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专利号: 2021106698695
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

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。

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)。

9.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);所述氮气虹吸管(6)的出口端正对散热鳍片(82);所述散热鳍片(82)的横截面呈倒三角形或倒置梯形。

10.一种基于权利要求1到9中任意一项所述的磁悬浮列车用超导块材冷却装置的冷却方法,其特征在于包括以下步骤:

S1、将超导块材放置于杜瓦罐内;

S2、通过真空泵连接第一真空管,同时打开第一截止阀,通过真空泵对真空箱进行抽真空作业,经真空计检测真空度合格后停止相关作业,并关闭第一截止阀;

S3、再通过真空泵连接第二真空管,同时打开第二截止阀,通过真空泵对冷凝罐、氮气虹吸管及液氮回流管进行抽真空作用;然后向杜瓦罐内灌注液氮至将高温超导块材完全浸没为止;

S4、开启制冷机,通过制冷机降低冷凝罐内部温度,经温度传感器检测,确保罐内温度稳定的保持在氮气液化温度以下;高温超导块材冷却过程中相变产生的饱和氮气通过虹吸效应被抽取到冷凝罐中,换热重新冷凝的液氮通过液氮回流管回流至杜瓦罐中补充冷却用液氮。