CN101099275B - 用来组装超导电缆的连接部分的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种形成超导电缆连接部的方法，通过该方法能减小连接部的外径。一种组装超导电缆连接部以在包括热绝缘管(100)和容纳在热绝缘管(100)内的电缆芯(200)的超导电缆的一端形成连接部的方法，该方法包括以下步骤：保持热绝缘管使电缆芯(200)的一端从超导电缆的该端的热绝缘管(100)中露出的步骤；在电缆芯(200)的该端形成连接结构(710)的步骤；以及将电缆芯(200)推回热绝缘管(100)一预定长度的步骤。

Description

用来组装超导电缆的连接部分的方法

技术领域

本发明涉及一种用来组装超导电缆的连接部分的方法。更具体地，本发明涉及一种用来组装超导电缆的连接部分的方法，通过该方法能减小连接部分的外径。

背景技术

作为超导电缆，公知的结构是三根电缆芯被绞在一起并容纳在热绝缘管内(例如，专利文献1和专利文献2)。这些芯从内到外依序具有形成件、导电层、绝缘层、屏蔽层和保护层。通常，在这种多芯超导电缆中，为了在被冷却剂冷却期间吸收热收缩，电缆芯的绞合被预先放松。在这些超导电缆之间形成中间连接部分的情况下，执行的形成过程如图5所示。

首先，准备好其中一根待连接的超导电缆(图5(A))。其次，切掉该电缆的热绝缘管100的一端，以使电缆芯200从热绝缘管100的所切末端露出形成连接部分必需的长度，连接到电缆芯200末端的帽300的位置是固定的(图5(B))。然后，超导电缆的热绝缘管100被保持在这种状态。这里，热绝缘管100由固定夹具400固定在地面上(图5(C))。

露出的电缆芯200是拆开的，且电缆芯200的末端是分开的(图5(D))。对其它将要被连接的电缆也做同样的工作。连接结构710形成在彼此邻接的电缆芯200之间(图5(E))。在这些连接结构710的形成中，彼此邻接的超导电缆的成形件覆盖有连接护套，然后连接护套被压缩。在芯200的所有连接结构710都形成以后，冷却剂层720覆盖所有这些形成的连接结构710。此外，被抽真空的容器730形成在冷却剂容器720的外面。如此，形成连接部分700(图5(F))。

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2003-249130(图1)

专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2002-140944(图2)

发明内容

本发明意在解决用来组装连接部分的上述方法具有连接部分的外径大的问题。

为了形成连接结构，有必要解开电缆芯并将电缆芯的末端充分分开以进行连接结构的形成工作。因此，有连接结构的电缆芯被彼此间隔开来。此外，若使用压缩来形成连接结构，压缩时压缩部分在纵向方向被加长。结果，在彼此邻接的超导电缆中的热绝缘管的末端之间露出的电缆芯的长度和压缩后连接结构的长度之和长于压缩前这些长度的和。由于这个原因，露出的电缆芯和连接结构被不置成在超导电缆的半径方向是松弛的。这样增加连接部分的外径。

考虑到上述情况作出本发明。本发明的主要目的在于提供一种用来形成超导电缆的连接部分的方法，通过该方法能减少连接部分的外径。

本发明是一种用来组装超导电缆的连接部分以在包括热绝缘管和容纳在热绝缘管中的电缆芯的超导电缆的一端上形成连接部分的方法.该方法包括以下步骤：保持热绝缘管使电缆芯的一端在超导电缆的该端从热绝缘管露出的步骤；在电缆芯的该端形成连接结构的步骤；和将电缆芯推回热绝缘管一预定长度的步骤.

根据本发明的方法，在连接结构形成以后，电缆芯被推回热绝缘管一预定的长度。由此，能减少从超导电缆的热绝缘管露出的电缆芯的松弛。通过这种松弛的减少，能减少连接部分的半径方向的尺寸。

将详细描述本发明的方法。

(将被连接的对象)

应用本发明的方法的超导电缆包括所有具有超导体的电缆。典型地，它们具有电缆芯容纳在热绝缘管内的结构。通常，热绝缘管有内管和外管的双管结构。两管间的空间被抽空，并放入如超绝缘体的热绝缘体。例如，电缆芯能的结构从内到外可依序包括成形件、导电层、绝缘层、屏蔽层和保护层。电缆芯可具有单芯或多芯。

应用本发明的方法的超导电缆可为直流电缆或交流电缆。

(保持过程)

在这种超导电缆中，首先，保持热绝缘管露出电缆芯的一端。例如，为了从热绝缘管露出电缆芯的一端，切掉热绝缘管一端一预定的长度。这时，在热绝缘管具有内管和外管的双管结构的情况下，优选的是外管短于内管，且外管一端密封有真空。在这种结构的情况下，可以很容易进行外管一端的真空密封工作。此外，如果要切掉的位置仅仅是内管的一端，那么不切除内管和外管且不破坏热绝缘管的真空就能将电缆芯露出。在这种电缆末端的情况下，如图4所示，热绝缘管100的内管110是长的，其外管120是短的，抽空口130形成在外管120的一端。通过该抽空口130，内管110和外管120之间的空间被抽空。随后，帽300连接到比内管110延伸更远的电缆芯200的该端。然后，直内管111和直外管121分别在内管110的该端与帽300之间和外管的该端与帽300之间被焊接。在电缆末端具有这种结构的情况下，若热绝缘管从帽300到外管的该端被切掉，不会破坏热绝缘管100的真空。热绝缘管可具有外管比内管长且内管的一端密封有真空的结构。同样在这种结构的情况下，如果要切除的位置仅仅是外管的一端，那么不切掉内管和外管且不破坏热绝缘管的真空就能将电缆芯露出。

在电缆芯从热绝缘管露出之后，热绝缘管被保持在这种状态。当如下所述电缆芯从热绝缘管抽出或推回热绝缘管时，通过保持热绝缘管，防止热绝缘管与电缆芯一起移动。例如，使用恰当的固定夹具将热绝缘管固定到地面(或固定在地面上的建筑，例如人孔的地板或墙)。

(抽出过程)

接下来如果需要，进行从热绝缘管抽出电缆芯的过程。该抽出过程对于包括绞在一起的多根电缆芯的多芯电缆特别有效。通常，多芯电缆的绞合存在松弛，因此热绝缘管和多芯电缆之间的间隙是小的。很难进行如下所述的将电缆芯送回热绝缘管的过程。当抽出并拉长时，绞在一起的电缆芯被拉紧，且绞合外径被减小。结果，当电缆芯被推回热绝缘管时，减小的绞合外径回到原始外径，因此电缆芯能返回热绝缘管一预定的长度。因此，在多芯电缆的情况下，优选地将电缆芯从热绝缘管抽出一预定的长度。在单芯电缆的情况下，无需执行该抽出过程。通常，在单芯电缆的情况下，热绝缘管和电缆芯之间的间隙相当大。因此，电缆芯在热绝缘管中蜿蜒延伸，从而能执行下述的将电缆芯推回热绝缘管的过程。当然，可以将单芯电缆的电缆芯抽出，以拉长在热绝缘管中蜿蜒延伸的电缆芯。

该抽出的预定长度至少为足以减少电缆芯和位于彼此邻接的超导电缆的热绝缘管之间的连接结构的松弛的长度。尤其在压缩连接被用于连接结构的情况下，优选的是，在抽出过程中电缆芯被抽出的预定长度至少为由于压缩连接而在电缆芯的纵向方向上电缆芯被拉长所增加的长度。通过将电缆芯抽出该增加的长度，在后继过程中电缆芯能容易地被推回热绝缘管，且能消除由于压缩增加的长度所产生的松弛。当然，电缆芯可从热绝缘管抽出一段超过上述增加长度的长度。

该抽出过程优选地在抽出电缆芯时拉伸载荷被测量时进行。通过测量拉伸载荷，能检查在多大负载下抽出电缆芯。

(连接结构形成过程)

接下来，在电缆芯的该端形成连接结构。在进行上述抽出过程的情况下，连接结构由从热绝缘管抽出的电缆芯形成。术语“连接结构”指形成用于将电缆芯连接到其对应部的连接部分的组件。术语“连接部件”指将超导电缆连接到其对应部的整个结构。通常，以阶梯形式露出其层的超导电缆芯彼此邻接，成形件和导电层用衬套连接，并形成连接结构。此时，通过压缩该衬套连接这些成形件。随后，在衬套上缠绕绝缘带以形成加强绝缘部分。在单芯电缆的情况下，冷却剂容器形成在加强绝缘部分的外面。在多芯电缆的情况下，形成容纳所有加强绝缘部分的冷却剂容器。此外，真空容器形成在冷却剂容器之外以形成连接部分。

本发明的方法形成的连接结构通常是用于连接超导电缆的中间连接部分中的连接结构。然而，终端连接部分中的连接结构也包括在内。对于中间连接部分，芯可固定在连接盒中或取决于热膨胀或收缩以可滑动的方式布置于连接盒内。

(推回过程)

接下来，电缆芯被推回热绝缘管。在使用例如千斤顶之类的适当张紧器进行抽出过程的情况下，通过释放张力来实现该推回过程。在单芯电缆的情况下，热绝缘管中只有一根芯，且它们之间的间隙相当大。因此，在形成连接结构以后，如果电缆芯被推回热绝缘管，那么电缆芯在热绝缘管中蜿蜒延伸，由此电缆芯能被推回去一预定的长度。即使在多芯电缆的情况下，例如多个电缆芯被绞在一起并容纳热绝缘管内的两芯或三芯电缆，如果热绝缘管和绞在一起的电缆芯之间的间隙相当大，那么电缆芯能被送回热绝缘管一预定的长度。然而，通常，该间隙不够大，实际上很难将电缆芯送回热绝缘管一预定的长度。在这种情况下，优选的是，预先将绞在一起的电缆芯抽出热绝缘管一预定的长度。由于绞在一起的电缆芯中通常有一定量的松弛，当被抽出和拉长时，绞在一起的电缆芯被拉紧，绞合外径被减小。当电缆芯被送回热绝缘管时，减小的绞合外径回到原始直径，因此电缆芯能返回到热绝缘管一预定的长度。

该推回过程中的该预定长度至少为足以减少电缆芯和位于彼此邻接的这些超导电缆的热绝缘管之间的连接结构的松弛的长度。尤其在压缩连接被用于连接结构的情况下，优选的是，在推回过程中电缆芯被推回的预定长度至少为由于压缩连接而在电缆芯的纵向方向电缆芯被拉长所增加的长度。通过将电缆芯推回该增加的长度，能消除由于压缩增加的长度所产生的松弛。在电缆芯被抽出的长度大于或等于该增加的长度的情况下，优选的是，电缆芯被推回去的长度等于电缆芯被抽出来的长度。

该推回过程优选地在推回电缆芯时挤压载荷被测量时进行.通过测量挤压载荷，能检查在多大载荷下推回电缆芯.

(抽出机构和推回机构)

上述电缆芯从热绝缘管的抽出或送回热绝缘管能使用如千斤顶或绞盘的适当张紧器或使用螺钉的驱动机构进行。在这种情况下，优选的是，用抓握工具抓住电缆芯，拉动抓握工具，从而将电缆芯抽出热绝缘管。尤其在抓住多根芯的情况下，通过使用能将多根芯保持在一起的抓握工具，可使芯不相对彼此移动而进行抽出或推回。

优选地该抓握工具包括装配在电缆芯外表面上的弹性部分，以及抓住弹性部分的固定工具。例如，该弹性部分为具有配合多芯外形的装配孔的圆柱形弹性部分。该弹性部分优选地具有沿纵向方向的切口以便容易地装配在芯的外表面上。考虑到装配性能，这种弹性部分优选地由例如橡胶的高度柔软的材料形成。

固定工具固定弹性部分并因此有助于获得足够的抓力。例如，固定工具为装配在一起以形成一个圆柱体的一对半圆柱形分块。在每个分块的两边都提供在半径方向向外延伸的平板状连接板。通过将分块装配在一起以使他们彼此面对，将螺栓穿过连接板，并拧紧螺帽，电缆芯能被电缆芯和固定工具之间的弹性部分牢牢地抓住。在彼此面对的连接板之间，可放置弹簧以便施加弹力到连接板之间。此外，当弹性部分与工具固定时，为了防止弹性部分在纵向方向上移动，可在弹性部分中提供限位块。特别地，限位块为例如设置在弹性部分的两末端的大直径部分。大直径部分的直径大于固定工具的直径。当弹性部分被固定工具抓住时，大直径部分位于固定工具的两末端。

使用上述抓握工具的抽出机构(推回机构)优选地能够沿轴向方向驱动固定工具。如果固定工具能在轴向方向上移动，沿轴向方向的张力(压力)能被施加在被抓住的电缆芯上。特别地，这种机构是例如使用螺钉的驱动机构。例如，沿轴向方向的突出部被提供在固定工具的外表面，且内螺纹孔被提供在该突出部。球头螺钉被拧入该插入孔。球头螺钉的一端由用于保持热绝缘管的固定夹具保持。在具有这种结构的驱动机构中，通过旋转球头螺钉，抓握工具能在轴向方向上来回移动，且被抓住的电缆芯能被抽出并送回热绝缘管。

可用杆取代球头螺钉。该杆被插入设置在固定工具的突出部上的插入孔以便固定工具能沿杆滑动。例如，缆线连接到该固定工具。该缆线由例如绞盘拉紧，从而固定工具可沿杆来回移动。因此，由固定工具抓住的电缆芯能被抽出并送回热绝缘管。

本发明的方法具有以下优点。

(1)在超导电缆的连接结构形成的地方，通过将电缆芯送回至热绝缘管一预定的长度，能减少从超导电缆的热绝缘管露出的电缆芯的松弛。通过减少该松弛，能减小连接部分半径方向上的尺寸。

(2)通过在连接结构形成前预先将电缆芯从热绝缘管抽出一段预定的距离，在后续过程中电缆芯能容易地返回热绝缘管。尤其是当电缆芯被抽出的预定长度至少为电缆芯在其纵向上由于压缩连接被延长所增加的长度时，在后续过程中电缆芯能容易地回到热绝缘管该增加的长度。

(3)在用压缩连接形成连接结构的情况下，当电缆芯在返回过程中被送回的预定长度至少为电缆芯在其纵向上由于压缩连接被延长所增加的长度时，能消除该长度增加所产生的松弛。

(4)当电缆芯从热绝缘管中抽出或送回到热绝缘管时，通过用抓握工具抓住电缆芯并拉(按)该抓握工具，电缆芯能稳当地从热绝缘管抽出来(推回去)。尤其在多根电缆芯的情况下，电缆芯能一起从热绝缘管中抽出(推回热绝缘管)。

(5)在用抓握工具将电缆芯从热绝缘管中抽出(将电缆芯推回到热绝缘管)的情况下，当抓握工具包括装配在电缆芯外表面上的弹性部分和抓住该弹性部分的固定工具时，电缆芯能稳固地被抓住并移动而不会损坏。

(6)在推回过程和抽出过程的至少一个中，通过在抽出(推回)电缆芯期间测量载荷，能检查在多大载荷下电缆芯被抽出(推回)。

(7)在绞在一起的多根电缆芯的情况下，通过拉紧绞合的松弛，超导电缆能容易地从热绝缘管中抽出或推回到热绝缘管。

附图说明

图1为示出本发明的组装方法的过程说明图。

图2为本发明方法中使用的弹性部分的透视示意图。

图3为本发明方法中使用的固定部分的透视示意图。

图4为本发明方法中使用的超导电缆一端的局部垂直截面示意图。

图5为示出常规组装方法的过程说明图。

100热绝缘管

110内管

120外管

130抽空口

111直内管

121直外管

200电缆芯

300帽

400固定夹具

410竖直块

420水平块

500抓握工具

510弹性部分

511抓孔

512切口

520固定工具

521分块

522连接块

523通孔

524突出部

525插入孔

530滑动轴

600缆线

700连接部分

710连接结构

720冷却剂容器

730真空容器

具体实施方式

现在参照图1描述本发明的实施例。这里，例如，中间连接部分形成在三芯超导电缆之间，每根三芯超导电缆均包括热绝缘管和绞在一起并容纳在该热绝缘管内的三根电缆芯。

如图1(A)所示，准备一根要连接的超导电缆。该超导电缆的热绝缘管100具有内管110和外管120的双管结构。外管120长于内管110。内管110和外管120之间的空间在内管110的一端被密封。两管110和120之间的空间为真空。每根电缆芯200从内到外具有成形件、导电层、绝缘层、屏蔽层和保护层。绞在一起的三根电缆芯200被松开使得在超导电缆的操作期间由于冷却引起的收缩能被吸收。帽300连接到热绝缘管100和电缆芯200的端部。

接下来，如图1(B)所示，切掉热绝缘管100的端部以便露出电缆芯200。在该实施例中，仅外管120延伸超出内管110的部分被切掉以便不破坏热绝缘管100的真空。

接下来，如图1(C)所示，用固定夹具400将热绝缘管100的该端保持在地面上。该实施例中使用的固定夹具400具有竖直块410和水平块420。竖直块410保持热绝缘管100并具有槽，电缆芯200装配在该槽中。水平块420将竖直块410支撑在地面上。

接下来，如图1(D)所示，除去电缆芯端部的帽300，然后电缆芯200的端部被解开并足够地分离以形成连接结构。接下来，抓握工具500被装配到电缆芯200的未解开的部分。该抓握工具500是当电缆芯200被从热绝缘管300中抽出或推回到热绝缘管300中时所使用的工具。

该抓握工具500包括如图2所示的弹性部分和如图3所示的固定工具520。弹性部分510的外表面成形为圆柱形表面。弹性部分510具有抓孔511，其内表面配合绞在一起的电缆芯的外形。在该实施例中，弹性部分510由氯丁二烯橡胶形成。此外，该弹性部分510具有切口512，该切口512形成为沿轴向方向从外表面延伸到内表面。当弹性部分510装配到电缆芯时，该切口512打开，因此弹性部分510能从侧面装配到电缆芯。

固定工具520包括装配在一起的半圆柱形分块521并被配置成从外表面固定弹性部分510。该固定工具520的每个分块521具有形成在其两侧边上并在半径方向上向外延伸的矩形板状连接块522。每个连接块522具有形成在其中的螺栓通孔523。通过将两个分块521装配在一起使得连接块522彼此面对，将螺栓插入通孔523并拧紧螺母，这三根电缆芯200能无损地被固定在一起并能被稳固地保持。在该实施例中，在彼此面向的连接块522之间，螺栓容纳在压缩弹簧524中，该压缩弹簧的弹力抵抗固定力以便不损害电缆芯200。

此外，每个分块521具有形成在与连接块522成直角的位置上的突出部524。突出部524具有形成在其中的插入孔525。滑动轴530(见图1(D))穿过该插入孔525。通过使固定工具520沿轴滑动，被保持的电缆芯200能相对热绝缘管100在轴向方向上移动。

在该实施例中，如图1(D)所示，一根滑动轴穿过每个插入孔，且滑动轴530的一端通过螺纹拧到固定夹具400上。滑动轴530的另一端形成限位块。特别地，滑动轴530的另一端局部直径较大从而防止固定工具520脱离滑动轴530。

在这种状态下，如图1(E)所示，缆线600连接到固定工具520上，且缆线600由绞盘(未示出)拉紧。借助该拉紧，利用固定工具520和电缆芯200之间的弹性部分抓住电缆芯200的固定工具520移动到滑动轴530的另一端并由限位块停止。通过进一步拉紧缆线600，电缆芯200被从热绝缘管100中抽出一预定的长度。此时，例如施加在缆线600上的张力能用测力仪测量。

在该实施例中，当形成下述的连接结构710时，从热绝缘管100抽出的电缆芯200的长度稍大于压缩导致的连接套筒变长的长度。由于该抽出，松散地绞在一起的多根电缆芯200被拉紧，从而减小外径，且电缆芯200和热绝缘管100的内表面之间的间隙被加大。该抽出的电缆芯200被保持在这个位置，且形成连接结构710。

对其它要连接的超导电缆也进行图1(A)到图1(E)的上述过程。如图1(F)所示，通过连接结构710连接一根超导电缆的电缆芯和另一根超导电缆的电缆芯。在每个连接结构710中，彼此邻接的成形件和导电层覆盖有连接套筒。成形件通过压缩连接套筒而被连接。导电层由介于导电层和连接套筒之间的焊接连接。在完成通过连接套筒的该压缩连接后，沿压缩连接部分缠绕绝缘带以形成加强绝缘层。图1(F)示出形成这些加强绝缘层的状态。

接下来，如图1(G)所示，该抽出的电缆芯被推回热绝缘管。在该实施例中，连接到固定工具520上的缆线600的张紧被松开，在这种状态下，滑动轴530通过螺纹拧紧在固定夹具400中。也就是说，滑动轴530本身移动到图的左边，并且由于该移动，固定工具520也移动到图的左边。由于该移动，抽出的电缆芯200被推回到热绝缘管100。在该实施例中，平行于固定工具520的滑动轴530通过螺纹拧入固定夹具400中，由此沿轴向方向的压力能施加在电缆芯200上。通过施加该压力，电缆芯200的扭绞变松，因此绞在一起的电缆芯200能容易地被推回到热绝缘管100中。电缆芯200被推回的距离等于电缆芯被抽出的上述距离。该推回减少了电缆芯200和布置于彼此邻接的两根超导电缆的热绝缘管的端部之间的连接结构710的松弛。

在电缆芯200被推回到热绝缘管100之后，如图1(H)所示，形成容纳三根芯一起的连接结构710的冷却剂容器720。此外，真空容器730形成在冷却剂容器720的外面。由此，完成了连接部分700的形成。

如上所述，电缆芯被抽出一预定长度，并且在连接结构形成以后，电缆芯被推回到热绝缘管。这样减少电缆芯和布置于热绝缘管的端部之间的连接结构的松弛，并减小连接结构之间在半径方向上的距离。因此，可减小连接结构的外径。

在上述的实施例中，如果超导电缆的直部为约3米，通过施加约300到500千克力的轴向力，在连接结构的一侧上，电缆芯能被推回热绝缘管约10mm。

本发明的组装方法适用于形成超导电缆的连接部分。

Claims (8)

1.一种用来组装超导电缆的连接部的方法，以在包括热绝缘管和容纳于热绝缘管内的电缆芯的超导电缆的一端形成连接部，该方法包含以下步骤：

保持热绝缘管使电缆芯的一端在超导电缆的端部从热绝缘管中露出；

在电缆芯的该端形成连接结构；且

通过使得固定工具沿着热绝缘管的轴向方向移动，将电缆芯的一预定长度推回热绝缘管。

2.根据权利要求1所述的用来组装超导电缆的连接部的方法，在保持热绝缘管的步骤和形成连接结构的步骤之间还包括将电缆芯从热绝缘管中抽出一预定长度的步骤。

3.根据权利要求1所述的用来组装超导电缆的连接部的方法，其中在形成连接结构的步骤中使用压缩连接，且推回步骤中电缆芯被送回的预定长度至少为由于压缩连接使电缆芯在电缆芯的纵向上被延长的长度。

4.根据权利要求2所述的用来组装超导电缆的连接部的方法，其中在形成连接结构的步骤中使用压缩连接，且抽出步骤中电缆芯被抽出的预定长度至少为由于压缩连接使电缆芯在电缆芯的纵向上被延长的长度。

5.根据权利要求2所述的用来组装超导电缆的连接部的方法，其中在抽出步骤中，由抓握工具抓住电缆芯，拉抓握工具，由此将电缆芯从热绝缘管中抽出。

6.根据权利要1所述的用来组装超导电缆的连接部的方法，其中在执行推回步骤时测量电缆芯被推回时的挤压载荷。

7.根据权利要求2所述的用来组装超导电缆的连接部的方法，其中在执行抽出步骤时测量电缆芯被抽出时的拉伸载荷。

8.根据权利要求2所述的用来组装超导电缆的连接部的方法，其中所述电缆芯包括绞在一起的多根芯。

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