CN103415734B - 用于超导电机低温元件的隔离物及其隔离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于低温元件（2）的隔离物（1）。该隔离物包括由多层隔热材料构成的内部部分（4），该多层隔热材料包括金属化聚合物膜和聚合物网的交替层。所述内部部分（4）的外部被支撑网状物（5）包围，该支撑网状物（5）由不锈钢构成。所述隔离物（1）尤其适用于隔离工作中移动的低温元件（2），因为所述支撑网状物（5）对所述内部部分（4）起支撑作用，预防由低温元件（2）的运动所产生的力引起的破坏。

Description

用于超导电机低温元件的隔离物及其隔离方法

技术领域

本发明涉及低温冷元件的隔离物。

背景技术

在一些机器中，为了正常工作，元件被要求保持在低温冷温度范围内。比如，超导发电机中的超导元件被要求保持在其显示超导电性的温度。为了将元件保持在低温温度范围，需要既使该元件冷却又使该元件与未被保持在该相同温度范围内的相邻元件隔热。即使低温元件被容纳于真空腔室中，为了使对该元件的加热降到最低程度，通常有必要进一步将该元件隔热从而阻止辐射热负荷使该元件变暖。

通常，通过将该元件包裹于多层隔离物中使该低温元件隔热。这种隔离物由覆铝的双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯（比如Mylar）和聚酯网的交替薄片制成。多层隔离物必然是非常轻和易碎的。

对于许多静止的低温元件，将这种多层隔离物包裹该元件并且用低温带固定在适当位置是足够的。然而，对于不是静止的而是在工作中移动的低温元件，那么这种多层隔离物在该元件的工作中会疲劳并且甚至会裂开或分层。这会导致该多层隔离物的隔热效率严重下降。对于工作中旋转并承受巨大向心力的低温元件这种影响尤其明显。这种低温元件的例子可以在那些高速超导旋转发电机中被找到。

综上所述，需要提供用于低温元件的改进的隔离物，该改进的隔离物对由工作中低温元件的运动所产生的力提供改进的抵抗能力。尤其是，需要提供用于高速超导旋转电机的低温元件的改进的隔离物。

发明内容

本发明提供用于低温元件的隔离物包括：由多层隔热材料构成的内部部分，该多层隔热材料包括金属化聚合物膜和聚合物网的交替层；以及由不锈钢构成的基本上包围该内部部分的外部支撑网状物。

本发明的隔离物优于依据现有技术的隔离物之处在于，它进一步包括外部支撑网状物用于保护该多层隔热材料的内部部分免遭由低温元件的运动所产生的力。

本发明的隔热材料是一种多层隔热材料。多层隔热材料通常是优选的，因为相比于由单层构成的隔离物，多层隔热材料可以提供更好的隔热。该多层材料包括金属化聚合物膜和聚合物网的交替层。该交替层可以由任何适当的金属化聚合物膜和任何适当的聚合物网构成。然而，可以优选的是该金属化聚合物膜是覆铝的双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯（比如Mylar），并且可以优选的是，该聚合物网是聚酯网。容易理解的是，这些材料的一种或两种可以被本领域技术人员所知的任何基本等效的材料所替换。

本发明的所述支撑网状物由不锈钢构成，因为它具有较高的强度，卓越的抗腐蚀能力，以及在低温温度和高真空中的适用性。基本上常规的不锈钢网状物，例如用于机动车消音器或围栏小型哺乳动物的结构中的不锈钢网状物，可以用于根据本发明的隔离物。然而，优选使用特殊设计并意在用于本发明的特殊制造的不锈钢网状物。

有利地，本发明的隔离物可以进一步包括为了将所述内部部分固定在低温元件周围适当位置的粘合带。该粘合带可以在内部部分已经被放在低温元件周围之后并且在该外部支撑网状物被包裹在该内部部分之前贴于该内部部分。该粘合带可以是适用于低温温度和高真空中的任何粘合带。在本发明的一个优选实施方式中该粘合带可以包括覆铝的双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯带。

所述隔离物可以进一步包括多个衬垫，优选由低导热率材料的带子（bands）构成，用于将所述内部部分与低温元件的表面间隔开。衬垫可以起到保持隔热材料的内部部分与低温元件的表面分开的作用。正如本领域技术人员容易理解的那样，相对于将所述隔热材料直接包裹在低温元件周围，衬垫的使用可能是优选的，因为它可以改善对低温元件的隔热。

如果本发明的隔离物包括衬垫，该衬垫可以由任何适于用在低温温度和高真空中的材料构成。有利地，所述衬垫可以由玻璃增强塑料（GRP）或碳增强塑料（CRP）构成。

在使用时，可以采用对本领域技术人员显而易见的任何手段或方法将本发明的支撑网状物固定在所述内部部分周围适当的位置。通常，根据本发明的隔离物可以通过首先布置可以构成本发明一部分的任意衬垫放在低温元件周围。然后所述内部部分可以被安放在所述衬垫上，将所述内部部分封闭（closedoff）并使用粘合带或任何其他适当的手段固定在适当位置。最后，所述支撑网状物可以被松松地包裹在所述内部部分周围并且以适当的方式被固定在适当位置。优选地，通过以将支撑网状物固定在适当位置所需的最小张力包裹住该支撑网状物，将使由所述支撑网状物包裹在所述内部部分周围而对该内部部分的加压降到最低程度。对所述内部部分的过度加压是不希望的，因为这会降低该内部部分的隔热性能。使用衬垫可以帮助将该内部部分的加压降到最低程度，因为它可以确保该内部部分的任何压紧被局部化在该内部部分由衬垫直接支撑的区域。

在本发明的优选实施方式中，所述隔离物进一步包括用于将所述支撑网状物固定在所述内部部分周围的导线结（wireties）。该导线结可以被用来将导线网状物以一种本领域技术人员将立刻了解的方式系在适当位置上。优选地，该导线结可以由不锈钢构成。然而，需要理解的是该导线结可以由任何适当的材料构成。

本发明还提供一种隔热低温元件的方法包括以下步骤：用由多层隔热材料构成的内部部分包围该低温元件，该多层隔热材料包括金属化聚合物膜和聚合物网的交替层；以及将该内部部分包裹在由不锈钢构成的支撑网状物中。

本发明的方法是优选的，因为将所述内部部分包裹在支撑网状物中用来保护该隔热材料的内部部分免遭由低温元件的运动所产生的力。

有利地，本发明的方法进一步包括以下步骤：在用所述内部部分包围低温元件之前，用由低导热率材料构成的衬垫捆缚（over-binding）低温元件外面。

当使用本发明的方法隔热低温元件时，所述内部部分可以以本领域技术人员显而易见的任何适当的方式被固定在适当位置上。然而，可以优选的是所述内部部分以粘合带固定在适当位置上。所述支撑网状物可以以本领域技术人员显而易见的任何适当的方式被固定在适当位置上。然而，可以优选的是所述支撑网状物用至少一个导线结被固定在适当位置上。

本发明的方法基本上可以包括用根据本发明的隔离物隔热低温元件的步骤。尤其是，上述隔离物的所有特征和材料适用于本发明的方法。比如，所述内部部分可以优选由多层隔离物构成，该多层隔离物由覆铝的双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酯网的交替层构成，并且，任何衬垫可以优选由碳增强塑料或玻璃增强塑料构成。

所述隔离物可以放置在任何适当的低温元件周围，这可能包含位于真空腔室或低温保持器（比如结构装置）或该低温保持器自身的一部分中的任何元件。

通过附图中显示的和下文讨论的优选实施方式的细节，本发明的进一步细节和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是由根据本发明优选实施方式的隔离物隔热的低温元件的横截面示意图。

具体实施方式

根据本发明优选实施方式的隔离物1示出在图1中。该隔离物1位于低温元件2周围。可以理解的是图1是示意图，例如，该隔离物1的不同层的相对厚度未被精确绘出。

该隔离物1包括多个衬垫3，由多层隔离物构成的内部部分4以及支撑网状物5。该衬垫2是玻璃增强塑料（GRP）带（band）。所述内部部分4由常规的包括覆铝盖的双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酯网的交替层的多层隔离物构成。所述支撑网状物5由不锈钢构成。

所述隔离物1通过以下方式包裹在所述低温元件2周围。

首先，所述低温元件2由所述衬垫3捆缚（over-bound）。为了支撑所述隔离物1的所述内部部分4，所述衬垫3被置于合适的位置。尤其是，所述衬垫3基本上相互平行并且以基本规则的间隔围绕低温元件外表面放置。

然后，隔离物的所述内部部分4以常规方式覆盖所述衬垫，封闭，并通过使用覆铝的双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯带（未示出）固定在适当位置。

最后，所述支撑网状物5被松松地包裹在所述内部部分4周围并且用小段不锈钢（未示出）系在适当的位置。

所述支撑网状物5包裹在所述内部部分4周围的张力是重要的。如果所述支撑网状物5被包裹得太紧，它将过度压紧所述内部部分4，并且因此降低由所述隔离物1提供的隔热量。然而，如果所述支撑网状物5被包裹得太松，它将不能对所述内部部分4提供足够的支撑以使内部部分免于由于低温元件的运动（比如旋转）所产生的力。

所述支撑网状物5的网孔尺寸也是考虑的重要因素。该网孔尺寸必须足够大以确保过度加压不会施加于所述内部部分。然而，该网孔尺寸不必大到使得所述支撑网状物5对所述内部部分4不能提供足够的支撑。所述支撑网状物5的恰当的网孔尺寸将取决于被隔热的所述低温元件2和该低温元件工作所处的条件。所述支撑网状物5的合适的网孔尺寸应当能够由本领域技术人员容易地确定。

Claims (13)

1.用于超导电机低温元件的隔离物，包括：

由多层隔热材料构成的内部部分，该多层隔热材料包括金属化聚合物膜和聚合物网的交替层；以及，

由不锈钢构成的基本围绕着所述内部部分的外部支撑网状物；

其中，所述的外部支撑网状物使得所述的内部部分免于由所述低温元件运动所产生的力。

2.根据权利要求1的隔离物，其中所述多层隔热材料包括覆铝的双轴导向聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酯网的交替层。

3.根据权利要求1的隔离物，进一步包括用于将所述内部部分固定在所述低温元件周围适当位置的粘合带。

4.根据权利要求3的隔离物，其中所述粘合带是覆铝的双轴导向聚对苯二甲酸乙二醇酯带。

5.根据权利要求1的隔离物，进一步包括多个衬垫，该衬垫由低导热率材料的带子构成，用于将所述内部部分与所述低温元件的表面间隔。

6.根据权利要求5的隔离物，其中所述衬垫由玻璃增强塑料构成。

7.根据权利要求5的隔离物，其中所述衬垫由碳增强塑料构成。

8.根据权利要求1的隔离物，进一步包括用于将所述支撑网状物固定在所述内部部分周围的导线结。

9.根据权利要求8的隔离物，其中所述导线结由不锈钢构成。

10.一种隔离超导电机低温元件的方法包括以下步骤：

用内部部分包围低温元件，该内部部分由多层隔热材料构成，该多层隔热材料包括金属化聚合物膜和聚合物网的交替层；以及，

将所述内部部分包裹在由不锈钢构成的支撑网状物中；

其中，所述的支撑网状物使得所述的内部部分免于由所述低温元件运动所产生的力。

11.根据权利要求10的方法，进一步包括以下步骤：在用所述内部部分包围所述低温元件之前，用衬垫捆缚所述低温元件，该衬垫由低导热率材料的带子构成。

12.根据权利要求10的方法，其中所述内部部分用粘合带固定在适当的位置。

13.根据权利要求10的方法，其中所述支撑网状物用至少一个导线结固定在适当的位置。