。
背景技术
超导技术是21世纪具有战略意义的高新技术，超导在电力行业是一个极具发展前景与充满挑战的研究领域。它将以一种新的技术为现代电力电力系统解决众多问题。在实际生活中，很多用电装置都采用交流用电，超导装置在这种情况下便会具有交流损耗。
低温容器是一种在超导技术中被广泛应用的装置，低温容器通常由容器器身、封头、封盖和法兰构成，现有技术中的低温容器大多由金属或单层非金属材料制成，金属或单层非金属超导材料是在低温时具有超导现象，是超导的主体材料。
然而，被传统应用的金属材料的低温容器在实际应用中会产生涡流损耗，并且涡流产生的磁场影响超导器件的磁场分布。传统的单层非金属基低温容器会增加气体对流产生的漏热和辐射热，即使在这类单层非金属低温容器的外面包裹保温材料也无济于事，仍然存在能源损失，利用率低下等现象。
发明内容
本申请提供了一种低漏热低温容器，采用双层、绝缘的非金属材料制成，以解决使用中存在漏热大、吸收辐射热多以及在交流磁场中产生涡流损耗的问题。
本申请提供一种低漏热低温容器技术方案包括：盆体地面支撑、容器器身和封盖。
所述容器器身包括底面为椭球壳体的圆柱内筒和底面为椭球壳体的圆柱外筒，圆柱内筒设置于圆柱外筒内部底面,圆柱内筒的筒壁上部向外弯折成飞边；圆柱内筒通过飞边与圆柱外筒的筒壁粘结成双层真空腔密封空间。
所述封盖包括位于封盖底部的下盆体和位于封盖顶部的上盆体，所述下盆体和上盆体盆口均朝上平行布置，所述上盆体上端设置有上口法兰；所述下盆体与上盆体粘接成双层真空腔密封空间。
所述容器器身设置于盆体地面支撑内部底面，所述封盖通过上口法兰与容器器身接触，设置于圆柱内筒内部，所述圆柱内筒内部底面置有支撑平台。
进一步的，所述盆体地面支撑底面为椭球形，所述盆体地面支撑采用绝缘的非金属材料制作成“U”形结构，“U”形结构的上端开口为支撑上口，“U形”结构的底面为支撑下口，所述支撑上口的内径大于所述支撑下口的内径，“U”形结构的两个侧边上部均向外弯折延伸形成法兰。
进一步的，所述圆柱内筒和所述圆柱外筒采用绝缘的非金属材料制作。
进一步的，所述飞边的角度介于水平和垂直之间。
进一步的，所述下盆体和所述上盆体采用绝缘的非金属材料制作。
进一步的，所述封盖内设有相互平行的多层防辐射屏，所述防辐射屏包括非金属网和设置于所述非金属网上多个金属镀膜箔片。
进一步的，所述非金属网为圆形，所述多个金属镀膜箔片为扇形，所述多个金属镀膜箔片围绕所述非金属网的中心均匀分布，同一层防辐射屏内的多个金属镀膜箔片之间相互绝缘，不同层防辐射屏内的金属镀膜箔片通过所述非金属网间隔绝缘。
进一步的，所述多层防辐射屏通过三个低导热绝缘杆支撑，所述三个低导热绝缘杆围绕所述防辐射屏中心均匀分布。
进一步的，所述下盆体和所述上盆体除上口法兰以外的部分均位于圆柱内筒内部，所述上口法兰底部与所述飞边接触。
进一步的，所述支撑平台为半椭球壳形，采用绝缘的非金属材料制作，为空心结构。
由以上技术方案可知，本申请提供的一种低漏热低温设备，包括盆体地面支撑、容器器身和封盖；容器器身包括底面为椭球壳体的圆柱内筒和底面为椭球壳体的圆柱外筒，圆柱内筒设置于圆柱外筒内部底面,圆柱内筒的筒壁上部向外弯折成飞边；圆柱内筒通过飞边与圆柱外筒的筒壁粘结成双层真空腔密封空间；封盖包括位于封盖底部的下盆体和位于封盖顶部的上盆体，下盆体和上盆体盆口均朝上平行布置，上盆体上端设置有上口法兰；下盆体与上盆体粘接成双层真空腔密封空间；容器器身设置于盆体地面支撑内部底面，封盖通过上口法兰与容器器身接触，设置于圆柱内筒内部，圆柱内筒内部底面置有支撑平台。本申请的通过盆体地面支撑增加了低漏热低温容器的稳定性，也方便容器器身的取出与放入，同时盆体地面支撑、容器器身、封盖和支撑平台均采用绝缘的非金属材料制作，利用该材料特有的轻质高强，电绝缘性好的特点，可使低漏热低温容器的重量得到减轻，也可在使用过程中不产生涡流损耗，本申请一方面采用具有真空腔结构的容器器身和封盖，通过真空技术降低了气体对流产生的漏热，通过高真空多层绝热技术大幅降低了来自室温的辐射热，另一方面通过上述真空腔内具有的多层防辐射屏形成了多层绝热结构，降低来自外界的辐射热，大幅降低了交流磁场条件下的涡流损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种低漏热低温容器中心剖视结构示意图；
图2为本申请提供的盆体地面支撑中心剖视结构示意图；
图3为本申请提供的封盖中心剖视结构示意图；
图4为图3中多级相互平行的防辐射屏示意图；
图5为本申请提供的低导热绝缘杆中心剖视图结构示意图；
图6为本申请提供的试件支撑平台中心剖视结构示意图。
其中，1-盆体地面支撑，2-容器器身，3-封盖，4-支撑平台，11-支撑上口，12-支撑下口，13-法兰，21-容器内筒，22-容器外筒，31-下盆体，32-上盆体，33-防辐射屏，34-低导热绝缘杆支撑，35-上口法兰，36-非金属网，37-金属镀膜箔片。
具体实施方式
参见图1，为本申请提供的一种低漏热低温容器中心剖视结构示意图。
低漏热低温容器包括：盆体地面支撑1、容器器身2和封盖3。
其中，容器器身1包括底面为椭球壳体的圆柱内筒21和底面为椭球壳体的圆柱外筒22，圆柱内筒21设置于圆柱外筒22内部底面,圆柱内筒21的筒壁上部向外弯折成飞边23；圆柱内筒21通过飞边23与圆柱外筒22的筒壁粘结成双层真空腔密封空间；封盖3包括位于封盖底部的下盆体31和位于封盖顶部的上盆体32，下盆体31和上盆体32盆口均朝上平行布置，上盆体31上端设置有上口法兰35；下盆体31与上盆体32粘接成双层真空腔密封空间；容器器身2设置于盆体地面支撑1内部底面，封盖3通过上口法兰35与容器器身2接触，设置于圆柱内筒21内部，圆柱内筒21内部底面置有支撑平台。在本实施例中，飞边23与圆柱外筒22筒壁粘贴部位处于低温容器上部的室温区，由于处在室温区，避免了圆柱内筒21和圆柱外筒22粘接部位因为过高的热应力而开裂问题，同样的，容器器身2顶部采用非水平的上口法兰35粘结密封增强了抗开裂能力，由于容器器身2和封盖3均采用双层真空腔结构，双层真空腔结构将以高真空的形式大幅降低气体对流产生的漏热，并且以高真空绝热技术大幅降低辐射热。与现有技术相比，避免了使用过程中的涡流损耗，降低了气体对流产生的漏热，降低了交流磁场条件下的涡流损耗，提高了使用效率。
参见图2，为本申请提供的盆体地面支撑1中心剖视结构示意图；盆体地面支撑1底面为椭球形，盆体地面支撑1采用绝缘的非金属材料制作成“U”形结构，“U”形结构的上端开口为支撑上口11，“U形”结构的底面为支撑下口12，支撑上口11的内径大于支撑下口12的内径，“U”形结构的两个侧边上部均向外弯折延伸形成法兰13。通过支撑上口11的内径大于支撑下口12的内径的特点，有利于容器器身2的取出与放入。同时，“U”形结构两侧边上部向外弯折后形成的法兰13用于低漏热低温容器的定位和稳固，通过法兰13可以将低漏热低温容器放置于建筑物地面以下的定位井沿上，增加了低漏热低温容器的稳定性，避免了因低漏热低温容器高度较大影响试件和封盖3拆装困难问题。
优选地，圆柱内筒21和圆柱外筒22采用绝缘的非金属材料制作。该绝缘的非金属材料是玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，利用这种材料轻质高强，电绝缘性好的特点，可以有效减轻低漏热低温容器的重量，与外界更好的绝缘，不产生的涡流损耗。
优选的，飞边23的角度介于水平和垂直之间。低漏热低温容器在使用过程中，圆柱内筒21盛装低温冷却介质后收缩产生的作用力可使圆柱内筒21筒壁上部弯折的飞边压紧外筒筒壁，达到很好的密封作用；飞边23的材料为玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料在粘贴面的抗剪切强度较低，也避免了水平粘贴面在剪切应力作用下开裂的问题。
优选的，下盆体31和上盆体32采用绝缘的非金属材料制作。该绝缘的非金属材料36是玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，这种材料不仅轻质高强，还有良好的电绝缘性和抗疲劳性，与外界更好的绝缘，不产生的涡流损耗。
参见图3和图4，图3为本申请提供的封盖3中心剖视结构示意图；图4为图3中多级相互平行的防辐射屏33示意图；封盖3内设有相互平行的多层防辐射屏33，防辐射屏33包括非金属网36和设置于所述非金属网36上多个金属镀膜箔片37。非金属网36为圆形，多个金属镀膜箔片37为扇形，非金属网36与金属镀膜箔片37交替铺设，多个金属镀膜箔片37围绕非金属网36的中心均匀分布，同一层防辐射屏33内的多个金属镀膜箔片37之间相互绝缘，不同层防辐射屏33内的金属镀膜箔片37通过非金属网36间隔绝缘。即采用金属镀膜箔片36和具有低导热系数玻璃纤维丝网堆叠的多层结构，通过封盖3内设置的多层防辐射屏33，可以降低来自封盖3的辐射热，降低了通过封盖3的热辐射产生的漏热，有效提高了能源利用率。
参见图5，为本申请提供的低导热绝缘杆34中心剖视图结构示意图；多层防辐射屏33通过三个低导热绝缘杆34支撑，三个低导热绝缘杆34围绕所述防辐射屏33中心均匀分布。低导热绝缘杆34的材料是由玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制成，可以与防辐射屏33良好的绝缘。
优选的，下盆体31和上盆体32除上口法兰35以外的部分均位于圆柱内筒21内部，所述上口法兰35底部与所述飞边23接触。通过各结构间的相互配合达到良好的密封效果，有效减少使用过程中的漏热。
参见图6，为本申请提供的试件支撑平台4中心剖视结构示意图，支撑平台4为半椭球壳形，采用绝缘的非金属材料制作，为空心结构。即采用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制作而成，同时采用空心结构减少了冷却介质的用量并且降低了低漏热低温容器承受的载荷。
从上述实施例可以看出，本申请提供的一种低漏热低温设备，包括盆体地面支撑1、容器器身2和封盖3；容器器身2包括底面为椭球壳体的圆柱内筒21和底面为椭球壳体的圆柱外筒22，圆柱内筒21设置于圆柱外筒22内部底面,圆柱内筒21的筒壁上部向外弯折成飞边23；圆柱内筒21通过飞边与圆柱外筒22的筒壁粘结成双层真空腔密封空间；封盖3包括位于封盖底部的下盆体31和位于封盖顶部的上盆体32，下盆体31和上盆体32盆口均朝上平行布置，下盆体31上端设置有上口法兰35；下盆体31与上盆体32粘接成双层真空腔密封空间；容器器身2设置于盆体地面支撑1内部底面，封盖3通过上口法兰35与容器器身2接触，设置于圆柱内筒21内部，圆柱内筒21内部底面置有支撑平台4。本申请的通过盆体地面支撑1增加了整个低温容器的稳定性，由于盆体地面支撑1的支撑上口11的内径大于支撑下口12的内径，可以便于低漏热低温容器的取出，更重要的是，盆体地面支撑1、容器器身2、封盖3和支撑平台4均采用绝缘的非金属材料制作，利用该材料特有的轻质高强，电绝缘性好的特点，可使低漏热低温容器的重量得到减轻，也可在使用过程中不产生的涡流损耗，支撑平台4的空心结构不仅了冷却介质的用量，还降低了低漏热低温容器承受的载荷。此外，本申请一方面采用具有真空腔结构的容器器身2和封盖3，通过真空技术降低了气体对流产生的漏热，通过高真空多层绝热技术大幅降低了来自室温的辐射热，另一方面通过上述真空腔内具有的多层防辐射屏形成了多层绝热结构，降低来自外界的辐射热，大幅降低了交流磁场条件下的涡流损耗。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种低漏热低温容器，其特征在于，包括盆体地面支撑(1)、容器器身(2)和封盖(3)；
所述盆体地面支撑(1)底面为椭球形，所述盆体地面支撑(1)采用绝缘的非金属材料制作成“U”形结构，“U”形结构的上端开口为支撑上口(11)，“U形”结构的底面为支撑下口(12)，所述支撑上口(11)的内径大于所述支撑下口(12)的内径，“U”形结构的两个侧边上部均向外弯折延伸形成法兰(13)；
所述容器器身(2)包括底面为椭球壳体的圆柱内筒(21)和底面为椭球壳体的圆柱外筒(22)，圆柱内筒(21)设置于圆柱外筒(22)内部底面,圆柱内筒(21)的筒壁上部向外弯折成飞边(23)，所述飞边(23)的角度介于水平和垂直之间；圆柱内筒(21)通过飞边(23)与圆柱外筒(22)的筒壁粘结成双层真空腔密封空间；
所述封盖(3)包括位于封盖底部的下盆体(31)和位于封盖顶部的上盆体(32)，所述下盆体(31)和上盆体(32)盆口均朝上平行布置，所述上盆体(32)上端设置有上口法兰(35)；所述下盆体(31)与上盆体(32)粘接成双层真空腔密封空间；
所述容器器身(2)设置于盆体地面支撑(1)内部底面，所述封盖(3)通过上口法兰(35)与容器器身(2)接触，设置于圆柱内筒(21)内部，所述圆柱内筒(21)内部底面置有支撑平台(4)。
2.根据权利要求1所述的低漏热低温容器，其特征在于，所述圆柱内筒(21)和所述圆柱外筒(22)采用绝缘的非金属材料制作。
3.根据权利要求1所述的低漏热低温容器，其特征在于，所述下盆体(31)和所述上盆体(32)采用绝缘的非金属材料制作。
4.根据权利要求1所述的低漏热低温容器，其特征在于，所述封盖(3)内设有相互平行的多层防辐射屏(33)，所述防辐射屏(33)包括非金属网(36)和设置于所述非金属网上多个金属镀膜箔片(37)。
5.根据权利要求4所述的低漏热低温容器，其特征在于，所述非金属网(36)为圆形，所述多个金属镀膜箔片(37)为扇形，所述多个金属镀膜箔片(37)围绕所述非金属网(36)的中心均匀分布，同一层防辐射屏(33)内的多个金属镀膜箔片(37)之间相互绝缘，不同层防辐射屏(33)内的金属镀膜箔片通过所述非金属网(36)间隔绝缘。
6.根据权利要求4所述的低漏热低温容器，其特征在于，所述多层防辐射屏(33)通过三个低导热绝缘杆(34)支撑，所述三个低导热绝缘杆(34)围绕所述防辐射屏(33)中心均匀分布。
7.根据权利要求1所述的低漏热低温容器，其特征在于，所述下盆体(31)和所述上盆体(32)除上口法兰(35)以外的部分均位于圆柱内筒(21)内部，所述上口法兰(35)底部与所述飞边(23)接触。
8.根据权利要求1所述的低漏热低温容器，其特征在于，所述支撑平台(4)为半椭球壳形，采用绝缘的非金属材料制作，为空心结构。
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