非金屬複合低漏熱杜瓦容器的製作方法

2023-05-27 09:01:46 1

專利名稱：非金屬複合低漏熱杜瓦容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種交直流兩用的高溫與低溫超導磁體系統非金屬複合杜瓦容器，屬高、低溫超導磁體應用技術，尤其是交流磁體應用中的低溫容器設計技術。
背景技術：
交、直流超導磁體按照所用超導材料以及正常工作溫度的不同基本上分為兩大類低溫超導磁體和高溫超導磁體。由NbTi、Nb3Sn等低溫超導線、帶材繞制加工而成的大都工作在液氦溫區(4.2K)附近；而由Bi系、Y系等高溫超導材料繞制加工而成的高溫超導磁體則通常工作在77K的液氮溫區。不論是低溫超導磁體系統還是高溫超導磁體系統一般都由以下幾個部分所組成超導磁體、杜瓦容器、電流引線、系統運行監測機構、釋能與保護機構及輸液裝置。根據不同應用場合和特殊需要，有些磁體系統還包含超導開關、屏蔽、制冷機以及鐵芯等裝置。
不論是高溫超導磁體還是低溫超導磁體，由於它們都工作在相對較低的環境溫度下，而且還有一些超導磁體運行在交流狀態下(如超導變壓器)，因此不僅要求放置超導磁體和冷卻液的杜瓦容器應有較低的漏熱率還要求其本身不產生渦流損耗，以此來保障超導磁體具有較高的工作效率和長時間穩定運行，尤其對於像高溫超導變壓器這類超導電磁裝置來講是至關重要的。在低溫與超導技術中，截止目前已經涉及和應用的杜瓦容器主要有兩種不鏽鋼金屬杜瓦和玻璃鋼非金屬杜瓦容器。這兩種杜瓦如用於超導變壓器或限流器等超導磁體裝置中都存在顯著缺陷玻璃鋼杜瓦容器因存在永久性放氣問題而難於長期保持夾層內的高真空度，故此其漏熱以及運行期間夾層真空的反覆維持工作量都比較大；金屬不鏽鋼杜瓦容器的主要缺陷是當其被應用於交流超導磁體系統內時將在不鏽鋼殼體中不可避免地產生渦流損耗，因而大大降低了超導磁體系統的應有效率，且結構複雜造價也相對較高。

發明內容
為彌補與克服當前低溫容器技術所存在的不足與缺陷，本發明開發出一種能夠同時滿足於交直流超導磁體特殊要求的低漏熱、無渦流損耗的新型非金屬複合杜瓦容器。
本發明包括一玻璃內膽容器以及其表面保護玻璃內膽的玻璃鋼外殼兩層組成，玻璃內膽的壁由抽真空至達10-3Pa數量級的鍍銀的保溫夾層構成，玻璃鋼外殼由逐層疊包在玻璃內膽表面的塗敷有低溫環氧膠的玻璃纖維布帶經固化形成。本發明特點在於結構簡單，氣密性好，真空度高，無渦流損耗，製作成本低廉，而且不需對其進行專門維護。


圖1含有一個鐵芯室的非金屬複合杜瓦；圖2含有一個鐵芯室的非金屬複合杜瓦的剖視圖。
圖中1.「O」形圈密封槽，2.抽真空嘴，3.玻璃內膽，4.玻璃鋼外殼，5.真空夾層，6.鐵芯室。
下面根據實施例具體說明。
本發明既可帶有鐵芯室6，也可不帶鐵芯室6。圖1顯示的是含有一個鐵芯室6的非金屬複合杜瓦，包括一個位於中部的圓形的鐵芯室6和一個環繞鐵芯室的線圈室，它特別適用於超導變壓器等產品。首先將一定量的熔融態的玻璃液注入按設計尺寸預製的胎具中吹製成型，同時留下真空抽嘴2；然後對玻璃內膽夾層5內部進行鍍銀處理，接上高真空機組對夾層5抽真空至10-3Pa數量級後將抽真空嘴2進行融化封接，將塗敷有低溫環氧膠的玻璃纖維布帶逐層疊包在玻璃內膽的表面，在杜瓦的環形埠上有預置的「O」形圈密封槽，經恆溫固化形成玻璃鋼外殼4，在其外表面塗敷標誌色後杜瓦容器製作完成。
本發明之所以選擇玻璃作為超導磁體的浴液容器材料主要是由於玻璃材料結構形態好，質量小，電絕緣性能優異，導熱性能卻較差，基本滿足了低溫液體存儲對容器的特性要求，加上熔融態玻璃的可塑性和目前非常成熟的吹制工藝，又使之相當容易地滿足對低溫液體存儲容器的形狀和實現夾層高真空絕熱的各種特殊需求，但其最大缺陷是玻璃膽的性質較脆，經受不起撞擊和劇烈震動。為彌補玻璃杜瓦容器性質較脆的不足，也為杜瓦能夠承受較大的外力以及便於對低溫液體的密封和與外界空氣隔離，故採用一定厚度的環氧玻璃纖維層，即玻璃鋼外殼來適當提高杜瓦的整體強度。
本實施例使用在超導變壓器上時，在杜瓦鐵芯室6中套入鐵芯柱，將制好的線圈套入杜瓦內，用密封圈放入密封槽內，用蓋板蓋緊，然後通過蓋板上的液氮管注入液氮既可。
本發明結構簡單，製作成本低廉，使用方便，不需對其進行專門維護。與其它各種類型杜瓦相比，具有滲氣率小、氣密性好、漏熱小、免維護的特點，其真空夾層可長久保持所需要的真空度，尤其是在交流環境下使用而不會產生渦流損耗。因此它既適用於直流高、低溫超導磁體系統，也適用於交流高、低溫超導磁體系統；機械強度好，只要不遭受大的撞擊，可使用十年或更長時間。
權利要求
1.一種非金屬複合低漏熱杜瓦容器，其特徵在於包括一玻璃內膽容器以及玻璃內膽表面的玻璃鋼外殼兩層構成，玻璃內膽的壁全部由經過鍍銀處理的真空保溫夾層構成，玻璃內膽表面全部覆蓋有一層由逐層疊包在玻璃內膽表面的塗敷有低溫環氧膠的玻璃纖維布帶經固化形成的玻璃鋼保護層。
2.如權利要求1所述的杜瓦容器，其特徵在於保溫夾層為10-3Pa數量級的真空及更高。
3.如權利要求1、2所述的杜瓦容器，其特徵在於在杜瓦的環形埠上有預置的「O」形圈密封槽。
4.如權利要求1、2、3所述的杜瓦容器，其特徵在於杜瓦容器包括一個位於中部的鐵芯室和一個環繞鐵芯室的線圈室。
全文摘要
本發明的非金屬複合低漏熱杜瓦容器包括一玻璃內膽(3)容器以及其表面保護玻璃內膽的玻璃鋼外殼(4)兩層構成，玻璃內膽的壁由抽真空至達10
文檔編號F17C1/12GK1584386SQ03152770
公開日2005年2月23日 申請日期2003年8月18日 優先權日2003年8月18日
發明者王子凱, 王銀順, 趙祥, 肖立業, 林良真, 魯光輝, 王凱, 王慶達 申請人:新疆特變電工股份有限公司, 中國科學院電工研究所