CN111710470B - 一种应用于超导电缆的生产线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种应用于超导电缆的生产线，涉及超导电缆生产设备领域，其包括以超导电缆的缆芯走向为基准依次顺序放置的一级主动放线架、一级托架组、一级张力牵引装置、超导导体缠绕装置、绝缘带绕包装置、二级张力牵引装置、二级托架组及二级主动收线架，所述超导导体缠绕装置用于将若干超导带均匀缠绕至缆芯表面并形成超导层，所述绝缘带绕包装置用于将若干绝缘带缠绕至超导层外表面并形成绝缘层，所述超导导体缠绕装置和绝缘带绕包装置上均设置有张力调节装置，所述张力调节装置用于对单根超导带或绝缘带缠绕过程中的自身张力进行调节。本申请具有在超导电缆的生产过程中对单个超导带或是绝缘带的张力大小进行控制的效果。

Description

一种应用于超导电缆的生产线

技术领域

本申请涉及超导电缆生产设备领域，尤其是涉及一种应用于超导电缆的生产线。

背景技术

目前，超导电缆是指利用超导体制成的一类电缆，超导电缆一般具有大容量、低损耗、节约能源和绿色环保等优势，在电力工业方面的使用已较为广泛。

相关技术中的超导电缆，一般包括缆芯、超导层和绝缘层，在制造过程中，一般需将多根超导带均匀的绕卷在缆芯表面以形成超导层，随后再将多根绝缘带均匀缠绕在超导层外表面以形成绝缘层。

针对上述中的相关技术，在超导电缆的制造过程中，需采用专用的设备进行制造，以超导层的形成过程为例，需同时将30-40根左右的超导带均匀的缠绕在缆芯的外表面，且缠绕过程中需对每一根超导带的张力进行实时的调整控制，需满足各超导带的张力保持一致，从而保证超导层各处厚度一致，减少超导层局部电阻过大或过小的情况发生。在绝缘层的形成时，需要满足类似的技术条件。而制造过程中，如何对单个超导带或绝缘带的张力大小进行控制是亟待攻克的技术难点，此前，相关的生产技术一直被掌握在国外设备厂商的手中，设备购入或是超导电缆成品购入的成本都较高。

发明内容

为了解决相关的超导电缆生产技术中难以对单个超导带或是绝缘带的张力大小进行控制的问题，本申请提供一种应用于超导电缆的生产线。

本申请提供的一种应用于超导电缆的生产线采用如下的技术方案：

一种应用于超导电缆的生产线，包括以超导电缆的缆芯走向为基准依次顺序放置的一级主动放线架、一级托架组、一级张力牵引装置、超导导体缠绕装置、绝缘带绕包装置、二级张力牵引装置、二级托架组及二级主动收线架，所述超导导体缠绕装置用于将若干超导带均匀缠绕至缆芯表面并形成超导层，所述绝缘带绕包装置用于将若干绝缘带缠绕至超导层外表面并形成绝缘层，所述超导导体缠绕装置和绝缘带绕包装置上均设置有张力调节装置，所述张力调节装置用于对单根超导带或绝缘带缠绕过程中的自身张力进行调节。

通过采用上述技术方案，在进行超导电缆的制造时，先将缆芯原材料绕卷于一级主动放线架上，随后缆芯依次经过一级托架组和一级张力牵引装置，缆芯经超导导体缠绕装置后其表面形成均匀的超导层，随后表面包覆有超导层的缆芯经过绝缘带绕包装置，其表面形成均匀的绝缘层，随后表面包覆有超导层和绝缘层的缆芯依次经过二级张力牵引装置和二级托架组，随后绕卷至二级主动收线架，并作为超导电缆成品进行绕卷收集。在本生产线中，一级主动放线架和二级主动收线架均由电机驱动实现主动转动，可以便于维持线缆内部本身维持稳定且合适的张紧力，减少缆芯本身由于张力过大而导致过度延伸的情况发生。同时，在超导导体缠绕装置和绝缘带绕包装置中均设置有张力调节装置，可以对单根超导带或绝缘带缠绕过程中的自身张力进行调节，使得超导带在缆芯表面均匀的层层包覆，减少局部由于超导带分布不均而导致的电阻分布不均的情况，有效提高超导电缆的整体质量，同时也使得绝缘带在超导层的表面均匀层层包覆，形成结构稳定且各处特性一致的绝缘层，有效提高超导电缆成品的抗干扰能力。

优选的，所述超导导体缠绕装置包括主轴，所述主轴通过同步带机构连接有驱动电机，所述主轴内部中空设置以用于通过缆芯，所述主轴外表面沿轴向分布设置有若干带盘，所述超导带绕卷于带盘上，所述主轴远离一级主动放线架的一端至带盘所在位置之间设置有若干用于对超导带进行导向的导向轮，多个所述导向轮形成若干沿主轴长度方向分布的导向轮环组，各所述超导带以带盘为起点经多个导向轮环组中对应的导向轮后到达至主轴末端，所述张力调节装置包括设置在其中一个导向轮环组中的多个应变传感器，所述导向轮包括轮体和与轮体之间转动连接的连接轴，所述应变传感器设置于各连接轴表面靠近轮体处的位置，所述张力调节装置还包括与带盘相连的磁滞制动器，所述应变传感器与磁滞制动器电连接，所述应变传感器与磁滞制动器均电连接有PLC控制器，所述应变传感器、磁滞制动器和PLC控制器之间形成PID闭环控制。

通过采用上述技术方案，缆芯在经过超导导体缠绕装置时，从主轴中心穿过，超导带从各带盘经过各导向轮环组中的导向轮后到达超导导体缠绕装置的末端，随后粘接于线缆表面，各带轮随主轴不断转动，且缆芯在牵引力作用下不断行进，使得各条超导带在缆芯表面均匀缠绕。超导带在经过含有应变传感器的导向轮时，超导带对带盘的边沿施加垂直于连接轴轴向方向的压力，随着超导带内部的张力变化，连接轴收到的来自带盘的压力也会随着变化，而连接轴与带盘相连的末端在该压力的作用下会产生轻微的形变，该形变可被应变传感器所检测。一般而言，超导带内部张力越大，则连接轴受到的来自带盘的压力就越大，应变传感器所传感得到的应变就越明显，因此，只需通过试验数据掌握应变传感器的测量值和超导带内部张力之间的数值曲线，即可通过应变传感器对超导带的内部张力进行有效测量。当测得超导带内部张力高于规定范围时，应变传感器向磁滞制动器发送信号并使得磁滞制动器的扭矩减小，带盘的放线速度短时间内提升，从而使得超导带内部张力减小，随后超导带内部张力减小的这一信号被应变传感器所感知，并控制磁滞制动器的扭矩持续发生变化，当张力回调至规定范围内时，磁滞制动器的扭矩也不再发生变化，该超导带的张力同样维持稳定。类似的，当测得超导带内部张力低于规定范围时，应变传感器向磁滞制动器发送信号并使得磁滞制动器的扭矩增大，带盘的放线速度短时间内降低，从而使得超导带内部张力增大，随后超导带内部张力增大这一信号被应变传感器感知，并控制磁滞传感器的扭矩持续发生变化，当张力回调至规定范围内时，磁滞制动器的扭矩不再发生变化，超导带的张力维持稳定。应变传感器、磁滞制动器和PLC控制器之间形成PID闭环控制，一方面可以实现超导带内部张力持续的动态调节，另外也可使得张力的调节过程更加平稳，有效减少超导带内部张力在稳定值处的波动，从而有利于提高超导电缆的成品质量。

优选的，所述带盘处设置有磁滞感应齿轮组，所述磁滞感应齿轮组包括一级齿轮及二级齿轮，所述一级齿轮的齿轮轴与带盘固定连接且随带盘转动而转动，所述二级齿轮与一级齿轮相互啮合，所述磁滞制动器的转子套设于二级齿轮的齿轮轴处，所述一级齿轮的直径大于二级齿轮的直径。

通过采用上述技术方案，由于一级齿轮的直径大于二级齿轮直径，可以有效降低磁滞制动器随带盘张力变化而变化的灵敏度，即磁滞制动器较大的扭矩变化仅会引起带盘本身较小的速度变化，同样，超导带本身的张力变化幅度也会大大减小。这样可以使得张力调节时的精确度大大提高，同样也减少了超导带内部张力在稳定值附近的抖动幅度。

优选的，所述一级张力牵引装置包括两个水平放置的一级皮带循环机构，两个所述一级皮带循环机构上下排列设置且两者的皮带的表面均与地面平行，两个所述一级皮带循环机构之间的竖直距离通过若干气缸顶出机构实现调节，两个所述一级皮带循环机构的皮带在水平方向的行进方向和行进速度均相同，所述缆芯位于两个一级皮带循环机构的皮带之间且缆芯表面均与两个皮带相接触并产生相互摩擦力；

所述二级张力牵引装置包括两个水平放置的二级皮带循环机构，两个所述二级皮带循环机构上下排列设置且两者的皮带的表面均与地面平行，两个所述二级皮带循环机构之间的竖直距离通过若干气缸顶出机构实现调节，两个所述二级皮带循环机构的皮带在水平方向的行进方向和行进速度均相同，所述缆芯位于两个二级皮带循环机构的皮带之间且缆芯表面均与两个皮带相接触并产生相互摩擦力；

所述二级张力牵引装置与缆芯表面的接触长度大于一级张力牵引装置与缆芯表面的接触长度，两个所述二级皮带循环机构之间的距离大于两个一级皮带循环机构之间的距离。

通过采用上述技术方案，由于该生产线的整体长度较长，为使得缆芯获得足够的牵引力，除了二级主动收线架外，还需在收尾两端分别设置一级张力牵引装置和二级张力牵引装置来对缆芯补充牵引力，以一级张力牵引装置为例，其工作原理为，令上下两侧的皮带对缆芯表面产生摩擦力，使得缆芯在摩擦力的作用下随皮带一同行进，从而使得缆芯获得牵引力。缆芯从一级张力牵引装置中获得的牵引力大小同皮带的行进速度和缆芯受到的来自皮带的摩擦力正相关，而缆芯受到的来自皮带的摩擦力则与缆芯和皮带之间的接触面积正相关，一般来说可以通过控制气缸顶出机构将皮带向缆芯顶压的方式或是增加皮带的长度来增加缆芯受到的摩擦力。缆芯表面在缠绕形成了超导层和绝缘层之后，为减少二级张力牵引装置可能对超导层和绝缘层产生的挤压破坏，需适当提高两个二级皮带循环机构之间的距离，以减少缆芯两侧受到的来自皮带的挤压，以维持缆芯径向上的结构稳定。另外，为保持缆芯内部张力稳定，一级张力牵引装置和二级张力牵引装置需对缆芯产生一致的牵引力，因此在二级张力牵引装置对缆芯压力减少的情况下，需适当提高二级皮带循环机构与缆芯的接触长度，以提高其对缆芯产生的牵引力。

优选的，所述生产线中设置有若干井字架，所述井字架包括交错形成井字的四根导向棍，四根所述导向棍围成供缆芯通过的限位孔，各所述导向棍的表面由MC高强度耐磨尼龙材料制成，所述井字架分别设置于一级主动放线架和一级托架组之间、二级托架组和二级主动收线架之间、一级张力牵引装置的两端和二级张力牵引装置的两端。

通过采用上述技术方案，井字架主要用于对缆芯起到支承及托起的作用，四根导向棍的设置可以较大程度减少缆芯的行进过程中受到的阻碍，同时各导向棍表面由MC高强度耐磨尼龙材料制成，可以有效使得缆芯、超导层及绝缘层的表面不易被擦伤。

优选的，所述超导导体缠绕装置以及绝缘带绕包装置之间设置有并线模架，所述并线模架包括支架和并线模具，所述并线模具通过丝杠结构与支架相连接，所述丝杠结构包括螺杆和与螺杆相连接的螺母，所述螺杆的长度方向与超导导体缠绕装置指向绝缘带绕包装置的方向平行，所述并线模具与螺母之间固定连接，所述并线模具上开设有供缆芯通过的模孔。

通过采用上述技术方案，超导带在缆芯表面均匀缠绕后，可经过并线模具上的模孔，通过模孔被动的对超导带施加压力，并使得超导带可以更加贴合于缆芯表面并形成稳定的超导层。同时根据缆芯的不同直径，需对并线模具的所在位置进行调节，一般而言，缆芯的直径越大，并线模具与超导导体缠绕装置之间的距离也越大，通过丝杠结构可以实现对并线模具位置稳定且快速的调节。

优选的，所述一级托架组和二级托架组均包括有若干线缆托架，所述一级托架组或二级托架组中的线缆托架的数量可以为4个，所述线缆托架顶部设置有托线棍，所述托线棍的直径从轴线中心开始分别向两端均匀增大，且所述托线棍的表面形成圆滑的曲面，所述一级托架组中各线缆托架的高度沿一级主动放线架至一级张力牵引装置的方向梯度升高，所述二级托架组中各线缆托架的高度沿二级张力牵引装置至二级主动收线架的方向梯度降低。

通过采用上述技术方案，一级托架组和二级托架组的设置主要用于对行进过程中的缆芯实现有效的托扶，各线缆托架的梯度高度设置可以进一步提高托线棍对缆芯的托扶效果。托线棍表面圆滑曲面的设置一方面可以适用于大直径的缆芯通过，另一方面也可以对缆芯表面起到一定的保护作用。

优选的，所述绝缘带绕包装置和二级张力牵引装置之间设置有计米器。

通过采用上述技术方案，计米器用于对实际生产完成的缆芯长度进行计量。

附图说明

图1是本申请实施例的一种应用于超导电缆的生产线的整体分布结构的示意图。

图2是图1中A部的放大示意图，用于体现一级主动放线架、井字架、一级托架组、一级张力牵引装置、超导导体缠绕装置和并线模架在生产线中的分布。

图3是本申请实施例的一级张力牵引装置的整体结构示意图。

图4是本申请实施例的超导导体缠绕装置的整体结构示意图。

图5是图4中C部的放大示意图。

图6是本申请实施例的并线模架的整体结构示意图。

图7是图1中B部的放大示意图，用于体现绝缘带绕包装置、计米器、二级张力牵引装置、二级托架组和二级主动收线架在生产线中的分布。

附图标记说明，01、一级主动放线架；02、井字架；21、导向棍；22、限位孔；03、一级托架组；31、线缆托架；32、托线棍；04、一级张力牵引装置；41、一级皮带循环机构；42、气缸顶出机构；421、气缸；422、顶出件；05、超导导体缠绕装置；51、主轴；52、驱动电机；53、带盘；54、导向轮环组；55、导向轮；551、轮体；552、连接轴；56、磁滞感应齿轮组；561、一级齿轮；562、二级齿轮；57、张力调节装置；571、应变传感器；572、磁滞制动器；06、并线模架；61、支架；62、丝杠结构；63、并线模具；631、模孔；07、绝缘带绕包装置；08、计米器；09、二级张力牵引装置；91、二级皮带循环机构；10、二级托架组；11、二级主动收线架。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种应用于超导电缆的生产线。参照图1，该应用于超导电缆的生产线包括以电缆行进方向顺序放置的一级主动放线架01、一级托架组03、一级张力牵引装置04、超导导体缠绕装置05、并线模架06、绝缘带绕包装置07、计米器08、二级张力牵引装置09以及二级主动收线架11。

参照图1和图2，在进行超导电缆的制造时，先将作为原材料的缆芯绕卷于一级主动放线架01上，一级主动放线架01可在电机带动下自转将缆芯放出，随后缆芯经过一级托架组03，一级托架组03包括若干线缆托架31，一级托架组03中的线缆托架31数量可以为3个、4个或是5个，具体的数量根据实际所需的托线距离而定，本实施例中，一级托架组03中的线缆托架31数量为4个。线缆托架31的顶部设置有托线棍32，所述托线棍32的直径从轴线中心开始分别向两端均匀增大，且所述托线棍32的表面形成圆滑的曲面。这样的设置一方面可以便于大直径缆芯的通过，另一方面也可以对经过的缆芯表面起到保护作用。一级托架组03中各线缆托架31的高度沿一级主动放线架01至一级张力牵引装置04的方向梯度升高，可以提高托线棍32对缆芯的托扶效果。

参照图3，缆芯经过一级托架组03后到达一级张力牵引装置04处，一级张力牵引装置04包括两个水平放置的一级皮带循环机构41，两个所述一级皮带循环机构41上下排列设置且两者的皮带的表面均与地面平行，两个所述一级皮带循环机构41之间的竖直距离通过若干气缸顶出机构42实现调节，两个所述一级皮带循环机构41的皮带在水平方向的行进方向和行进速度均相同，所述缆芯位于两个一级皮带循环机构41的皮带之间且缆芯表面均与两个皮带相接触并产生相互摩擦力，缆芯在摩擦力的作用下随皮带一同行进，使得缆芯获得一定的牵引力。本实施例中，气缸顶出机构42包括气缸421和顶出件422，顶出件422靠近皮带的内侧设置且位于气缸421的输出端，为减少皮带运行过程中受到的摩擦力，顶出件422为若干与皮带内侧滚动连接的棍体。缆芯从一级张力牵引装置04中获得的牵引力大小同皮带的行进速度和缆芯受到的来自皮带的摩擦力正相关，而缆芯受到的来自皮带的摩擦力则与缆芯和皮带之间的接触面积正相关，一般来说可以通过控制气缸顶出机构42将皮带向缆芯顶压的方式或是增加皮带的长度来增加缆芯受到的摩擦力。

参照图3，在一级张力牵引装置04的两端均设置有井字架02，所述井字架02包括交错形成井字的四根导向棍21，四根所述导向棍21围成供缆芯通过的限位孔22，各所述导向棍21的表面由MC高强度耐磨尼龙材料制成，井字架02主要用于对缆芯起到支承及托起的作用，四根导向棍21的设置可以较大程度减少缆芯的行进过程中受到的阻碍，同时各导向棍21表面由MC高强度耐磨尼龙材料制成，可以有效使得缆芯、超导层及绝缘层的表面不易被擦伤。本实施例中，井字架02还设置于一级主动放线架01和一级托架组03之间、二级托架组10和二级主动收线架11之间以及二级张力牵引装置09的两端。

参照图4和图5，随后，缆芯到达超导导体缠绕装置05处，超导导体缠绕装置05包括主轴51，所述主轴51通过同步带机构连接有驱动电机52，所述主轴51内部中空设置以用于通过缆芯，所述主轴51外表面沿轴向分布设置有若干带盘53，所述超导带绕卷于带盘53上，所述主轴51远离一级主动放线架01的一端至带盘53所在位置之间设置有若干用于对超导带进行导向的导向轮55，多个所述导向轮55形成若干沿主轴51长度方向分布的导向轮55环组54，各所述超导带以带盘53为起点经多个导向轮55环组54中对应的导向轮55后到达至主轴51末端。缆芯在经过超导导体缠绕装置05时，从主轴51中心穿过，超导带从各带盘53经过各导向轮55环组54中的导向轮55后到达超导导体缠绕装置05的末端，随后粘接于线缆表面，各带轮随主轴51不断转动，且缆芯在牵引力作用下不断行进，使得各条超导带在缆芯表面均匀缠绕。

参照图4和图5，超导导体缠绕装置05上设置有张力调节装置57，所述张力调节装置57用于对单根超导带或绝缘带缠绕过程中的自身张力进行调节。张力调节装置57包括设置在其中一个导向轮55环组54中的多个应变传感器571，所述导向轮55包括轮体551和与轮体551之间转动连接的连接轴552，所述应变传感器571设置于各连接轴552表面靠近轮体551处的位置，所述张力调节装置57还包括与带盘53相连的磁滞制动器572，所述应变传感器571与磁滞制动器572电连接，所述应变传感器571与磁滞制动器572均电连接有PLC控制器，所述应变传感器571、磁滞制动器572和PLC控制器之间形成PID闭环控制。所述带盘53处设置有磁滞感应齿轮组56，所述磁滞感应齿轮组56包括一级齿轮561及二级齿轮562，所述一级齿轮561的齿轮轴与带盘53固定连接且随带盘53转动而转动，所述二级齿轮562与一级齿轮561相互啮合，所述磁滞制动器572的转子套设于二级齿轮562的齿轮轴处，所述一级齿轮561的直径大于二级齿轮562的直径。

参照图6，随后线缆到达并线模架06处，所述并线模架06包括支架61和并线模具63，所述并线模具63通过丝杠结构62与支架61相连接，所述丝杠结构62包括螺杆和与螺杆相连接的螺母，所述螺杆的长度方向与超导导体缠绕装置05指向绝缘带绕包装置07的方向平行，所述并线模具63与螺母之间固定连接，所述并线模具63上开设有供缆芯通过的模孔631。超导带在缆芯表面均匀缠绕后，可经过并线模具63上的模孔631，通过模孔631被动的对超导带施加压力，并使得超导带可以更加贴合于缆芯表面并形成稳定的超导层。同时根据缆芯的不同直径，需对并线模具63的所在位置进行调节，一般而言，缆芯的直径越大，并线模具63与超导导体缠绕装置05之间的距离也越大，通过丝杠结构62可以实现对并线模具63位置稳定且快速的调节。

参照图7，随后，线缆到达绝缘带绕包装置07处，绝缘带绕包装置07的结构组成与超导导体缠绕装置05类似，其缠绕原理也相似，不同点在于将超导带替换成了绝缘带，实际生产中，根据产品线的不同，绝缘带也会替换为半导电带。且根据实际工艺和产品要求的不同，绝缘带绕包装置07的带盘53数量会相应调节，导向轮55的具体形态也会相应调节，例如将导向轮55换成导向棍。绝缘带绕包装置07中同样设置有张力调节装置57，其张力调节原理与超导导体缠绕装置05中的张力调节装置57的张力调节原理相同，此处不再赘述。

参照图3和图7，随后，缆芯经过计米器08，计米器08用于对缠绕完成的缆芯进行长度进行计量，计量后缆芯到达述二级张力牵引装置09处，所述二级张力牵引装置09包括两个水平放置的二级皮带循环机构91，两个所述二级皮带循环机构91上下排列设置且两者的皮带的表面均与地面平行，两个所述二级皮带循环机构91之间的竖直距离通过若干气缸顶出机构42实现调节，两个所述二级皮带循环机构91的皮带在水平方向的行进方向和行进速度均相同，所述缆芯位于两个二级皮带循环机构91的皮带之间且缆芯表面均与两个皮带相接触并产生相互摩擦力。且与一级张力牵引装置04相比，二级张力牵引装置09与缆芯表面的接触长度大于一级张力牵引装置04与缆芯表面的接触长度，两个所述二级皮带循环机构91之间的距离大于两个一级皮带循环机构41之间的距离。

参照图7，随后，缆芯到达二级托架组10处，二级托架组10中各线缆托架31的高度沿二级张力牵引装置09至二级主动收线架11的方向梯度降低。最后，缆芯到达二级主动收线架11处进行绕卷收集，该生产线即完成了超导电缆的生产。

本申请实施例一种应用于超导电缆的生产线的实施原理为：

在进行超导电缆的制造时，先将缆芯原材料绕卷于一级主动放线架01上，随后缆芯依次经过一级托架组03和一级张力牵引装置04，缆芯经超导导体缠绕装置05后其表面形成均匀的超导层，随后表面包覆有超导层的缆芯经过绝缘带绕包装置07，其表面形成均匀的绝缘层，随后表面包覆有超导层和绝缘层的缆芯依次经过二级张力牵引装置09和二级托架组10，随后绕卷至二级主动收线架11，并作为超导电缆成品进行绕卷收集。在本生产线中，一级主动放线架01和二级主动收线架11均由电机驱动实现主动转动，可以便于维持线缆内部本身维持稳定且合适的张紧力，减少缆芯本身由于张力过大而导致过度延伸的情况发生。同时，在超导导体缠绕装置05和绝缘带绕包装置07中均设置有张力调节装置57，可以对单根超导带或绝缘带缠绕过程中的自身张力进行调节，使得超导带在缆芯表面均匀的层层包覆，减少局部由于超导带分布不均而导致的电阻分布不均的情况，有效提高超导电缆的整体质量，同时也使得绝缘带在超导层的表面均匀层层包覆，形成结构稳定且各处特性一致的绝缘层，有效提高超导电缆成品的抗干扰能力。

其中，张力调节装置57的张力调节原理为：以超导带的张力调节为例，超导带在经过含有应变传感器571的导向轮55时，超导带对带盘53的边沿施加垂直于连接轴552轴向方向的压力，随着超导带内部的张力变化，连接轴552收到的来自带盘53的压力也会随着变化，而连接轴552与带盘53相连的末端在该压力的作用下会产生轻微的形变，该形变可被应变传感器571所检测。一般而言，超导带内部张力越大，则连接轴552受到的来自带盘53的压力就越大，应变传感器571所传感得到的应变就越明显，因此，只需通过试验数据掌握应变传感器571的测量值和超导带内部张力之间的数值曲线，即可通过应变传感器571对超导带的内部张力进行有效测量。当测得超导带内部张力高于规定范围时，应变传感器571向磁滞制动器572发送信号并使得磁滞制动器572的扭矩减小，带盘53的放线速度短时间内提升，从而使得超导带内部张力减小，随后超导带内部张力减小的这一信号被应变传感器571所感知，并控制磁滞制动器572的扭矩持续发生变化，当张力回调至规定范围内时，磁滞制动器572的扭矩也不再发生变化，该超导带的张力同样维持稳定。类似的，当测得超导带内部张力低于规定范围时，应变传感器571向磁滞制动器572发送信号并使得磁滞制动器572的扭矩增大，带盘53的放线速度短时间内降低，从而使得超导带内部张力增大，随后超导带内部张力增大这一信号被应变传感器571感知，并控制磁滞传感器的扭矩持续发生变化，当张力回调至规定范围内时，磁滞制动器572的扭矩不再发生变化，超导带的张力维持稳定。

此外，由于该生产线的整体长度较长，为使得缆芯获得足够的牵引力，除了二级主动收线架11外，还需在收尾两端分别设置一级张力牵引装置04和二级张力牵引装置09来对缆芯补充牵引力。缆芯表面在缠绕形成了超导层和绝缘层之后，为减少二级张力牵引装置09可能对超导层和绝缘层产生的挤压破坏，需适当增加两个二级皮带循环机构91之间的距离，以减少缆芯两侧受到的来自皮带的挤压，以维持缆芯径向上的结构稳定。另外，为保持缆芯内部张力稳定，一级张力牵引装置04和二级张力牵引装置09需对缆芯产生一致的牵引力，因此在二级张力牵引装置09对缆芯压力减少的情况下，需适当提高二级皮带循环机构91与缆芯的接触长度，以提高其对缆芯产生的牵引力。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种应用于超导电缆的生产线，其特征在于：包括以超导电缆的缆芯走向为基准依次顺序放置的一级主动放线架(01)、一级托架组(03)、一级张力牵引装置(04)、超导导体缠绕装置(05)、绝缘带绕包装置(07)、二级张力牵引装置(09)、二级托架组(10)及二级主动收线架(11)，所述超导导体缠绕装置(05)用于将若干超导带均匀缠绕至缆芯表面并形成超导层，所述绝缘带绕包装置(07)用于将若干绝缘带缠绕至超导层外表面并形成绝缘层，所述超导导体缠绕装置(05)和绝缘带绕包装置(07)上均设置有张力调节装置(57)，所述张力调节装置(57)用于对单根超导带或绝缘带缠绕过程中的自身张力进行调节；

所述超导导体缠绕装置包括主轴(51)，所述主轴(51)通过同步带机构连接有驱动电机(52)，所述主轴(51)内部中空设置以用于通过缆芯，所述主轴(51)外表面沿轴向分布设置有若干带盘(53)，所述超导带绕卷于带盘(53)上，所述主轴(51)远离一级主动放线架(01)的一端至带盘(53)所在位置之间设置有若干用于对超导带进行导向的导向轮(55)，多个所述导向轮(55)形成若干沿主轴(51)长度方向分布的导向轮(55)环组(54)，各所述超导带以带盘(53)为起点经多个导向轮(55)环组(54)中对应的导向轮(55)后到达至主轴(51)末端，所述张力调节装置(57)包括设置在其中一个导向轮(55)环组(54)中的多个应变传感器(571)，所述导向轮(55)包括轮体(551)和与轮体(551)之间转动连接的连接轴(552)，所述应变传感器(571)设置于各连接轴(552)表面靠近轮体(551)处的位置，所述张力调节装置(57)还包括与带盘(53)相连的磁滞制动器(572)，所述应变传感器(571)与磁滞制动器(572)电连接，所述应变传感器(571)与磁滞制动器(572)均电连接有PLC控制器，所述应变传感器(571)、磁滞制动器(572)和PLC控制器之间形成PID闭环控制；

所述带盘(53)处设置有磁滞感应齿轮组(56)，所述磁滞感应齿轮组(56)包括一级齿轮(561)及二级齿轮(562)，所述一级齿轮(561)的齿轮轴与带盘(53)固定连接且随带盘(53)转动而转动，所述二级齿轮(562)与一级齿轮(561)相互啮合，所述磁滞制动器(572)的转子套设于二级齿轮(562)的齿轮轴处，所述一级齿轮(561)的直径大于二级齿轮(562)的直径；

所述一级张力牵引装置(04)包括两个水平放置的一级皮带循环机构(41)，两个所述一级皮带循环机构(41)上下排列设置且两者的皮带的表面均与地面平行，两个所述一级皮带循环机构(41)之间的竖直距离通过若干气缸顶出机构(42)实现调节，两个所述一级皮带循环机构(41)的皮带在水平方向的行进方向和行进速度均相同，所述缆芯位于两个一级皮带循环机构(41)的皮带之间且缆芯表面均与两个皮带相接触并产生相互摩擦力；

所述二级张力牵引装置(09)包括两个水平放置的二级皮带循环机构(91)，两个所述二级皮带循环机构(91)上下排列设置且两者的皮带的表面均与地面平行，两个所述二级皮带循环机构(91)之间的竖直距离通过若干气缸顶出机构(42)实现调节，两个所述二级皮带循环机构(91)的皮带在水平方向的行进方向和行进速度均相同，所述缆芯位于两个二级皮带循环机构(91)的皮带之间且缆芯表面均与两个皮带相接触并产生相互摩擦力；

所述二级张力牵引装置(09)与缆芯表面的接触长度大于一级张力牵引装置(04)与缆芯表面的接触长度，两个所述二级皮带循环机构(91)之间的距离大于两个一级皮带循环机构(41)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种应用于超导电缆的生产线，其特征在于：所述生产线中设置有若干井字架(02)，所述井字架(02)包括交错形成井字的四根导向棍(21)，四根所述导向棍(21)围成供缆芯通过的限位孔(22)，各所述导向棍(21)的表面由MC高强度耐磨尼龙材料制成，所述井字架(02)分别设置于一级主动放线架(01)和一级托架组(03)之间、二级托架组(10)和二级主动收线架(11)之间、一级张力牵引装置(04)的两端和二级张力牵引装置(09)的两端。

3.根据权利要求1所述的一种应用于超导电缆的生产线，其特征在于：所述超导导体缠绕装置(05)以及绝缘带绕包装置(07)之间设置有并线模架(06)，所述并线模架(06)包括支架(61)和并线模具(63)，所述并线模具(63)通过丝杠结构(62)与支架(61)相连接，所述丝杠结构(62)包括螺杆和与螺杆相连接的螺母，所述螺杆的长度方向与超导导体缠绕装置(05)指向绝缘带绕包装置(07)的方向平行，所述并线模具(63)与螺母之间固定连接，所述并线模具上开设有供缆芯通过的模孔(631)。

4.根据权利要求1所述的一种应用于超导电缆的生产线，其特征在于：所述一级托架组(03)和二级托架组(10)均包括有若干线缆托架(31)，所述一级托架组(03)或二级托架组(10)中的线缆托架(31)的数量可以为4个，所述线缆托架(31)顶部设置有托线棍(32)，所述托线棍(32)的直径从轴线中心开始分别向两端均匀增大，且所述托线棍(32)的表面形成圆滑的曲面，所述一级托架组(03)中各线缆托架(31)的高度沿一级主动放线架(01)至一级张力牵引装置(04)的方向梯度升高，所述二级托架组(10)中各线缆托架(31)的高度沿二级张力牵引装置(09)至二级主动收线架(11)的方向梯度降低。

5.根据权利要求1所述的一种应用于超导电缆的生产线，其特征在于：所述绝缘带绕包装置(07)和二级张力牵引装置(09)之间设置有计米器(08)。

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