CN113257514A - 一种全自动插拔式电流引线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动插拔式电流引线装置，它属于超导磁体冷却装置技术领域，包括：杜瓦，内设有固定插头；颈管，一端与杜瓦的内部连通，另一端封闭，封闭端上设有导向管，至少部分导向管伸入到杜瓦的内部，导向管上设有第一阀；自动插拔组件，包括电流引线和驱动组件，电流引线可穿过导向管与固定插头连接，驱动组件可驱动电流引线在靠近或远离固定插头的方向上移动；外罩，内部形成密封的真空空间，自动插拔组件位于外罩内；控制器，可控制驱动组件的开关；本发明的自动插拔组件可以实现电流引线的自动插拔，不再需要工作人员手动操作，消除了工作过程中被冻伤及在密闭室内操作引起中毒的隐患。

Description

一种全自动插拔式电流引线装置

技术领域

本发明涉及超导磁选装置技术领域，具体涉及一种全自动插拔式电流引线装置。

背景技术

电流引线是超导磁体重要的外部组件，是超导磁体进行励磁时连接外部电源与超导线圈的桥梁，电流引线通常由安装在超导磁体内部的固定插头和超导磁体外部的可移动插头两部分组成；通常情况下，我们把位于超导磁体外部的可移动插头称为电流引线。

现有的超导磁体在进行励磁操作时，需要工作人员手工的把电流引线从外部插入到超导磁体内部，由于超导磁体内部充满液氦，处于极低温环境中，电流引线在插入时，其两端分别连接高温端与低温端，并且电流引线由室温环境进入极低温的磁体环境下，必然将大量热量带入超导磁体中，这会引起液氦迅速气化形成大量气体，使电流引线处的气压瞬间上升，形成冷气喷发，存在被冻伤的风险。如果超导磁体在相对密闭的室内励磁，由于氦气是无色无味气体，还会存在工作人员氦气中毒的风险。

因此，设计一种能够在密封环境中自动化插拔的电流引线装置是本领域企业亟待解决的一个问题。

发明内容

对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种全自动插拔式电流引线装置，利用自动插拔组件可以实现电流引线的自动插拔，不再需要工作人员手动操作，消除了工作过程中被冻伤及在密闭室内操作引起中毒的隐患。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全自动插拔式电流引线装置，包括：

杜瓦，所述杜瓦内设有固定插头；

颈管，所述颈管的一端伸入所述杜瓦内并与所述杜瓦的内部连通，所述颈管的另一端封闭，所述颈管的封闭端上设有导向管，至少部分所述导向管伸入到所述杜瓦的内部，所述导向管上设有第一阀；

自动插拔组件，所述自动插拔组件包括电流引线和驱动组件，所述电流引线可穿过所述导向管与所述固定插头连接，所述驱动组件可驱动所述电流引线在靠近或远离所述固定插头的方向上移动；

外罩，所述外罩的内部形成密封的真空空间，所述自动插拔组件位于所述外罩内；

控制器，所述控制器可控制所述驱动组件的开关。

作为一种优选的技术方案，所述杜瓦内设有超导线圈，所述超导线圈与所述固定插头连接；所述杜瓦内充满有液氦。

作为一种优选的技术方案，所述颈管的封闭端上还设有伸入到所述杜瓦内的接线管和输液管。

作为一种优选的技术方案，所述颈管内位于所述杜瓦的内部的部分设有若干防对流薄片，所述防对流薄片沿所述颈管的轴向分布，每个所述防对流薄片均将所述颈管内的空间分隔。

作为一种优选的技术方案，所述第一阀设为蝶阀，所述蝶阀连接有驱动所述蝶阀开关的第一电机，所述第一电机与所述控制器连接；和/或，所述第一阀处设有检测所述第一阀开关状态的第一传感器，所述第一传感器与所述控制器连接；和/或，所述第一阀处设有加热片，所述加热片与所述控制器连接。

作为一种优选的技术方案，所述驱动组件包括丝杆、与所述丝杆螺纹连接的螺母座和驱动所述丝杆转动的第二电机，所述电流引线与所述螺母座固定连接，所述第二电机与所述控制器连接。

作为一种优选的技术方案，所述丝杆上固定有第一齿轮，所述第二电机的输出轴上固定有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮通过传动带传动连接。

作为一种优选的技术方案，所述丝杆设为两根；和/或，所述传动带啮合有第三齿轮，所述第三齿轮可转动的设于调节台上，所述调节台可在远离或靠近所述传动带的方向上移动。

作为一种优选的技术方案，所述螺母座上设有第一限位块，沿所述螺母座移动方向上，所述第一限位块的两侧均设有与所述第一限位块匹配的限位组件；和/或，所述丝杆上位于所述螺母座与所述颈管之间的部分上设有第二限位块。

作为一种优选的技术方案，所述外罩上设有泄压阀和抽真空接口；和/或，至少部分所述外罩采用透明材料制成。

本发明的有益效果表现在：

1、本发明的自动插拔组件可以实现电流引线的自动插拔，不再需要工作人员手动操作，消除了工作过程中被冻伤及在密闭室内操作引起中毒的隐患。

2、本发明的第一阀可以在电流引线拔出时，将颈管封堵，有效的减少了氦气的泄露，减少了企业使用成本，提高了企业的利润。

3、本发明利用外罩形成的真空密封空间，一方面可以有效阻止空气进入颈管处导致易结冰的物质（如氮气）将第一阀冻住，另一方面可以进一步减少氦气的泄露，减少设备的维护成本。

附图说明

图1为本发明一种全自动插拔式电流引线装置的一种实施例的整体结构示意图；

图2为图1隐藏外罩后的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图1中颈管的结构示意图。

图中：11-导向管、12-第一阀、13-接线管、14-输液管、15-防对流薄片、16-法兰、17-第一电机、18-第一传感器、21-电流引线、22-丝杆、221-第一齿轮、222-第二限位块、23-螺母座、231-第一限位块、232-限位组件、24-第二电机、241-第二齿轮、25-传动带、251-第三齿轮、252-调节台、3-外罩、31-抽真空接口、32-泄压阀。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

请参照图1-图4，为本发明提供的一种全自动插拔式电流引线装置的一种实施例，包括：

杜瓦（图中未示出），杜瓦内设有固定插头，超导线圈设于杜瓦内并与固定插头连接，杜瓦内充满液氦；

颈管（图中未示出），颈管的一端伸入杜瓦内并与杜瓦的内部连通，颈管的另一端封闭，颈管可保证杜瓦内部的封闭性；颈管的封闭端上设有导向管11，至少部分导向管11伸入到杜瓦的内部，电流引线21可以通过导向管11深入到杜瓦内部与固定插头连接，导向管11上设有第一阀12，当电流引线21未插入导向管11时，第一阀12将导向管11隔断，防止杜瓦内部的氦逸出；当电流引线21要插入导向管11时，第一阀12处于开启状态，不会妨碍电流引线21插入；

自动插拔组件，自动插拔组件包括电流引线21和驱动组件，电流引线21可穿过导向管11与固定插头连接，驱动组件可驱动电流引线21在靠近或远离固定插头的方向上移动，在驱动组件的作用下，可以自动的实现电流引线21的插拔动作；

外罩3，外罩3的内部形成密封的真空空间，自动插拔组件位于外罩3内，真空空间可以防止外部的空气进入到导向管11处，也可以进一步防止杜瓦内部的氦逸出，同时，真空空间还具有隔温的效果；

控制器，控制器可控制驱动组件的开关，从而实现电流引线21的自动插拔；优选的，控制器采用PLC。

需要说明的，颈管与杜瓦连接的外壁（图中未示出）可以与杜瓦壁一体成型，也可以设为筒状，颈管的封闭端可以通过法兰16实现封闭并与杜瓦壁连接，同时，法兰16还便于将自动插拔组件和外罩3与颈管固定连接。

在本实施例中，请参照图2和图4，颈管的封闭端上还设有伸入到杜瓦内的接线管13和输液管14，超导线圈的信号线可以通过接线管13伸入到杜瓦内，通过输液管14可以向杜瓦内补充液氦；进一步的，颈管内位于杜瓦的内部的部分设有若干防对流薄片15，防对流薄片15沿颈管的轴向分布，每个防对流薄片15均将颈管内的空间分隔，可以对杜瓦内的液氦起到防对流的效果，有效地防止液氦冷量的流失。

在上述实施例的基础上，请参照图2和图4，第一阀12设为蝶阀，蝶阀设于导向管11外端的端口处，蝶阀的驱动端连接有驱动蝶阀开关的第一电机17，第一电机17与控制器连接，控制器通过控制第一电机17的开关可以控制蝶阀的开关；进一步的，第一阀12处设有检测第一阀12开关状态的第一传感器18，第一传感器18与控制器连接，第一传感器18可以为距离传感器或者力矩传感器，以能够检测第一阀12的开关状态为准；第一阀12处设有加热片，控制器可以控制加热片的开关，当第一阀12在关闭状态下，有被氦气冻住的风险，当第一阀12冻住且需要打开时，控制器开启加热片可以使第一阀12化冻。

在本实施例中，请参照图2和图3，驱动组件包括丝杆22、与丝杆22螺纹连接的螺母座23和驱动丝杆22转动的第二电机24，电流引线21与螺母座23固定连接，当丝杆22转动时，可以驱动螺母座23沿丝杆22的轴向移动，从而带动电流引线21移动；第二电机24与控制器连接，控制器通过控制第二电机24的开关可以控制电流引线21的移动；优选的，第二电机24设为伺服电机；具体的，驱动组件还应包括固定架，固定架与法兰16固定连接，丝杆22通过轴承与固定架转动连接，第二电机24固定在固定架上。

在上述实施例的基础上，请参照图2和图3，丝杆22上固定有第一齿轮221，第二电机24的输出轴上固定有第二齿轮241，第二齿轮241与第一齿轮221通过传动带25传动连接，实现第二电机24驱动丝杆22转动；进一步的，丝杆22设为两根，可以保证螺母座23在移动过程中的稳定性；传动带25啮合有第三齿轮251，第三齿轮251可转动的设于调节台252上，调节台252可在远离或靠近传动带25的方向上移动，第三齿轮251可以调节传动带25分别与第二齿轮241与第一齿轮221之间的摩擦力，保证可以第二电机24可以稳定的带动两根丝杆22同步转动，具体的，第三齿轮251通过轴承可转动的设于调节台252上，调节台252与固定架滑动连接，调节台252与固定架之间设有调节螺钉，通过调节螺钉可以调整调节台252的位置。

在本实施例中，请参照图2，螺母座23上设有第一限位块231，沿螺母座23移动方向上，第一限位块231的两侧均设有与第一限位块231匹配的限位组件232，两块限位组件232可以保证第一限位块231仅能在两块限位组件232之间移动，从而对螺母座23的移动范围进行有效的限位，具体的，限位组件232可以设为电子限位仪，电子限位仪与控制器连接，位于第一限位块231上方的电子限位仪可以限制电流引线21拉出的高度，位于第一限位块231下方的电子限位仪可以限制电流引线21插入的深度；当然，在其他实施例中，限位组件232也可以为限位凸起；同理的，丝杆22上位于螺母座23与颈管之间的部分上设有第二限位块222，当螺母座23移动至第二限位块222处时，第二限位块222也可以限位螺母座23的移动范围，从而可以进一步的保证电流引线21不会过深的伸入到导向管11内，有效的防止对固定插头造成损害，优选的，第二限位块222为固定在丝杆22上的限位环。

在本实施例中，请参照图1，外罩3上设有泄压阀32和抽真空接口31，当外罩3内的压力过大时，通过泄压阀32可以及时的将压力泄出；当外罩3内的真空度达不到要求时，抽真空机通过抽真空接口31可以将外罩3内的气体抽出，保证外罩3内为真空状态；进一步的，至少部分外罩3采用透明材料制成，如外罩3的顶部采用透明有机玻璃板制成，可以更直观的观察内部的自动插拔组件的工作状态；具体的，外罩3具有一开口端，该开口端通过螺栓与法兰16连接皆可使外罩3的内部形成真空空间。

本发明的具体工作方式如下：

当超导线圈励磁完成后，自动插拔组件将电流引线21从杜瓦中拉出，第一阀12由完全开启状态转换为完全关闭状态，将杜瓦与外部隔离，减少氦气的流失。

当需要对超导线圈励磁时，控制器通过第一传感器18的检测信号判断第一阀12的状态（正常情况下第一阀12处于完全关闭状态），控制器控制第一电机17将第一阀12转换为完全开启状态，当第一传感器18的检测信号为第一阀12完全开启后，控制器控制第二电机24开启，自动插拔组件会将电流引线21准确的穿过导向管11送入杜瓦内合适位置，与固定插头连接，控制器通过电子限位仪的检测信号确定电流引线21到达准确位置后，控制器关闭第二电机24，即可对超导线圈进行励磁操作了。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，包括：

杜瓦，所述杜瓦内设有固定插头；

颈管，所述颈管的一端伸入所述杜瓦内并与所述杜瓦的内部连通，所述颈管的另一端封闭，所述颈管的封闭端上设有导向管，至少部分所述导向管伸入到所述杜瓦的内部，所述导向管上设有第一阀；

自动插拔组件，所述自动插拔组件包括电流引线和驱动组件，所述电流引线可穿过所述导向管与所述固定插头连接，所述驱动组件可驱动所述电流引线在靠近或远离所述固定插头的方向上移动；

外罩，所述外罩的内部形成密封的真空空间，所述自动插拔组件位于所述外罩内；

控制器，所述控制器可控制所述驱动组件的开关。

2.根据权利要求1所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述杜瓦内设有超导线圈，所述超导线圈与所述固定插头连接；所述杜瓦内充满有液氦。

3.根据权利要求1所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述颈管的封闭端上还设有伸入到所述杜瓦内的接线管和输液管。

4.根据权利要求1或3所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述颈管内位于所述杜瓦的内部的部分设有若干防对流薄片，所述防对流薄片沿所述颈管的轴向分布，每个所述防对流薄片均将所述颈管内的空间分隔。

5.根据权利要求1所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述第一阀设为蝶阀，所述蝶阀连接有驱动所述蝶阀开关的第一电机，所述第一电机与所述控制器连接；和/或，所述第一阀处设有检测所述第一阀开关状态的第一传感器，所述第一传感器与所述控制器连接；和/或，所述第一阀处设有加热片，所述加热片与所述控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述驱动组件包括丝杆、与所述丝杆螺纹连接的螺母座和驱动所述丝杆转动的第二电机，所述电流引线与所述螺母座固定连接，所述第二电机与所述控制器连接。

7.根据权利要求6所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述丝杆上固定有第一齿轮，所述第二电机的输出轴上固定有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮通过传动带传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述丝杆设为两根；和/或，所述传动带啮合有第三齿轮，所述第三齿轮可转动的设于调节台上，所述调节台可在远离或靠近所述传动带的方向上移动。

9.根据权利要求6所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述螺母座上设有第一限位块，沿所述螺母座移动方向上，所述第一限位块的两侧均设有与所述第一限位块匹配的限位组件；和/或，所述丝杆上位于所述螺母座与所述颈管之间的部分上设有第二限位块。

10.根据权利要求1所述的一种全自动插拔式电流引线装置，其特征是，所述外罩上设有泄压阀和抽真空接口；和/或，至少部分所述外罩采用透明材料制成。

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