[发明专利]一种磁悬浮列车用超导块材冷却装置及冷却方法

权利要求书

1.一种磁悬浮列车用超导块材冷却装置，包括制冷机(1)、真空箱(2)和杜瓦罐(3)，其特征在于：所述真空箱(2)内设置有冷凝罐(4)，并通过真空箱(2)将冷凝罐(4)与外部环境绝热隔离；

所述杜瓦罐(3)通过挠性隔离管(5)与真空箱(2)连通，挠性隔离管(5)内设置有相互独立的氮气虹吸管(6)和液氮回流管(7)；所述氮气虹吸管(6)和液氮回流管(7)将杜瓦罐(3)与冷凝罐(4)连通并构成封闭的氮气转换与循环回路；

所述冷凝罐(4)内设置有用于对气态氮气进行换热冷凝的换热器(8)，换热器(8)与所述制冷机(1)固定导热相连；

所述磁悬浮列车用超导块材冷却装置使用时，高温超导块材浸没于所述杜瓦罐(3)的液氮中，液氮在高温超导块材冷却过程中自身温度升高，部分液氮将相变为饱和氮气，所述杜瓦罐(3)内压力将不断增大，冷凝罐与杜瓦罐之间发生虹吸效应，饱和氮气将克服自身表面张力并通过氮气虹吸管(6)自行进入到所述冷凝罐(4)中，饱和氮气与换热器(8)接触后，重新冷凝为液氮后通过液氮回流管(7)重新进入到杜瓦罐(3)中；

所述换热器(8)包括连接座(81)，连接座(81)上均匀设置有若干散热鳍片(82)；所述散热鳍片(82)的横截面呈倒三角形或倒置梯形,且侧面倾斜角度为0.25°-0.5°；

所述散热鳍片(82)上设置多个导通孔，所述氮气虹吸管穿过所述导通孔插入到散热鳍片(82)，且氮气虹吸管位于散热鳍片(82)之间的部分均匀设置有多个透气孔。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮列车用超导块材冷却装置，其特征在于：所述挠性隔离管(5)包括采用波纹管制作的内管(51)和外管(52)，所述内管(51)和外管(52)同心设置，且内管(51)与外管(52)之间填充有绝热层(53)；所述内管(51)中设置有若干用于支撑氮气虹吸管(6)和液氮回流管(7)的固定片(54)，并通过固定片(54)使氮气虹吸管(6)、液氮回流管(7)和内管(51)中的任意两管道之间均留有隔离间隙。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮列车用超导块材冷却装置，其特征在于：所述内管(51)与外管(52)之间均匀设置有若干管道支撑片(55)，所述绝热层(53)填充于管道支撑片(55)之间。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮列车用超导块材冷却装置，其特征在于：所述真空箱(2)包括相互连接的箱体(21)和顶盖(22)，所述制冷机(1)通过减震器(9)与顶盖(22)固定相连；所述冷凝罐(4)包括罐体(41)，罐体(41)顶部设置有换热器(8)，所述制冷机(1)的冷头(11)穿过顶盖(22)与换热器(8)导热相连。

5.根据权利要求4所述磁悬浮列车用超导块材冷却装置，其特征在于：所述冷头(11)上设置有用于控制其输出冷量的加热管(10)，所述加热管(10)还连接有用于控制器加热温度的温控器。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮列车用超导块材冷却装置，其特征在于：所述冷凝罐(4)上还设置有与外部液氮源连通的液氮补给管(12)，所述液氮补给管(12)上设置有调节截止阀(13)；所述液氮补给管(12)上还设置有波纹补偿管(14)。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮列车用超导块材冷却装置，其特征在于：所述冷凝罐(4)上还连接有与外部环境连通的安全管(15)，安全管(15)上设置有用于控制其通断状态的安全阀(16)；所述安全管(15)还并联有第一真空管(17)，所述第一真空管(17)上设置有第一截止阀(18)。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮列车用超导块材冷却装置，其特征在于：所述真空箱(2)上还设置有与外界连通的检测管(19)和第二真空管(20)，所述检测管(19)分别连接有真空计(23)和航空接头(24)，真空箱(2)内设置有与航空接头(24)相连的温度传感器(25)；所述第二真空管(20)上设置有第二截止阀(26)。