CN109573805A - 一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统，包括有真空系统、吊运框架系统和真空吸盘系统，真空系统包括有真空泵、真空管路和真空电磁阀，所述的吊运框架包括有吊环、过渡盘、可调钢丝绳和主框架，所述的真空吸盘系统包括有多个真空吸盘、重型弹簧和起重链条，所述的主框架是由四个四分之一圆弧形框架结构两端固定连接构成的环形体，每个框架结构内均设有真空腔，相邻的两个框架结构的真空腔通过软管一连通。经真空吸吊系统吊运的线圈，线圈表面质量不受任何影响，且能实现多个线圈的精确堆叠。本发明结构集机械、真空和自动控制等于一体，是大型超导磁体线圈制造的重要设备，能够可靠保证超导磁体线圈顺利吊运和精确堆叠。

Description

一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统

技术领域

本发明涉及大型热核聚变装置或其它大型电磁装置的超导磁体线圈制造技术领域，尤其涉及一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统。

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。超导磁体线圈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。单根导体的制造长度有限，因而大型超导磁体线圈往往是由多个双饼或多饼线圈堆叠而成。每个双饼或多饼线圈采用单线或双线并绕的方式绕制成形，然后通过真空压力浸渍固化处理，真空压力浸渍处理后的双饼或多饼线圈表面为环氧树脂结构。在真空压力浸渍处理后，需要对多个双饼或多饼线圈进行精确堆叠并进行最终的体绝缘包绕和真空压力浸渍固化处理。由于相邻的双饼或多饼线圈之间紧密贴合，无法采用吊绳或吊带穿过线圈底面进行吊运。如果采用侧面机械锁紧的方式吊运线圈，可能对线圈的侧面造成机械损伤，从而降低线圈的机械和电学性能。真空吸吊系统利用真空负压原理使真空吸盘吸附在线圈上表面，在达到一定的真空度后抓取线圈并利用行车起吊，不会对线圈的表面造成任何机械损伤。因此，集机械、真空和自动控制等于一体的真空吸吊系统是大型超导磁体线圈制造的重要设备，能够可靠保证超导磁体线圈顺利吊运和精确堆叠。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统，包括有真空系统、吊运框架系统和真空吸盘系统，所述的真空系统包括有真空泵、真空管路和真空电磁阀，所述的吊运框架包括有吊环、过渡盘、可调钢丝绳和主框架，所述的真空吸盘系统包括有多个真空吸盘、重型弹簧和起重链条，所述的主框架是由四个四分之一圆弧形框架结构两端固定连接构成的环形体，每个框架结构内均设有真空腔，相邻的两个框架结构的真空腔通过软管一连通，所述的真空泵通过支架安装在主框架的中心处，真空电磁阀与真空泵连接，所述的真空泵通过管道与主框架内部的真空腔连通，所述的真空管路为两个，分别布置在主框架的下面，且两个真空管路分别与主框架的真空腔连通，在主框架的下面均布有多个悬臂支座，通过重型弹簧和起重链条将多个真空吸盘分别与多个悬臂支座连接，每个真空管路分别通过真空软管二与一半的真空吸盘连接，在所述的过渡盘的上面中心处设有挂钩，在过渡盘的圆周边上均匀的设有多个挂环一，在主框架的上面均匀分布有多个与过渡盘上的挂环一相对应的挂环二，每两个相对应的挂环一和挂环二之间连接所述的可调钢丝绳。

所述的真空系统还包括有真空压力表和压力报警灯，真空压力表和压力报警灯分别安装在主框架上，压力报警灯与所述的真空电磁阀连接。

在所述的主框架的下面还分别安装有多个万向轮，在吸吊过程完成后，在重型弹簧的作用下，真空吸盘会悬起来，万向轮起到支撑的作用。

真空系统能够通过真空电磁阀控制对主框架腔体、真空管路及真空吸盘等进行抽真空处理，真空压力表实时显示所达到的真空度，并通过压力报警灯指示是否具备吊运真空度条件。吊运框架系统能够承载真空吸吊系统及线圈重量，并能通过可调钢丝绳实现主框架的调平。此外，主框架内部为腔体结构，能够起到真空缓冲作用，确保吊运安全。真空吸盘系统由真空吸盘、重型弹簧、起重链条等组成，真空吸盘能够根据负压原理吸附在真空压力浸渍后的线圈表面，重型弹簧能够保持线圈的水平。使用的时候，控制系统上的控制手柄上安装有“真空泵启动”、“真空泵关闭”、“线圈抓取”和“线圈释放”等按钮，能够根据需要实现真空系统和真空吸盘系统的远程按钮控制。经真空吸吊系统吊运的线圈，线圈表面质量不受任何影响，且能实现多个线圈的精确堆叠。

通过机械真空泵和真空电磁阀控制能够对真空管路、主框架腔体和真空吸盘抽真空处理。真空管路为二个，每个真空管路分别与1/2的真空吸盘连接。通过设置真空电磁阀的压力上限值并反馈控制信号给压力报警灯指示是否达到吊运真空度要求，真空压力表能够实时显示主框架的真空度。

过渡盘的作用是保持可调钢丝绳的环向均匀布置。通过调节钢丝绳的长度，能够对主框架进行调平。主框架由4块框架结构通过螺栓连接而成，框架结构内部为真空腔体，起到真空缓冲的作用。相邻主框架之间通过真空软管实现真空连接。此外，主框架与真空系统、真空吸盘系统等相连，具有很高的强度和刚度，能够承载真空吸吊系统和线圈的重量，保证各吊点处变形一致。

真空吸盘本体采用工字型密封条圈制而成，密封条由三元乙丙橡胶发泡挤出成形，不会破坏线圈表面，且耐磨抗老化。真空吸盘通过重型弹簧和起重链条与主框架机械连接，能够保持吊运过程线圈的水平。此外，真空吸盘通过真空软管与主框架上的真空管路连接，每个真空管路连接了一半的真空吸盘。

本发明的优点是：本发明的结构和原理简单，但功能复杂，保证了真空压力浸渍后的超导磁体线圈的可靠吊运和精确堆叠，进而提高线圈的制造精度和质量。各功能由不同的单元承担；真空系统实现主框架腔体、真空管路及真空吸盘的抽真空；吊运框架系统实现主框架的调平和承载真空吸吊系统和线圈的重量；真空吸盘系统实现对线圈的负压吸附和抓取，并利用行车实现线圈吊运和精确堆叠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明俯视图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统，包括有真空系统、吊运框架系统和真空吸盘系统，所述的真空系统包括有真空泵10、真空管路12和真空电磁阀9，所述的吊运框架包括有吊环1、过渡盘2、可调钢丝绳3和主框架11，所述的真空吸盘系统包括有多个真空吸盘6、重型弹簧4和起重链条5，所述的主框架11是由四个四分之一圆弧形框架结构两端固定连接构成的环形体，每个框架结构内均设有真空腔，相邻的两个框架结构的真空腔通过软管一17连通，所述的真空泵10通过支架18安装在主框架11的中心处，真空电磁阀9与真空泵10连接，所述的真空泵10通过管道与主框架11内部的真空腔连通，所述的真空管路12为两个，分别布置在主框架11的下面，且两个真空管路12分别与主框架11的真空腔连通，在主框架11的下面均布有多个悬臂支座8，通过重型弹簧4和起重链条5将多个真空吸盘6分别与多个悬臂支座8连接，每个真空管路12分别通过真空软管二13与一半的真空吸盘6连接，在所述的过渡盘2的上面中心处设有挂钩，在过渡盘2的圆周边上均匀的设有多个挂环一，在主框架11的上面均匀分布有多个与过渡盘上的挂环一相对应的挂环二，每两个相对应的挂环一和挂环二之间连接所述的可调钢丝绳3。

所述的真空系统还包括有真空压力表16和压力报警灯15，真空压力表16和压力报警15灯分别安装在主框架11上，压力报警灯15与所述的真空电磁阀9连接。

在所述的主框架11的下面还分别安装有多个万向轮14，在吸吊过程完成后，在重型弹簧4的作用下，真空吸盘6会悬起来，万向轮起到支撑的作用。

真空吸盘6本体采用工字型密封条圈制而成，密封条由三元乙丙橡胶发泡挤出成形，不会破坏线圈表面，且耐磨抗老化。真空吸盘通过重型弹簧和起重链条与主框架机械连接，能够保持吊运过程线圈的水平。此外，真空吸盘通过真空软管与主框架上的真空管路连接，每个真空管路连接了一半的真空吸盘。

真空系统由机械真空泵10、真空管路12、真空压力表16、真空电磁阀9、压力报警灯15组成。通过机械真空泵和真空电磁阀控制能够对真空管路、主框架腔体和真空吸盘进行抽真空处理。真空管路12为Φ40*3mm的钢管，真空管路12为二个，每个真空管路12分别通过真空软管13与一半的真空吸盘6连接。真空电磁阀16的压力上限值可以调节，当主框架的真空度达到设定上限时，真空电磁阀16发出反馈控制信号给压力报警灯15以指示是否已经达到吊运的真空度要求。真空压力表16能够实时显示主框架的真空度。

吊运框架系统由吊环1、过渡盘2、可调钢丝绳3、主框架4等组成。过渡盘2的作用是保持可调钢丝绳的环向均匀布置。通过调节钢丝绳3的长度，能够对主框架11进行调平。主框架11由4块框架结构通过螺栓连接而成，框架结构内部为真空腔体，起到真空缓冲的作用。主框架11的4块框架之间通过真空软管一17实现真空连接。主框架11上均布有20个悬臂支座8，每个悬臂支座8和真空吸盘6通过4组重型弹簧4和起重链条5连接，真空吸盘6的重心与线圈7的径向重心重合。此外，主框架4与真空系统、真空吸盘系统等相连，具有很高的强度和刚度，能够承载真空吸吊系统和线圈的重量，保证悬臂支座处变形一致。

真空吸盘系统由真空吸盘6、重型弹簧4、起重链条5等组成。真空吸盘6本体采用工字型密封条圈制而成，密封条由三元乙丙橡胶发泡挤出成形，不会破坏线圈表面，且耐磨抗老化。真空吸盘6通过重型弹簧4和起重链条5与主框架11的悬臂支座8机械连接，能够保持吊运过程线圈7的水平。此外，真空吸盘6通过真空软管二13与主框架11上的真空管路12连接，每个真空管路12连接了一半的真空吸盘6。与两个真空管路12连接的两组真空吸盘6都具备独立吊运线圈7的能力，有效保证线圈的吊运安全。

在使用过程中，通过控制系统控制真空吸吊系统工作，具体工作流程如下：

1）连接电源，按下控制手柄的“真空泵启动”键，确认机械真空泵的转向正确并对主框架腔体和真空管路进行抽真空处理；

2）当真空压力表上的压力值达到设定的真空度，并且报警指示灯为“绿色”时，按下控制手柄“线圈抓取”键，开启主框架和真空吸盘之间的电磁阀，并对真空吸盘及连接软管进行抽真空处理；

3）当真空压力表上的压力值再次达到设定的真空度，并且报警指示灯为“绿色”时，利用行车缓慢吊运至目标位置，并根据需要对线圈进行精确堆叠；

4）完成线圈的吊运和堆叠后，按下“真空泵关闭”和“线圈释放”按钮，开启真空电磁阀的放气孔，恢复真空吸吊系统至常压状态；

5）妥善存放并利用万向轮14支撑真空吸吊系统。

Claims (4)

1.一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统，其特征在于：包括有真空系统、吊运框架系统和真空吸盘系统，所述的真空系统包括有真空泵、真空管路和真空电磁阀，所述的吊运框架包括有吊环、过渡盘、可调钢丝绳和主框架，所述的真空吸盘系统包括有多个真空吸盘、重型弹簧和起重链条，所述的主框架是由四个四分之一圆弧形框架结构两端固定连接构成的环形体，每个框架结构内均设有真空腔，相邻的两个框架结构的真空腔通过软管一连通，所述的真空泵通过支架安装在主框架的中心处，真空电磁阀与真空泵连接，所述的真空泵通过管道与主框架内部的真空腔连通，所述的真空管路为两个，分别布置在主框架的下面，且两个真空管路分别与主框架的真空腔连通，在主框架的下面均布有多个悬臂支座，通过重型弹簧和起重链条将多个真空吸盘分别与多个悬臂支座连接，每个真空管路分别通过真空软管二与一半的真空吸盘连接，在所述的过渡盘的上面中心处设有挂钩，在过渡盘的圆周边上均匀的设有多个挂环一，在主框架的上面均匀分布有多个与过渡盘上的挂环一相对应的挂环二，每两个相对应的挂环一和挂环二之间连接所述的可调钢丝绳。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统，其特征在于：所述的真空系统还包括有真空压力表和压力报警灯，真空压力表和压力报警灯分别安装在主框架上，压力报警灯与所述的真空电磁阀连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统，其特征在于：在所述的主框架的下面还分别安装有多个万向轮。

4.根据权利要求1所述的一种用于大型超导磁体线圈制造的真空吸吊系统，其特征在于：所述的真空吸盘的本体采用工字型密封条圈制而成，密封条由三元乙丙橡胶发泡挤出成形。