超导杜瓦罐的制作方法

本实用新型涉及一种构建超导器件的杜瓦罐。

背景技术：

BCS理论把超导现象看作一种宏观量子效应。它提出，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成所谓“库珀对”，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导电流。在BCS理论提出的同时，尼科莱·勃格留波夫也独立的提出了超导电性的量子力学解释，他使用的勃格留波夫变换至今为人常用。

电子间的直接相互作用是相互排斥的库伦力。如果仅仅存在库伦力直接作用的话，电子间的这种相互作用在满足一定条件时，可以是相互吸引的，正是这种吸引作用导致了“库珀对”的产生。大致上，其机理如下：电子在晶格中移动时会吸引邻近格点上的正电荷，导致格点的局部畸变，形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子，和原来的电子以一定的结合能相结合配对。在很低的温度下，这个结合能可能高于晶格原子振动的能量，这样，电子对将不会和晶格发生能量交换，也就没有电阻，形成所谓“超导”。

尽管BCS已为实验所证实，但仍有一些问题需要解决，比如说：将一超导圆环放在磁场中并冷却到临界温度以下，突然撤去磁场，则在超导环中将产生感生超导电流。实验发现，此电流可以持续几年也未发现有明显变化。

超导变压器是超导体在电力技术领域的具体的应用，超导变压器的基本结构和工作原理与常规浸油变压器相同。它们都是由一次、二次线圈和铁芯等部分组成。而超导变压器采用超导线圈代替了常规变压器内的铜线制作一次、二次线圈，并且超导线圈浸渍在液态氦或液态氮中。与常规浸油变压器相比，超导变压器具有小型、轻量、高效率、无燃烧危险、限流效果好等优点。目前，常规的超导变压器，是将铋氧化物超导线材卷制的绕组，放入经玻璃纤维强化的玻璃钢制成的隔热圆筒内，并注入液氮，以取代变压器油，把铁心放在室温空间里与液氮加以隔绝。

由此可见，用于液氮储存的隔热筒状的结构和性能，是确保低温介质如液氮不蒸发，从而能够确保超导材料处于超导状态的一个十分关键的设备，也称为杜瓦罐。

目前，所述的杜瓦罐大多是采用超级真空绝热的不锈钢制备的压力容器，用于储存、运输和使用液氧、液氮、液氩或二氧化碳。

杜瓦罐有两个主要的优点：第一个是，同压缩气体钢瓶相比它能够在相对低的压力下容纳大量的气体。第二个是它提供了容易操作的低温液体源。由于杜瓦罐坚固可靠，保持时间长，完全满足通常情况下的用气要求。

但是，在超导应用上，目前的杜瓦罐还存在诸多缺陷，保温性能差，无真空绝热结构，无法克服因超导体运行时产生磁场行成的环行电流对超导装置的影响，低温介质无法自动补充，因此，无法确保超导体运行高效率、长期运行的可靠性，还不能满足超导材料领域应用的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种超导杜瓦罐，以克服现有技术上存在的缺陷，满足相关领域应用的需要。

本实用新型所述的超导杜瓦罐，包括第一内管、第二内管、第三内管、外管、圆环外盖板和圆环内盖板；

所述的第二内管套在所述的第一内管外，第二内管与第一内管之间的空腔为第一真空腔；

所述的第三内管套在第二内管外，第三内管套与第二内管之间的空腔为低温介质腔；

所述的外管套在第三内管外，外管与第三内管之间的空腔为第二真空腔；

所述的圆环外盖板盖在所述的第二内管、第三内管和外管的两端，并密封连接，所述的第一内管的两端的外壁与所述的圆环外盖板的内孔相连接；

所述的圆环内盖板盖在所述的低温介质腔的两端，位于圆环外盖板的下方，与所述的圆环外盖板之间形成第三真空腔；

所述的第三真空腔处的第三内管和第二内管设有通道孔；

本实用新型的有益效果是：本实用新型用于安置超导材料的罐体，周遍是全真空环境，外加防辐射屏设计，绝缘体材料做桶身结构，不仅能够大大减小热量的传递，同时能够避免因超导体运行时产生磁场行成的环行电流对超导装置的影响，低温介质能够自动补充，能够确保超导体运行高效率、长期运行的可靠性，能满足超导材料领域应用的需要。

附图说明

图1为超导杜瓦罐剖面结构示意图。

图2为超导杜瓦罐截面结构示意图。

图3为防辐射层结构示意图。

具体实施方式

参见图1～图3，本实用新型所述的超导杜瓦罐，包括第一内管1、第二内管2、第三内管3、外管4、圆环外盖板9和圆环内盖板19；

所述的第二内管2套在所述的第一内管1外，第二内管2与第一内管1之间的空腔为第一真空腔6；

所述的第三内管3套在第二内管2外，第三内管3套与第二内管2之间的空腔为低温介质腔7，用于安置低温介质和超导材料；

所述的外管4套在第三内管3外，外管4与第三内管3之间的空腔为第二真空腔8；

所述的圆环外盖板9盖在所述的第二内管2、第三内管3和外管4的两端，并密封连接，所述的第一内管1的两端的外壁与所述的圆环外盖板9的内孔901相连接；

所述的圆环内盖板19盖在所述的低温介质腔7的两端，位于圆环外盖板9的下方，与所述的圆环外盖板9之间形成第三真空腔20；

所述的第三真空腔20处的第三内管3和第二内管2设有通道孔21，使得第三真空腔20、第二真空腔和第一真空腔相互连通；

优选的，在所述的外盖板9上，设有进出液口14，所述的进出液口通过穿过内盖板19的管线，与低温介质腔7相连通，所述的进出液口14设有进出液阀；

优选的，在所述的外盖板9上，设有真空口15，所述的真空口15与第一真空腔、第二真空腔或第三真空腔相连通，所述的真空口15设有真空阀；

优选的，在所述的第三内管的外壁还贴合有防辐射层11，参见图3，所述的防辐射层11为设有垂直切口1101的金属箔，如铝箔、镀金反光膜等，用于防止热量辐射传导；

优选的，还包括液位传感器21，所述的液位传感器设置在低温介质腔7中；

优选的，还包括压力传感器，所述的压力传感器设置在第一真空腔、第二真空腔或第三真空腔中；

所述的第一内管1、第二内管2、第三内管3和外管4采用绝热工程塑料，如环氧树脂、聚胺脂、聚脲树脂等。

优选的，还包括感应构件30和超导材料构件40，所述的感应构件通过连接件固定在所述的第一内管1，所述的感应构件的材料为金属材料，如铁芯、硅钢片等；所述的超导材料构件40设置在所述的低温介质腔7中，所述的超导材料构件的形状没有限制，如线圈、条带、板材等；所述的超导材料为常规的技术。

优选的，在所述的第一真空腔、第二真空腔或第三真空腔中，还设有气体吸附材料22。