CN106847419A - 一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法 - Google Patents

一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法 Download PDF

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王洪君
王朝鹤
忻子桐
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Dongguan Bohr Superconductor Technology Co Ltd
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    • H01B13/02—Stranding-up
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Abstract

本发明提供了一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，包括如下步骤：a)将设计数量的多股单线线轴放置在排线架上，从排线架的引轮将每股单线引出，各股单线的张力为≤20牛顿；b)将引出的每股单线通过线模，并按顺序排列好每股单线，所述线模具有若干穿线眼模，每股单线通过分别穿过各自的穿线眼模；c)将从线模引出的单线整体引入绞线机进行绞线；d)将绞成圆形的线穿过成型模进行矩形成型，所述成型模为上下两组被动的滚压轮，滚压轮左右两侧分别设置有压辊。本发明方法制造出矩形电缆，电缆成型过程中，不会出现压扁和断线及损伤，并且超导线以矩形排列时比较均匀。

Description

一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法
技术领域
本发明涉及一种电缆制造领域，尤其涉及一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法。
背景技术
在高能物理研究中，粒子加速器起着重要的作用，是人类探索物质世界，获知宇宙起源的重要途径。为了获取更高的能量，超导技术被应用到了加速器装置中，利用超导加速腔可以在很小的微波功率下产生很强的加速电场；利用超导磁体则可以在很小的激磁功率下产生强大的约束磁场，二者都可大大缩减加速器的尺寸,降低加速器的功率消耗，使超导加速器在经济上和技术上具有巨大的优越性。欧洲的大型强子对撞机(LHC)拥有多达10000个不同类型的超导磁体。欧洲核子中心(CERN)将在10年间对LHC进行硬件升级，以提升他的“亮度”(单位截面碰撞发生的频率)，超导磁体技术将在硬件升级过程扮演着重要的角色。
目前，标准模型能解释绝大部分粒子物理实验现象，而随着Higgs粒子2012年在大型强子对撞机(LHC)的发现，人们在实验室里找到了标准模型预言的所有粒子。但是，由于一系列理论上的困难，理论物理学家普遍认为，标准模型只是一个更加基础的理论的低能有效理论。因此，挖掘出标准模型背后的物理定律(又被称为新物理)，就成为粒子物理乃至整个物理学的核心问题，也是新一代加速器设计的终极目的。
CEPC-SPPC是一个长达50–70公里的环形加速器，是中国独立提出的新一代加速器的概念。CEPC-SPPC有两个工作阶段，第一阶段用做环形正负电子对撞机(CEPC)，第二阶段则是将其升级为超级质子对撞机(SPPC)。正负电子对撞机有本底低且初态精确可调的特点，而CEPC的质心能量可以轻松达到Higgs粒子的产生阈值(～240GeV)进而产生大量的干净Higgs粒子(Higgs工厂)，利用CEPC，人们可以对Higgs粒子以及其他的标准模型粒子(比如Z粒子)进行精确测量，从而搜索出新物理的蛛丝马迹乃至预言新物理能标。另一方面，超级质子对撞机能够达到的质心能量比目前实验上的最高水平大接近一个量级，可以对高达50或更高的TeV的能区进行直接搜索。综上所述，在寻找新物理方面，CEPC-SPPC将能够发挥不可替代的作用。
对撞机的重要组成部分加速器，对于高能加速器来讲，其磁体将主要采用超导技术，以达到所需要的对撞能量。中科院高能所提出的SppC为了在50km环型隧道内达到70TeV以上的对撞能量，需要场强高达20T的加速器磁体来偏转和聚焦粒子；这是一个非常具有挑战性的设计指标,也是SppC建设所需的关键技术之一。目前国际上在运行的粒子加速器中磁体最高场强仅为8.3T(由欧洲核子研究中心CERN建设的大型强子对撞机LHC上的超导二极磁体)。为实现高场加速器磁体，需要由Nb3Sn或者NbTi+Nb3Sn线圈提供大于12T的中心磁场，要达到20T高场，需要开展超导材料及高载流超导电缆的研究。
矩阵式螺旋超导电缆是一种矩形结构的电缆，是由多根超导线通过一次成型紧压而成。由于超导材料内部由上千根芯丝扭绞而成，芯丝的直径只有几微米，比较脆弱，电缆成型过程中，放线张力、紧压力、扭转力对超导线的性能会有一定地影响，因此，电缆紧压成型过程中对于张力、单线排列的要求是非常严格的。超导电缆在绞制过程中，易成形为圆形，要形成矩形，需要特殊的成型装置，并且矩形成型过程中，极易出现超导线压扁，甚至断线等现象。
由于矩阵式螺旋超导电缆结构的特殊性，与其它聚变用超导电缆、常规电缆不同，如按此类电缆的生产办法对此超导电缆进行绞制，一是电缆松散，尺寸不易控制，无法定型为所要求的矩形截面，二是容易出现断线、压扁的问题，使得绞制出的电缆无法满足要求。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，包括如下步骤：
a)将设计数量的多股单线线轴放置在排线架上，从排线架的引轮将每股单线引出，各股单线的张力为≤20牛顿；
b)将引出的每股单线通过线模，并按顺序排列好每股单线，所述线模具有若干穿线眼模，每股单线通过分别穿过各自的穿线眼模；
c)将从线模引出的单线整体引入绞线机进行绞线；
d)将绞成圆形的线穿过成型模进行矩形成型，所述成型模为上下两组被动的滚压轮，滚压轮左右两侧分别设置有压辊。
优选地，所述穿线眼模为钨材料穿线眼模或者陶瓷材料穿线眼模。
优选地，第d)步骤中，绞好的线涂抹酒精后再进入成型模。
进一步地，所述酒精的浓度≥99％。
优选地，滚压轮为布氏硬度(HBW)小于200HB的不锈钢材料。
优选地，第c)将从线模引出的每股单线整体穿过进入绞线机前，将单线按照顺序排列在一成型锌板的表面，然后再将单线整体穿过进入绞线机。
优选地，绞线机为能主动放线、主动退扭、收线张力可控、放线张力自动检测反馈与调节的笼式绞线机。
本发明的技术效果是，本发明方法制造出矩形电缆，电缆成型过程中，不会出现压扁和断线及损伤，并且超导线以矩形排列时比较均匀。
具体实施方式
提供一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，按照如下方法步骤进行：
a)将设计数量的多股单线线轴放置在排线架上，从排线架的引轮将每股单线引出，各股单线的张力为≤20牛顿即可，过紧容易导致断线；
b)将引出的每股单线通过线模，并按顺序排列好每股单线，所述线模具有若干穿线眼模，每股单线通过分别穿过各自的穿线眼模，所述穿线眼模为钨材料穿线眼模，也可以采用陶瓷材料穿线眼模；
c)将单线按照顺序排列在一成型锌板的表面，然后再将单线整体穿过进入绞线机进行绞线，绞线机为能主动放线、主动退扭、收线张力可控、放线张力自动检测反馈与调节的笼式绞线机；
d)绞好的线通过涂抹酒精后再进入成型模进行矩形成型，酒精的浓度99.9％，保证增加润滑以避免出现电缆损伤，并能挥发，防止水分对电缆的影响，所述成型模为上下两组被动的滚压轮，滚压轮左右两侧分别设置有压辊，滚压轮为布氏硬度(HBW)小于200HB的不锈钢材料，太硬的材料会导致出现电缆损伤。
经过矩形压制成型的电缆即可收线到储线盘中。
当然，此发明还可以有其他变换，并不局限于上述实施方式，本领域技术人员所具备的知识，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化，这样的变化均应落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)将设计数量的多股单线线轴放置在排线架上，从排线架的引轮将每股单线引出，各股单线的张力为≤20牛顿；
b)将引出的每股单线通过线模，并按顺序排列好每股单线，所述线模具有若干穿线眼模，每股单线通过分别穿过各自的穿线眼模；
c)将从线模引出的单线整体引入绞线机进行绞线；
d)将绞成圆形的线穿过成型模进行矩形成型，所述成型模为上下两组被动的滚压轮，滚压轮左右两侧分别设置有压辊。
2.根据权利要求1所述的矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述穿线眼模为钨材料穿线眼模或者陶瓷材料穿线眼模。
3.根据权利要求1所述的矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，其特征在于，第d)步骤中，绞好的线涂抹酒精后再进入成型模。
4.根据权利要求3所述的矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述酒精的浓度≥99％。
5.根据权利要求1所述的矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，其特征在于，滚压轮为布氏硬度(HBW)小于200HB的不锈钢材料。
6.根据权利要求1所述的矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，其特征在于，第c)将从线模引出的每股单线整体穿过进入绞线机前，将单线按照顺序排列在一成型锌板的表面，然后再将单线整体穿过进入绞线机。
7.根据权利要求1所述的矩阵式螺旋超导电缆的绞制方法，其特征在于，绞线机为能主动放线、主动退扭、收线张力可控、放线张力自动检测反馈与调节的笼式绞线机。
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