專利名稱：配備有包括吸收劑的網(wǎng)層的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，更具體地，涉及一種能夠吸收內(nèi)部氣體以及防止傳導(dǎo)熱量的傳遞的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器。
背景技術(shù)：
通常，超導(dǎo)性定義為在極低溫度(-196℃)下對于流過導(dǎo)體的電流的電阻為零，超導(dǎo)電纜是使用具有上述特性的導(dǎo)體制成的電力傳輸電纜。圖6是示出常規(guī)超導(dǎo)電纜的縱向剖面圖。參照圖6，超導(dǎo)電纜包括具有超導(dǎo)體的電纜芯10、以及形成包圍電纜芯10的液氮通道并且還提供真空絕熱功能的低溫保持器。
電纜芯10通常是通過在作為普通液氮通道的成形器(former)(未示出)上卷繞超導(dǎo)體(未示出)和電絕緣體(未示出)而制成的，電流在電纜芯中流動。
低溫保持器包括直接包圍電纜芯10的內(nèi)部金屬覆層20、包圍內(nèi)部金屬覆層20的外部金屬覆層30、通過卷繞在內(nèi)部金屬覆層20與外部金屬覆層30之間而形成的MLI(多層絕熱)膜40、以及設(shè)置于MLI膜40的最內(nèi)側(cè)的吸收劑50。
內(nèi)部金屬覆層20和外部金屬覆層30通常由金屬制成，并被折皺以在兩個金屬覆層20、30之間形成折皺管，將該折皺管保持為真空。
圖7a是示出用于超導(dǎo)電纜的常規(guī)低溫保持器的MLI膜的一個示例的剖面圖，圖7b是示出用于超導(dǎo)電纜的常規(guī)低溫保持器的MLI膜的另一示例的剖面圖。如圖7a和7b所詳細(xì)示出的，MLI膜40通常由數(shù)次交疊的網(wǎng)層(net layer)41和輻射截獲層43構(gòu)成。MLI膜40可以具有如下的層結(jié)構(gòu)一個網(wǎng)層41和一個輻射截獲層43層疊以形成單位層，然后重復(fù)該單位層，如圖7a所示；或者兩個層疊的網(wǎng)層41和一個輻射截獲層43層疊以形成單位層，然后重復(fù)該單位層，如圖7b所示。
這里，網(wǎng)層41用于最小化傳導(dǎo)熱量，通常由諸如聚酯的纖維材料制成。輻射截獲層43用于截獲輻射熱量，通常由覆有鋁的膜制成。
吸收劑50起到吸收氣體或液體中的特殊成分的作用，將其分類為化學(xué)吸收劑和物理吸收劑。吸收劑50通常在低溫下進(jìn)行吸收，而在高溫下進(jìn)行釋放(吸收的逆過程)。此外，為了用于低溫保持器，通常以將普通的活性碳塊裝在滲透性袋(tea bag)等中的方式將吸收劑50不連續(xù)地壓縮在MLI膜40的最內(nèi)側(cè)上。由于吸收劑隨溫度降低而表現(xiàn)出越優(yōu)異的吸收能力，所以將吸收劑50壓縮到MLI膜40的最內(nèi)側(cè)。
現(xiàn)在，更詳細(xì)地描述常規(guī)技術(shù)中使用的吸收劑50的工作。在如上所述的常規(guī)超導(dǎo)電纜中，當(dāng)在其中放入冷的液體以降低其溫度時，附于MLI膜40的最內(nèi)側(cè)的吸收劑50進(jìn)行活性吸收操作以顯著增大真空度，并且在室溫下從其表面放出氣體，從而影響低溫保持器的真空度。
這種應(yīng)用了上述吸收劑50的常規(guī)超導(dǎo)電纜具有在一定程度上改善了絕熱能力并且增大了真空度的優(yōu)點。然而，在常規(guī)技術(shù)中使用的吸收劑50被放入滲透性袋，由此非直接地接觸氣體，此外，吸收劑50形成了相對較小的表面積與體積比，這導(dǎo)致吸收能力降低。此外，多層膜被壓縮了吸收塊尺寸的大小，因此降低了該部分的絕熱能力。此外，將吸收劑包裝在滲透性袋中很麻煩，并且需要額外的附著工藝來將吸收劑50固定到MLI膜40的內(nèi)側(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計了本發(fā)明來解決常規(guī)技術(shù)的問題，因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其通過將吸收功能一體化到MLI膜的網(wǎng)層中而不單獨地包括吸收劑來同時起到MLI膜和吸收劑的作用。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其在真空度和絕熱性方面性能優(yōu)異。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其可以用更容易的方式來安裝。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其包括內(nèi)部金屬覆層，包圍電纜芯并且具有折皺的形狀；外部金屬覆層，包圍內(nèi)部金屬覆層；以及多層絕熱膜，纏繞在內(nèi)部金屬覆層與外部金屬覆層之間，并且通過交替地層疊用于截獲輻射熱量的輻射截獲層和用于最小化傳導(dǎo)熱量的網(wǎng)層而形成，其中，在從多層絕熱膜的內(nèi)側(cè)起的第一網(wǎng)層、第二網(wǎng)層或者第三網(wǎng)層中纏繞有包括吸收劑的網(wǎng)層，并且所述包括吸收劑的網(wǎng)層配備有用于吸收低溫保持器中的氣體的吸收劑。
優(yōu)選地，吸收劑是活性碳，所述活性碳以粉末狀附著于所述包括吸收劑的網(wǎng)層。
優(yōu)選地，所述包括吸收劑的網(wǎng)層被纏繞成節(jié)距比多層絕熱膜的寬度更寬或更窄的螺旋圖案。
在本發(fā)明的另一方面，還提供了一種用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其包括內(nèi)部金屬覆層，包圍電纜芯并且具有折皺的形狀；外部金屬覆層，包圍內(nèi)部金屬覆層；以及多層絕熱膜，纏繞在內(nèi)部金屬覆層與外部金屬覆層之間，并且通過交替地層疊用于截獲輻射熱量的輻射截獲層和用于最小化傳導(dǎo)熱量的網(wǎng)層而形成，其中，多層絕熱膜的多個網(wǎng)層中的至少一個配備有用于吸收低溫保持器中的氣體的吸收劑。
優(yōu)選地，吸收劑是活性碳，所述活性碳以粉末狀附著于所述包括吸收劑的網(wǎng)層。
此時，所述配備有吸收劑的網(wǎng)層可以是多層絕熱膜的最內(nèi)網(wǎng)層。
此外，所述配備有吸收劑的網(wǎng)層還可以是從多層絕熱膜的內(nèi)側(cè)起的第二網(wǎng)層或者第三網(wǎng)層。


參照附圖，根據(jù)以下對實施例的說明，本發(fā)明的其他目的和方面將變得顯而易見，在附圖中圖1是超導(dǎo)電纜的徑向剖面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的配備有包括吸收劑的網(wǎng)層的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器；圖2是沿圖1的線A-A截取的剖面圖；
圖3a示出了在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器中，多層絕熱膜的網(wǎng)層是如何纏繞的；圖3b示出了在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器中，多層絕熱膜的網(wǎng)層是如何纏繞的；圖4a是超導(dǎo)電纜的剖面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的配備有包括吸收劑的網(wǎng)層的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器；圖4b是超導(dǎo)電纜的剖面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的配備有包括吸收劑的網(wǎng)層的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的配備有包括吸收劑的網(wǎng)層的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器是如何工作的；圖6是超導(dǎo)電纜的徑向剖面圖，其示出了用于超導(dǎo)電纜的常規(guī)低溫保持器；圖7a是示出用于超導(dǎo)電纜的常規(guī)低溫保持器中所使用的多層絕熱膜的一個示例的剖面圖；以及圖7b是示出用于超導(dǎo)電纜的常規(guī)低溫保持器中所使用的多層絕熱膜的另一示例的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在說明之前，應(yīng)該理解，基于發(fā)明者可以適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語以最佳地進(jìn)行說明的原則，不應(yīng)將本說明書和所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語理解為僅限于通常和字典的意義，而應(yīng)該基于與本發(fā)明的技術(shù)方面對應(yīng)的意義和概念來解釋。因此，本文給出的說明只是僅僅出于示例目的的優(yōu)選示例，并非旨在限制本發(fā)明的范圍，因此應(yīng)該理解，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行其他等同和修改。
圖1是超導(dǎo)電纜的徑向剖面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的配備有包括吸收劑的網(wǎng)層的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，而圖2是沿圖1的線A-A截取的剖面圖。參照圖1和圖2，超導(dǎo)電纜包括電纜芯10、以及形成包圍電纜芯10的液氮通道并且還起到真空絕熱作用的低溫保持器。
電纜芯10通常是通過卷繞超導(dǎo)體和電絕緣體的方式制成的，在本發(fā)明中電纜芯沒有具體限制。
低溫保持器包括直接包圍電纜芯10的內(nèi)部金屬覆層20、包圍內(nèi)部金屬覆層20的外部金屬覆層30、通過卷繞在內(nèi)部金屬覆層20與外部金屬覆層30之間而形成的MLI(多層絕熱)膜40、以及設(shè)置于MLI膜40的最內(nèi)網(wǎng)層的內(nèi)側(cè)的包括吸收劑的網(wǎng)層41’。
內(nèi)部金屬覆層20和外部金屬覆層30通常由金屬制成，并被折皺以在兩個金屬覆層20、30之間形成折皺管，該折皺管保持為真空。
與常規(guī)技術(shù)中一樣，MLI膜40通常通過將網(wǎng)層41和輻射截獲層43數(shù)次交替層疊而構(gòu)成。這里，網(wǎng)層41用于最小化輻射熱量，通常由諸如聚酯的纖維材料制成。輻射截獲層43用于截獲傳導(dǎo)熱量，通常由覆有鋁的膜制成。
包括吸收劑的網(wǎng)層41’通過將吸收劑附著于MLI膜40中所使用的普通網(wǎng)層41而制成，其形成于MLI膜40的內(nèi)側(cè)上。這里使用的吸收劑優(yōu)選為活性碳。由于網(wǎng)層通常由諸如聚酯的纖維材料制成，所以活性碳的細(xì)微顆粒容易附著于網(wǎng)層，即使少量的活性碳也可以提供足夠的吸收能力。然而，為了制成高性能的活性碳附著網(wǎng)層，可以將粘附劑用于活性碳的附著。
圖3a和3b各自示出了包括吸收劑的網(wǎng)層是如何纏繞的。參照圖3a，將包括吸收劑的網(wǎng)層41’按使其節(jié)距P窄于MLI膜40的寬度W的方式纏繞成螺旋圖案。參照圖3b，將包括吸收劑的網(wǎng)層41’按使其節(jié)距P寬于MLI膜40的寬度W的方式纏繞成螺旋圖案。在前一種情況中，包括吸收劑的網(wǎng)層41’覆蓋整個內(nèi)部金屬覆層20，而在后一種情況中，包括吸收劑的網(wǎng)層41’間斷地部分覆蓋內(nèi)部金屬覆層20。可以根據(jù)超導(dǎo)電纜需要的吸收能力來適當(dāng)?shù)剡x擇纏繞方法。
圖4a是超導(dǎo)電纜的剖面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器。參照圖4a，在該實施例的低溫保持器中，包括吸收劑的網(wǎng)層41’形成在從MLI膜40的內(nèi)側(cè)起的第二網(wǎng)層的內(nèi)側(cè)上，而不是像先前的實施例那樣形成在MLI膜40的最內(nèi)網(wǎng)層的內(nèi)側(cè)。包括吸收劑的網(wǎng)層41’也可以形成在第三網(wǎng)層的內(nèi)側(cè)。
圖4b是超導(dǎo)電纜的剖面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器。參照圖4b，與先前實施例不同，MLI膜40的最內(nèi)網(wǎng)層配備有吸收劑，而沒有形成單獨的包括吸收劑的網(wǎng)層41’。同時也可以通過與其位置無關(guān)地對常規(guī)MLI膜40的至少一個網(wǎng)層41提供吸收劑，來構(gòu)成用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器。
同時，吸收劑通常在低溫進(jìn)行吸收而在高溫進(jìn)行釋放，這種釋放可以延長吸收劑的壽命。在本發(fā)明中，吸收劑優(yōu)選為活性碳，在這種情況下，在0K到270K的溫度下可以保持吸收功能，在300k到1000k的溫度出現(xiàn)釋放。
現(xiàn)在，對根據(jù)本發(fā)明的具有吸收功能的低溫保持器的應(yīng)用和工作進(jìn)行說明。首先，對于根據(jù)本發(fā)明的低溫保持器的應(yīng)用，在低溫液體(例如液氮或者液氦)流入低溫保持器之前，在300k到500k的高溫下長時間地進(jìn)行滲出(bleeding)處理。在滲出處理中，將吸收到低溫保持器的網(wǎng)層41’所配備的吸收劑(即活性碳)中的氣體以及包含在金屬覆層20、30和MLI膜40中的氣體放出，從而減少了超導(dǎo)體在使用時放出的氣體量。
然后，使低溫液體流入低溫保持器。此時，將低溫保持器的內(nèi)部冷卻，在低溫保持器的長度為30m的情況下該處理通?；ㄙM大約4小時。如果低溫保持器冷卻了，則出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，其中固體表面冷卻到低溫，使氣體凝結(jié)，因此急劇地提高了真空度。如果將低溫保持器的內(nèi)部足夠冷卻并且將真空度提高到真空泵(未示出)中的真空度的大小，則結(jié)束滲出處理。
同時，在超導(dǎo)管中流有電流的情況下，從金屬覆層20、30和MLI膜40產(chǎn)生氣體。在本發(fā)明中，附著于包括吸收劑的網(wǎng)層41’的吸收劑去除了氣體而無需使用滲透性袋形式的單獨吸收劑。
圖5示出了氣體被吸收到根據(jù)本發(fā)明的低溫保持器的包括吸收劑的網(wǎng)層41’中。參照圖5，發(fā)出的氣體顆粒被吸收到包括吸收劑的網(wǎng)層41’所配備的的吸收劑中。此時，由于包括吸收劑的網(wǎng)層41’連續(xù)地配備有吸收劑，所以可以比吸收劑不連續(xù)的常規(guī)結(jié)構(gòu)更有效地從每個角落吸收氣體。此外，由于吸收劑直接與氣體接觸，所以可以進(jìn)一步提高吸收效率。
同時，除了本發(fā)明的以上用于示例的實施例之外，還可以使用其他種類的吸收劑和吸收方法，這些變型例也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的如上構(gòu)成的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器示出了以下效果。首先，沒有像常規(guī)低溫保持器中那樣按滲透性袋的形式來安裝吸收劑的麻煩，與塊狀吸收劑需要的空間相比可以減小吸收劑所需要的空間。其次，由于包括吸收劑的網(wǎng)層是連續(xù)安裝的，所以可以更有效地吸收真空泵未去除的或者從折皺金屬管和MLI膜產(chǎn)生的低溫保持器中的氣體，以保持高的真空度。第三，消除了常規(guī)地形成在吸收劑附著位置上的MLI膜的局部壓縮區(qū)域，從而確保了更好的絕熱能力。第四，可以使用通常的卷繞機(jī)簡單地安裝包括吸收劑的網(wǎng)層。
已經(jīng)基于有限的實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行了說明。然而，應(yīng)該理解，表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明和具體示例僅僅是作為示例給出的，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)該詳細(xì)說明可以顯見在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其包括內(nèi)部金屬覆層，包圍電纜芯并且具有折皺的形狀；外部金屬覆層，包圍內(nèi)部金屬覆層；以及多層絕熱膜，纏繞在內(nèi)部金屬覆層與外部金屬覆層之間，并且通過交替地層疊用于截獲輻射熱量的輻射截獲層和用于最小化傳導(dǎo)熱量的網(wǎng)層而構(gòu)成，其中，在從所述多層絕熱膜的內(nèi)側(cè)起的第一網(wǎng)層、第二網(wǎng)層或者第三網(wǎng)層中纏繞有包括吸收劑的網(wǎng)層，并且所述包括吸收劑的網(wǎng)層配備有用于吸收低溫保持器中的氣體的吸收劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其中，所述吸收劑是活性碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其中，所述活性碳以粉末狀附著于所述包括吸收劑的網(wǎng)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其中，所述包括吸收劑的網(wǎng)層被纏繞成節(jié)距比所述多層絕熱膜的寬度更寬的螺旋圖案。
5.一種用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其包括內(nèi)部金屬覆層，包圍電纜芯并且具有折皺的形狀；外部金屬覆層，包圍內(nèi)部金屬覆層；以及多層絕熱膜，纏繞在內(nèi)部金屬覆層與外部金屬覆層之間，并且通過交替地層疊用于截獲輻射熱量的輻射截獲層和用于最小化傳導(dǎo)熱量的網(wǎng)層而構(gòu)成，其中，所述多層絕熱膜的多個網(wǎng)層中的至少一個配備有用于吸收低溫保持器中的氣體的吸收劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其中，所述吸收劑是活性碳。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其中，所述活性碳以粉末狀附著于所述配備有吸收劑的網(wǎng)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項所述的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其中，所述配備有吸收劑的網(wǎng)層是所述多層絕熱膜的最內(nèi)網(wǎng)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項所述的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器，其中，所述配備有吸收劑的網(wǎng)層是從所述多層絕熱膜的內(nèi)側(cè)起的第二網(wǎng)層或者第三網(wǎng)層。
全文摘要
配備有包括吸收劑的網(wǎng)層的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器。公開了一種能夠吸收內(nèi)部氣體并防止傳導(dǎo)熱量的傳遞的用于超導(dǎo)電纜的低溫保持器。該低溫保持器包括內(nèi)部金屬覆層，包圍電纜芯并且具有折皺的形狀；外部金屬覆層，包圍內(nèi)部金屬覆層；以及多層絕熱膜，纏繞在內(nèi)部金屬覆層與外部金屬覆層之間，并且通過交替地層疊輻射截獲層和網(wǎng)層而構(gòu)成。在從所述多層絕熱膜的內(nèi)側(cè)起的第一網(wǎng)層、第二網(wǎng)層或者第三網(wǎng)層中纏繞有包括吸收劑的網(wǎng)層，并且所述包括吸收劑的網(wǎng)層配備有用于吸收低溫保持器中的氣體的吸收劑。由于對真空泵未能去除的氣體或者從金屬折皺管或多層絕熱膜產(chǎn)生的氣體進(jìn)行了有效吸收，所以該低溫保持器可以保持高的真空度，并且表現(xiàn)出更好的絕熱能力。
文檔編號H01B12/14GK1841575SQ20061000832
公開日2006年10月4日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月19日
發(fā)明者李昶昊, 金度亨, 金益生, 金春東, 金均錫 申請人:Ls電線有限公司