CN108405467A - 一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，由密封仓系统、超声清洗主系统、去离子水喷淋系统、压缩空气吹干系统和自动控制系统等组成。在铠装超导线圈绕制过程中，超导导体以恒定的速度进给并依次通过超声清洗系统的密封仓、超声清洗仓、压缩空气吹干仓、去离子水喷淋仓、压缩空气吹干仓。本发明结构集机械动密封、超声清洗和自动控制等于一体，满足大型超导线圈绕制时去油和彻底清洁导体的特殊要求。

Description

一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统
技术领域
本发明涉及超导线圈超声清洗系统领域，具体是一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统。
背景技术
热核聚变将为人类提供取之不尽的清洁能源，国际热核聚变试验堆（ITER）计划将在未来十年内建成。超导磁体为托克马克装置提供所需磁场，以达到控制和约束高温等离子体的目的。
线圈绕制将对超导导体进行校直、超声清洗、喷砂、弯曲成形、匝间绝缘包绕及落模等操作，从而满足超导高精度尺寸等要求，是超导磁体制造中最重要的步骤之一。超导磁体绝缘性能主要由匝间和对地绝缘质量决定。真空压力浸渍处理后的匝间绝缘不仅需要满足高压绝缘要求，也要满足和超导导体之间的粘接机械强度要求。超导导体表面粗糙度、清洁度和绝缘压缩率是影响匝间绝缘和超导导体之间粘接机械强度的重要因素，其中超导导体表面清洁度是决定因素。因此，集机械动密封、超声清洗和自动控制等于一体的通过式超声清洗系统是超导线圈绕制生产线的重要组成部分，是保证超导匝间绝缘机械性能优良的关键。
发明内容 本发明的目的是提供一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，以实现导体进给过程中导体和清洗液之间的动密封、导体表面彻底去油并满足水膜破裂测试要求。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，其特征在于：包括依次顺序连通的密封仓、超声清洗仓、第一压缩空气吹干仓、去离子水喷淋仓、第二压缩空气吹干仓，待清洗的导体依次通过密封仓、超声清洗仓、第一压缩空气吹干仓、去离子水喷淋仓、第二压缩空气吹干仓，其中：
密封仓连通在超声清洗仓进口处，密封仓内设有压缩空气喷嘴和弹簧刮水装置，防止去离子水或超声清洗溶液溢出；
超声清洗仓内设有上下超声震子、液位传感器、温度传感器、加热棒，超声清洗仓周围设有绝热层，超声清洗仓按照设定的功率和频率在特定的温度对超导导体进行超声清洗，彻底去除导体表面的油污；
第一、第二压缩空气吹干仓内分别对称布置有气动喷嘴，以对导体上的残留清洗液进行隔断和吹干处理，其中第一压缩空气吹干仓进口与超声清洗仓出口连通，第一压缩空气吹干仓出口与去离子水喷淋仓进口连通，去离子水喷淋仓出口与第二压缩空气吹干仓进口连通；
去离子水喷淋仓内设有万向水淋喷头，以去除导体表面可能附着的超声清洗液并再次对导体表面进行喷淋清洗。
所述的一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，其特征在于：还包括超声清洗储液槽、循环水泵、过滤器、超声波发生器，由超声清洗储液槽、循环水泵、过滤器、超声波发生器配合超声清洗仓构成超声清洗主系统，超声清洗储液槽内设加热棒、温度传感器、液位传感器，超声清洗储液槽周围设有绝热层，能够按照设定的温度对超声清洗液进行加热和保温，并能检测槽内液位；循环水泵按照设定的流量和压力将超声清洗储液槽内的超声清洗液经过过滤器泵入超声清洗仓；超声清洗仓内的超声震子按照超声波发生器设定的频率和功率对超导导体进行超声清洗处理。
所述的一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，其特征在于：还包括去离子水储液槽、循环水泵、过滤器，由去离子水储液槽、循环水泵、过滤器配合去离子水喷淋仓构成去离子水喷淋系统，去离子水储液槽内设液位传感器，能够实时检测槽内液位；循环水泵按照设定的流量和压力将储液槽内的去离子水经过过滤器泵入去离子水喷淋仓；去离子水喷淋仓内对称布置的水淋喷头去除导体表面可能附着的超声清洗液并再次清洗导体。
所述的一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，其特征在于：还包括自动控制系统，自动控制系统实现超声清洗系统的一键启动和停机，并检测和反馈故障信号后将报警信号发送至线圈绕制生产线总控系统；此外，自动控制系统具备时钟设定功能，根据生产要求提前设定和定时启动超声清洗液储液槽加热。
本发明工作在常温到100℃温度区间，适合大型超导线圈生产线，为超导线圈绕制提供清洁的导体。本发明在聚变堆领域以及超导磁体领域具有较好的应用价值。
事实上，只要期望在线圈绕制过程中对通过式导体进行去油超声清洗，都可以参考本发明的技术方案，但凡是未脱离本发明的技术方案的内容，仅是依据本发明的技术实质对所述结构进行的简单修改，或是同等变化与修饰，均应属于本发明技术方案的范围之内。
本发明的优点是：
本发明的结构和原理简单，但功能复杂，保证了超导线圈绕制过程中导体表面的清洁度，进而提高匝间绝缘质量；各功能由不同的单元承担；密封仓系统实现清洗液和导体的动密封；超声清洗主系统实现超导导体的彻底去油清洗；去离子水喷淋系统实现去除导体表面残留超声清洗液并再次清洗；压缩空气吹干系统实现超导导体表面除湿和干燥；自动控制系统实现各子系统的可靠启停和时钟设定。
附图说明
图1为本发明结构侧视图。
图2为本发明结构正视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，包括依次顺序连通的密封仓2、超声清洗仓3、第一压缩空气吹干仓4、去离子水喷淋仓5、第二压缩空气吹干仓6，待清洗的导体1依次通过密封仓2、超声清洗仓3、第一压缩空气吹干仓4、去离子水喷淋仓5、第二压缩空气吹干仓6，其中：
密封仓2连通在超声清洗仓3进口处，密封仓2内设有压缩空气喷嘴和弹簧刮水装置，防止去离子水或超声清洗溶液溢出；
超声清洗仓3内设有上下超声震子20、液位传感器21、温度传感器18、加热棒17，超声清洗仓3周围设有绝热层19，超声清洗仓3按照设定的功率和频率在特定的温度对超导导体1进行超声清洗，彻底去除导体1表面的油污；
第一、第二压缩空气吹干仓4、6内分别对称布置有气动喷嘴，以对导体1上的残留清洗液进行隔断和吹干处理，其中第一压缩空气吹干仓4进口与超声清洗仓3出口连通，第一压缩空气吹干仓4出口与去离子水喷淋仓5进口连通，去离子水喷淋仓5出口与第二压缩空气吹干仓6进口连通；
去离子水喷淋仓5内设有万向水淋喷头，以去除导体1表面可能附着的超声清洗液并再次对导体1表面进行喷淋清洗。
还包括超声清洗储液槽12、循环水泵10、过滤器11、超声波发生器22，由超声清洗储液槽12、循环水泵10、过滤器11、超声波发生器22配合超声清洗仓3构成超声清洗主系统，超声清洗储液槽12内设加热棒14、温度传感器13、液位传感器16，超声清洗储液槽12周围设有绝热层15，能够按照设定的温度对超声清洗液进行加热和保温，并能检测槽内液位；循环水泵10按照设定的流量和压力将超声清洗储液槽12内的超声清洗液经过过滤器11泵入超声清洗仓3；超声清洗仓3内的超声震子20按照超声波发生器22设定的频率和功率对超导导体1进行超声清洗处理。
还包括去离子水储液槽7、循环水泵9、过滤器8，由去离子水储液槽7、循环水泵9、过滤器8配合去离子水喷淋仓5构成去离子水喷淋系统，去离子水储液槽7内设液位传感器，能够实时检测槽内液位；循环水泵9按照设定的流量和压力将储液槽7内的去离子水经过过滤器8泵入去离子水喷淋仓5；去离子水喷淋仓5内对称布置的水淋喷头去除导体1表面可能附着的超声清洗液并再次清洗导体1。
还包括自动控制系统，自动控制系统实现超声清洗系统的一键启动和停机，并检测和反馈故障信号后将报警信号发送至线圈绕制生产线总控系统；此外，自动控制系统具备时钟设定功能，根据生产要求提前设定和定时启动超声清洗液储液槽加热。
本发明在线圈绕制过程中，超导导体1以恒定的速度进给并依次通过超声清洗系统的前端密封仓2、超声清洗仓3、压缩空气吹干仓4、去离子水喷淋仓5、压缩空气吹干仓6。
超声清洗主系统由超声清洗储液槽12、循环水泵10、过滤器11，超声波发生器22和超声清洗仓3等组成。超声清洗储液槽12内设加热棒14、温度传感器13、液位传感器16和绝热层15，能够按照设定的温度对超声清洗液进行加热和保温，并能检测槽内液位。循环水泵10按照设定的流量和压力将储液槽12内的超声清洗液经过过滤器11泵入超声清洗仓3。超声清洗仓3内的超声震子20按照超声波发生器设定的频率和功率对超导导体1进行超声清洗处理。此外，超声清洗仓3内设加热棒17、温度传感器18、液位传感器21和绝热层19，确保超声清洗液处于设定的温度并保温，同时也能检测清洗仓液位。
去离子水喷淋系统由去离子水储液槽7、循环水泵9、过滤器8、和去离子水清洗仓5等组成。去离子水储液槽7内设液位传感器，能够实时检测槽内液位。循环水泵9按照设定的流量和压力将储液槽7内的去离子水经过过滤器8泵入去离子水清洗仓5。去离子水清洗仓5内对称布置的水淋喷嘴能够去除导体表面残留的超声清洗液并再次清洗导体。
自动控制系统通过PLC实现通过式超声清洗系统的启停，所有控制操作都可以通过触摸屏实现。自动控制系统分为“手动”和“自动”模式。“自动”模式下，通过式超声清洗系统自动启动控制顺序为：
1)通过时钟功能对超声清洗槽12内超声清洗液提前上班时间2小时加热和保温；
2)启动密封仓系统2和压缩空气吹干系统4；
3)启动去离子水清洗系统5和超声清洗主系统3。
当所有系统全部启动后，超声清洗系统自动控制系统提供反馈系统给线圈绕制生产线总控系统。总控系统再根据实际情况启动超导导体进给。
通过式超声清洗自动关机控制顺序为：
1)关闭去离子水清洗系统5和超声清洗主系统3。
2)延时2分钟关闭密封仓系统2和压缩空气吹干系统4。
此外，以上所有的操作都可以根据生产需要在“手动”模式下进行单独操作。

Claims (4)

1.一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，其特征在于：包括依次顺序连通的密封仓、超声清洗仓、第一压缩空气吹干仓、去离子水喷淋仓、第二压缩空气吹干仓，待清洗的导体依次通过密封仓、超声清洗仓、第一压缩空气吹干仓、去离子水喷淋仓、第二压缩空气吹干仓，其中：
密封仓连通在超声清洗仓进口处，密封仓内设有压缩空气喷嘴和弹簧刮水装置，防止去离子水或超声清洗溶液溢出；
超声清洗仓内设有上下超声震子、液位传感器、温度传感器、加热棒，超声清洗仓周围设有绝热层，超声清洗仓按照设定的功率和频率在特定的温度对超导导体进行超声清洗，彻底去除导体表面的油污；
第一、第二压缩空气吹干仓内分别对称布置有气动喷嘴，以对导体上的残留清洗液进行隔断和吹干处理，其中第一压缩空气吹干仓进口与超声清洗仓出口连通，第一压缩空气吹干仓出口与去离子水喷淋仓进口连通，去离子水喷淋仓出口与第二压缩空气吹干仓进口连通；
去离子水喷淋仓内设有万向水淋喷头，以去除导体表面可能附着的超声清洗液并再次对导体表面进行喷淋清洗。
2.根据权利要求1所述的一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，其特征在于：还包括超声清洗储液槽、循环水泵、过滤器、超声波发生器，由超声清洗储液槽、循环水泵、过滤器、超声波发生器配合超声清洗仓构成超声清洗主系统，超声清洗储液槽内设加热棒、温度传感器、液位传感器，超声清洗储液槽周围设有绝热层，能够按照设定的温度对超声清洗液进行加热和保温，并能检测槽内液位；循环水泵按照设定的流量和压力将超声清洗储液槽内的超声清洗液经过过滤器泵入超声清洗仓；超声清洗仓内的超声震子按照超声波发生器设定的频率和功率对超导导体进行超声清洗处理。
3.根据权利要求1所述的一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，其特征在于：还包括去离子水储液槽、循环水泵、过滤器，由去离子水储液槽、循环水泵、过滤器配合去离子水喷淋仓构成去离子水喷淋系统，去离子水储液槽内设液位传感器，能够实时检测槽内液位；循环水泵按照设定的流量和压力将储液槽内的去离子水经过过滤器泵入去离子水喷淋仓；去离子水喷淋仓内对称布置的水淋喷头去除导体表面可能附着的超声清洗液并再次清洗导体。
4.根据权利要求1所述的一种用于大型超导线圈绕制的通过式超声清洗系统，其特征在于：还包括自动控制系统，自动控制系统实现超声清洗系统的一键启动和停机，并检测和反馈故障信号后将报警信号发送至线圈绕制生产线总控系统；此外，自动控制系统具备时钟设定功能，根据生产要求提前设定和定时启动超声清洗液储液槽加热。
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