CN207572170U - 一种高温超导磁体线圈用杜瓦装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高温超导磁体线圈用杜瓦装置，包括外筒体以及密闭安装在外筒体上的盖板，外筒体的中部具有沿轴向贯穿外筒体和盖板的支撑管；外筒体内具有绕支撑管设置的第一冷屏，第一冷屏的中部为同轴设置的第一容纳腔；第一容纳腔内具有绕支撑管设置的第二冷屏，第二冷屏的中部为同轴设置的第二容纳腔，第二容纳腔内设置有超导磁体；第一冷屏与外筒体、盖板以及支撑管之间均设置有第一绝缘支撑座；第二冷屏与第一冷屏之间均布有第二绝缘支撑座；盖板上安装有制冷机，制冷机的第一冷头与第一冷屏相连接，制冷机的第二冷头与第二冷屏相连接。本实用新型具有结构设计合理，热绝缘效果较好，温场均匀，保温效果较好，有利于降低能耗等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及低温设备制造技术领域，特别的涉及一种高温超导磁体线圈用杜瓦装置。
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。由于传统的低温超导磁体使用低温液体进行冷却，结构比较复杂，在运行过程中要不断的补充低温液体，致使操作比较繁琐，运行成本也较高。低温液体尤其液氦的价格比较昂贵，我国氦资源紧缺导致液氦价格持续上升。这些因素严重阻碍着超导磁体技术的普及和以超导磁体技术为基础的相关技术应用的发展。
与低温超导线圈相比，高温超导线圈的接头多，运行温度高于低温超导线圈，其接头损耗较大。为了使磁体与冷屏运行在尽可能低的温度，应设法降低漏热和自身发热，减小磁体、冷屏自身的和与冷头之间的热阻。在高温超导磁体试验装置中，冷却方式有制冷机传导冷却和液氮浸泡冷却两种。第一种方式是将高温超导体材料浸入液氮中，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，该方式虽然对磁体结构设计要求有所降低，但在试验过程中需定期补充蒸发掉的液氮，试验过程较繁琐。另一种方式是采用制冷机冷却，将磁体通过一种热导率高的材料与制冷机冷头相连。随着超导技术和制冷技术的发展以及对高磁场的需求，由制冷机进行冷却的超导磁体技术日益受到关注。但是，现有的杜瓦装置通常只有单层热屏蔽，热绝缘效果较差，温场不均匀，保温效果不好，能耗较高等缺陷。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计合理，热绝缘效果较好，温场均匀，保温效果较好，有利于降低能耗的高温超导磁体线圈用杜瓦装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种高温超导磁体线圈用杜瓦装置，包括外筒体以及密闭安装在所述外筒体上的盖板，所述外筒体的中部具有沿轴向贯穿所述外筒体和盖板的支撑管，所述支撑管的中部为两端与外界相通的室温孔；其特征在于，所述外筒体内还具有绕所述支撑管呈环状设置的第一冷屏，所述第一冷屏的中部为同轴设置呈环状的第一容纳腔；所述第一容纳腔内具有绕所述支撑管呈环状设置的第二冷屏，所述第二冷屏的中部为同轴设置呈环状的第二容纳腔，所述第二容纳腔内设置有超导磁体；所述第一冷屏与所述外筒体、盖板以及支撑管之间均设置有第一绝缘支撑座；所述第二冷屏与所述第一冷屏之间均布有第二绝缘支撑座；所述盖板上安装有制冷机，所述制冷机的第一冷头与所述第一冷屏相连接，所述制冷机的第二冷头与所述第二冷屏相连接。
采用上述结构，在外筒体内层叠设置第一冷屏和第二冷屏，并通过制冷机对第一冷屏和第二冷屏制冷，可以减小位于第二冷屏中的超导磁体与外界的热传到，有利于提高保冷效果。同时，由于保冷效果较好，可以减小制冷机的工作时长，有利于减小能耗。
进一步的，所述盖板与所述第一冷屏上还具有贯通设置的真空管，所述真空管的外端连接有用于将所述第一冷屏和第二冷屏之间抽成真空的真空泵。
采用上述结构，通过真空泵将第一冷屏与第二冷屏之间抽成真空，可以保证所需真空度，阻止热对流，保持超导线圈磁体所需的低温环境。
进一步的，所述超导磁体包括多层超导线圈，相邻两层超导线圈之间设置有紫铜片，所述紫铜片的周向均布焊接有与所述制冷机的第二冷头相连接的软无氧铜导冷编织带。
这样，可以增加导冷效果，减少第二冷头与超导磁体之间的温差，同时，使用软无氧铜导冷编织带，可以避免制冷机通过第二冷头带动超导磁体震动，从而可以避免引起的超导磁体发热和温度升高。
进一步的，所述外筒体和所述盖板采用无磁不锈钢材料制作。
进一步的，所述第一绝缘支撑座和所述第二绝缘支撑座均采用玻璃钢制作。
由于玻璃钢的热阻系数较高，有利于实现隔热并减少热传导接触面积和热量。
进一步的，所述第一冷屏和第二冷屏采用无氧紫铜或蓝宝石制作。
由于无氧紫铜和蓝宝石的导冷效果较好，有利于提高制冷机的制冷效果。
进一步的，所述真空管与所述外筒体和第一冷屏之间的空间相连通。
这样，可以利用真空泵将外筒体与第一冷屏之间的空间抽成真空，有利于进一步提高保冷的效果。
进一步的，所述第一冷屏为77K冷屏；所述第二冷屏为30K冷屏。
综上所述，本实用新型能够冷却高温超导线圈磁体，能够实现热绝缘、冷量传递、温场均匀性等指标，维持所需的低温环境，增大了线圈的磁场，提高了悬浮效率。通过绝热材料可隔热，并减少热传导接触面积和重量，适用范围广泛。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1所示，一种高温超导磁体线圈用杜瓦装置，所述外筒体1的中部具有沿轴向贯穿所述外筒体1和盖板2的支撑管3，所述支撑管3的中部为两端与外界相通的室温孔；其特征在于，所述外筒体1内还具有绕所述支撑管3呈环状设置的第一冷屏4，所述第一冷屏4的中部为同轴设置呈环状的第一容纳腔；所述第一容纳腔内具有绕所述支撑管3呈环状设置的第二冷屏5，所述第二冷屏5的中部为同轴设置呈环状的第二容纳腔，所述第二容纳腔内设置有超导磁体6；所述第一冷屏4与所述外筒体1、盖板2以及支撑管3之间均设置有第一绝缘支撑座7；所述第二冷屏5与所述第一冷屏4之间均布有第二绝缘支撑座8；所述盖板2上安装有制冷机9，所述制冷机9的第一冷头与所述第一冷屏4相连接，所述制冷机9的第二冷头与所述第二冷屏5相连接。
采用上述结构，在外筒体内层叠设置第一冷屏和第二冷屏，并通过制冷机对第一冷屏和第二冷屏制冷，可以减小位于第二冷屏中的超导磁体与外界的热传到，有利于提高保冷效果。同时，由于保冷效果较好，可以减小制冷机的工作时长，有利于减小能耗。
实施时，所述盖板2与所述第一冷屏4上还具有贯通设置的真空管，所述真空管的外端连接有用于将所述第一冷屏4和第二冷屏5之间抽成真空的真空泵。
采用上述结构，通过真空泵将第一冷屏与第二冷屏之间抽成真空，可以保证所需真空度，阻止热对流，保持超导线圈磁体所需的低温环境。
实施时，所述超导磁体6包括多层超导线圈，相邻两层超导线圈之间设置有紫铜片，所述紫铜片的周向均布焊接有与所述制冷机9的第二冷头相连接的软无氧铜导冷编织带。
这样，可以增加导冷效果，减少第二冷头与超导磁体之间的温差，同时，使用软无氧铜导冷编织带，可以避免制冷机通过第二冷头带动超导磁体震动，从而可以避免引起的超导磁体发热和温度升高。
实施时，所述外筒体1和所述盖板2采用无磁不锈钢材料制作。
实施时，所述第一绝缘支撑座7和所述第二绝缘支撑座8均采用玻璃钢制作。
由于玻璃钢的热阻系数较高，有利于实现隔热并减少热传导接触面积和热量。
实施时，所述第一冷屏4和第二冷屏5采用无氧紫铜或蓝宝石制作。
由于无氧紫铜和蓝宝石的导冷效果较好，有利于提高制冷机的制冷效果。
实施时，所述真空管与所述外筒体1和第一冷屏4之间的空间相连通。
这样，可以利用真空泵将外筒体与第一冷屏之间的空间抽成真空，有利于进一步提高保冷的效果。
实施时，所述第一冷屏4为77K冷屏；所述第二冷屏5为30K冷屏。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，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线圈用杜瓦装置，包括外筒体(1)以及密闭安装在所述外筒体(1)上的盖板(2)，所述外筒体(1)的中部具有沿轴向贯穿所述外筒体(1)和盖板(2)的支撑管(3)，所述支撑管(3)的中部为两端与外界相通的室温孔；其特征在于，所述外筒体(1)内还具有绕所述支撑管(3)呈环状设置的第一冷屏(4)，所述第一冷屏(4)的中部为同轴设置呈环状的第一容纳腔；所述第一容纳腔内具有绕所述支撑管(3)呈环状设置的第二冷屏(5)，所述第二冷屏(5)的中部为同轴设置呈环状的第二容纳腔，所述第二容纳腔内设置有超导磁体(6)；所述第一冷屏(4)与所述外筒体(1)、盖板(2)以及支撑管(3)之间均设置有第一绝缘支撑座(7)；所述第二冷屏(5)与所述第一冷屏(4)之间均布有第二绝缘支撑座(8)；所述盖板(2)上安装有制冷机(9)，所述制冷机(9)的第一冷头与所述第一冷屏(4)相连接，所述制冷机(9)的第二冷头与所述第二冷屏(5)相连接。
2.如权利要求1所述的高温超导磁体线圈用杜瓦装置，其特征在于，所述盖板(2)与所述第一冷屏(4)上还具有贯通设置的真空管，所述真空管的外端连接有用于将所述第一冷屏(4)和第二冷屏(5)之间抽成真空的真空泵。
3.如权利要求1所述的高温超导磁体线圈用杜瓦装置，其特征在于，所述超导磁体(6)包括多层超导线圈，相邻两层超导线圈之间设置有紫铜片，所述紫铜片的周向均布焊接有与所述制冷机(9)的第二冷头相连接的软无氧铜导冷编织带。
4.如权利要求1所述的高温超导磁体线圈用杜瓦装置，其特征在于，所述外筒体(1)和所述盖板(2)采用无磁不锈钢材料制作。
5.如权利要求1所述的高温超导磁体线圈用杜瓦装置，其特征在于，所述第一绝缘支撑座(7)和所述第二绝缘支撑座(8)均采用玻璃钢制作。
6.如权利要求1所述的高温超导磁体线圈用杜瓦装置，其特征在于，所述第一冷屏(4)和第二冷屏(5)采用无氧紫铜或蓝宝石制作。
7.如权利要求2所述的高温超导磁体线圈用杜瓦装置，其特征在于，所述真空管与所述外筒体(1)和第一冷屏(4)之间的空间相连通。
8.如权利要求1所述的高温超导磁体线圈用杜瓦装置，其特征在于，所述第一冷屏(4)为77K冷屏；所述第二冷屏(5)为30K冷屏。
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