[发明专利]一种杜瓦瓶

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导应用所使用的杜瓦瓶。

背景技术

为使超导材料处于超导状态，需要将超导材料保持在低温状态下。常用的作法是将超导材料浸没在冷却液中(如：液氮或液氦)，冷却液盛在杜瓦瓶中，以保持低温，避免冷却液的沸腾蒸发。

超导所要求的温度低于90K，要保持这样的低温，对杜瓦瓶提出了很高的要求。同时，为使放置在杜瓦瓶中的超导材料充分发挥其作用，还要求超导体和外部处在室温条件下的磁体(电磁线圈或永磁体)之间的距离越近越好，以使超导和磁体之间的作用增强，从而能够提高整个系统的性能。例如：超导直线电机中，超导励磁线圈保持在液氮温度，而电枢处在室温状态下。超导励磁线圈离电枢越近，产生的驱动力越大，距离增加会使驱动力减小。因此，为提高电机性能，装液氮和超导线圈的杜瓦瓶的底厚要求尽可能的薄。这就对杜瓦瓶的结构做出了限制，其壁厚是越薄越好。

另外，由于杜瓦瓶处于变化的外磁场中时，杜瓦瓶中的金属部件，会在变化磁场中会感应出涡流，涡流引起涡流损耗而导致金属部件温度瞬间上升，如果金属部件与超导块材或者液氮相接触，则会导致超导块材温度升高，影响杜瓦瓶的保温性能，从而影响系统性能，甚至可能造成悬浮系统崩溃，这也是对杜瓦瓶结构的一种限制。

专利号200810219415.2的中国专利公开了另外一种杜瓦瓶，包括基体，基体包括内壁和外壁，内壁表面有一层反光材料，基体由塑料制备而成。此杜瓦的材质虽为非金属材质，避免了涡流的产生，但是由于超导体与底部外表面相隔有真空夹层，使超导体与杜瓦外的磁场源的距离较大，限制了二者之间的相互作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种杜瓦瓶，该杜瓦瓶能有效减小超导体与杜瓦瓶外的磁体之间的距离，又能有效地减弱外磁场在杜瓦瓶中引起的涡流，杜瓦瓶及超导体的保温效果好。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种杜瓦瓶，包括罐体和顶盖，罐体由内壁和外壁组成，内壁和外壁之间形成真空的夹层，其结构特点是：内壁底部中间由蓝宝石片构成，超导体粘接固定在蓝宝石片的下表面，超导体的下表面与外壁内表面间的距离为0.8-1mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

将超导体置于真空夹层其上表面与蓝宝石的下表面紧密贴合，由于蓝宝石在液氮温区内具有极佳的导热性，在77K其导热性能远优于铜，因此液氮区的低温能很好地通过蓝宝石片为媒质传导给超导体，超导体的冷却效果好。与超导体贴合的蓝宝石片为绝缘材料，在时变的外磁场中时，蓝宝石片不会产生涡流温升，也进一步保证了超导体的致冷保温效果。同时，超导体除上表面外，其它各表面均处于真空层中，液氮与外界之间也被真空层隔离，使超导体及液氮的保温、隔热效果好，超导体能很好地保持冷却状态。

现有技术中，超导体浸没在内壁以内的液氮区中，超导体与外磁体的距离大于内、外壁及真空夹层的厚度之和；而本实用新型由于超导体处在内、外壁之间的真空夹层内，其下表面与外壁内表面间的距离为0.8-1mm，超导体与杜瓦瓶外的磁体距离大大缩小，距离可缩小到2.5mm，加强了超导体与磁体之间的相互作用力，提高了整个磁悬浮系统的性能。

上述的内壁除底部蓝宝石片以外的部分和顶盖，由环氧玻纤板制成。

这样，与液氮直接接触的部分均为绝热且绝缘的环氧玻纤板构成，它既能有良好地保温效果；同时，当杜瓦瓶处于变化的外磁场中时，不会感应出涡流产生温升，进一步确保了液氮及超导体的致冷、保温效果。

上的内壁底部的蓝宝石片嵌合在内壁上，且嵌合部位用低温胶密封。

这样，既使蓝宝石片能够较好地固定在内壁上，又能确保内壁的密封性。

上述的内壁底部和外壁的底部之间设有支撑。

这样可在不增加杜瓦瓶内、外壁厚度时，增加杜瓦瓶的机械强度。

上述的外壁底部的壁厚为1-1.5mm。

这样超导体的下表面距离杜瓦瓶外壁外表面的厚度2.5mm内，可以最大限度地减少超导体与杜瓦瓶外相互作用的磁体之间的作用距离。

上述的顶盖螺栓紧固定在罐体的顶部盖住罐口处，顶盖上设有注入口和带止逆阀的排气口，外壁侧面设有抽气嘴。

顶盖上的注入口能方便地向内壁腔中注入液氮，液氮沸腾产生的气体通过由带止逆阀的排气口排出，可以避免温度较高的气体回流到杜瓦内。通过外壁侧面设的抽气嘴可方便地对内壁和外壁间的夹层进行抽真空。

上述的外壁为不锈钢材料制成。这样能保证整个杜瓦瓶的机械强度。同时，由于其与内壁之间以真空阻隔，它也不会影响液氮的保温隔热效果。