CN110535112A - 一种液氮超导限流器 - Google Patents

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叶仁富
占倩倩
应晓云
姜方军
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
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Abstract

本发明涉及超导技术领域，公开了一种液氮超导限流器，包括液氮容器、液氮和超导体，所述液氮设置在液氮容器内，所述超导体固定在液氮容器的上盖且浸入液氮内，所述上盖设有导电杆，所述导电杆与超导体连接；还包括与液氮容器连通的液氮回流箱，所述液氮回流箱包括壳体、干燥室和液化室，所述干燥室和液化室设置在壳体内且相互连通；所述液氮回流箱与液氮容器的上盖连接有第一管道，与液氮容器的下盖连接有第二管道。该液氮超导限流器短时间移除限流器内的热量、提供较大容量的冷却系统，液氮的制冷效果好，还可以循环利用液氮，节约资源，而且超导体感应灵敏、失超反应迅速。

Description

一种液氮超导限流器
技术领域
本发明涉及超导技术领域，尤其涉及一种液氮超导限流器。
背景技术
超导限流器利用导体由超导态向正常态的转变，因此它的作用像非线性电阻。由于这种独特的物理特性。超导限流器成为一种比较理想的限流装置。
超导材料在超导态时电阻为零，而在失超后具有一定电阻的特性，当电路发生短路故障时，超过超导元件临界电流的故障电流使其失超，产生一定的电阻，起到抑制短路电流的作用。超导体与导线的连接是传统意义上的并联连接，当发生电路短路时，导线上的热量大大增加，再传导到超导体上，使得超导体失超，从而分担一部分电流，降低风险。但是在传导热量的过程中，存在一定的距离间隙，超导体的失超反应灵敏度差，超导体体现电阻特性的反应速度慢。
超导限流器一般使用制冷器维持其工作所需的低温环境，但是制冷效果一般，耗电量大；在限流状态下超导元件的失超要产生大量的热，需要一个在短时间内移除热量的机制和较大容量的冷却系统。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，采用的技术方案是：
一种液氮超导限流器，包括液氮容器、液氮容器内的液氮和浸入液氮内的超导体，所述液氮容器设有两个导电杆，所述导电杆设有浸入液氮的浸入端和设置在液氮容器外的连接端，所述超导体连接两个导电杆的浸入端；所述两个导电杆的浸入端之间设有导线，所述导线与超导体并联，所述超导体上的一段套设有导热绝缘弹性橡胶套管，所述导线的一段间距密集地缠绕在导热绝缘弹性橡胶套管上；还包括与液氮容器连通的液氮回流箱，所述液氮回流箱包括壳体、干燥室和液化室，所述干燥室和液化室设置在壳体内且相互连通。
液氮是效果理想的工业制冷剂。液氮的汽化需要吸收大量的热量，吸收掉超导元件失超产生的热量，短时间内消除热量，达到冷却的效果。
导线缠绕在超导体上，两者之间绝缘连接，电路短路或损坏，导线发热，热量可以直接传导到超导体上，使得超导体失超。超导体感应灵敏，反应迅速。
液氮回流箱可以循环利用液氮，节约陈本。气态氮流通时，吸收水分，提高纯度，增加冷却效果。
进一步，所述液氮回流箱与液氮容器的上盖连接有第一管道，与液氮容器的下盖连接有第二管道；所述液氮回流箱还包括与第一管道连通的进气管、与第二管道连通的出液管，所述进气管连接干燥室，出液管连接液化室。液氮汽化和液化形成一个完整的循环通道。
进一步，所述干燥室依次包括进口管、干燥层、流通层和出口管，所述干燥层与流通层交替设置。吸收气态氮中的水分。
进一步，所述干燥层的数量为2，流通层的数量为2。循环吸收，高效。
进一步，所述干燥室下端设有积水区。干燥室可拆卸连接，积水区用来排水。
进一步，所述液化室设有增压泵。
进一步，所述壳体上设有显示屏、控制按钮和把手。显示屏显示液氮回流箱的温度、压力、电流参数。
进一步，所述壳体两侧设有通风槽。散热。
进一步，所述液氮容器的数量为3个。提供较大容量的冷却系统。
进一步，所述液氮容器的壁体为两层，中间为真空。液氮蒸发壁体需要承受巨大的压力，双层增加抗压能力。真空具有隔热效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：短时间移除限流器内的热量、提供较大容量的冷却系统，液氮的制冷效果好，还可以循环利用液氮，节约资源，超导体感应灵敏、失超反应迅速。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是本发明的侧面示意图。
图3是超导体与导线的缠绕示意图。
图4是液氮回流箱示意图。
图5是液氮回流箱内部结构示意图。
图6是干燥室的结构示意图。
图7是本发明的另一种实施例的结构示意图。
图中：液氮容器1、液氮2、超导体3、导热绝缘弹性橡胶套管31、导线32、导电杆4、浸入端41、连接端42、液氮回流箱5、壳体6、干燥室7、液化室8、第一管道9、第二管道10、进气管11、出液管12、进口管13、干燥层14、流通层15、出口管16、积水区17、增压泵18、显示屏19、控制按钮20、把手21、通风槽22、液氮抽取口23、液氮压缩管24、冷却管25、液氮还原进口26、压缩机27、机箱28。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明，文中所述的位置关系与附图本身的位置关系方向一致，只为叙述方便，并不对本发明的结构起限定作用。
本发明是一种液氮超导限流器 ，如图1和2所示，包括圆柱体中空状的液氮容器1、液氮2和超导体3，每一个液氮容器内都有两个相互连通的超导体3，而液氮容量的数量为3个，提供一个大的冷却容量系统。所述液氮容器1的壁体为两层，中间为真空。所述液氮设置在液氮容器内，所述超导体固定在液氮容器的上盖且浸入液氮内，所述上盖设有导电杆4。导电杆4的一端浸入在液氮内为浸入端41，超导体连接两个导电杆的浸入端，导电杆4的另一端设置在液氮容器外为连接端42，一个液氮容器上设置两个导电杆4，其上的连接端42，其中一个为电缆线进线端，另一个为出线端；可连接电网、变压器和储能罐等。
还包括与液氮容器连通的液氮回流箱5，所述液氮回流箱包括壳体6、干燥室7和液化室8，所述干燥室和液化室设置在壳体内且相互连通；所述液氮回流箱与液氮容器的上盖连接有第一管道9，与液氮容器的下盖连接有第二管道10。第一管道9与第二管道10都连接3个液氮容器的上下盖。
如图3所示，所述两个导电杆的浸入端之间设有导线32，所述导线与超导体并联，所述超导体上的一段套设有导热绝缘弹性橡胶套管31，所述导线的一段间距密集地缠绕在导热绝缘弹性橡胶套管上。导线与超导体绝缘。导线直接热传递给超导体，使得失超效果迅速，灵敏度高。
如图4-6所示，所述液氮回流箱还包括与第一管道连通的进气管11、与第二管道连通的出液管12，所述进气管连接干燥室，出液管连接液化室。进气管连通干燥室，干燥室连通液化室，液化室连通出液管，自上而下设置。
所述干燥室依次包括进口管13、干燥层14、流通层15、出口管16和积水区17，所述干燥层与流通层交替设置。自上而下依次设置进口管、干燥层、流通层、干燥层、流通层、出口管和积水区。表明气态氮的流通方向。吸收水分，提高纯度。所述液化室设有增压泵18。所述壳体上设有显示屏19、控制按钮20和把手21。所述壳体两侧设有通风槽22。
本发明的另一种实施例，如图7所述，不同之处在于：
液氮容器一侧设有机箱28，机箱28内设有压缩机27，每个液氮容器上方设有氮气抽取口23，液氮压缩管24连接每个氮气抽取口23通至压缩机27内，压缩机连接有冷却管25，冷却管在机箱内为螺旋式缠绕设置，冷却管另一端设有液氮还原进口26连接至液氮容器内。保持液氮的制冷环境，循环利用液氮。
本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种液氮超导限流器，其特征在于：包括液氮容器、液氮容器内的液氮和浸入液氮内的超导体，所述液氮容器设有两个导电杆，所述导电杆设有浸入液氮的浸入端和设置在液氮容器外的连接端，所述超导体连接两个导电杆的浸入端；
所述两个导电杆的浸入端之间设有导线，所述导线与超导体并联，所述超导体上的一段套设有导热绝缘弹性橡胶套管，所述导线的一段间距密集地缠绕在导热绝缘弹性橡胶套管上；
还包括与液氮容器连通的液氮回流箱，所述液氮回流箱包括壳体、干燥室和液化室，所述干燥室和液化室设置在壳体内且相互连通。
2.根据权利要求1所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述液氮回流箱与液氮容器的上盖连接有第一管道，与液氮容器的下盖连接有第二管道；所述液氮回流箱还包括与第一管道连通的进气管、与第二管道连通的出液管，所述进气管连接干燥室，出液管连接液化室。
3.根据权利要求1所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述干燥室依次包括进口管、干燥层、流通层和出口管，所述干燥层与流通层交替设置。
4.根据权利要求3所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述干燥层的数量为2，流通层的数量为2。
5.根据权利要求3所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述干燥室下端设有积水区。
6.根据权利要求1或2所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述液化室设有增压泵。
7.根据权利要求1所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述壳体上设有显示屏、控制按钮和把手。
8.根据权利要求7所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述壳体两侧设有通风槽。
9.根据权利要求1所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述液氮容器的数量为3个。
10.根据权利要求1所述的液氮超导限流器，其特征在于：所述液氮容器的壁体为两层，中间为真空。
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CN111627684A (zh) * 2020-05-07 2020-09-04 中国科学院电工研究所 一种利用液氮和氟碳混合液体绝缘介质冷却的超导限流变压器
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