專(zhuān)利名稱(chēng)：真空隔熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于傳輸高、低溫流體的真空隔熱管和包括這種隔熱管的超導(dǎo)電纜。特別的，本發(fā)明涉及一種真空隔熱管，這種真空隔熱管可允許有效實(shí)施真空操作過(guò)程并保持一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的高真空度。
背景技術(shù)：
眾所周知，建立各種高溫流體和低溫流體傳輸通道的主要材料是真空隔熱管。真空隔熱管的一種典型結(jié)構(gòu)是包括內(nèi)管和外管的雙層結(jié)構(gòu)。內(nèi)、外管間的空間被抽真空。另一種結(jié)構(gòu)還包括在內(nèi)管的周?chē)p繞的熱絕緣層，以便進(jìn)一步提高絕緣性能。
在這樣一個(gè)真空隔熱管中，如果在內(nèi)、外管間存在包含于管本身和絕緣層中主要材質(zhì)中的潮氣(水蒸氣)，長(zhǎng)時(shí)間從主要材質(zhì)中排出的氣體，長(zhǎng)時(shí)間滲入管中的氫氣等，則由于壓力的提高而真空度漸減。為防止真空度的漸減，因此，在抽真空過(guò)程中進(jìn)行烘烤。烘烤過(guò)程中將絕緣管加熱到高溫，活化并排出含于主要材質(zhì)中的潮氣和氣體。就隨著時(shí)間的推移滲入的氣體而言，在內(nèi)、外管之間設(shè)置吸氣劑是有效的。
專(zhuān)利文件1日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2004-138283專(zhuān)利文件1日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.58-143041發(fā)明內(nèi)容在一些情況下，烘烤過(guò)程在真空隔熱管內(nèi)包含所容物的條件下進(jìn)行。在這種情況下，如果所容物有可能被烘烤過(guò)程中升高的溫度損壞，那么，烘烤溫度應(yīng)低于所容物熱損溫度。例如，在超導(dǎo)電纜的情況下，烘烤過(guò)程在真空隔熱管內(nèi)裝有含超導(dǎo)體的電纜芯情況下進(jìn)行，因此，烘烤在不引起電纜芯熱損的溫度下進(jìn)行，具體地說(shuō)，大約小于等于100℃。但是，在這樣的低溫下進(jìn)行烘烤對(duì)于真空處理要花費(fèi)許多時(shí)間，因此需要縮短操作時(shí)間。
為了使用氣體吸氣劑吸收器吸附氣體，氣體吸收器吸收器必須通過(guò)熱處理等方法活化。如果活化的氣體吸氣劑吸收器暴露于空氣中，吸附能力會(huì)在短時(shí)間內(nèi)降低，這是一個(gè)要克服的難題。例如，在一個(gè)幾百米的長(zhǎng)管的情況下，如用于超導(dǎo)電纜的隔熱管，雙層結(jié)構(gòu)不是將一個(gè)管狀內(nèi)管直接插入預(yù)先做好的管狀外管中而形成，而是在內(nèi)管外圍設(shè)置一塊板，使得板的側(cè)邊鄰接，并焊接相鄰側(cè)邊來(lái)組成外管。因此，活化的氣體吸氣劑吸收器放置在暴露于空氣中的內(nèi)管上，直到被外管覆蓋并完成真空處理為止。于是，氣體吸氣劑吸收器不能顯示一個(gè)充分的吸附效果。
因此，此發(fā)明的主要目的是提供一種真空隔熱管，其中，真空處理時(shí)間能被縮短并在長(zhǎng)時(shí)間保持高真空度。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種包括這樣一個(gè)真空隔熱管的超導(dǎo)電纜。
此發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種帶有吸氣劑的真空密閉氣體吸收器，使得吸氣劑的密封在預(yù)定溫度下被破壞以便與空氣接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即，本發(fā)明的真空隔熱管包括內(nèi)管、外管和位于內(nèi)管、外管之間的氣體吸收器。氣體吸收器包括用于吸附氣體的吸氣劑、用于在真空密封狀態(tài)下容納該吸氣劑的殼體、通過(guò)在預(yù)定溫度變形打破殼體的真空狀態(tài)打破元件。
在本發(fā)明的真空隔熱管中，通過(guò)在密封狀態(tài)破壞前將吸氣劑在真空密封狀態(tài)下容納在殼體內(nèi)來(lái)保持吸氣劑的先前的活化狀態(tài)。因此，有效減少由于暴露于空氣而造成的氣體吸附能力的降低是可能的。例如，打破元件產(chǎn)生變形的溫度與烘烤溫度相當(dāng)，通過(guò)烘烤活化的氣體能有效的被吸附在吸氣劑上，因此，通過(guò)采用消耗與氣體吸附相結(jié)合，與僅進(jìn)行自然消耗的傳統(tǒng)情況相比，可縮短真空處理時(shí)間。此外，引起打破元件變形的溫度可是本發(fā)明的真空隔熱管的使用溫度。在這種情況下，在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中隨著時(shí)間推移而滲入的氣體可以被有效吸附，可長(zhǎng)時(shí)間保持高真空度。下面將詳細(xì)敘述本發(fā)明。
本發(fā)明的真空隔熱管有一雙層結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)內(nèi)管和至少一個(gè)外管，采用三層或更高層數(shù)的結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步提高絕緣性能。內(nèi)、外管采用氣密性和水密性優(yōu)良的材料制成。如果管由金屬材料如不銹鋼制成，氣體會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)少量滲入。與塑料制成的管相比強(qiáng)度更高。內(nèi)管和外管可是表面光滑的扁管，或者表面凹凸且韌性良好的波紋管。管子形狀可按實(shí)際而定。內(nèi)管、外管之間空間根據(jù)用途以適當(dāng)?shù)恼婵斩瘸檎婵铡?br> 本發(fā)明特征在于氣體吸收器位于內(nèi)、外管之間，氣體吸收器包括用于吸收氣體的吸氣劑、用于在真空密封狀態(tài)下容納吸氣劑的殼體、和能破壞殼體的真空狀態(tài)的打破元件。吸氣劑材料按被吸附氣體適當(dāng)選擇。吸附氫氣的吸氣劑由氫貯存合金制成，如鎂合金、鈦合金、釩合金、鑭合金或鋯合金。用于吸附除氫氣外的如氧、氮、水蒸氣等的氣體的材料可以是多孔的材料，如活化碳、沸石和合成沸石。尤其是，當(dāng)加熱到大約300℃到400℃時(shí)，合成沸石顯示出很高的脫水功能。殼體可根據(jù)吸氣劑類(lèi)型有所變化。多個(gè)氣體吸收器可包含不同種吸氣劑以適用于不同種被吸附的氣體。特殊地，例如，可以提供裝有吸附氫氣的氫貯存合金的殼體和裝有多孔材料來(lái)吸附除氫氣外的氣體的殼體。吸氣劑材料的形狀不被特殊限制，只要能被裝入殼體中即可，它可以是塊狀或粉末狀。粉狀吸氣劑能夠很容易的放入殼體中，還可獲得較大的氣體接觸面積。
上述的吸氣劑材料裝在殼體中，由于殼體被抽真空到較低壓力，因此它應(yīng)有足夠強(qiáng)度來(lái)承受外部壓力，同時(shí)殼體能被將在下面描述的打破元件破壞。制成殼體的合適材質(zhì)是金屬，因?yàn)榧词归L(zhǎng)時(shí)間暴露于空氣中氣體也難以從外面滲入，且?guī)缀醪晃諝怏w。這樣的金屬的示例包括鋁、不銹鋼等。殼體優(yōu)選用金屬箔、金屬薄片或類(lèi)似的材料制成或包含這樣的材料。雖然殼體可以只由金屬制成，但它可以由復(fù)合材料制成，該復(fù)合材料具有金屬箔和在其外表面的塑料層層壓構(gòu)成，或由這樣的復(fù)合材料制成，該復(fù)合材料由塑料膜和通過(guò)氣相沉積在其至少一個(gè)表面上的金屬層構(gòu)成。當(dāng)使用此復(fù)合材料時(shí)，用金屬側(cè)面而不是塑料側(cè)面作為裝吸氣劑的內(nèi)側(cè)面更可取。對(duì)于塑料層，最好選擇不吸附氣體的材料，另外，塑料最好在烘烤溫度不熔化，但是也可以熔化，只要熔化不影響內(nèi)管即可。殼體的形狀如袋狀，袋狀殼體在裝入預(yù)先活化的吸氣劑后真空密封。在這種結(jié)構(gòu)中，在殼體被破壞前吸氣劑能保持高氣體吸附性能。殼體的真空度最好等同于或低于真空隔熱管的真空度。
用于破壞殼體的打破元件在預(yù)定溫度變形，以自動(dòng)破壞殼體來(lái)釋放殼體的真空密封狀態(tài)。打破元件例如由形狀記憶合金或雙金屬構(gòu)成。打破元件可由任何能破壞殼體的形狀組成。如它可以構(gòu)造成使得在預(yù)定溫度彎曲桿變形來(lái)形成一個(gè)尖銳的彎曲角，以使殼體被其傾斜的彎曲部分或尖端打穿。在這種情況下，該尖端可以具有鋒利的針狀形狀。這種打破元件可以不固定在殼體中使得變形不受約束，或以某種方式固定，使其可以變形。打破元件可放在殼體中或裝在殼體外表面。當(dāng)固定到殼體的外表面時(shí)，打破元件在預(yù)定溫度下適于朝向殼體的里面變形使殼體損壞。當(dāng)打破元件和殼體由金屬制成，打破元件可用焊接或類(lèi)似的方法固定于殼體上。如果要將金屬制成的打破元件固定到包含金屬和樹(shù)脂的復(fù)合材料制成的殼體上時(shí)，殼體例如被構(gòu)造成打破元件焊到殼體的金屬部位；或?qū)⑺芰蠈盈B在要固定的部位，使層壓的塑料可以熔化結(jié)合在一起。一個(gè)殼體可有一個(gè)或多個(gè)打破元件。
打破元件變形的溫度例如是真空處理溫度。具體的說(shuō)，烘烤過(guò)程中消耗和吸氣劑吸附同時(shí)進(jìn)行的情況下，引起打破元件變形的溫度可以與烘烤溫度相當(dāng)。在烘烤早期，在內(nèi)、外管間存在大量氣體，如果在這種情況下立即打破殼體，殼體中的吸氣劑瞬時(shí)飽和，于是氣體不能被完全去除。在這種情況下，在烘烤早期最好只執(zhí)行消耗，當(dāng)此后達(dá)到預(yù)定真空度時(shí)，在溫度提高到允許殼體破損的溫度下殼體被打破。此發(fā)明中，通過(guò)在烘烤過(guò)程中利用消耗處理和吸收器吸附氣體兩種方法，與傳統(tǒng)的僅包括消耗處理的方法相比，可在短時(shí)間達(dá)到預(yù)定真空度。烘烤中出現(xiàn)的氣體主要包括水蒸氣、氧氣、氮?dú)獾龋瑸榱宋蘸婵局械倪@些氣體，對(duì)氫氣之外的氣體具有很好的吸附性能的合成沸石更宜于用作吸氣劑。
引起打破元件變形的溫度可與本發(fā)明的真空隔熱管的使用溫度相同。如上所述，通過(guò)在使用前烘烤，內(nèi)、外管間存在的氣體可以被排出來(lái)獲得預(yù)定真空度。但是，氣體可能在長(zhǎng)時(shí)間使用中從外部滲入管中，于是，為了保持預(yù)定真空度，最好消除滲入氣體。因此，在真空隔熱管使用溫度下，打破元件變形使殼體破損，有效去除滲入氣體。在本發(fā)明的真空隔熱管使用中，在低于室溫的溫度下填注冷卻劑，例如，如果引起打破元件變形的溫度等于或高于室溫，打破元件將在烘烤過(guò)程中或冷卻劑引入前變形，所以，隨著時(shí)間滲入的氣體不能被充分吸附。因此，在這種情況下，引起打破元件變形的溫度最好低于室溫，可以是冷卻劑溫度或接近冷卻劑溫度。在真空隔熱管使用中，內(nèi)管引入冷卻劑時(shí)，內(nèi)管溫度逐漸降低接近冷卻劑溫度，因此，引起打破元件變形溫度可以是在冷卻過(guò)程中普遍的一個(gè)特別溫度，即變形溫度可能等于或高于冷卻劑溫度且低于室溫，例如，如果用液氮作冷卻劑，打破元件變形溫度是77K至250K。另外，當(dāng)本發(fā)明的真空隔熱管用于傳輸在超過(guò)烘烤溫度的溫度下的高溫流體時(shí)，例如，打破元件的變形溫度高于烘烤溫度低于流體溫度。如上所述，打破元件的變形溫度可按期望目標(biāo)適當(dāng)改變。長(zhǎng)期滲入的氣體的示例是氫氣，因此，為了在真空隔熱管使用中吸收氣體，吸氣劑應(yīng)有良好的氫氣吸附性能，優(yōu)選采用如氫貯存合金等。
雖然吸氣器的數(shù)量可以是一個(gè)，但為有效吸附氣體，可提供多個(gè)氣體吸收器。特殊的，在較長(zhǎng)的真空隔熱管中，多個(gè)氣體吸收器最好縱向分配布置，當(dāng)容納在氣體吸收器內(nèi)的吸氣劑是粉末狀時(shí)，吸氣劑可能在隔熱管抽真空時(shí)隨氣體一起排出。應(yīng)對(duì)吸氣劑的排出的措施可以是例如在殼體中放置一個(gè)網(wǎng)，或?qū)怏w吸收器離開(kāi)排氣口放置。例如，當(dāng)排氣口在真空隔熱管一端時(shí)，少數(shù)幾個(gè)氣體吸收器靠近排氣口設(shè)置，氣體吸收器的數(shù)量朝另一端增加。當(dāng)排氣口布置在真空隔熱管兩端時(shí)，少數(shù)幾個(gè)氣體吸收器放置在端部，氣體吸收器的數(shù)量從兩端向中間增加。
本發(fā)明中的真空隔熱管適于用作容納超導(dǎo)電纜電纜芯的隔熱管。超導(dǎo)電纜的典型結(jié)構(gòu)包括超導(dǎo)體的電纜芯、其中容納電纜芯并充滿用于冷卻電纜芯的冷卻劑如液氮的隔熱管，電纜芯包括一個(gè)定徑管、超導(dǎo)體、電絕緣層、超導(dǎo)屏蔽層和保護(hù)層，它們從中心按此順序排列。
本發(fā)明的真空隔熱管用作超導(dǎo)電纜的隔熱管時(shí)，最好放置兩種類(lèi)型的氣體吸收器，即，一種適合烘烤的氣體吸收器，具體的說(shuō)，該氣體吸收器設(shè)置有殼體，殼體中裝有對(duì)除氫氣外的氣體有良好吸附能力的吸氣劑和能在烘烤溫度下變形的打破元件；以及適于在隔熱管使用中使用的另一種氣體吸收器，具體地說(shuō)，該氣體吸收器包括殼體，該殼體中裝有對(duì)氫氣有良好吸附能力的吸氣劑和在冷卻劑冷卻電纜芯的溫度下變形的打破元件。在這樣一個(gè)真空隔熱管中，實(shí)現(xiàn)提高真空處理效率并長(zhǎng)時(shí)間保持高真空度是可能的。
與僅執(zhí)行消耗處理的情況相比，具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的真空隔熱管在縮短真空處理時(shí)間方面顯示出優(yōu)良的性能，本發(fā)明的真空隔熱管能充分去除隨時(shí)間推移滲入管中的氣體，從而展示出保持長(zhǎng)時(shí)間預(yù)定真空度的優(yōu)良性能。在帶有這樣的真空隔熱管的本發(fā)明的超導(dǎo)電纜中，能縮短真空處理時(shí)間，并能長(zhǎng)時(shí)間保持高真空度。


圖1是示出本發(fā)明的真空隔熱管的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖；圖2是示出在本發(fā)明的真空隔熱管中設(shè)置的氣體吸收器的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖；圖3是示意性示出裝有本發(fā)明的真空隔熱管的超導(dǎo)電纜的剖面簡(jiǎn)圖。
附圖標(biāo)記描述1真空隔熱管，2雙結(jié)構(gòu)管，21內(nèi)管，22外管，3氣體吸收器，4熱絕緣層，5隔離件，10超導(dǎo)電纜，11電纜芯，12定徑管，13超導(dǎo)體，14電絕緣層，15超導(dǎo)屏蔽層，16保護(hù)層，17冷卻劑，18防腐層，30吸氣劑材料，31殼體，32打破元件。
具體實(shí)施例方式
下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖中相同附圖標(biāo)記表示同一部件，尺寸比例不必與下述描述相符。
圖1是示出本發(fā)明的真空隔熱管的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖，圖2是示出容納在本發(fā)明的真空隔熱管中的氣體吸收器的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。圖中所示的真空隔熱管1是一雙層結(jié)構(gòu)2，包括一內(nèi)管21和一外管22，在內(nèi)、外管21和22間的空間被抽真空，另外，每個(gè)氣體吸收器3含有能吸附氣體的真空密封的吸氣劑以及密封狀態(tài)在預(yù)定溫度下破壞的結(jié)構(gòu)，該氣體吸收器放置在內(nèi)管21和外管22之間。
在這個(gè)實(shí)施例的雙層結(jié)構(gòu)2中，不銹鋼波紋管用作每一個(gè)內(nèi)管和外管21、22，另外，熱絕緣層4通過(guò)在內(nèi)管21外圍纏繞熱絕緣材料而構(gòu)成。熱絕緣層可以按想得到的熱絕緣性能來(lái)提供，而不必需提供。在這個(gè)實(shí)施例中，多層熱絕緣材料(商標(biāo)名超絕緣)作為熱絕緣材料以反射輻射熱。此外，內(nèi)、外管21、22間的空間被抽真空。雖然圖1顯示雙層管結(jié)構(gòu)2左端開(kāi)口，實(shí)際上管2在抽真空后封閉。
氣體吸收器3放置在內(nèi)、外管21、22之間，如圖2所示，每個(gè)氣體吸收器3包括能夠吸附氣體的吸氣劑30、能夠在真空密封狀態(tài)下容納吸氣劑30的殼體31、和通過(guò)在預(yù)設(shè)溫度變形打破殼體31的真空密封狀態(tài)的打破元件32。吸氣劑30是這樣的材料，該材料能吸附內(nèi)管21和外管22(參照?qǐng)D1)間和熱絕緣材料里的氣體如潮氣(水蒸氣)以及從管21、22和熱絕緣中放出的氣體，如氧氣、氮?dú)夂投趸迹灰约跋駳錃膺@樣的長(zhǎng)時(shí)間滲過(guò)管22的氣體。因此根據(jù)被吸附的氣體選擇合適的吸氣劑。在本實(shí)施例中，合成沸石(商標(biāo)名分子篩)用作主要吸附除氫氣外的氣體的吸氣劑。鈦合金用作主要用來(lái)吸附氫氣的吸氣劑。不同吸氣劑放在不同的殼體里。即，在本實(shí)施例中，多個(gè)兩種類(lèi)型的氣體吸收器以分散方式設(shè)置在內(nèi)管21和外管22之間，著兩種氣體吸收器即為用于吸附除氫之外的氣體的氣體吸收器和用于吸附氫氣的吸收器3。除了氣體吸收器3之外，隔離件5放置在內(nèi)管21和外管22間以確保用于抽真空的空間。
用于容納吸氣劑30的殼體31是如圖2所示的袋狀。在這個(gè)實(shí)施例中，此袋由鋁箔制成。該殼體構(gòu)造成吸氣劑由一個(gè)開(kāi)口裝入殼體，該開(kāi)口在隨后抽真空完成后密封，使得殼體被下述的打破元件破壞前一直保持密封狀態(tài)。吸氣劑材料預(yù)先活化后裝入殼體。在這種結(jié)構(gòu)中，吸氣劑材料在密封后保持很長(zhǎng)時(shí)間的活化狀態(tài)，因此殼體被破壞時(shí)表現(xiàn)出充分的吸附性能。
打破元件32在預(yù)設(shè)溫度變形使殼體31至少一部分破裂，由此破壞真空狀態(tài)。因此，打破元件32僅需在預(yù)設(shè)溫度變形，在這個(gè)實(shí)施例中，打破元件32由形狀記憶合金制成。如圖2所示，打破元件32被制成N狀彎曲形式，并放在殼體31中而不固定在殼體31上。打破元件32被構(gòu)造成在預(yù)設(shè)溫度變形在彎曲部分形成尖角，使得殼體31被尖角或其端部擊穿。打破元件32在裝吸氣劑30時(shí)裝入殼體31中。
引起打破元件變形的溫度例如是烘烤溫度或真空隔熱管使用溫度。在這個(gè)實(shí)施例中，真空隔熱管被用作傳送低于室溫的溫度的冷卻劑的管，使得吸附氫氣外氣體的吸收器3中的打破元件32(圖2)變形的溫度是烘烤溫度，而使得吸附氫氣的氣體吸收器3中的打破元件32(圖2)變形的溫度是冷卻劑溫度與室溫之間的溫度。任何一種吸收器3都可以吸收氣體，而無(wú)論其放置在內(nèi)管21和外管22之間(圖1)的位置。在氣體吸收器3設(shè)置有由于冷卻劑制冷而變形的打破元件的情況下，如果它靠近流過(guò)冷卻劑的內(nèi)管21設(shè)置，則打破元件能更可靠的冷卻到變形溫度，并由此更可靠地變形。因此，在這個(gè)實(shí)施例中，吸附氫氣的吸收器應(yīng)靠近內(nèi)管21設(shè)置。
具有上述結(jié)構(gòu)的真空隔熱管1優(yōu)選地如下形成(圖1)。預(yù)先制備的氣體吸收器3放置在內(nèi)管21周?chē)?，熱絕緣材料圍繞它的外圍纏繞形成熱絕緣層4。然后，氣體吸收器3和隔離件5圍繞熱絕緣層4的外圍設(shè)置，且其外圍覆蓋有用于外管的平板材料。此后，平板材料的側(cè)邊彼此鄰接，并焊在一起形成外管22。因此，雙結(jié)構(gòu)隔熱管包括放在內(nèi)管21和外管22間的氣體吸收器。然后，隔熱管的一端封閉，隨后進(jìn)行抽真空。具體地說(shuō)，外管22從外面加熱以活化含于主要材質(zhì)中的濕氣和氣體，同時(shí)氣體從另一開(kāi)口端排出。適當(dāng)?shù)卮_定加熱溫度，且隔熱管兩端都可用作排氣口。
然后，隔熱管加熱到烘烤溫度，此溫度保持預(yù)定時(shí)間。在烘烤過(guò)程中，大量氣體，如潮氣(水蒸氣)、氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等從隔熱管的主要材質(zhì)中釋放。置于吸附除氫氣外的氣體吸收器3中的打破元件此時(shí)發(fā)生變形破壞殼體，從而氣體被有效吸附。在這種結(jié)構(gòu)中，與僅僅消耗處理相比真空處理時(shí)間變短。吸附除氫氣外的氣體的氣體吸收器3的密封狀態(tài)在達(dá)到烘烤溫度后被破壞。因此，烘烤過(guò)程中預(yù)先活化的吸氣劑能充分吸附氣體。
隔熱管達(dá)到預(yù)定真空度后，封閉它的另一開(kāi)口端，來(lái)形成本發(fā)明的真空隔熱管1。這個(gè)實(shí)施例的真空隔熱管1配備有用于吸收氫氣的氣體吸收器3，以便吸收在使用隔熱管(在這個(gè)實(shí)施例中，冷卻劑穿過(guò)內(nèi)管)過(guò)程中隨時(shí)間推移滲入的如氫氣的氣體。因此，設(shè)置在用于吸收氫氣的氣體吸收器3中的打破元件由于冷卻劑制冷變形，由此有效吸附從管外滲入的氣體，導(dǎo)致真空隔熱管1能長(zhǎng)時(shí)間保持初始真空狀態(tài)。此外，吸附氫氣的氣體吸收器3靠近冷卻劑流通的內(nèi)管，打破元件能被更可靠冷卻并充分變形。
上述真空隔熱管適用于超導(dǎo)電纜的隔熱管。圖3是示意性示出包括本發(fā)明的真空隔熱管的三芯捆扎型超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)的剖面圖。一個(gè)電纜10包括三個(gè)電纜芯11，該電纜芯容納在真空隔熱管1中，每個(gè)電纜芯11從中心起設(shè)置有一個(gè)定徑管12、一個(gè)超導(dǎo)體13、一個(gè)電絕緣層14、一個(gè)超導(dǎo)屏蔽層15和一個(gè)保護(hù)層16(如下所述)。三個(gè)電纜芯絞合并容納在真空隔熱管1里，冷卻劑17如液氮通過(guò)內(nèi)管21冷卻電纜芯11。此外，外管22的外部設(shè)置有聚氯乙烯等構(gòu)成的防腐層18。圖3省略了隔熱管和隔離件。雖然氣體吸收器3放在內(nèi)管和外管21、22中間，但它可靠近內(nèi)管或外管放置，或可以設(shè)置在外側(cè)和內(nèi)側(cè)，如圖1所示。
當(dāng)圖1所示的真空隔熱管1用作超導(dǎo)電纜的隔熱管時(shí)，在電纜芯被容納的情況下進(jìn)行真空處理。因此，烘烤溫度優(yōu)選地是電纜芯不會(huì)被熱損的溫度，優(yōu)選在大約100℃左右。在這樣的溫度范圍內(nèi)溫度越高，氣體越容易釋放，導(dǎo)致真空處理縮短。因此，優(yōu)選地采用烘烤溫度作為引起用于吸收在烘烤過(guò)程中易于釋放的氣體的氣體吸收器3中的打破元件變形的溫度。
超導(dǎo)電纜的使用中，冷卻劑如液氮通過(guò)超導(dǎo)電纜的隔熱管。因此，引起設(shè)置在用于吸附隨時(shí)間滲入的氫氣的氣體吸收器3中的打破元件變形的溫度優(yōu)選在77K到250K之間。
接著，在下面按結(jié)構(gòu)順序介紹超導(dǎo)電纜中的電纜芯組件(圖3)。
(定徑管)定徑管12可以是由金屬線絞合制備的實(shí)心定徑管，或由金屬管制備空心的定徑管。實(shí)心定徑管，例如，由絞合多根銅線制成。在空心定徑管的情況下，其內(nèi)側(cè)可用作冷卻劑的通道。
(超導(dǎo)體)超導(dǎo)體13優(yōu)選地是一個(gè)帶狀線，它是通過(guò)用銀鞘覆蓋多根氧化物高溫超導(dǎo)絲而制備的。在這個(gè)實(shí)施例中，用Bi-2223帶狀線。該帶狀線在定徑管上以多層纏繞，以形成超導(dǎo)體13。
(電絕緣層)電絕緣層14在超導(dǎo)體13上形成。電絕緣層14例如由層壓牛皮紙和聚丙烯樹(shù)脂薄膜等(商標(biāo)名“PPLP″，由Sumitomo電子工業(yè)公司生產(chǎn))繞在超導(dǎo)體13的外周上而形成。另外，在電絕緣層14的內(nèi)表面?zhèn)龋?，正好在超?dǎo)體上，可以設(shè)置內(nèi)半導(dǎo)電層14，而在外表面?zhèn)壬?，即，帳?hào)在超導(dǎo)屏蔽層15(將在下面敘述)之下，可以設(shè)置有外半導(dǎo)電層。
(超導(dǎo)屏蔽層)超導(dǎo)屏蔽層15設(shè)置在電絕緣層14的外面，并相對(duì)于超導(dǎo)體13同軸。超導(dǎo)屏蔽層15是通過(guò)用與超導(dǎo)體13用相同的超導(dǎo)線繞成。
(保護(hù)層)保護(hù)層16在超導(dǎo)屏蔽層15上形成。保護(hù)層16對(duì)其內(nèi)側(cè)存在的結(jié)構(gòu)提供機(jī)械保護(hù)，由牛皮紙或布條纏繞在超導(dǎo)屏蔽層15上而形成。
本發(fā)明的真空隔熱管可用作傳輸高溫流體和低溫流體的通道。尤其真空隔熱管適于用作超導(dǎo)電纜的隔熱管、各種管的布置，如冷水管的布置，供給管的布置，LNG管的布置，冷卻劑管的布置，熱水管的布置，熱水供應(yīng)管的布置；以及熱交換介質(zhì)管的布置；管接頭和管布置裝置。包括本發(fā)明的真空隔熱管的超導(dǎo)電纜可用作動(dòng)力供應(yīng)線的構(gòu)件。包括本發(fā)明的真空隔熱管的超導(dǎo)電纜既可用于交流也可用于直流。
權(quán)利要求
1.一種真空隔熱管，包括真空隔熱管，該真空隔熱管包括內(nèi)管和外管；以及位于內(nèi)管和外管之間的氣體吸收器；其中，氣體吸收器包括用于吸附氣體的吸氣劑、在真空密封狀態(tài)下容納吸氣劑的殼體、以及通過(guò)在預(yù)定溫度下變形打破殼體的真空狀態(tài)的打破元件。
2.如權(quán)利要求1所述的真空隔熱管，其中，打破元件容納在殼體中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的真空隔熱管，其中，打破元件可在真空隔熱管的真空處理溫度下變形。
4.如權(quán)利要求1或2所述的真空隔熱管，其中，所述內(nèi)管充滿冷卻劑，該冷卻劑的溫度低于室溫，所述打破元件在處于如此充滿于內(nèi)管中的冷卻劑的溫度與室溫之間的范圍內(nèi)的溫度下變形。
5.一種超導(dǎo)電纜，包括如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的真空隔熱管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種真空隔熱管，該真空隔熱管是雙層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)管和外管。內(nèi)外管之間的空間被抽真空。氣體吸收器位于內(nèi)管和外管之間。氣體吸收器具有能夠吸附氣體的吸氣劑、使吸氣劑處于真空密封狀態(tài)的殼體、在預(yù)定溫度變形破壞殼體的打破元件。當(dāng)殼體被打破元件破壞而打破密封狀態(tài)，吸氣劑吸附存在于內(nèi)、外管間的氣體，從而縮短真空處理時(shí)間并長(zhǎng)時(shí)間保持高真空度。本發(fā)明也提供了一種包括這樣的真空隔熱管的超導(dǎo)電纜。
文檔編號(hào)H01B12/14GK1950639SQ200580014148
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者廣瀬正幸 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社