CN211350198U - 超导材料恒温系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种超导材料恒温系统，包括储料容器、循环组件和喷射组件，储料容器开设有容置腔，容置腔内储存有供超导材料浸入的液氮，循环组件包括循环泵以及制冷器件，制冷器件能够将循环泵从容置腔抽取的液氮通过冷却回流至容置腔，使得液氮保持冷却状态，喷射组件用于从述冷却出口接收液所氮，并在储料容器产生负压空间时对超导材料的表面喷射液氮，本实用新型提供的超导材料恒温系统，有效解决了超导材料放置在盛满液氮的低温容器中，液氮发生爆沸导致超导材料失去超导性能的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于恒温技术领域，更具体地说，是涉及一种超导材料恒温系统。
背景技术
液氮是氮气在低温下形成的液体形态，在常压下，液氮温度为－196℃(77K)。液氮作为深度制冷剂应用广泛，高温超导材料是指材料临界温度在液氮沸腾温度-196℃(77K)附近的超导材料。在高温超导领域，液氮作为超导材料的冷却液发挥着极为重要的作用。
高温超导材料的应用往往采用将高温超导材料浸泡于液氮的方式，超导材料放置在盛满液氮的低温绝热管或容器中，由于超导材料自身有少量的发热，加上外界的漏热，液氮会不断挥发，压力升高，温度也随之上升，从而产生爆沸现象，导致超导材料失去超导性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种超导材料恒温系统，以解决现有技术中存在的超导材料放置在盛满液氮的低温容器中，液氮发生爆沸导致超导材料失去超导性能的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种超导材料恒温系统，用于将超导材料温度维持在超导临界温度以下，包括：
储料容器，开设有容置腔，所述容置腔内储存有供所述超导材料浸入的液氮；
循环组件，包括循环泵以及制冷器件，所述循环泵具有连通至所述容置腔的循环进口及连通至所述制冷器件的循环出口，所述循环泵用于在所述循环进口处抽取所述液氮，并经所述循环出口而将所述液氮输送至所述制冷器件，所述制冷器件具有冷却出口，所述制冷器件用于冷却所述液氮，并将所述液氮经所述冷却出口输出；
喷射组件，用于从所述冷却出口接收所述液氮，并在所述储料容器产生负压空间时对所述超导材料的表面喷射所述液氮。
进一步地，所述喷射组件包括氮气容器、导流容器以及喷射出口，所述氮气容器用于储存氮气并在所述储料容器产生负压空间时与所述导流容器导通，所述导流容器中储存有过冷状态下的液氮，所述喷射出口设于所述导流容器上并连通至所述容置腔。
进一步地，所述喷射组件还包括阀门件，所述氮气容器与所述导流容器之间于所述储料容器产生负压空间时形成虹吸通道，所述阀门件用于导通所述虹吸通道。
进一步地，所述循环进口还连通至所述导流容器，所述循环泵还用于在所述循环进口处抽取饱和状态下的所述液氮，并将其输送至所述制冷器件，所述制冷器件用于将所述饱和状态下的所述液氮冷却为过冷状态下的所述液氮，并将其通过所述冷却出口回流至所述导流容器，所述喷射出口能够在所述储料容器产生负压空间时对所述超导材料的表面喷射冷状态下的所述液氮。
进一步地，所述喷射组件还包括喷射头，所述喷射头封堵于所述喷射口，并位于所述容置腔的顶侧，所述喷射头的自由端部开设有多个均连通至所述喷射出口的出水小孔。
进一步地，所述喷射头的截面形状呈扇形结构。
进一步地，所述出水小孔均匀分布于所述喷射头上。
进一步地，所述出水小孔呈放射状分布于所述喷射头的自由端。
进一步地，所述虹吸通道至少具有两个，所述阀门件至少具有两个，各所述阀门件其中之一控制所述虹吸通道其中之一。
进一步地，所述超导材料恒温系统还包括回收液化组件，所述回收液化组件用于液化所述超导材料恒温系统自然蒸发的氮气，并回流至所述储料容器中。
本实用新型提供的超导材料恒温系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型超导材料恒温系统包括循环组件和喷射组件，循环组件包括循环泵以及制冷器件，制冷器件能够将循环泵从容置腔抽取的液氮通过冷却回流至容置腔，使得液氮保持冷却状态，喷射组件用于从述冷却出口接收液所氮，并在储料容器产生负压空间时对超导材料的表面喷射液氮，有效解决了超导材料放置在盛满液氮的低温容器中，液氮发生爆沸导致超导材料失去超导性能的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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为本实用新型实施例提供的超导材料恒温系统的整体结构示意图；
其中，图中各附图标记：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 储料容器 | ||
| 110 | 容置腔 | ||
| 200 | 循环组件 | ||
| 210 | 循环泵 | 220 | 制冷器件 |
| 300 | 喷射组件 | ||
| 310 | 氮气容器 | 320 | 导流容器 |
| 330 | 喷射出口 | 340 | 阀门件 |
| 400 | 回收液化组件 |
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
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间接在该另一个元件上。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间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请并参阅图1，现对本实用新型提供的超导材料恒温系统进行说明。超导材料恒温系统，用于将超导材料温度维持在超导临界温度以下，此处的超导材料是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。此处的临界温度是指外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度，以Tc表示。Tc值因材料不同而异。此处的超导材料的应用领域可以为能源、科研、医疗、通信等多个领域。
该超导材料恒温系统包括储料容器100、循环容器以及喷射组件300。
其中，储料容器100开设有容置腔110，容置腔110内储存有供超导材料浸入的液氮；该储料容器100的横截面形状可以为圆形、也可以为正方形，还可以为三角形，或者其它任何符合储料容器100的横截面形状均在考虑范围之内。
储料容器100的材质可以是不锈钢，也可以是聚乙烯材料，或者是高温超导恒温器，或者任何具有隔热性能的材质均在考虑范围之内。
优选地，该储料容器100的材质为高温超导恒温器。
循环组件包括循环泵210以及制冷器件220，循环泵210具有连通至容置腔110的循环进口及连通至制冷器件220的循环出口，循环泵210用于在循环进口处抽取液氮，并经循环出口而将液氮输送至制冷器件220，制冷器件220具有冷却出口，制冷器件220用于冷却液氮，并将液氮经冷却出口输出至容置腔110。
优选地，制冷器件220为斯特林制冷机。
喷射组件300用于从述冷却出口接收液氮，并在储料容器100产生负压空间时对超导材料的表面喷射液氮。
本实用新型提供的超导材料恒温系统，与现有技术相比，本实用新型超导材料恒温系统包括循环组件和喷射组件300，循环组件包括循环泵210以及制冷器件220，制冷器件220能够将循环泵210从容置腔110抽取的液氮通过冷却回流至容置腔110，使得液氮保持冷却状态，喷射组件300用于从述冷却出口接收液所氮，并在储料容器100产生负压空间时对超导材料的表面喷射液氮，有效解决了超导材料放置在盛满液氮的低温容器中，液氮发生爆沸导致超导材料失去超导性能的技术问题。
请参阅图1，作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，喷射组件300包括氮气容器310、导流容器320以及喷射出口330，氮气容器310用于储存氮气并在储料容器100产生负压空间时与导流容器320导通，导流容器320中储存有过冷状态下的液氮，喷射出口330设于导流容器320上并连通至容置腔110。通过设置氮气容器310，导流容器320中储存有过冷状态下的液氮，氮气在负压的作用下能够使得储存于过冷状态下的液氮喷射至容置腔110，实现了对超导材料的表面喷射液氮，有效解决了超导材料放置在盛满液氮的低温容器中，液氮发生爆沸导致超导材料失去超导性能的技术问题。
喷射原理为：当储料容器100中的液氮液面下降时，储料容器100会产生负压空间，此时通过打开与导流容器320连通的阀门，再打开连通导流容器与氮气容器310的阀门，装于氮气容器310内的氮气则迅速流入至导流容器320中，对导流容器320中的液氮施加压力，液氮通过阀门流入储料容器100中，最终对超导材料的表面进行喷射。
优选地，导流容器320为液氮杜瓦罐，具有的优点为：它不仅可用于医疗、生物研究、高校实验及防疫单位，更普遍的用于生活中的美容、婚庆等行业，它的使用顺应了社会的发展，满足了不同的客户群体。用于医疗及科研上的罐器主要是存贮型液氮容器，用于静置室内长时间保存牛精液、胚胎、干细胞、皮肤、内脏器官、疫苗等活性生物材料。
请参阅图1，作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，喷射组件300还包括阀门件340，氮气容器310与导流容器320之间于储料容器100产生负压空间时形成虹吸通道，阀门件340用于导通虹吸通道。阀门件340的设置能够使得作业人员手动操作并决定是否对超导材料喷射过冷状态下的液氮，更加人性化，而且安全性高。
请参阅图1，作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，循环进口还连通至导流容器320，循环泵210还用于在循环进口处抽取饱和状态下的液氮，并将其输送至制冷器件220，制冷器件220用于将饱和状态下的液氮冷却为过冷状态下的液氮，并将其通过冷却出口回流至导流容器320，喷射出口330能够在储料容器100产生负压空间时对超导材料的表面喷射冷状态下的液氮。将循环进口与导流容器320导通，能够将饱和状态下的液氮冷却为过冷状态下的液氮，并储存于导流容器320中，使得该超导材料恒温系统能够循环制备过冷状态下的液氮，避免了外部制备过冷液氮，提高了喷射超导材料的便捷性。
请参阅图1作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，喷射组件300还包括喷射头，喷射头封堵于喷射口，并位于容置腔110的顶侧，喷射头的自由端部开设有多个均连通至喷射出口330的出水小孔，使得喷射出的液氮更加均匀的与超导材料接触，缩短了超导材料失去超导性能的时间。
请参阅图1，作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，喷射头的截面形状呈扇形结构，相较于喷射头垂直于储料容器100的底部进行喷射，扇形结构的设置使得喷射头喷射出的液氮具有更大的覆盖范围，淀液氮能够均匀的洒落于超导材料上，避免了喷射头只喷向该储料容器100的底部的一个方向而容易产生喷射死角。
作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，出水小孔均匀分布于喷射头上。进一步缩短了液氮更加均匀的与超导材料接触，缩短了超导材料失去超导性能的时间。
作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，出水小孔呈放射状分布于喷射头的自由端。进一步避免了喷射头只喷向该储料容器100的底部的一个方向而容易产生喷射死角。
请参阅图1，作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，虹吸通道至少具有两个，阀门件340至少具有两个，各阀门件340其中之一控制虹吸通道其中之一，各阀门件控制其中之另一控制虹吸通道之另一。如此设置能够使得储料容器100产生负压空间时，氮气容器310中的氮气能够更加快速的流入导流容器320中，喷射出口330在超导材料的表面能够更快速的喷射出过冷状态下的液氮，大大缩短了超导材料失去超导性能的时间，提高了作业效率。
请参阅图1，作为本实用新型提供的超导材料恒温系统的一种具体实施方式，超导材料恒温系统还包括回收液化组件400，回收液化组件400用于液化超导材料恒温系统自然蒸发的氮气，并回流至储料容器100中。减少了液氮的流失，降低了成本。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超导材料恒温系统，用于将超导材料温度维持在超导临界温度以下，其特征在于，包括：
储料容器，开设有容置腔，所述容置腔内储存有供所述超导材料浸入的液氮；
循环组件，包括循环泵以及制冷器件，所述循环泵具有连通至所述容置腔的循环进口及连通至所述制冷器件的循环出口，所述循环泵用于在所述循环进口处抽取所述液氮，并经所述循环出口而将所述液氮输送至所述制冷器件，所述制冷器件具有冷却出口，所述制冷器件用于冷却所述液氮，并将所述液氮经所述冷却出口输出至所述容置腔；
喷射组件，用于从述冷却出口接收所述液氮，并在所述储料容器产生负压空间时对所述超导材料的表面喷射所述液氮。
2.如权利要求1所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述喷射组件包括氮气容器、导流容器以及喷射出口，所述氮气容器用于储存氮气并在所述储料容器产生负压空间时与所述导流容器导通，所述导流容器中储存有过冷状态下的液氮，所述喷射出口设于所述导流容器上并连通至所述容置腔。
3.如权利要求2所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述喷射组件还包括阀门件，所述氮气容器与所述导流容器之间于所述储料容器产生负压空间时形成虹吸通道，所述阀门件用于导通所述虹吸通道。
4.如权利要求2所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述循环进口还连通至所述导流容器，所述循环泵还用于在所述循环进口处抽取饱和状态下的所述液氮，并将其输送至所述制冷器件，所述制冷器件用于将所述饱和状态下的液氮冷却为所述过冷状态下的液氮，并将其通过所述冷却出口回流至所述导流容器，所述喷射出口能够在所述储料容器产生负压空间时对所述超导材料的表面喷射冷状态下的所述液氮。
5.如权利要求2所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述喷射组件还包括喷射头，所述喷射头封堵于所述喷射出口，并位于所述容置腔的顶侧，所述喷射头的自由端部开设有多个均连通至所述喷射出口的出水小孔。
6.如权利要求5所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述喷射头的截面形状呈扇形结构。
7.如权利要求5所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述出水小孔均匀分布于所述喷射头上。
8.如权利要求5所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述出水小孔呈放射状分布于所述喷射头的自由端。
9.如权利要求3所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述虹吸通道至少具有两个，所述阀门件至少具有两个，各所述阀门件其中之一控制所述虹吸通道其中之一。
10.如权利要求1所述的超导材料恒温系统，其特征在于，所述超导材料恒温系统还包括回收液化组件，所述回收液化组件用于液化所述超导材料恒温系统自然蒸发的氮气，并回流至所述储料容器中。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20200825 |