一种超导磁体用低温杜瓦及其关键尺寸参数的设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103177841A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103177841103177841A(43)申请公布日2013.06.26(21)申请号201310074846.5F17C1/12(2006.01)(22)申请日2013.03.08F17C13/06(2006.01)(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号申请人云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院(72)发明人李敬东冯强王利琴宋萌董洪达郝层层李小雨曹昆南王达达(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人朱仁玲(51)Int.Cl.H01F6/04(2006.01)F17C1/04(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图3页附图3页(54)发明名称一种超导磁体用低温杜瓦及其关键尺寸参数的设计方法(57)摘要本发明公开了一种超导磁体用低温杜瓦，包括中空的环形筒体、上下封头和承载杆，其中上下封头分别与环形筒体的上下端密封连接，并共同构成真空室；封头上还开有多个通孔，这些通孔分别用于安装制冷机机头、吊杆，以及供信号线、真空规管、真空表头和电流引线穿入；承载杆用于将超导磁铁吊装或支撑在真空室内，其数量为2根以上。本发明还公开了相应的关键尺寸参数的设计方法。通过本发明，能够获得在各类工况下均可承受较大应力，避免盖板的变形或损坏，并显著减少漏热现象发生的超导磁铁用低温杜瓦，并为此类杜瓦设计时提供便利、合理的设计指标。CN103177841ACN103784ACN103177841A权利要求书1/2页1.一种超导磁体用低温杜瓦，该杜瓦包括中空的环形筒体、上封头、下封头和吊杆，其特征在于：所述上封头通过法兰与环形筒体的上端连接，并在两者之间的接触面上配备有密封组件；上封头上还开有多个通孔，这些通孔分别用于安装制冷机机头、吊杆，以及用于供信号线、真空规管、真空表头和电流引线穿入；所述下封头同样通过法兰与环形筒体的下端连接并在其接触面上配备有密封组件，或是通过焊接方式直接与环形筒体的下端密封结合，由此与上封头、环形筒体共同构成真空室；所述吊杆的数量为2根以上，分别用于将超导磁体吊装在真空室内。2.一种超导磁体用低温杜瓦，该杜瓦包括中空的环形筒体、上封头、下封头和支撑杆，其特征在于：所述上封头通过法兰与环形筒体的上端连接并在两者之间的接触面上配备有密封组件，或是通过焊接方式直接与环形筒体的上端密封结合；所述下封头通过法兰与环形筒体的下端连接并在其接触面上配备有密封组件，由此与上封头、环形筒体共同构成真空室；所述下封头上还开有多个通孔，这些通孔分别用于安装制冷机机头、支撑杆，以及用于供信号线、真空规管、真空表头和电流引线穿入；所述支撑杆的数量为2根以上，分别用于将超导磁体支撑处在真空室内。3.如权利要求1或2所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述密封组件包括设置在上下封头各自与筒体的接触面上的凹槽，以及装在各个凹槽中的真空用橡胶密封圈。4.如权利要求3所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述杜瓦的整体高度L被设定为满足以下表达式：L=L1+L2+λR，其中L1表示制冷机冷头的长度，L2表示超导磁体的高度，R表示超导磁体的直径，λ取5.如权利要求4所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述吊杆或支撑杆的截面积S满足以下表达式：其中wq表示吊杆或支撑杆的漏热，Q表示制冷机的制冷量，[σ]为由吊杆或支撑杆自身的许用应力,G为所承载超导磁体的重量，η取6.如权利要求1-5任意一项所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述上下封头、环形筒体和杆均由不锈钢材料制成。7.如权利要求6所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述上封头的厚度H满足以下表达式：H≥2%D，其中D为环形筒体的内径。8.如权利要求1-7任意一项所述的超导磁体用低温杜瓦，其特征在于，所述杜瓦的环形筒体上靠近中间的位置设置有环形把手，以便杜瓦的抬放。9.一种用于超导磁体用低温杜瓦的关键尺寸参数的设计方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：（a）按照所承载的超导磁体的外径，在国标GB/T6070-2007所规定的尺寸序列中选取对应的真空室及配套法兰，由此确定真空室的主尺寸也即环形筒体的内径D、环形筒体的厚度和配套法兰的外径；2CN103177841A权利要求书2/2页（b）根据关系式L=L1+L2+λR，计算并确定杜瓦的整体高度L，其中L1表示制冷机冷头的长度，L2表示超导磁体的高度，R表示超导磁体的直径，λ取（c）根据超导磁体的规格，选择支撑杆或吊杆结构来实现对超导磁体的承载；此外利用步骤（a）所确定的环形筒体内径D，相应确定上下封头的外径，同时选取适当的封头厚度H：（d）根据