一种全低温超导电磁开关调节阀及其调节方法与流程

本发明涉及低温流体输运，尤其涉及一种全低温超导电磁开关调节阀及其调节方法。

背景技术：

1、近年来，由于高新技术的发展，涉及到低温环境应用的重大装置越来越多，对低温制冷设备的需求不断增加，涉及的领域越来越广，遍及大科学工程、航空航天、新能源、超导电力、国防、生物、交通、医疗、信息产业、天文等各个领域与行业的高端。

2、低温阀是低温流体输运过程中最重要的执行机构之一，从而实现系统流量、压力、温度、液位等控制量的可靠高效调节，也是被控对象参数正常运行的重要保证。

3、低温阀的启闭或调节过程依赖于工作在室温环境的外部驱动力(常用的包括手动、气动和电磁驱动等)，通过一定长度的连接管或连接杆，从室温过渡到低温，进而驱动工作在低温环境的阀芯运动，从而实现低温流体的输运过程的调节，如流量开启、关闭、调节等。

4、采用上述驱动方式的低温阀存在如下不足之处：一、连接管或连接杆引入的低温冷量损失；二、常温驱动端与阀芯端距离较远，导致驱动力与阀芯运动位移同轴度降低，导致阀芯偏心磨损或卡滞。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种全低温超导电磁开关调节阀及其调节方法，将该调节阀连通在低温流体管道上作为低温阀，既可以减少低温冷量损失，又避免了阀芯偏心磨损或卡滞。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种全低温超导电磁开关调节阀，包括阀体、阀芯、弹性元件和超导电磁驱动组件；

4、所述阀体上设有进口端和出口端，阀体内与进口端或出口端对应处设有阀座，阀体内与阀座对应处设有导向套，阀体外设有立柱；

5、所述阀芯的前端设有阀芯型面，阀芯的后端设有导向杆，导向杆同轴插设在导向套中，阀芯上还设有超导端面，超导端面上设有超导材料层；

6、所述弹性元件连接在阀芯与阀体之间，且弹性元件处于压缩状态、阀芯型面与阀座之间具有间隙；

7、所述超导电磁驱动组件包括超导线圈、超导互感线圈和加热线圈，超导线圈包括第一超导线绕组，第一超导线绕组同轴绕制在阀体内所设导向套的外表面，超导互感线圈包括第二超导线绕组和铜线绕组，第二超导线绕组和铜线绕组同轴绕制在阀体外所设立柱上，第一超导绕组与第二超导绕组通过超导线连接构成超导闭合回路，加热线圈绕制在超导闭合回路上的一段超导线上，且加热线圈的两端、超导闭合回路上绕制加热线圈的一段超导线的两端和铜线绕组的两端均通过导线引出到常温端。

8、进一步的，所述加热线圈采用锰铜线或镍铬线。

9、进一步的，所述导线采用铜线。

10、一种全低温超导电磁开关调节阀的调节方法，包括如下步骤：

11、s1、向加热线圈持续通入电流i0，加热线圈产生焦耳热，超导闭合回路上绕制加热线圈的一段超导线的温度将高于其超导临界温度，具有电阻；

12、s2、向超导闭合回路持续通入电流i1，超导线圈通入电流后产生的磁场与超导端面上所设超导材料层相互作用，驱动阀芯运动，从而调节阀体的开度状态；

13、s3、停止向加热线圈通入电流，超导闭合回路上绕制加热线圈的一段超导线的温度将低于其超导临界温度，恢复为超导态；

14、s4、停止向超导闭合回路通入电流，超导闭合回路中的电流仍然为i1，且不衰减，阀体始终处于步骤s2中的开度状态。

15、进一步的，为实现连续调节阀体的开度状态，还包括如下步骤：

16、s5、向超导互感线圈的铜线绕组持续通入连续变化的电流i2，电流i2通过超导互感线圈改变第二超导线绕组的磁通，进而连续改变超导闭合回路中的电流i1，使超导线圈的磁场连续变化，超导线圈的磁场与超导端面上所设超导材料层相互作用，驱动阀芯连续运动，从而连续调节阀体的开度状态。

17、本发明的有益效果为：

18、本发明的优点在于，将该调节阀连通在低温流体管道上作为低温阀，阀芯及其驱动端近距离布置且全部工作在低温环境中，通过驱动端的超导电磁驱动力驱动阀芯运动，即可调节阀体的开度，既可以减少低温冷量损失，又避免了阀芯偏心磨损或卡滞。

技术特征：

1.一种全低温超导电磁开关调节阀，其特征在于：包括阀体、阀芯、弹性元件和超导电磁驱动组件；

2.根据权利要求1所述的一种全低温超导电磁开关调节阀，其特征在于：所述加热线圈采用锰铜线或镍铬线。

3.根据权利要求1所述的一种全低温超导电磁开关调节阀，其特征在于：所述导线采用铜线。

4.权利要求1至3任意一项所述的一种全低温超导电磁开关调节阀的调节方法，其特征在于：包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种全低温超导电磁开关调节阀的调节方法，其特征在于：为实现连续调节阀体的开度状态，还包括如下步骤：

技术总结
本发明公开一种全低温超导电磁开关调节阀及其调节方法，全低温超导电磁开关调节阀包括阀体、阀芯、弹性元件和超导电磁驱动组件，其中：阀体上设有进口端和出口端，阀体内与进口端或出口端对应处设有阀座，阀体内与阀座对应处设有导向套，阀体外设有立柱；阀芯的前端设有阀芯型面，阀芯的后端设有导向杆，导向杆同轴插设在导向套中，阀芯上还设有超导端面，超导端面上设有超导材料层；弹性元件连接在阀芯与阀体之间，且弹性元件处于压缩状态、阀芯型面与阀座之间具有间隙；超导电磁驱动组件用于驱动阀芯运动。将该调节阀连通在低温流体管道上作为低温阀，既可以减少低温冷量损失，又避免了阀芯偏心磨损或卡滞。

技术研发人员：饶文涛,李青,蔡方伟,李文武,马志力
受保护的技术使用者：宝武清洁能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16