[发明专利]一种用于超导磁体的气液分离装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于超导技术领域，尤指一种可解决向安装有超导磁体的低温容器充注低温液体时由于低温液体气化而对超导磁体造成的冲击损坏的气液分离装置及其方法。

背景技术

超导材料在温度低于临界温度时，进入超导状态，电阻为零。为利用超导材料的这种特性，需将超导材料放在低温液体（比如液氮）中，进行低温冷却，使超导材料电阻为零。因此，需要制造装液氮的低温绝热容器（也称为杜瓦），并对消耗的液氮进行补充。超导故障限流器、超导变压器、超导储能等超导电力设备的超导磁体安装在杜瓦中。补液时，液氮从储槽经过管道进入杜瓦，由于受热气化，部分液氮蒸发成氮气。液氮以气、液混合状态高速进入杜瓦，容易冲击超导磁体，造成超导磁体损伤。为保证超导磁体正常运行，提高超导磁体的可靠性、稳定性，需要减少补液对超导磁体的影响。

补液过程中气化的氮气是造成对超导磁体冲击的主要原因。气化的氮气越多，出口离超导磁体越近，出口速度越大，冲击也就越大。液氮的气化量和储罐压力、管道尺寸、管道绝热效果有关。降低储罐压力，增大管道尺寸，增强管道绝热效果，是减少气化量和出口速度的一种办法。但仍不可避免对超导磁体产生冲击。

因此，在杜瓦外采取措施并不能完全解决补液时对超导磁体的冲击问题，需要在杜瓦内采取措施。

常规杜瓦的主要结构一般有整体型和环型，参见图7、图8所示，均由内筒100和外筒200两个封闭筒组合构成，形成有真空层和低温层两个区域，内筒封闭为低温层盛放低温液体维持低温环境，超导磁体300就放置在内筒中，内筒和外筒之间是真空层起到绝热作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于超导磁体的气液分离装置，其安装在杜瓦内，可将氮气、液氮分离后从不同出口排出，以减少补液过程中对超导磁体的冲击。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种用于超导磁体的气液分离装置，其包括有：

一用于导入低温补液的进液管，其输入口端和杜瓦外的输液管道连通；

一气液分离腔，带有进液口及出液口，其进液口与进液管的输出口端连通，其出液口设在腔体的底部，其顶部敞口或设有出气管，该顶部敞口或设有的出气管的口径大于进液管口径面积；

一用于向杜瓦内导出补液的出液管，其头部入液端口与气液分离腔腔体底部的出液口连通，主体管身水平放置，其尾部出口的朝向非对准杜瓦内放置的超导磁体；

所述用于超导磁体的气液分离装置整体固定在杜瓦的上部，位于杜瓦内放置的超导磁体及盛置的低温液体液面之上。

所述用于超导磁体的气液分离装置的进液管输出口端设在气液分离腔内且出口朝下；该进液管输出至输出口段的管身为水平放置为佳。

所述用于超导磁体的气液分离装置的出液管出口端呈喇叭口状；所述的出液管出口端朝向杜瓦内筒的侧壁；朝向杜瓦内筒的内边侧壁为宜。

所述用于超导磁体的气液分离装置的气液分离腔结构可以是上部大、下部小的漏斗形状。

所述用于超导磁体的气液分离装置气液分离腔的顶部敞口或设有的出气管的口径比进液管口径面积大5倍以上。

在气液分离腔的上部设有作为气体分离出气通道并防止液氮从上部喷出的盖帽。

本发明的另一目的是提供一种用于超导磁体的气液分离的方法，其利用上述装置，可以有效的减少补液过程中对超导磁体的冲击。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

用于超导磁体的气液分离的方法，其是在杜瓦内筒的上部区域设置一如上述的用于超导磁体的气液分离装置，让由杜瓦外输液管道进入的补液流经该装置，使沿输送途中受热气化的氮气分离后从该装置气液分离腔上方的敞口或出气管排出，分离后的补液向下沉积并由底口留出，经由水平设置的出液管出口进入到杜瓦内筒。

所述用于超导磁体的气液分离的方法中，由出液管出口进入到杜瓦内筒的补液先是向杜瓦内筒的内侧壁喷出，沿着壁面流到其内原盛放的液氮液面上。

本发明的优点是：

1.本发明的整体结构设计，可以使得低温绝热容器（杜瓦）在补液时对进入的混合状液氮进行气、液的有效分离，并将气体向外排出，使其不能对杜瓦内的超导磁体造成冲击损伤；

2.本发明的整体结构设计，尤其是对出液口形状及位置的合理安排，可以减少补液时液氮排出速度，有效地避免补液对超导磁体造成冲击损伤。

附图说明

图1为本发明用于超导磁体的气液分离装置一实施例结构示意图（立体视图）。

图2为图1所示实施例的结构示意图（主视）。