专利名称：一种超导磁体用低温杜瓦的制作方法
技术领域：
本实用新型属于压力容器技术领域，更具体地，涉及一种超导磁体用低温杜瓦。
背景技术：
超导磁体储能作为一种新型的储能方式，能够快速实现有功、无功功率补偿，对于提高电力系统稳定性、抑制低频振荡、改善供电品质都有良好的应用前景。但是与常规储能方式不同的是，超导磁体只能工作在低于液氮温度的低温环境中，而且还需要将容器内部抽成真空状态，也就是说安全可靠的低温制冷和真空环境是超导磁体运行的必备条件。现有技术中已经提出采用杜瓦来作为超导磁体的冷却容器，其冷却方式主要包括采用:液氦或液氮直接浸泡冷却、采用制冷机执行冷却，或是同时采用浸泡冷却和制冷机冷却。例如，CN1811260A公开了一种用于杜瓦瓶，其中通过在杜瓦瓶内部的真空系统中贮放低温液体，并将超导磁体浸泡其中，以实现在低温真空环境中制备超导磁体的用途；又如，CN101307862A公开了一种便于装卸的传导冷却超导磁体杜瓦，该杜瓦为中空的环形筒体，并在其内部配备的铜冷屏内安装制冷机和超导磁体，由此当经由真空抽口将杜瓦内部抽出真空后，就可以使用制冷机予以冷却。考虑到将杜瓦用作超导磁体冷却设备时，比起储存液化气体在密封性、机械强度等方面要求更高，因此有必要对其结构及设置方式作出进一步的研究。此外，对于适用于超导磁体冷却用途的此类杜瓦而言，目前尚未进行系统的产品研究，尤其是缺乏对其中一些关键尺寸参数的设计指标。比如，冷却室主尺寸与超导磁体大小之间的关系、封头和侧壁的厚度、吊杆的数量及截面积与超导磁体重量之间的关系等。相应地，相关领域中亟需对超导磁体用低温杜瓦的结构作出进一步的改进，并提出可行的关键尺寸参数设计方案，以便满足此类低温杜瓦更高的使用要求
实用新型内容
针对现有技术的缺陷或技术需求，本实用新型的目的在于提供一种超导磁体用低温杜瓦，其中通过对其组件设置方式及其规格参数作出调整，能够在各类工况下承受较大应力，避免盖板的变形或损坏，并显著减少漏热现象的发生。按照本实用新型的一个方面，提供了一种超导磁体用低温杜瓦，该杜瓦包括中空的环形筒体、上封头、下封头和吊杆，其特征在于:所述上封头通过法兰与环形筒体的上端连接，并在两者之间的接触面上配备有密封组件；上封头上还开有多个通孔，这些通孔分别用于安装制冷机机头、吊杆，以及用于供信号线、真空规管、真空表头和电流引线穿入；所述下封头同样通过法兰与环形筒体的下端连接并在其接触面上配备有密封组件，或是通过焊接方式直接与环形筒体的下端密封结合，由此与上封头、环形筒体共同构成
真空室；所述吊杆的数量为2根以上，分别用于将超导磁体吊装在真空室内。[0010]按照本实用新型，还提供了另外一种超导磁体用低温杜瓦，该杜瓦包括中空的环形筒体、上封头、下封头和支撑杆，其特征在于:所述上封头通过法兰与环形筒体的上端连接并在两者之间的接触面上配备有密封组件，或是通过焊接方式直接与环形筒体的上端密封结合；所述下封头通过法兰与环形筒体的下端连接并在其接触面上配备有密封组件，由此与上封头、环形筒体共同构成真空室；所述下封头上还开有多个通孔，这些通孔分别用于安装制冷机机头、支撑杆，以及用于供信号线、真空规管、真空表头和电流引线穿入；所述支撑杆的数量为2根以上，分别用于将超导磁体支撑处在真空室内。作为进一步优选地，所述密封组件包括设置在上下封头各自与筒体的接触面上的凹槽，以及装在各个凹槽中的真空用橡胶密封圈。作为进一步优选地，所述杜瓦的整体高度L被设定为满足以下表达式:L=LfL2+ λ R，其中L1表示制冷机冷头的长度，L2表示超导磁体的高度，R表示超导磁体的直
径，λ取，
权利要求1.一种超导磁体用低温杜瓦，该杜瓦包括中空的环形筒体、上封头、下封头和吊杆，其特征在于: 所述上封头通过法兰与环形筒体的上端连接，并在两者之间的接触面上配备有密封组件；上封头上还开有多个通孔，这些通孔分别用于安装制冷机机头、吊杆，以及用于供信号线、真空规管、真空表头和电流引线穿入； 所述下封头同样通过法兰与环形筒体的下端连接并在其接触面上配备有密封组件，或是通过焊接方式直接与环形筒体的下端密封结合，由此与上封头、环形筒体共同构成真空室; 所述吊杆的数量为2根以上，分别用于将超导磁体吊装在真空室内。
2.一种超导磁体用低温杜瓦，该杜瓦包括中空的环形筒体、上封头、下封头和支撑杆，其特征在于: 所述上封头通过法兰与环形筒体的上端连接并在两者之间的接触面上配备有密封组件，或是通过焊接方式直接与环形筒体的上端密封结合； 所述下封头通过法兰与环形筒体的下端连接并在其接触面上配备有密封组件，由此与上封头、环形筒体共同构成真空室；所述下封头上还开有多个通孔，这些通孔分别用于安装制冷机机头、支撑杆，以及用于供信号线、真空规管、真空表头和电流引线穿入； 所述支撑杆的数量为2根以上，分别用于将超导磁体支撑处在真空室内。
3.如权利要求1或2所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述密封组件包括设置在上下封头各自与筒体的接触面上的凹槽，以及装在各个凹槽中的真空用橡胶密封圈。
4 .如权利要求3所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述杜瓦的整体高度L被设定为满足以下表达式=L=LJL2+AR，其中L1表示制冷机冷头的长度，L2表示超导磁体的高度，R表不超导磁体的直径，λ取[^.，.^.]。
5.如权利要求4所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述吊杆或支撑杆的截面 H.’ < ηΟ积S满足以下表达式:c； ^ 。，其中w,表示吊杆或支撑杆的漏热，Q表示制冷机的制冷!Λ[σ] >30量，[σ]为由吊杆或支撑杆自身的许用应力，G为所承载超导磁体的重量，η取
6.如权利要求1或2所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述上下封头、环形筒体和杆均由不锈钢材料制成。
7.如权利要求6所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述上封头的厚度H满足以下表达式:Η彡2%D，其中D为环形筒体的内径。
8.如权利要求1或2所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述杜瓦的环形筒体上靠近中间的位置设置有环形把手，以便杜瓦的抬放。
专利摘要本实用新型公开了一种超导磁体用低温杜瓦，包括中空的环形筒体、上下封头和承载杆，其中上下封头分别与环形筒体的上下端密封连接，并共同构成真空室；封头上还开有多个通孔，这些通孔分别用于安装制冷机机头、吊杆，以及供信号线、真空规管、真空表头和电流引线穿入；承载杆用于将超导磁铁吊装或支撑在真空室内，其数量为2根以上。本实用新型还公开了相应的关键尺寸参数的设计方法。通过本实用新型，能够获得在各类工况下均可承受较大应力，避免盖板的变形或损坏，并显著减少漏热现象发生的超导磁铁用低温杜瓦，并为此类杜瓦设计时提供便利、合理的设计指标。
文档编号H01F6/04GK203103044SQ20132010613
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者宋萌, 曹昆南, 王达达, 李敬东, 冯强, 王利琴, 董洪达, 郝层层, 李小雨 申请人:云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院, 华中科技大学