CN206921599U - 一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，包括磁体冷却杜瓦、氮气蒸发管道、液氮管道、液氮连通容器和外部液氮容器，磁体冷却杜瓦包括内胆和外胆，内胆和外胆之间形成真空夹层，外胆通过法兰螺栓与磁体冷却杜瓦的上端盖相连，上端盖的上方设有永磁体，内胆顶部两外侧分别设有导冷盘，导冷盘上方设有与永磁体产生悬浮力的高温超导磁体，氮气蒸发管道贯穿外胆与内胆的顶部，液氮管道贯穿外胆与内胆的底部，氮气蒸发管道通过第一软管与液氮连通容器的顶部一端口相连，液氮连通容器的底部端口通过第二软管与液氮管道相连，液氮连通容器的顶部另一端口通过第三软管与外部液氮容器的端口相连。
Description
技术领域
本实用新型涉及高温超导材料的低温应用技术领域，具体涉及一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置。
背景技术
随着超导技术的发展，超导材料的冷却技术日益受到人们的关注，超导轴承由于其无接触摩擦、超高速度、自稳定等特点得到了应用，但高温超导体材料必须在临界温度下运行，目前常用的是将高温超导体材料浸入液氮中，使温度降至77K，使得材料具有超导特性，以保证高温超导体材料的低温环境；另一种方式为采用制冷机，或者是混合前两种制冷方式。
现有的系统是完全封闭的结构，只有通过液氮填充入口进行人工升高，而高温超导块材必须完全浸没在液氮中，这必须要求杜瓦液氮始终处于完全储存状态，如长期以来液氮受热挥发，需要周期性加注。现有系统不能满足杜瓦的要求，杜瓦现有的系统不能根据氮的实际需要进行空间高温超导材料的组合。所以需要一个能力长，液氮储存安全，符合不同种类的高温超导体材料组合，实现高温超导工作环境的液氮低温杜瓦系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，以解决在高温超导材料的制冷过程中需要周期性加注液氮的问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，包括磁体冷却杜瓦、氮气蒸发管道、液氮管道、液氮连通容器和外部液氮容器，所述磁体冷却杜瓦包括内胆和外胆，所述内胆和所述外胆之间形成真空夹层，所述外胆通过法兰螺栓与磁体冷却杜瓦的上端盖相连，所述上端盖的上方设有永磁体，所述内胆顶部两外侧分别设有导冷盘，所述导冷盘上方设有与所述永磁体产生悬浮力的高温超导磁体，所述氮气蒸发管道贯穿所述外胆与所述内胆的顶部，所述液氮管道贯穿所述外胆与所述内胆的底部，所述氮气蒸发管道通过第一软管与所述液氮连通容器的顶部一端口相连，所述液氮连通容器的底部端口通过第二软管与所述液氮管道相连，所述液氮连通容器的顶部另一端口通过第三软管与所述外部液氮容器的端口相连。
本实用新型的有益效果是：本实用新型可用于容纳和固定高温超导磁体，并为高温超导磁体提供安全、稳定、长时间的低温环境，通过液氮连通容器和外部液氮容器对磁体冷却杜瓦自动加注液氮，磁体冷却杜瓦中液氮的液面高度不变，不需对磁体冷却杜瓦直接补充液氮；将高温超导材料设置在磁体冷却杜瓦的上部，减少了高温超导材料与永磁体之间的间隙，增大了磁悬浮力，提高了悬浮效率，磁体冷却杜瓦的内胆和外胆之间为真空，减少了热量的损失。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述导冷盘包括蓝宝石导冷盘和紫铜导冷盘。
采用上述进一步方案的有益效果是：蓝宝石导冷盘和紫铜导冷盘的导冷效果较好。
进一步，所述磁体冷却杜瓦下方设有至少两个万向轮。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过万向轮可移动磁体冷却杜瓦。
进一步，所述内胆和外胆底部之间设有绝热支撑架。
进一步，所述绝热支撑架的材质为玻璃钢。
采用上述进一步方案的有益效果是：绝热支撑架对内胆起到支撑作用，且热传导面积小，热量损失小。
进一步，所述外胆侧面设有抽气嘴。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过抽气嘴可将内胆和外胆之间抽成真空，阻止热对流和热辐射。
进一步，所述磁体冷却杜瓦、液氮连通容器和外部液氮容器的材质均为无磁材料。
采用上述进一步方案的有益效果是：避免受磁场影响产生涡流发热，造成热损失使得液氮挥发，延长低温环境保持时间。
进一步，所述外部液氮容器的体积大于所述液氮连通容器的体积。
采用上述进一步方案的有益效果是：可为液氮连通容器多次补充液氮，维持低温环境。
附图说明
图1为本实用新型结构原理图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、内胆，2、外胆，3、上端盖，4、导冷盘，5、高温超导磁体，6、永磁体，7、氮气蒸发管道，8、法兰螺栓，9、液氮管道，10、第一软管，11、液氮连通容器，12、第二软管，13、第三软管，14、外部液氮容器，15、万向轮，16、绝热支撑架，17、抽气嘴。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，包括磁体冷却杜瓦、氮气蒸发管道7、液氮管道9、液氮连通容器11和外部液氮容器14，磁体冷却杜瓦包括内胆1和外胆2，内胆1和外胆2之间形成真空夹层，外胆2通过法兰螺栓8与磁体冷却杜瓦的上端盖3相连，上端盖3的上方设有永磁体6，内胆1顶部两外侧分别设有导冷盘4，导冷盘4上方设有与永磁体6产生悬浮力的高温超导磁体5，氮气蒸发管道7贯穿外胆2与内胆1的顶部，液氮管道9贯穿外胆2与内胆1的底部，氮气蒸发管道7通过第一软管10与液氮连通容器11的顶部一端口相连，液氮连通容器11的底部端口通过第二软管12与液氮管道9相连，液氮连通容器11的顶部另一端口通过第三软管13与外部液氮容器14的端口相连。
本实用新型可用于容纳和固定高温超导磁体，并为高温超导磁体提供安全、稳定、长时间的低温环境，液氮连通容器11和外部液氮容器14对磁体冷却杜瓦自动加注液氮，通过氮气蒸发管道7和液氮连通容器14对蒸发的液氮进行回收利用，液氮连通容器14内压力增大，磁体冷却杜瓦中液面高度降低，液氮从液氮连通容器14内进入液氮管道9，液氮连通容器14内压力减小，液氮从外部液氮容器14进入液氮连通容器11，完成液氮的补充，磁体冷却杜瓦中液氮的液面高度不变，通过外部液氮容器14即可补充氮液，不需要直接向磁体冷却杜瓦中加入液氮；将高温超导材料5设置在磁体冷却杜瓦的上部，减少了高温超导材料5与永磁体6之间的间隙，增大了磁悬浮力，提高了悬浮效率，磁体冷却杜瓦的内胆1和外胆2之间为真空，减少了热量的损失和热辐射。
在本实用新型中，导冷盘4包括蓝宝石导冷盘和紫铜导冷盘；蓝宝石导冷盘和紫铜导冷盘的导冷效果较好。
在本实用新型中，磁体冷却杜瓦下方设有至少两个万向轮15；通过万向轮15可移动磁体冷却杜瓦。
在本实用新型中，内胆1和外胆2底部之间设有绝热支撑架16，绝热支撑架16的材质为玻璃钢；绝热支撑架16对内胆起到支撑作用，且热传导面积小，热量损失小。
在本实用新型中，外胆2侧面设有抽气嘴17；通过抽气嘴17可将内胆和外胆之间抽成真空，阻止热对流和热辐射。
在本实用新型中，磁体冷却杜瓦、液氮连通容器11和外部液氮容器14的材质均为无磁材料；避免受磁场影响产生涡流发热，造成热损失使得液氮挥发，延长低温环境保持时间。
在本实用新型中，外部液氮容器14的体积大于所述液氮连通容器11的体积；可为液氮连通容器11多次补充液氮，维持低温环境。
实施例为：液氮挥发后从氮气蒸发管道7进入液氮连通容器11，液氮连通容器11内压力增大，磁体冷却杜瓦中液面高度降低，液氮连通容器11内的液氮从液氮管道9进入磁体冷却杜瓦中，液氮连通容器11内压力减小，液氮从外部液氮容器14进入液氮连通容器11，完成液氮的补充，且磁体冷却杜瓦中液氮的液面高度不变。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，其特征在于，包括磁体冷却杜瓦、氮气蒸发管道(7)、液氮管道(9)、液氮连通容器(11)和外部液氮容器(14)，所述磁体冷却杜瓦包括内胆(1)和外胆(2)，所述内胆(1)和所述外胆(2)之间形成真空夹层，所述外胆(2)通过法兰螺栓(8)与磁体冷却杜瓦的上端盖(3)相连，所述上端盖(3)的上方设有永磁体(6)，所述内胆(1)顶部两外侧分别设有导冷盘(4)，所述导冷盘(4)上方设有与所述永磁体(6)产生悬浮力的高温超导磁体(5)，所述氮气蒸发管道(7)贯穿所述外胆(2)与所述内胆(1)的顶部，所述液氮管道(9)贯穿所述外胆(2)与所述内胆(1)的底部，所述氮气蒸发管道(7)通过第一软管(10)与所述液氮连通容器(11)的顶部一端口相连，所述液氮连通容器(11)的底部端口通过第二软管(12)与所述液氮管道(9)相连，所述液氮连通容器(11)的顶部另一端口通过第三软管(13)与所述外部液氮容器(14)的端口相连。
2.根据权利要求1所述一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，其特征在于，所述导冷盘(4)包括蓝宝石导冷盘和紫铜导冷盘。
3.根据权利要求1所述一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，其特征在于，所述磁体冷却杜瓦下方设有至少两个万向轮(15)。
4.根据权利要求1所述一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，其特征在于，所述内胆(1)和外胆(2)底部之间设有绝热支撑架(16)。
5.根据权利要求4所述一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，其特征在于，所述绝热支撑架(16)的材质为玻璃钢。
6.根据权利要求1所述一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，其特征在于，所述外胆(2)侧面设有抽气嘴(17)。
7.根据权利要求1所述一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，其特征在于，所述磁体冷却杜瓦、液氮连通容器(11)和外部液氮容器(14)的材质均为无磁材料。
8.根据权利要求1所述一种高温超导磁体液氮自动加注制冷装置，其特征在于，所述外部液氮容器(14)的体积大于所述液氮连通容器(11)的体积。
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Cited By (1)
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| CN113035486A (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-25 | 中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院） | 低温超导磁体的制冷系统 |
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- 2017-06-22 CN CN201720734140.0U patent/CN206921599U/zh active Active
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| CN113035486B (zh) * | 2019-12-09 | 2023-02-10 | 中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院） | 低温超导磁体的制冷系统 |
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