CN109755018B - 一种板式环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于领域电气设备绝缘工艺技术，具体公开板式一种环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法，将工件外缠绕浸胶玻璃丝带，工件外围安装保温帐篷，利用风机对帐篷进行鼓风，之后进行加热，然后降温，最后对固化好的玻璃钢绝缘筒进行车削，相较现有技术，本方法解决了现有绝缘筒无法达到预应力功能的缺陷，生产得到的预应力玻璃钢绝缘筒具有较高的预应力，同时绝缘效果也好。采用HW200型号的浸胶玻璃丝带，使得固化后形成的玻璃钢绝缘筒预应力能够满足要求。同时，该预应力玻璃钢绝缘筒能够使线圈与装置的其它部件之间具有良好的绝缘效果。

Description

一种板式环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法
技术领域
本发明属于领域电气设备绝缘工艺技术，具体涉及一种用于常规磁体托卡马克装置板式环向场线圈中心柱体的预紧工艺方法。
背景技术
托卡马克装置是一种利用磁场约束等离子体来实现受控核聚变反应的聚变装置。它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。线圈通电产生巨大的磁场，用于约束等离子体，通过各种辅助加热手段使等离子体达到高温高压状态，以达到核聚变反应的目的。线圈分为常规磁体线圈和超导磁体线圈。常规磁体线圈主要由铜及铜合金材料做导体进行制造。板式环向场线圈中心柱体由多个组件构成，在通大电流时，单个组件受到很大的电磁力，同时中心柱体还需要与装置的其它部件绝缘。因此需要将中心柱体的多个组件预紧成一个整体组件并且保持与其它部件的绝缘性能。目前现有采用绝缘筒方式预紧很难同时达到这两种目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种板式环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法，使得加工后带有绝缘筒的工件具有较高的预应力。
本发明的技术方案如下：
一种板式环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法，该方法包括如下步骤：
1)利用张力机在中心柱体外部缠绕浸胶玻璃丝带，直到浸胶玻璃丝带缠绕厚度为目标厚度的二分之一；
2)降低张力机的拉力，继续缠绕，直到浸胶玻璃丝带缠绕完成剩余的二分之一目标厚度，目标厚度为25～40毫米；
3)工件外围安装保温帐篷，利用风机对帐篷进行鼓风，风速为3～5米每秒；
4)对绕制了浸胶玻璃丝带的工件进行加热，温升速度控制在每小时4～6℃，直到135℃后保温30～35小时；
5)之后进行降温，降温速度控制在每小时4～6℃，直到60℃后，让浸胶玻璃丝带的工件自然冷却到室温；
6)将固化好的玻璃钢绝缘筒进行车削。
所述的步骤1)具体步骤如下：
1.1)将单盘高强度浸胶玻璃丝带放置到张力机上；
1.2)将工件固定安装，使得20饼中心段组件固定在绕线机的底盘上，开启绕线机，使得中心段组件随着底盘转动，底盘转速控制在2～4转/分钟；
1.3)将浸胶玻璃丝带头部缠绕到中心段组件上，调节张力机拉力为470kg，同时调节张力机的升降，保持浸胶玻璃丝带在中心段组件上的叠包方式为半叠包。
在所述的步骤1)中，当需要更换新的浸胶玻璃丝带时，首先停止中心段组件转动，然后将新旧两盘浸胶玻璃丝带搭接和预固化，将张力机的拉力调节为350～400kg，之后转动中心段组件，转速为2～4转/分钟，待玻璃丝带搭接接头到达中心段组件之后，再把拉力提升到470kg。
在步骤1)之前在工件中的中心段组件之间填充环氧板及环氧胶。
所述的浸胶玻璃丝带选择型号HW200。
本发明的显著效果如下：相较现有技术，本方法的步骤解决了现有绝缘筒无法达到预应力功能的缺陷，生产得到的预应力玻璃钢绝缘筒具有较高的预应力，同时绝缘效果也好。采用HW200型号(厚度0.3毫米，宽度50毫米)的浸胶玻璃丝带，使得固化后形成的玻璃钢绝缘筒预应力能够满足要求。同时，该预应力玻璃钢绝缘筒能够使线圈与装置的其它部件之间具有良好的绝缘效果。
附图说明
图1为工件示意图；
图2为加工好带预应力玻璃钢绝缘筒的工件示意图；
图中：1.单个中心段组件；2.玻璃钢绝缘筒；
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
本方法的实质就是将带预应力玻璃钢绝缘筒安装在工件上。
板式环向场线圈中心柱体由20个中心段组件1构成，成为本方法中的工件，20个中心段组件要组合成一个柱体，组件之间由环氧板及环氧胶填充。中心段组件高度为5.08米，预应力绝缘筒2高度为3.8米，内直径为1.35米，净厚25毫米。
本方法的具体步骤如下：
1)将单盘高强度浸胶玻璃丝带(优选型号为HW200，厚度0.3mm，宽度50mm)放置到张力机上；
2)将工件固定安装，使得20饼中心段组件固定在绕线机的底盘上，开启绕线机，使得中心段组件随着底盘转动，底盘转速控制在2～4转/分钟；
3)将浸胶玻璃丝带头部缠绕到中心段组件上，调节张力机拉力为470kg，同时调节张力机的升降，保持浸胶玻璃丝带在中心段组件上的叠包方式为半叠包；
4)当需要更换新的浸胶玻璃丝带时，首先停止中心段组件转动，然后将新旧两盘浸胶玻璃丝带搭接和预固化，将张力机的拉力调节为350～400kg，之后转动中心段组件，转速为2～4转/分钟，待玻璃丝带搭接接头到达中心段组件之后，再把拉力提升到470kg；
5)重复步骤1)～4)直到浸胶玻璃丝带缠绕厚度为目标厚度的二分之一，此时将张力机的拉力降为380kg，再重复步骤1)～4)，直到浸胶玻璃丝带缠绕完成剩余的二分之一目标厚度，目标厚度为25～40毫米，优选30毫米；
6)将保温帐篷固定在工件外围，在中心段组件上安装好测温元件，将热风机推至帐篷进风口，并将热风机出风口与帐篷进风口连接好，利用风机对帐篷进行鼓风，调整帐篷的进出风循环，使风在帐篷内流转畅通，风速为3～5米每秒；
7)对绕制了浸胶玻璃丝带的工件进行加热，温升速度控制在每小时4～6℃，优选每小时5℃，直到135℃后保温30～35小时，优选32小时；
8)进行降温，降温速度控制在每小时4～6℃，优选每小时5℃，直到60℃后，让浸胶玻璃丝带的工件自然冷却到室温。这样使得浸胶玻璃丝带在工件外固化，形成玻璃钢绝缘筒；
9)将固化好的玻璃钢绝缘筒进行车削，使其达到规定尺寸；
根据理论公式
Figure GDA0003114086400000041
其中P为预应力，N为缠绕的玻璃丝带层数，
Figure GDA0003114086400000042
为平均拉力，R为玻璃钢绝缘筒内半径，h为玻璃丝带宽度，理论计算的预应力在13.68MPa。由以上步骤生产得到的预应力玻璃钢绝缘筒通过传感器测量得到的预应力在12.8～16.5MPa之间，完全能够达到装置所需的7MPa预紧力要求。并且，该预应力玻璃钢绝缘筒能够使线圈与装置的其它部件之间具有良好的绝缘效果。

Claims (4)

1.一种板式环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)利用张力机在中心柱体外部缠绕浸胶玻璃丝带，直到浸胶玻璃丝带缠绕厚度为目标厚度的二分之一；
2)降低张力机的拉力，继续缠绕，直到浸胶玻璃丝带缠绕完成剩余的二分之一目标厚度，目标厚度为25～40毫米；
3)工件外围安装保温帐篷，利用风机对帐篷进行鼓风，风速为3～5米每秒；
4)对绕制了浸胶玻璃丝带的工件进行加热，温升速度控制在每小时4～6℃，直到135℃后保温30～35小时；
5)之后进行降温，降温速度控制在每小时4～6℃，直到60℃后，让浸胶玻璃丝带的工件自然冷却到室温；
6)将固化好的玻璃钢绝缘筒进行车削；
步骤1)具体步骤如下：
1.1)将单盘高强度浸胶玻璃丝带放置到张力机上；
1.2)将工件固定安装，使得20饼中心段组件固定在绕线机的底盘上，开启绕线机，使得中心段组件随着底盘转动，底盘转速控制在2～4转/分钟；
1.3)将浸胶玻璃丝带头部缠绕到中心段组件上，调节张力机拉力为470kg，同时调节张力机的升降，保持浸胶玻璃丝带在中心段组件上的叠包方式为半叠包；
在步骤6)中，根据理论公式
Figure FDA0003114086390000011
确定车削固化后形成的玻璃钢绝缘筒预应力P，N为缠绕的玻璃丝带层数，T为平均拉力，R为玻璃钢绝缘筒内半径，h为玻璃丝带宽度，生产得到的预应力玻璃钢绝缘筒通过传感器测量得到的预应力须在12.8～16.5MPa之间。
2.如权利要求1所述的一种板式环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法，其特征在于：在所述的步骤1)中，当需要更换新的浸胶玻璃丝带时，首先停止中心段组件转动，然后将新旧两盘浸胶玻璃丝带搭接和预固化，将张力机的拉力调节为350～400kg，之后转动中心段组件，转速为2～4转/分钟，待玻璃丝带搭接接头到达中心段组件之后，再把拉力提升到470kg。
3.如权利要求1或2所述的一种板式环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法，其特征在于：在步骤1)之前在工件中的中心段组件之间填充环氧板及环氧胶。
4.如权利要求1或2所述的一种板式环向场线圈中心柱体整体预紧绝缘方法，其特征在于：所述的浸胶玻璃丝带选择型号HW200。
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