超導(dǎo)杜瓦罐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，用于安置超導(dǎo)材料的罐體，周遍是全真空環(huán)境，所述的真空環(huán)境是連通的。本發(fā)明采用超導(dǎo)體周邊全真空結(jié)構(gòu)，外加防輻射屏設(shè)計(jì)，絕緣體材料做桶身結(jié)構(gòu)，不僅能夠大大減小熱量的傳遞，同時(shí)能夠避免因超導(dǎo)體運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)行成的環(huán)行電流對(duì)超導(dǎo)裝置的影響，低溫介質(zhì)能夠自動(dòng)補(bǔ)充，能夠確保超導(dǎo)體運(yùn)行高效率、長期運(yùn)行的可靠性，能滿足超導(dǎo)材料領(lǐng)域應(yīng)用的需要。
【專利說明】
超導(dǎo)杜瓦罐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種構(gòu)建超導(dǎo)器件的杜瓦罐?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]BCS理論把超導(dǎo)現(xiàn)象看作一種宏觀量子效應(yīng)。它提出，金屬中自旋和動(dòng)量相反的電子可以配對(duì)形成所謂“庫珀對(duì)”，庫珀對(duì)在晶格當(dāng)中可以無損耗的運(yùn)動(dòng)，形成超導(dǎo)電流。在 BCS理論提出的同時(shí)，尼科萊?勃格留波夫也獨(dú)立的提出了超導(dǎo)電性的量子力學(xué)解釋，他使用的勃格留波夫變換至今為人常用。
[0003]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(shí)，可以是相互吸引的，正是這種吸引作用導(dǎo)致了“庫珀對(duì)”的產(chǎn)生。大致上，其機(jī)理如下:電子在晶格中移動(dòng)時(shí)會(huì)吸引鄰近格點(diǎn)上的正電荷，導(dǎo)致格點(diǎn)的局部畸變，形成一個(gè)局域的高正電荷區(qū)。這個(gè)局域的高正電荷區(qū)會(huì)吸引自旋相反的電子，和原來的電子以一定的結(jié)合能相結(jié)合配對(duì)。在很低的溫度下，這個(gè)結(jié)合能可能高于晶格原子振動(dòng)的能量，這樣，電子對(duì)將不會(huì)和晶格發(fā)生能量交換，也就沒有電阻，形成所謂“超導(dǎo)”。
[0004]盡管BCS已為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，但仍有一些問題需要解決，比如說:將一超導(dǎo)圓環(huán)放在磁場(chǎng)中并冷卻到臨界溫度以下，突然撤去磁場(chǎng)，則在超導(dǎo)環(huán)中將產(chǎn)生感生超導(dǎo)電流。實(shí)驗(yàn)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。
[0005]超導(dǎo)變壓器是超導(dǎo)體在電力技術(shù)領(lǐng)域的具體的應(yīng)用，超導(dǎo)變壓器的基本結(jié)構(gòu)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(dǎo)變壓器采用超導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)變壓器具有小型、輕量、高效率、無燃燒危險(xiǎn)、限流效果好等優(yōu)點(diǎn)。目前，常規(guī)的超導(dǎo)變壓器，是將鉍氧化物超導(dǎo)線材卷制的繞組，放入經(jīng)玻璃纖維強(qiáng)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。
[0006]由此可見，用于液氮儲(chǔ)存的隔熱筒狀的結(jié)構(gòu)和性能，是確保低溫介質(zhì)如液氮不蒸發(fā)，從而能夠確保超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)狀態(tài)的一個(gè)十分關(guān)鍵的設(shè)備，也稱為杜瓦罐。
[0007]目前，所述的杜瓦罐大多是采用超級(jí)真空絕熱的不銹鋼制備的壓力容器，用于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用液氧、液氮、液氬或二氧化碳。
[0008]杜瓦罐有兩個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn):第一個(gè)是，同壓縮氣體鋼瓶相比它能夠在相對(duì)低的壓力下容納大量的氣體。第二個(gè)是它提供了容易操作的低溫液體源。由于杜瓦罐堅(jiān)固可靠，保持時(shí)間長，完全滿足通常情況下的用氣要求。
[0009]但是，在超導(dǎo)應(yīng)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(jié)構(gòu)，無法克服因超導(dǎo)體運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)行成的環(huán)行電流對(duì)超導(dǎo)裝置的影響，低溫介質(zhì)無法自動(dòng)補(bǔ)充，因此，無法確保超導(dǎo)體運(yùn)行高效率、長期運(yùn)行的可靠性，還不能滿足超導(dǎo)材料領(lǐng)域應(yīng)用的需要。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種超導(dǎo)杜瓦罐，以克服現(xiàn)有技術(shù)上存在的缺陷，滿足相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的需要。
[0011]本發(fā)明所述的超導(dǎo)杜瓦罐，用于安置超導(dǎo)材料的罐體，周遍是全真空環(huán)境，所述的真空環(huán)境是連通的。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013]本發(fā)明采用超導(dǎo)體周邊全真空結(jié)構(gòu)，外加防輻射屏設(shè)計(jì)，絕緣體材料做桶身結(jié)構(gòu)， 不僅能夠大大減小熱量的傳遞，同時(shí)能夠避免因超導(dǎo)體運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)行成的環(huán)行電流對(duì)超導(dǎo)裝置的影響，低溫介質(zhì)能夠自動(dòng)補(bǔ)充，能夠確保超導(dǎo)體運(yùn)行高效率、長期運(yùn)行的可靠性，能滿足超導(dǎo)材料領(lǐng)域應(yīng)用的需要?！靖綀D說明】
[0014]圖1為超導(dǎo)杜瓦罐剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為超導(dǎo)杜瓦罐截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為防輻射層結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]所述的超導(dǎo)杜瓦罐，用于安置超導(dǎo)材料的罐體，周遍是全真空環(huán)境，所述的真空環(huán)境是連通的。
[0018]優(yōu)選的，參見圖1?圖3,本發(fā)明所述的超導(dǎo)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;[〇〇19]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;
[0020]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(zhì)腔7，用于安置低溫介質(zhì)和超導(dǎo)材料；[〇〇21]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;
[0022]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；
[0023]所述的圓環(huán)內(nèi)蓋板19蓋在所述的低溫介質(zhì)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;[〇〇24]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(shè)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；
[0025]優(yōu)選的，在所述的外蓋板9上，設(shè)有進(jìn)出液口 14,所述的進(jìn)出液口通過穿過內(nèi)蓋板 19的管線，與低溫介質(zhì)腔7相連通，所述的進(jìn)出液口 14設(shè)有進(jìn)出液閥；
[0026]優(yōu)選的，在所述的外蓋板9上，設(shè)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(shè)有真空閥；
[0027]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(shè)有垂直切口 1101的金屬箱，如鋁箱、鍍金反光膜等，用于防止熱量輻射傳導(dǎo)；
[0028]優(yōu)選的，還包括液位傳感器21，所述的液位傳感器設(shè)置在低溫介質(zhì)腔7中；[〇〇29]優(yōu)選的，還包括壓力傳感器，所述的壓力傳感器設(shè)置在第一真空腔、第二真空腔或第三真空腔中；
[0030]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)氧樹月旨、聚胺脂、聚脲樹脂等。[0〇31]優(yōu)選的，還包括感應(yīng)構(gòu)件30和超導(dǎo)材料構(gòu)件40,所述的感應(yīng)構(gòu)件通過連接件固定在所述的第一內(nèi)管1，所述的感應(yīng)構(gòu)件的材料為金屬材料，如鐵芯、硅鋼片等;所述的超導(dǎo)材料構(gòu)件40設(shè)置在所述的低溫介質(zhì)腔7中，所述的超導(dǎo)材料構(gòu)件的形狀沒有限制，如線圈、條帶、板材等;所述的超導(dǎo)材料為常規(guī)的技術(shù)。[〇〇32]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(shè)有氣體吸附材料 22〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1.超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，用于安置超導(dǎo)材料的罐體，周遍是全真空環(huán)境，所述的真 空環(huán)境是連通的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，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(6);所述的第三內(nèi)管套在第二內(nèi)管外，第三內(nèi)管與第二內(nèi)管之間的空腔為低溫介質(zhì)腔(7)， 用于安置低溫介質(zhì)和超導(dǎo)材料；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(8);所述的圓環(huán)蓋外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(901)相連接；所述的圓環(huán)內(nèi)蓋板蓋在所述的低溫介質(zhì)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(20);所述的第三真空腔處的第三內(nèi)管和第二內(nèi)管設(shè)有通道孔(21)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，在所述的外蓋板上，設(shè)有進(jìn)出液口(14)，所述的進(jìn)出液口通過穿過內(nèi)蓋板的管線，與低溫介質(zhì)腔相連通，所述的進(jìn)出液口設(shè)有 進(jìn)出液閥。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，在所述的外蓋板上，設(shè)有真空口(15)，所述的真空口與第一真空腔、第二真空腔或第三真空腔相連通，所述的真空口設(shè)有真空閥。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，在所述的第三內(nèi)管的外壁還貼合有 防輻射層(11)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，所述的防輻射層為設(shè)有垂直切口的金屬箱。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，還包括液位傳感器和壓力傳感器， 所述的液位傳感器設(shè)置在低溫介質(zhì)腔中，所述的壓力傳感器設(shè)置在第一真空腔、第二真空 腔或第三真空腔中。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，在所述的第一真空腔、第二真空腔 或第三真空腔中，還設(shè)有氣體吸附材料。9.根據(jù)權(quán)利要求2?8任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，所述的第一內(nèi)管、第二內(nèi) 管、第三內(nèi)管和外管采用絕熱工程塑料。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超導(dǎo)杜瓦罐，其特征在于，還包括感應(yīng)構(gòu)件和超導(dǎo)材料構(gòu)件， 所述的感應(yīng)構(gòu)件通過連接件固定在所述的第一內(nèi)管，所述的超導(dǎo)材料構(gòu)件設(shè)置在所述的低 溫介質(zhì)腔中。
【文檔編號(hào)】H01F6/04GK105957684SQ201610487907
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】張澤民
【申請(qǐng)人】上海烙嘉科技有限公司