[实用新型]低导热高强度超导磁体承重吊杆

说明书

技术领域

    本实用新型是应用于超导磁体设备中，连接超导磁体与室温部件的承重吊杆。

背景技术

    超导磁体运行在低温环境中，其性能也与温度紧密相关，一般采用液氦浸泡方式或低温制冷机进行冷却并使其维持在所需温度，为降低超导磁体的制冷负荷或液氦蒸发速度，必须尽可能减少其漏热。承重吊杆是超导磁体设备不可或缺的部件，它将超导磁体悬吊于杜瓦中以减少与外界的接触，由于它同时连接着超导磁体和室温部件且具有较大的横截面积，其产生的漏热是超导磁体中固体传导漏热的主要形式，因此有必要对其进行合理的设计，在保证强度的同时最大限度地降低其漏热。

现行的大多数承重吊杆采用不锈钢材料以保证强度需要，为降低漏热，通常采用以下两种方法：1）在承重吊杆与超导磁体或杜瓦的连接处增加热隔断，如加入环氧垫圈和套管等；2）增加或延长导热路径。方法一较为简单，但由于材料导热系数较高，只能在一定程度上降低其传导漏热；方法二使其自身及杜瓦结构变得复杂，也增加了制造难度。

实用新型内容

    本实用新型要解决的技术问题是提供一种低导热高强度超导磁体承重吊杆，它具有较高的强度和很低的导热，可大幅降低超导磁体的传导漏热。

    本实用新型的技术方案如下：

一种低导热高强度超导磁体承重吊杆，包括有?6 mm玻纤棒和两个相同的金属连接头，所述?6 mm玻纤棒的两端插入于所述金属连接头的?6 mm通孔内，所述金属连接头是直径为12 mm的不锈钢棒，其一端带有外螺纹，另一端为缩径变形段。

金属连接头加热至200 ℃后装入压制模具内，再用辗压机挤压压制模具，从而使所述的金属连接头受压变形并与所述玻纤棒端部产生抱紧力。所述压制模具为两个相同的40 Cr钢块，所述40 Cr钢块一侧带有半圆形槽，两个所述的40 Cr钢块合在一起可形成一个圆形槽。

    本实用新型采用以下方法达到低导热、高强度、制造简单和方便使用的设计目的：

（1）、在国内，玻纤棒已经成为商业并且价格低廉，该材料具有很低的导热系数和很高的抗拉强度，室温下其抗拉强度可达到1000 MPa，低温下则强度更高，150 K时其导热率仅约为0.56 W/m·K（约为不锈钢的1/20），因此采用玻纤棒作为承重吊杆的主体材料可大大降低传导漏热。

（2）、由于玻纤棒端部不可进行机加工（否则会导致玻璃纤维断裂，无法保证承力），在其两端增加金属连接头解决了玻纤棒与超导磁体或杜瓦法兰的连接问题。

（3）、玻纤棒端部加热后有少许的软化，使其在压制过程中易于变形，同时也可防止因压制产生裂纹。

（4）、当压制模具被挤压到位后，金属连接头单边压缩量最大为0.45 mm，此压缩量通过实验测得，大于或小于该值都会使吊杆承力能力下降。

本实用新型的承拉测试结果：

测试时，承重吊杆两端的金属连接头固定在拉力测试仪器上，当拉力达到800公斤时，在其一端的容器中注入液氮以模拟承重吊杆在超导磁体杜瓦中的温度条件，然后继续增加拉力载荷，直至金属连接头与玻纤棒出现滑动破坏。对多根承重吊杆进行测试表明，单根可承受大于1200公斤的拉力载荷。

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构简单，使用方便，工艺简单且可重复性好，在保证强度的前提下，大幅降低了超导磁体的传导漏热，减少了超导磁体设备的制冷负荷或液氦蒸发速度，可广泛应用于各种超导磁体设备中。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为其中一根吊杆承拉测试的‘距离—力’曲线。

具体实施方式

参见图1、图2，一种低导热高强度超导磁体承重吊杆，包括有?6 mm玻纤棒1和两个相同的金属连接头2，所述?6 mm玻纤棒1两端插入于所述金属连接头2的?6 mm通孔内，所述金属连接头一端带有外螺纹3，另一端为缩径变形段4。

用加热带将金属连接头1加热至200 ℃后，依次将这两个金属连接头2装入压制模具内，再用辗压机挤压压制模具，拆除压制模具后即完成了一根承重吊杆的制作。