專利名稱：傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體用熱開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫工程用熱開關(guān)，特別涉及傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體用熱開關(guān)。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)磁體必須運行在低溫環(huán)境下，傳導(dǎo)冷卻的磁體與制冷機(jī)的二級冷頭相連。由于制冷機(jī)二級冷頭的效率很低，當(dāng)磁體質(zhì)量較大時，磁體冷卻的時間很長。而制冷機(jī)一級冷頭的效率相對較高。為了充分利用一級冷頭的冷量，可用熱開關(guān)將一級冷頭與磁體相連，縮短磁體的冷卻時間。作為一級冷頭和磁體之間的熱連接和熱隔斷的熱開關(guān)應(yīng)該具有高的傳熱效率和高的可靠性。機(jī)械式熱開關(guān)已經(jīng)證明是不可靠的，并且需要較大的力來驅(qū)動，磁電—阻熱開關(guān)除了運行在極低溫度下外，其效率很低。熱管式熱開關(guān)通常反應(yīng)時間很長。美國專利4366680公開了一種氣隙式熱開關(guān)，可以提供可靠的熱連接和熱隔斷。但該氣隙式熱開關(guān)運行需要控制吸附泵的溫度，吸附泵的溫度由加熱和冷卻線圈控制，需要一套加熱和冷卻線圈運行控制系統(tǒng)和電源，系統(tǒng)比較復(fù)雜。并且現(xiàn)有的熱開關(guān)的熱容和開關(guān)比都很小，熱開關(guān)的的熱容比小會造成傳熱功率降低，而開關(guān)比小會造成當(dāng)熱開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，其漏熱增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不可靠、效率低、系統(tǒng)復(fù)雜以及熱容和開關(guān)比都很小的缺點，提供一種新型傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體用熱開關(guān)。
本發(fā)明是一個連接在冷屏上蓋與磁體上法蘭之間的圓筒罐形密閉容器，由上下兩圓端板及伸出的翅片和薄壁圓筒型外殼組成，上下兩圓端板為高熱導(dǎo)材料制作，圓端板內(nèi)表面上有按一定間距排列的平行的紫銅翅片，兩圓端板之間的翅片是相互穿插交叉的，在相鄰的翅片之間存在有間隙。薄壁圓筒外殼是用低導(dǎo)熱材料制成的。兩圓端板和外殼采用正反螺紋連接。圓筒罐形密閉容器內(nèi)充滿一個大氣壓的氮氣。裝配時，螺紋上涂有DW-3低溫環(huán)氧樹脂，旋進(jìn)后置于烘箱中烘烤固化，以保證開關(guān)在低溫下氣體不泄露。
本發(fā)明運用熱開關(guān)內(nèi)氣體隨溫度的降低而發(fā)生相變的原理，熱開關(guān)冷卻之初，此時熱開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時，開關(guān)內(nèi)的氣體處于連續(xù)流狀態(tài)，氣體是良好的傳熱媒介，一級冷頭的冷量經(jīng)上翅片通過氣體的導(dǎo)熱傳遞給下翅片，再由下翅片傳遞給磁體。隨著冷卻過程的進(jìn)行，一級冷頭溫度的降低，熱開關(guān)內(nèi)氣體的溫度隨之降低，當(dāng)熱開關(guān)內(nèi)的氣體達(dá)到冷凝溫度時，就會冷凝成液體，此時熱開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)。
本發(fā)明熱開關(guān)無需抽真空，導(dǎo)通能力強(qiáng)，開關(guān)比大，無需外界控制?？梢杂行У目s短現(xiàn)有傳導(dǎo)冷卻磁體系統(tǒng)的冷卻時間。


圖1為傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體示意圖，圖中1超導(dǎo)磁體、2冷屏、3真空容器、4熱開關(guān)、5一級冷頭、6二級冷頭、7導(dǎo)冷線；圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖中8上圓端板、9薄壁圓筒、10下圓端板。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1所示是傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，制冷機(jī)的一級冷頭5與冷屏2相連，本發(fā)明熱開關(guān)4安裝于冷屏2與超導(dǎo)磁體1上的法蘭之間。制冷機(jī)的二級冷頭6通過導(dǎo)冷帶7與磁體1相連。磁體1、冷屏2、熱開關(guān)4、一級冷頭5、二級冷頭6、導(dǎo)冷帶7均放置在低溫容器3內(nèi)。
如圖2所示，本發(fā)明熱開關(guān)4為一圓筒罐形密閉容器，包括上圓端板8、下圓端板10和薄壁圓筒9。薄壁圓筒9為罐形密閉容器的壁面，用環(huán)氧玻璃鋼制作。上圓端板8和下圓端板10為高熱導(dǎo)材料制作，圓端板內(nèi)表面上有垂直于圓端板面按一定間距平行排列的紫銅翅片，兩圓端板的翅片可相互交叉插進(jìn)，但一圓端板上的翅片距另一圓端板保持一定距離，其中上翅片不可觸及氣體冷凝成液體的表面，相鄰翅片間隙為1mm。上圓端板8、下圓端板10和薄壁環(huán)氧玻璃鋼圓筒9采用正反羅紋連接，熱開關(guān)4的軸向長度由薄壁環(huán)氧玻璃鋼圓筒9旋進(jìn)的深度來控制。裝配時，螺紋上涂有DW-3低溫環(huán)氧樹脂，旋進(jìn)后置于烘箱中烘烤固化，保證罐體密封。圓筒罐形密閉容器內(nèi)充滿一個大氣壓的氮氣。
本發(fā)明運行的低溫環(huán)境由制冷機(jī)提供，制冷機(jī)的一級冷頭5與熱開關(guān)4的上端相連，下端與超導(dǎo)磁體1的法蘭相連。冷卻過程開始后，熱開關(guān)4開始工作，開關(guān)內(nèi)的氣體處于連續(xù)流狀態(tài)，氣體是良好的傳熱媒介，一級冷頭的冷量經(jīng)上翅片通過氣體的導(dǎo)熱傳遞給下翅片，再由下翅片傳遞給磁體，即熱開關(guān)4處于導(dǎo)通狀態(tài)。隨著冷卻過程的進(jìn)行，熱開關(guān)4氣體溫度進(jìn)一步降低，當(dāng)達(dá)到氣體冷凝溫度(77K)時，氣體凝結(jié)為液體。上下翅片之間沒有了傳熱介質(zhì)，處于真空狀態(tài)，傳熱量大大減少，此時，熱開關(guān)4處于關(guān)斷狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體用熱開關(guān)，其特征在于其為一圓筒罐形密閉容器，包括上圓端板[8]、下圓端板[10]和薄壁圓筒[9]；薄壁圓筒[9]為罐形密閉容器的壁面；上圓端板[8]和下圓端板[10]內(nèi)表面上有垂直于上下圓端板面按一定間距平行排列的紫銅翅片，上、下兩圓端板的翅片相互交叉插進(jìn)，一圓端板上的翅片距另一圓端板保持一定距離，其中上翅片不可觸及氣體冷凝成液體的表面，在相鄰的翅片之間存有間隙；上圓端板[8]和下圓端板[10]為高熱導(dǎo)材料制作，薄壁圓筒[9]用低導(dǎo)熱材料制成；圓筒罐形密閉容器內(nèi)充滿一個大氣壓的氮氣；上圓端板[8]、下圓端板[10]和薄壁圓筒[9]之間采用正反羅紋連接，熱開關(guān)[4]的軸向長度由薄壁圓筒[9]旋進(jìn)的深度來控制；裝配時，螺紋上涂有DW-3低溫環(huán)氧樹脂，旋進(jìn)后置于烘箱中烘烤固。
全文摘要
一種傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體用熱開關(guān)，其特征在于其為一圓筒罐形密閉容器，包括上圓端板[8]、下圓端板[10]和薄壁圓筒[9]；薄壁圓筒[9]為罐形密閉容器的壁面；上圓端板[8]和下圓端板[10]內(nèi)表面上有按一定間距排列的平行的紫銅翅片，上、下兩圓端板的翅片相互交叉插進(jìn)，在相鄰的翅片之間存有間隙；上圓端板[8]和下圓端板[10]為高熱導(dǎo)材料制作，薄壁圓筒[9]用低導(dǎo)熱材料制成；上圓端板[8]、下圓端板[10]和薄壁圓筒[9]之間采用正反羅紋連接，熱開關(guān)[4]的軸向長度由薄壁圓筒[9]旋進(jìn)的深度來控制。本發(fā)明熱開關(guān)無需抽真空，導(dǎo)通能力強(qiáng)，開關(guān)比大，無需外界控制，可以有效地縮短現(xiàn)有傳導(dǎo)冷卻磁體系統(tǒng)的冷卻時間。
文檔編號F28D15/02GK1991287SQ200510130740
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者趙保志, 刁彥華, 王秋良, 戴銀明, 雷源忠, 宋守森, 劉宏偉 申請人:中國科學(xué)院電工研究所