本實用新型涉及一種構建超導器件的杜瓦罐。

背景技術：

BCS理論把超導現(xiàn)象看作一種宏觀量子效應。它提出，金屬中自旋和動量相反的電子可以配對形成所謂“庫珀對”，庫珀對在晶格當中可以無損耗的運動，形成超導電流。在BCS理論提出的同時，尼科萊·勃格留波夫也獨立的提出了超導電性的量子力學解釋，他使用的勃格留波夫變換至今為人常用。

電子間的直接相互作用是相互排斥的庫倫力。如果僅僅存在庫倫力直接作用的話，電子間的這種相互作用在滿足一定條件時，可以是相互吸引的，正是這種吸引作用導致了“庫珀對”的產(chǎn)生。大致上，其機理如下：電子在晶格中移動時會吸引鄰近格點上的正電荷，導致格點的局部畸變，形成一個局域的高正電荷區(qū)。這個局域的高正電荷區(qū)會吸引自旋相反的電子，和原來的電子以一定的結合能相結合配對。在很低的溫度下，這個結合能可能高于晶格原子振動的能量，這樣，電子對將不會和晶格發(fā)生能量交換，也就沒有電阻，形成所謂“超導”。

盡管BCS已為實驗所證實，但仍有一些問題需要解決，比如說：將一超導圓環(huán)放在磁場中并冷卻到臨界溫度以下，突然撤去磁場，則在超導環(huán)中將產(chǎn)生感生超導電流。實驗發(fā)現(xiàn)，此電流可以持續(xù)幾年也未發(fā)現(xiàn)有明顯變化。

超導變壓器是超導體在電力技術領域的具體的應用，超導變壓器的基本結構和工作原理與常規(guī)浸油變壓器相同。它們都是由一次、二次線圈和鐵芯等部分組成。而超導變壓器采用超導線圈代替了常規(guī)變壓器內(nèi)的銅線制作一次、二次線圈，并且超導線圈浸漬在液態(tài)氦或液態(tài)氮中。與常規(guī)浸油變壓器相比，超導變壓器具有小型、輕量、高效率、無燃燒危險、限流效果好等優(yōu)點。目前，常規(guī)的超導變壓器，是將鉍氧化物超導線材卷制的繞組，放入經(jīng)玻璃纖維強化的玻璃鋼制成的隔熱圓筒內(nèi)，并注入液氮，以取代變壓器油，把鐵心放在室溫空間里與液氮加以隔絕。

由此可見，用于液氮儲存的隔熱筒狀的結構和性能，是確保低溫介質如液氮不蒸發(fā)，從而能夠確保超導材料處于超導狀態(tài)的一個十分關鍵的設備，也稱為杜瓦罐。

目前，所述的杜瓦罐大多是采用超級真空絕熱的不銹鋼制備的壓力容器，用于儲存、運輸和使用液氧、液氮、液氬或二氧化碳。

杜瓦罐有兩個主要的優(yōu)點：第一個是，同壓縮氣體鋼瓶相比它能夠在相對低的壓力下容納大量的氣體。第二個是它提供了容易操作的低溫液體源。由于杜瓦罐堅固可靠，保持時間長，完全滿足通常情況下的用氣要求。

但是，在超導應用上，目前的杜瓦罐還存在諸多缺陷，保溫性能差，無真空絕熱結構，無法克服因超導體運行時產(chǎn)生磁場行成的環(huán)行電流對超導裝置的影響，低溫介質無法自動補充，因此，無法確保超導體運行高效率、長期運行的可靠性，還不能滿足超導材料領域應用的需要。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種超導杜瓦罐，以克服現(xiàn)有技術上存在的缺陷，滿足相關領域應用的需要。

本實用新型所述的超導杜瓦罐，包括第一內(nèi)管、第二內(nèi)管、第三內(nèi)管、外管、圓環(huán)外蓋板和圓環(huán)內(nèi)蓋板；

所述的第二內(nèi)管套在所述的第一內(nèi)管外，第二內(nèi)管與第一內(nèi)管之間的空腔為第一真空腔；

所述的第三內(nèi)管套在第二內(nèi)管外，第三內(nèi)管套與第二內(nèi)管之間的空腔為低溫介質腔；

所述的外管套在第三內(nèi)管外，外管與第三內(nèi)管之間的空腔為第二真空腔；

所述的圓環(huán)外蓋板蓋在所述的第二內(nèi)管、第三內(nèi)管和外管的兩端，并密封連接，所述的第一內(nèi)管的兩端的外壁與所述的圓環(huán)外蓋板的內(nèi)孔相連接；

所述的圓環(huán)內(nèi)蓋板蓋在所述的低溫介質腔的兩端，位于圓環(huán)外蓋板的下方，與所述的圓環(huán)外蓋板之間形成第三真空腔；

所述的第三真空腔處的第三內(nèi)管和第二內(nèi)管設有通道孔；

本實用新型的有益效果是：本實用新型用于安置超導材料的罐體，周遍是全真空環(huán)境，外加防輻射屏設計，絕緣體材料做桶身結構，不僅能夠大大減小熱量的傳遞，同時能夠避免因超導體運行時產(chǎn)生磁場行成的環(huán)行電流對超導裝置的影響，低溫介質能夠自動補充，能夠確保超導體運行高效率、長期運行的可靠性，能滿足超導材料領域應用的需要。

附圖說明

圖1為超導杜瓦罐剖面結構示意圖。

圖2為超導杜瓦罐截面結構示意圖。

圖3為防輻射層結構示意圖。

具體實施方式

參見圖1～圖3，本實用新型所述的超導杜瓦罐，包括第一內(nèi)管1、第二內(nèi)管2、第三內(nèi)管3、外管4、圓環(huán)外蓋板9和圓環(huán)內(nèi)蓋板19；

所述的第二內(nèi)管2套在所述的第一內(nèi)管1外，第二內(nèi)管2與第一內(nèi)管1之間的空腔為第一真空腔6；

所述的第三內(nèi)管3套在第二內(nèi)管2外，第三內(nèi)管3套與第二內(nèi)管2之間的空腔為低溫介質腔7，用于安置低溫介質和超導材料；

所述的外管4套在第三內(nèi)管3外，外管4與第三內(nèi)管3之間的空腔為第二真空腔8；

所述的圓環(huán)外蓋板9蓋在所述的第二內(nèi)管2、第三內(nèi)管3和外管4的兩端，并密封連接，所述的第一內(nèi)管1的兩端的外壁與所述的圓環(huán)外蓋板9的內(nèi)孔901相連接；

所述的圓環(huán)內(nèi)蓋板19蓋在所述的低溫介質腔7的兩端，位于圓環(huán)外蓋板9的下方，與所述的圓環(huán)外蓋板9之間形成第三真空腔20；

所述的第三真空腔20處的第三內(nèi)管3和第二內(nèi)管2設有通道孔21，使得第三真空腔20、第二真空腔和第一真空腔相互連通；

優(yōu)選的，在所述的外蓋板9上，設有進出液口14，所述的進出液口通過穿過內(nèi)蓋板19的管線，與低溫介質腔7相連通，所述的進出液口14設有進出液閥；

優(yōu)選的，在所述的外蓋板9上，設有真空口15，所述的真空口15與第一真空腔、第二真空腔或第三真空腔相連通，所述的真空口15設有真空閥；

優(yōu)選的，在所述的第三內(nèi)管的外壁還貼合有防輻射層11，參見圖3，所述的防輻射層11為設有垂直切口1101的金屬箔，如鋁箔、鍍金反光膜等，用于防止熱量輻射傳導；

優(yōu)選的，還包括液位傳感器21，所述的液位傳感器設置在低溫介質腔7中；

優(yōu)選的，還包括壓力傳感器，所述的壓力傳感器設置在第一真空腔、第二真空腔或第三真空腔中；

所述的第一內(nèi)管1、第二內(nèi)管2、第三內(nèi)管3和外管4采用絕熱工程塑料，如環(huán)氧樹脂、聚胺脂、聚脲樹脂等。

優(yōu)選的，還包括感應構件30和超導材料構件40，所述的感應構件通過連接件固定在所述的第一內(nèi)管1，所述的感應構件的材料為金屬材料，如鐵芯、硅鋼片等；所述的超導材料構件40設置在所述的低溫介質腔7中，所述的超導材料構件的形狀沒有限制，如線圈、條帶、板材等；所述的超導材料為常規(guī)的技術。

優(yōu)選的，在所述的第一真空腔、第二真空腔或第三真空腔中，還設有氣體吸附材料22。