CN207610799U - 一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，包含氦气注入组件、制冷机组件、杜瓦中筒组件、冷屏中筒组件、氦气输入组件、杜瓦侧筒组件、冷屏侧筒组件、氦气输出组件、加热端组件；该装置结构简单、装配方便，测得的制冷机二级冷头制冷量与热负载差值即为所测低温系统的漏热量，测量结果准确可靠，计算简便快速高效的测量出超导磁体低温系统漏热量。
Description
技术领域
本实用新型涉及超导磁体领域，尤其涉及一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置。
背景技术
所谓低温超导磁体，是指超导线圈处在一定的低温环境下达到超导工作状态和预期的其他性能。若线圈所处低温环境温度上升，会使得超导线圈发生失超现象，从而超导磁体设备不能发挥其正常工作性能，甚至出现安全事故。因此，保证超导磁体低温、降低系统漏热，是实现其超导状态的关键。
超导磁体目前存在的主要制冷方式是给超导线圈所处的封闭空间中注入液氦，通过特定方式使液氦气化(液氦气化过程中吸收外界热量)，从而降低超导线圈所处环境温度。然而低温超导磁体存在多种漏热因素，包含真空杜瓦内支撑漏热、真空杜瓦内辐射漏热、杜瓦内辐射漏热、测量引线漏热等，使得超导磁体环境温度上升。目前测量低温超导低温环境的漏热量相对困难且漏热量是低温超导磁体的重要参数，因此，准确有效测量超导磁体低温系统漏热量至关重要。
实用新型内容
本实用新型提供的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其结构简单、装配方便，可有效、准确地测量超导磁体低温系统漏热量。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，包含氦气注入组件、制冷机组件、杜瓦中筒组件、冷屏中筒组件、氦气输入组件、杜瓦侧筒组件、冷屏侧筒组件、氦气输出组件、加热端组件；所述的冷屏中筒组件和氦气输入组件安装在杜瓦中筒组件的内部，加热端组件安装在冷屏侧筒组件的内部，冷屏侧筒组件安装在杜瓦侧筒组件的内部；所述的氦气注入组件穿过杜瓦中筒组件，氦气注入组件与氦气输入组件相连通；制冷机组件与所述的杜瓦中筒组件连接；杜瓦中筒组件与所述的杜瓦侧筒组件连接；冷屏中筒组件与冷屏侧筒组件连接；氦气输入组件与所述的氦气输出组件连接；氦气输出组件与加热端组件连接。
进一步，所述的氦气注入组件包括绝压压力表、第一盲板、第二盲板、三通和弯管；所述绝压压力表与三通通过管螺纹连接，第一盲板、第二盲板分别与三通的两端接口连接，弯管的一端与三通密封焊接，弯管穿出杜瓦中筒组件且与杜瓦中筒组件密封焊接。
进一步，所述的杜瓦中筒组件包括杜瓦上板、杜瓦中筒、杜瓦颈管、第一真空法兰、杜瓦底板；所述的杜瓦上板开有通孔，制冷机组件与通孔相配合；所述的杜瓦中筒上焊接有第一KF接口和第二KF接口；杜瓦中筒的一端与杜瓦上板焊接，杜瓦中筒的另一端与杜瓦底板焊接，杜瓦中筒与杜瓦颈管焊接，杜瓦颈管与第一真空法兰相配合。
进一步，所述的冷屏中筒组件包括冷屏上板、铜软、金属块、压条、冷屏中筒、冷屏颈管、颈管法兰、冷屏下圆环和冷屏下板；所述冷屏上板与冷屏中筒采用螺钉连接，所述冷屏中筒与冷屏颈管焊接，所述冷屏颈管与颈管法兰焊接，所述冷屏中筒与冷屏下圆环焊接，所述冷屏下圆环与冷屏下板采用铆钉或螺钉连接；所述铜软的一端通过金属块压入与冷屏上板连接，所述金属块利用螺钉与冷屏上板连接，所述铜软的另一端通过压条与冷屏中筒连接，所述压条为“Ω”形状，所述压条两端用螺栓连接。
进一步，所述的氦气输入组件包括第一颈管、第一纹管、第二颈管、第二纹管、圆环、输入直管和氦气圆板；所述的第一颈管与弯管的一端连接，第一颈管、第一纹管、第二颈管、第二纹管、圆环、输入直管与氦气圆板依次焊接，所述的氦气圆板上开有圆孔。
进一步，所述的杜瓦侧筒组件包括杜瓦侧筒和第二真空法兰；所述的杜瓦侧筒与第二真空法兰焊接，杜瓦侧筒上连接有航空插座。
进一步，所述的冷屏侧筒组件包括侧筒直管、冷屏支撑、冷屏圆板和法兰；所述的侧筒直管的两端分别与冷屏圆板和法兰焊接，所述冷屏支撑与侧筒直管相配合，所述侧筒直管上开有孔。
进一步，所述的氦气输出组件包括半管、金属薄片、弯头、接头、输出直管和支撑圆环；所述的半管、金属薄片、弯头、接头和输出直管依次焊接，所述的支撑圆环与输出直管相配合；所述输出直管与水平线间的角度为1°至 10°。
进一步，所述的加热端组件包括上圆板、圆管、温度传感器、连接块、加热片和下圆板；所述的上圆板、圆管、下圆板和连接块依次焊接；所述的连接块上开有盲孔，所述温度传感器与盲孔相配合，所述的加热片与下圆板粘接，所述的圆管侧边开有圆孔。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，包含氦气注入组件、制冷机组件、杜瓦中筒组件、冷屏中筒组件、氦气输入组件、杜瓦侧筒组件、冷屏侧筒组件、氦气输出组件、加热端组件；该装置结构简单、装配方便，测得的制冷机二级冷头制冷量与热负载差值即为所测低温系统的漏热量，测量结果准确可靠，计算简便快速高效的测量出超导磁体低温系统漏热量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型低温系统漏热量测量装置的结构示意图；
图2为本实用新型漏热量测量装置氦气注入组件1的结构示意图；
图3为本实用新型漏热量测量装置杜瓦中筒组件3的结构示意图；
图4为本实用新型漏热量测量装置冷屏中筒组件4的剖视图；
图5为本实用新型漏热量测量装置氦气输入组件5的结构示意图；
图6为本实用新型漏热量测量装置杜瓦侧筒组件6的结构示意图；
图7为本实用新型漏热量测量装置冷屏侧筒组件7的结构示意图；
图8为本实用新型漏热量测量装置氦气输出组件8的结构示意图；
图9为本实用新型漏热量测量装置加热端组件9的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1：氦气注入组件，1-1：绝压压力表，1-2：第一盲板，1-3：第二盲板， 1-4：三通，1-5：弯管；
2：制冷机组件；
3：杜瓦中筒组件，3-1：杜瓦上板，3-2：杜瓦中筒，3-3：第一KF接口， 3-4：杜瓦颈管，3-5：第一真空法兰，3-6：杜瓦底板，3-7：第二KF接口；
4：冷屏中筒组件，4-1：冷屏上板，4-2：铜软，4-3：金属块，4-4：压条， 4-5：冷屏中筒，4-6：冷屏颈管，4-7：颈管法兰，4-8：冷屏下圆环，4-9：冷屏下板；
5：氦气输入组件，5-1：第一颈管，5-2：第一纹管，5-3：第二颈管，5-4：第二纹管，5-5：圆环，5-6：输入直管，5-7：氦气圆板；
6：杜瓦侧筒组件，6-1：杜瓦侧筒，6-2：航空插座，6-3：第二真空法兰；
7：冷屏侧筒组件，7-1：侧筒直管，7-2：冷屏支撑，7-3：冷屏圆板，7-4：法兰；
8：氦气输出组件，8-1：半管，8-2：金属薄片，8-3：弯头，8-4：接头， 8-5：输出直管，8-6：支撑圆环；
9：加热端组件，9-1：上圆板，9-2：圆管，9-3：温度传感器，9-4：连接块，9-5：加热片，9-6：下圆板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
请参阅图1-图9所示，一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，包含氦气注入组件1、制冷机组件2、杜瓦中筒组件3、冷屏中筒组件4、氦气输入组件5、杜瓦侧筒组件6、冷屏侧筒组件7、氦气输出组件8、加热端组件9；所述的冷屏中筒组件4和氦气输入组件5安装在杜瓦中筒组件3的内部，加热端组件9安装在冷屏侧筒组件7的内部，冷屏侧筒组件7安装在杜瓦侧筒组件6 的内部；所述的氦气注入组件1穿过杜瓦中筒组件3，氦气注入组件1与氦气输入组件5相连通；制冷机组件2与所述的杜瓦中筒组件3通过螺钉连接；杜瓦中筒组件3与所述的杜瓦侧筒组件6通过螺钉连接；冷屏中筒组件4与冷屏侧筒组件7通过法兰连接，氦气输入组件5与所述的氦气输出组件8焊接；氦气输出组件8与加热端组件9焊接；
如图2所示，氦气注入组件1包括绝压压力表1-1、第一盲板1-2、第二盲板1-3、三通1-4和弯管1-5；所述绝压压力表1-1与三通1-4通过管螺纹连接，第一盲板1-2、第二盲板1-3分别与三通1-4的两端接口连接，弯管1-5的一端与三通1-4密封焊接，弯管1-5穿出杜瓦中筒组件3且与杜瓦中筒组件3密封焊接；
如图3所示，所述的杜瓦中筒组件3包括杜瓦上板3-1、杜瓦中筒3-2、杜瓦颈管3-4、第一真空法兰3-5、杜瓦底板3-6；所述的杜瓦上板3-1开有通孔，制冷机组件2与通孔相配合；所述的杜瓦中筒3-2上焊接有第一KF接口3-3和第二KF接口3-7；杜瓦中筒3-2的一端与杜瓦上板3-1焊接，杜瓦中筒3-2的另一端与杜瓦底板3-6焊接，杜瓦中筒3-2与杜瓦颈管3-4焊接，杜瓦颈管3-4 与第一真空法兰3-5相配合；
如图4所示，所述的冷屏中筒组件4包括冷屏上板4-1、铜软4-2、金属块 4-3、压条4-4、冷屏中筒4-5、冷屏颈管4-6、颈管法兰4-7、冷屏下圆环4-8 和冷屏下板4-9；所述冷屏上板4-1与冷屏中筒4-5采用螺钉连接，所述冷屏中筒4-5与冷屏颈管4-6焊接，所述冷屏颈管4-6与颈管法兰4-7焊接，所述冷屏中筒4-5与冷屏下圆环4-8焊接，所述冷屏下圆环4-8与冷屏下板4-9采用铆钉或螺钉连接；所述铜软4-2的一端通过金属块4-3压入与冷屏上板4-1连接，所述金属块4-3利用螺钉与冷屏上板4-1连接，所述铜软4-2的另一端通过压条4-4与冷屏中筒4-5连接，所述压条4-4为“Ω”形状，所述压条4-4 两端用螺栓连接；
如图5所示，所述的氦气输入组件5包括第一颈管5-1、第一纹管5-2、第二颈管5-3、第二纹管5-4、圆环5-5、输入直管5-6和氦气圆板5-7；所述的第一颈管5-1与弯管1-5的一端连接，第一颈管5-1、第一纹管5-2、第二颈管 5-3、第二纹管5-4、圆环5-5、输入直管5-6与氦气圆板5-7依次焊接，所述的氦气圆板5-7上开有圆孔；
如图6所示，所述的杜瓦侧筒组件6包括杜瓦侧筒6-1和第二真空法兰6-3；所述的杜瓦侧筒6-1与第二真空法兰6-3焊接，杜瓦侧筒6-1上连接有航空插座6-2；
如图7所示，所述的冷屏侧筒组件7包括侧筒直管7-1、冷屏支撑7-2、冷屏圆板7-3和法兰7-4；所述的侧筒直管7-1的两端分别与冷屏圆板7-3和法兰 7-4焊接，所述冷屏支撑7-2与侧筒直管7-1相配合，所述侧筒直管7-1上开有若干孔；
如图8所示，所述的氦气输出组件8包括半管8-1、金属薄片8-2、弯头8-3、接头8-4、输出直管8-5和支撑圆环8-6；所述的半管8-1、金属薄片8-2、弯头8-3、接头8-4和输出直管8-5依次焊接，所述的支撑圆环8-6与输出直管 8-5相配合；所述输出直管8-5与水平线间的角度为1°至10°；
如图9所示，所述的加热端组件9包括上圆板9-1、圆管9-2、温度传感器 9-3、连接块9-4、加热片9-5和下圆板9-6；所述的上圆板9-1、圆管9-2、下圆板9-6和连接块9-4依次焊接；所述的连接块9-4上开有盲孔，所述温度传感器9-3与盲孔相配合，并且温度传感器9-3与盲孔相配合后往盲孔中注入黑胶，所述的加热片9-5与下圆板9-6粘接，所述的圆管9-2侧边开有圆孔。
本实用新型的工作方式为：
1、测试准备：将温度传感器9-3与采集仪连线，加热片9-5与直流电源连线，第一KF接口3-3和第二KF接口3-7分别与复合真空规和角阀连接；
2、对杜瓦抽真空：将角阀与真空机组连接，启动真空机组开始对杜瓦中筒组件3抽真空，直到复合真空规值为1×10-2Pa，关闭角阀，拆掉真空机组；
3、氦气注入：
3.1、对氦气管抽真空：拆掉氦气注入组件1的两个盲板，在拆掉的第一盲板1-2和第二盲板1-3处分别安装角阀和复合真空规，再将角阀与真空机组连接，启动真空机组开始抽真空，直到复合真空规值为1Pa，关闭角阀，拆掉真空机组；
3.2、对氦气管注入氦气：氦气注入组件1与带有减压阀的氦气气瓶连接，缓慢调节减压阀注入氦气，直到氦气管压力达到0.07MPa，停止注入；
3.3、启动制冷机，开始降温；氦气管内初始压力为0.07MPa,在降温过程中，观察绝压压力表读数，当绝压压力表读数显示为0Pa时，再缓慢注入氦气至0.06MPa，降温过程中当氦室近端与终温度达到4.2K时，不再注入氦气；
4、加热片9-5通电：
4.1、直流电源通电；
4.2、按照加热片9-5功率调节直流电源电压值：将加热片9-5功率值从0.6W 缓慢调高至0.8w，1w，1.2w，1.4w，1.6w等，每隔一段时间调节一次；边调节边观察绝压压力表1-1值，若绝压压力表1-1值小于1.02bar,调高加热片9-5 功率继续加热，若绝压压力表1-1值大于1.02bar，降低加热片9-5功率继续加热，直到绝压压力表1-1数值维持在1.02bar；记录绝压压力表1-1稳定时的直流电源的电压值，进而计算热负载；
4.3、停止对加热片9-5通电，拆掉直流电源；
4.4、计算制冷机二级冷头制冷量与此时热负载差值，此差值即为所测低温系统的漏热量。
以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：包含氦气注入组件(1)、制冷机组件(2)、杜瓦中筒组件(3)、冷屏中筒组件(4)、氦气输入组件(5)、杜瓦侧筒组件(6)、冷屏侧筒组件(7)、氦气输出组件(8)、加热端组件(9)；所述的冷屏中筒组件(4)和氦气输入组件(5)安装在杜瓦中筒组件(3)的内部，加热端组件(9)安装在冷屏侧筒组件(7)的内部，冷屏侧筒组件(7)安装在杜瓦侧筒组件(6)的内部；所述的氦气注入组件(1)穿过杜瓦中筒组件(3)，氦气注入组件(1)与氦气输入组件(5)相连通；制冷机组件(2)与所述的杜瓦中筒组件(3)连接；杜瓦中筒组件(3)与所述的杜瓦侧筒组件(6)连接；冷屏中筒组件(4)与冷屏侧筒组件(7)连接；氦气输入组件(5)与所述的氦气输出组件(8)连接；氦气输出组件(8)与加热端组件(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的氦气注入组件(1)包括绝压压力表(1-1)、第一盲板(1-2)、第二盲板(1-3)、三通(1-4)和弯管(1-5)；所述绝压压力表(1-1)与三通(1-4)通过管螺纹连接，第一盲板(1-2)、第二盲板(1-3)分别与三通(1-4)的两端接口连接，弯管(1-5)的一端与三通(1-4)密封焊接，弯管(1-5)穿出杜瓦中筒组件(3)且与杜瓦中筒组件(3)密封焊接。
3.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的杜瓦中筒组件(3)包括杜瓦上板(3-1)、杜瓦中筒(3-2)、杜瓦颈管(3-4)、第一真空法兰(3-5)、杜瓦底板(3-6)；所述的杜瓦上板(3-1)开有通孔，制冷机组件(2)与通孔相配合；所述的杜瓦中筒(3-2)上焊接有第一KF接口(3-3)和第二KF接口(3-7)；杜瓦中筒(3-2)的一端与杜瓦上板(3-1)焊接，杜瓦中筒(3-2)的另一端与杜瓦底板(3-6)焊接，杜瓦中筒(3-2)与杜瓦颈管(3-4)焊接，杜瓦颈管(3-4)与第一真空法兰(3-5)相配合。
4.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的冷屏中筒组件(4)包括冷屏上板(4-1)、铜软(4-2)、金属块(4-3)、压条(4-4)、冷屏中筒(4-5)、冷屏颈管(4-6)、颈管法兰(4-7)、冷屏下圆环(4-8)和冷屏下板(4-9)；所述冷屏上板(4-1)与冷屏中筒(4-5)采用螺钉连接，所述冷屏中筒(4-5)与冷屏颈管(4-6)焊接，所述冷屏颈管(4-6)与颈管法兰(4-7)焊接，所述冷屏中筒(4-5)与冷屏下圆环(4-8)焊接，所述冷屏下圆环(4-8)与冷屏下板(4-9)采用铆钉或螺钉连接；所述铜软(4-2)的一端通过金属块(4-3)压入与冷屏上板(4-1)连接，所述金属块(4-3)利用螺钉与冷屏上板(4-1)连接，所述铜软(4-2)的另一端通过压条(4-4)与冷屏中筒(4-5)连接，所述压条(4-4)为“Ω”形状，所述压条(4-4)两端用螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的氦气输入组件(5)包括第一颈管(5-1)、第一纹管(5-2)、第二颈管(5-3)、第二纹管(5-4)、圆环(5-5)、输入直管(5-6)和氦气圆板(5-7)；所述的第一颈管(5-1)与弯管(1-5)的一端连接，第一颈管(5-1)、第一纹管(5-2)、第二颈管(5-3)、第二纹管(5-4)、圆环(5-5)、输入直管(5-6)与氦气圆板(5-7)依次焊接，所述的氦气圆板(5-7)上开有圆孔。
6.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的杜瓦侧筒组件(6)包括杜瓦侧筒(6-1)和第二真空法兰(6-3)；所述的杜瓦侧筒(6-1)与第二真空法兰(6-3)焊接，杜瓦侧筒(6-1)上连接有航空插座(6-2)。
7.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的冷屏侧筒组件(7)包括侧筒直管(7-1)、冷屏支撑(7-2)、冷屏圆板(7-3)和法兰(7-4)；所述的侧筒直管(7-1)的两端分别与冷屏圆板(7-3)和法兰(7-4)焊接，所述冷屏支撑(7-2)与侧筒直管(7-1)相配合，所述侧筒直管(7-1)上开有孔。
8.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的氦气输出组件(8)包括半管(8-1)、金属薄片(8-2)、弯头(8-3)、接头(8-4)、输出直管(8-5)和支撑圆环(8-6)；所述的半管(8-1)、金属薄片(8-2)、弯头(8-3)、接头(8-4)和输出直管(8-5)依次焊接，所述的支撑圆环(8-6)与输出直管(8-5)相配合；所述输出直管(8-5)与水平线间的角度为1°至10°。
9.根据权利要求1所述的一种实现超导磁体低温系统漏热量测量装置，其特征在于：所述的加热端组件(9)包括上圆板(9-1)、圆管(9-2)、温度传感器(9-3)、连接块(9-4)、加热片(9-5)和下圆板(9-6)；所述的上圆板(9-1)、圆管(9-2)、下圆板(9-6)和连接块(9-4)依次焊接；所述的连接块(9-4)上开有盲孔，所述温度传感器(9-3)与盲孔相配合，所述的加热片(9-5)与下圆板(9-6)粘接，所述的圆管(9-2)侧边开有圆孔。
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| CN112484644A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-03-12 | 深圳供电局有限公司 | 高温超导电缆弧形敷设的缆芯偏芯杜瓦监测装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20180713 Effective date of abandoning: 20230602 |
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
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| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
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