專利名稱：電流引線的制作方法
技術領域：
本實用新型屬高能物理、應用超導、制冷與低溫學領域，涉及一種與超導磁體線圈配合使用的電流引線。
背景技術：
現(xiàn)代高能物理研究越來越多的使用超導線圈，超低溫(約4.5K)是實現(xiàn)超導的必要條件。用氦制冷機為低溫系統(tǒng)提供冷量，一般大型氦制冷機的效率可達到卡諾循環(huán)效率的30％以上，在4.5K時消耗1W的冷量制冷機約需300W電功率。所以減小低溫下的熱負荷，對減低運行成本有巨大的影響。研究表明，電流引線一端連接低溫的超導導線，一端連接室溫的電源，是進入超導磁體恒溫器的主要外部熱源。通過電流引線對低溫恒溫器的漏熱形式有a)從高溫到低溫的導熱；b)電流通過引線所產(chǎn)生的焦爾熱。通過低溫冷卻氦氣強迫對流或者液氦汽化上升沿通道冷卻電流引線的辦法，使漏熱最小化。對于輸送一定電流的電流引線，為了接近理論優(yōu)化漏熱量，提高冷卻氦氣與引線的換熱系數(shù)和增加兩者的換熱面積是提高換熱效率的關鍵。同時要求電流引線結構緊湊、易于加工。典型的電流引線結構有(1)單通道結構。其特點是由兩個同軸的圓管組成導電體。內導體與外導體可以電流方向相反，構成一對電流引線，也可作為單根電流引線使用。該結構的缺點是換熱面積小，換熱系數(shù)低，漏熱量相對較大，只能輸送小電流。(2)螺旋翅片結構。該結構的特點是導體表面制成螺旋上升的溝槽，從而形成導熱翅片結構。另外一種形式是在內管上纏繞柔性絕緣材料，形成螺旋形冷卻通道。這種結構的缺點是結構較復雜，加工較困難，承載幾十萬安培的大電流時漏熱較大。(3)孔翅式結構。其特點是打孔的銅板組成的翅片盤與導體垂直相連，軸向每間隔一定距離用不銹鋼片將翅片盤隔開，整個結構類似孔板式換熱器。這種結構的電流引線不能水平放置使用，容易使冷卻氣體上下分層，降低總體換熱效率，而且結構復雜，不易加工制造，拆卸安裝都不方便。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種能滿足輸送各種電流大小，結構緊湊的電流引線，它包括薄壁金屬導體管1，所有不同直徑的薄壁金屬導體管1都同軸套接，套接后的導體管1之間形成氣體流通通道2。本實用新型電流引線是一種結構簡單，換熱效率高，冷端漏熱小，加工方便，設計新穎的機械裝置，本實用新型對輸送不同大小電流的通用性好可根據(jù)輸送電流的大小增減圓管數(shù)量及每根管的壁厚、管徑。如電流較大，可以通過增加套管數(shù)量，或者增加套管的直徑與壁厚來增加導電面積，減小電阻所引起的焦爾熱。對于一定電流和導電面積，可以通過減小管徑與壁厚，同時增加套管數(shù)量的辦法增大冷卻氣體與導體間的換熱面積，從而使兩者間換熱充分，達到對低溫恒溫器漏熱最小化之目的。本實用新型冷卻氣體與導體間換熱面積大，換熱效率高，對低溫恒溫器漏熱小，所需冷卻氣體質量流量小由于套管間的環(huán)形冷卻通道間隔較小，一般只有0.6～1mm，所以導體的潤濕面積大；冷卻氣體經(jīng)吸熱升溫后，很快便由層流進入紊流狀態(tài)，加強了換熱。由于換熱效率高，所以所需的冷卻氣體流量相應減小，可達到5*10-5kg/kA的理論理想冷卻流量。本實用新型的管座能實現(xiàn)兩個的目一.分配(冷端)或者收集(熱端)冷卻氣體，使套管間環(huán)形冷卻通道的冷卻氣體流量分配合理；二.利用此管座的“冷沉”效應，在冷卻氣體消失時，延長引線冷端溫度上升到超導導線失超溫度的時間。一實心金屬接線柱與冷端輸送冷卻氣體的管路同軸，焊接于引線冷端底部，超導磁體的超導導線焊接其上，經(jīng)過科學測算足以保證兩者間的接觸面積，減小接觸電阻，從而減小由電阻引起的焦耳熱。本實用新型產(chǎn)品在導體管內冷卻氣體突然消失的情況下，由于冷端管座質量較大，具有大的冷沉，所以在較長的一段時間內，與超導導線相聯(lián)接的銅棒溫度都能保持在超導導線失超溫度以下。理論上講，只要引線空間足夠，金屬塊質量可以任意增加，以滿足馳譽時間的要求。而且金屬塊質量的增加對冷卻氣體的流量沒有影響，只是增加了從常溫冷卻到低溫的非穩(wěn)態(tài)時間。本實用新型產(chǎn)品結構簡單，易于加工，制造成本低，可方便控制各環(huán)形冷卻通道內冷卻氣體質量流量的比例該設計由不同直徑與厚度的金屬導體管和金屬塊組成，標準金屬管可在市場上方便買到。金屬塊為一定厚度的盤形，中間孔徑與所焊圓管外徑相同。金屬塊周向平均分布有四至六個小孔，可以使冷卻氣體通過。一部分氦氣通過金屬塊間的間隔進入引線冷卻通道，另一部分通過金屬塊的這些小孔進入下一個間隔，從而達到分配所有冷卻氣體的目的。本實用新型通過控制各金屬塊小孔的大小，可調節(jié)各冷卻通道冷卻氣體流量的比例，使引線整體冷卻效果最佳。


圖1是本實用新型的結構示意圖，圖2是圖1的I處放大圖，圖3是圖1的A-A剖視圖，圖4是本實用新型管座3的結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一現(xiàn)代高能物理研究中的超導磁體線圈需要工作在約4.5K的液氦溫區(qū)，為了減少低溫下的熱負荷，它通過電流引線和處于室溫的電源連接。冷卻氣體沿冷卻通道通過對流冷卻電流引線，冷卻氣體吸收后溫度逐漸升高，在電流引線熱端變成室溫后返回到冷卻循環(huán)系統(tǒng)。本實用新型電流引線包括薄壁金屬導體管1，所有不同直徑的薄壁金屬導體管1都同軸套接，套接后的導體管1之間形成氣體流通通道2。
具體實施方式
二本實施方式在具體實施方式
一的基礎上，增設具有新穎性的多層金屬復合式管座3，管座3設置在導體管1的兩端，所述管座3包括一組相互疊加的金屬塊3-1，每個金屬塊3-1與一個導體管1的端頭相連接，每個金屬塊3-1的中心位置都設置有一個中心孔3-1-1，中心孔3-1-1的直徑與其相聯(lián)接的導體管1的外徑相同，所述導體管1的端頭設置在與其連接的金屬塊3-1的中心孔處；除設置在最上端的金屬塊外，其余所有金屬塊上都設置有一組與中心孔平行的小孔3-1-2，每個金屬塊上小孔3-1-2的數(shù)量為4～6個，所有金屬塊3-1都縱向疊加，縱向疊加后的金屬塊3-1上的小孔3-1-2上下相通形成氣體通道，在相鄰兩個金屬塊3-1上的小孔3-1-2之間設有方便氣體分配的連接凹槽3-1-3，凹槽3-1-3可以只在間隔的兩個金屬塊上設置，也可以在全部的金屬塊上都設置，但無論怎樣設置，都應保證凹槽與上、下小孔之間連接性好，并且便于氣體流通，從而更好的達到分配所有冷卻氣體的目的。最上端的金屬塊包覆其它所有金屬塊從而形成管座3。
具體實施方式
三本實施方式在具體實施方式
二的基礎上，增設具有新穎性的金屬接線柱4，所述金屬接線柱4鑲嵌在直徑最小的導體管1的內部下端，金屬接線柱4的外徑等于直徑最小導體管1的內徑，在金屬接線柱4上焊接有超導導線5。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
二不同的是，由最下端的金屬塊包覆其它所有金屬塊形成管座3，參照圖1中的B。其它與具體實施方式
二相同。
在閱讀了本實用新型的上述公開內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
無需進一步詳細闡述，相信采用前面所公開的內容，本領域技術人員可最大限度地應用。因此，前面的優(yōu)選具體實施方案應被理解為僅是舉例說明，而非以任何方式限制本實用新型的范圍。
從以上描述，本領域技術人員可容易地了解本實用新型的本質特征，而且在不偏離其主旨和范圍的情況下，可對本實用新型進行各種變更和改進仍在本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種電流引線，它包括薄壁金屬導體管(1)，其特征在于所有不同直徑的薄壁金屬導體管(1)都同軸套接，套接后的導體管(1)之間形成氣體流通通道(2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的電流引線，其特征在于它還包括設置在薄壁金屬導體管(1)兩端的多層金屬復合式管座(3)，所述管座(3)包括一組相互疊加的金屬塊(3-1)，每個金屬塊(3-1)與一個導體管(1)的端頭相連接，每個金屬塊(3-1)的中心位置都設置有一個中心孔(3-1-1)，中心孔(3-1-1)的直徑與其相聯(lián)接的導體管(1)的外徑相同，所述導體管(1)的端頭設置在與其連接的金屬塊(3-1)的中心孔處；除設置在最上端的金屬塊外，其余所有金屬塊上都設置有一組與中心孔平行的小孔(3-1-2)，所有金屬塊(3-1)都縱向疊加，縱向疊加后的金屬塊(3-1)上的小孔(3-1-2)上下相通形成氣體通道，最上端的金屬塊包覆其它所有金屬塊從而形成多層金屬復合式管座(3)。
3.根據(jù)權利要求2所述的電流引線，其特征在于它還包括金屬接線柱(4)，所述金屬接線柱(4)鑲嵌在直徑最小的導體管(1)的內部下端，金屬接線柱(4)的外徑等于直徑最小導體管(1)的內徑，在金屬接線柱(4)上焊接有超導導線(5)。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的電流引線，其特征在于在相鄰兩個金屬塊(3-1)上的小孔(3-1-2)之間設有方便氣體分配的連接凹槽(3-1-3)。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的電流引線，其特征在于由最下端的金屬塊包覆其它所有金屬塊形成復合式管座(3)。
6.根據(jù)權利要求2或3所述的電流引線，其特征在于每個金屬塊上設置的與中心孔平行的小孔(3-1-2)的數(shù)量為4～6個。
專利摘要電流引線，涉及一種與超導磁體線圈配合使用的電流引線。現(xiàn)有的電流引線具有換熱系數(shù)低，漏熱量大等諸多缺點。本實用新型包括薄壁金屬導體管(1)，所有不同直徑的薄壁金屬導體管(1)都同軸套接，套接后的導體管(1)之間形成氣體流通通道(2)。本實用新型的電流引線是一種結構簡單，換熱效率高，冷端漏熱小，加工方便，設計新穎的機械裝置，利于推廣應用。
文檔編號H01F6/00GK2689404SQ20042005013
公開日2005年3月30日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權日2004年4月9日
發(fā)明者賈林祥 申請人:賈林祥