CN114308525A - 一种实现大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的镀膜工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的镀膜工装及方法，镀膜工装包括上工装、下工装，均为半圆形结构围板；所述上、下工装内壁镀有薄膜；下工装开有一注胶口，用于液态环氧树脂的注入，上工装顶部开有冒胶口，用于液态环氧树脂的流出；所述上、下工装以及端法兰围成一个圆柱柱形空腔，磁体放置在空腔中被镀膜工装抱紧，镀膜工装与磁体过盈配合；所述上下工装的侧面留有透明软管，用于观察液面高度位置，所述上、下工装的对接端部开有多个螺纹孔，分别与磁体骨架上下端部螺纹紧固配合。

Description

一种实现大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的镀膜工装及方法

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，具体而言，特别涉及一种实现大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的镀膜工装及方法。

背景技术

超导磁体的制作过程一般为先将超导带材或线材缠绕在线圈骨架上，绕制好的超导线或超导带在磁体冷却或者励磁电流的作用下可能产生位移，故需要使用对绕制后的超导磁体使用环氧树脂进行浸渍固化。

超导磁体的浸渍处理一般使用真空压力浸渍，工艺步骤大致如下：首先将超导线圈放在容器中并置于浸渍罐内；其次，对浸渍罐抽真空,然后将环氧树脂输入到真空浸渍罐内的容器中，把线圈浸没；然后，保压一定时间后向浸渍罐内充入空气或惰性气体加压将环氧树脂压入线圈内部。最后解除压力取出线圈，去除多余的树脂胶后烘干固化。

在上述工艺中，由于装载超导线圈的容器和超导磁体间有较大空隙，取出后有多余的树脂胶需要去除；在除胶过程中会导致部分多余的胶未去除干净或去除过多导致产生树脂空隙，这会在后续磁体冷却和通电过程中产生应力集中和热不均匀性，严重影响磁体性能。

发明内容

对于大尺寸磁体，上述磁体浸渍去胶步骤导致的固化后环氧树脂不均匀的问题更为突出。本发明提出了一种镀膜工装实现对大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的机械机构与方法。能够获得相对更均匀的树脂胶浸渍分布，达到改善超导线圈磁体浸渍质量进而改善磁体机械和电磁性能、节约环氧树脂浸渍胶的目的。

本发明提出了一种实现大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的镀膜工装，镀膜工装包括上工装、下工装，均为半圆形结构围板；

所述上、下工装内壁镀有薄膜；下工装开有一注胶口，用于液态环氧树脂的注入，上工装顶部开有冒胶口，用于液态环氧树脂的流出；所述上、下工装以及端法兰围成一个圆柱柱形空腔，磁体放置在空腔中被镀膜工装抱紧，镀膜工装与磁体过盈配合；所述上下工装的侧面留有透明软管，用于观察液面高度位置。

进一步的，所述上、下工装的接触端面开设有多个螺纹孔，使用螺栓紧固；上、下工装形成环状，然后与两边的端法兰紧固连接，形成密封空腔。

所述上、下工装内部镀的膜材质为聚四氟乙烯。

所述上工装顶部，注胶口上有法兰结构，以实现与储胶容器之间的连接。

所述上工装顶部有一冒胶管，连接外部罐法兰，外部罐法兰通过管路分别连接真空泵和加压罐，在磁体浸渍过程中可以对系统抽真空以及注胶完成后对液态胶的加压。

所述上工装顶部罐法兰安装有封盖，形成罐状容器，用于观察冒胶情况。

所述注胶口套有锁紧装置，实现磁体与储胶容器之间的联通与密封。

根据本发明的另一方面，提出一种利用镀膜工装实现对大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的方法，其步骤包括：

步骤1、工装制造阶段，首先按照待浸渍磁体外径尺寸加工完成镀膜工装金属部分；

步骤2、工装镀膜阶段，在两块工装金属部分内侧分别镀上聚四氟乙烯薄膜；

步骤3、装置装配阶段，将镀膜工装的上工装、下工装与磁体使用螺钉紧固安装，镀膜工装一侧安装若干透明软管；上侧顶部开有冒胶管，通过管道与外部罐法兰连接，罐开有管道与真空泵和加压罐连接用于磁体系统整体的抽真空和加压；下侧开有注胶口，用于连接储胶装置；

步骤4、浸渍阶段，浸渍装置和储胶罐同时抽真空同时保证储胶罐压强大于磁体与工装；打开注胶口，观察胶液面位置；待液态树脂胶完全浸没磁体后开始进行加热固化；

步骤5、去胶阶段，待浸渍完成后打开两块工装，去除多余的胶，待环氧树脂胶冷却定形后完成浸渍过程。

进一步的，聚四氟乙烯薄膜根据磁体尺寸不同，厚度在2-3mm，镀膜工装与磁体过盈配合。

进一步的，上、下工装侧面开有多个可拆卸透明软管，根据连通器原理观察液面所在高度。磁体内骨架与镀膜工装内表面之间形成线圈的注胶成型腔，真空泵和真空阀连接在混胶罐和镀膜工装之间，用于抽真空去除液态环氧树脂胶中间的气泡；镀膜工装外侧体外接阀门和管道可外接压力罐；

进一步地，上述混胶罐中包含电机驱动的搅拌装置；

进一步地，镀膜工装外部通过快卸法兰连接氮气压力瓶用于加压环氧树脂；

进一步地，磁体上和浸胶罐中放置加热带和温度控制系统，以控制浸胶时液态环氧树脂的温度；

进一步地，镀膜工装分为两部分组装，其和磁体之间为过盈配合，以达到压紧的作用；

本发明相较于现有技术的有益效果在于：

本发明的镀膜工装由于具有2-3mm的聚四氟镀膜，使得磁体线圈固化时线圈与镀膜工装装配时通过挤压，实现之间空隙小于0.2mm，达到浸渍质量要求，浸渍后的磁体附着的环氧树脂胶足够均匀，且由于聚四氟特殊的性能，可直接与浸渍后的磁体线圈脱离。该方法针对850mm直径以上的大孔径超导磁体浸渍工艺，解决了工装机械加工精度及装配精度的难度，同时解决了大尺寸线圈浸渍后脱模的难度，该发明方法对大孔径的超导磁体工艺具有很好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施案例，现对本发明附图说明。本领域普通技术人员将通过阅读下文优选实施方式的详细描述清楚了解各种其他的优点和益处。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明镀膜工装的下工装的示意简图；

图2为本发明镀膜工装的环抱装配示意图；

图3为本发明镀膜工装在磁体浸渍实例中的示意图。

其中：下工装1，上工装2，注胶口4，磁体端法兰3，透明软管5，冒胶管6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明镀膜工装，包括上工装、下工装，均为半圆形结构围板，其厚度约为8mm，材质为不锈钢，镀膜工装内径尺寸与磁体线圈外径保持一致；镀膜工装制作完成后在内壁镀2-3mm厚的聚四氟乙烯薄膜。图1为本发明的下工装示意图。

图2为本发明镀膜工装的环抱装配示意图，两半镀膜工装(即上工装、下工装)环抱磁体后，通过镀膜工装两侧接触端面的螺纹孔使用螺栓紧固；两块镀膜工装内腔与磁体线圈外径实现过盈配合，使得聚四氟乙烯薄膜压紧磁体并变形，使镀膜工装与磁体之间间隙小于0.2mm，镀膜工装与磁体端法兰3紧配合，使得由磁体端法兰3和镀膜工装形成真空密闭环境。

图3为本发明镀膜工装在磁体浸渍实例中的示意图；下工装1，开有一注胶口4，用于液态环氧树脂的进入；上工装2与下工装1一侧接上有若干透明软管5，以观察液面位置。上工装2顶部有一冒胶管6，连接外部罐法兰，外部罐法兰通过管路分别连接真空泵和加压罐，在磁体浸渍过程中可以对系统抽真空以及注胶完成后对液态胶的加压。

本发明中的装置使用分为五个阶段：

工装制造阶段、工装镀膜阶段、装置装配阶段、浸渍阶段、去胶阶段；

工装制造阶段，首先按照待浸渍磁体外径尺寸加工完成镀膜工装金属部分；

工装镀膜阶段，在两块工装金属部分内侧分别镀上聚四氟乙烯薄膜；

装置装配阶段，将镀膜工装的上工装、下工装与磁体使用螺钉紧固安装，镀膜工装一侧安装若干透明软管；上侧顶部开有冒胶管6，通过管道与外部罐法兰连接，罐开有管道与真空泵和加压罐连接用于磁体系统整体的抽真空和加压；下侧开有注胶口，用于连接储胶装置；

浸渍阶段，外部环氧胶注入装置和储胶罐同时抽真空同时保证储胶罐压强大于磁体与工装；打开注胶口，观察胶液面位置；待液态树脂胶完全浸没磁体后开始进行加热固化；

重复以上过程；去胶阶段，待浸渍完成后打开两块工装，去除多余的胶，待环氧树脂胶冷却定形后完成浸渍过程。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种实现大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的镀膜工装，其特征在于：

镀膜工装包括上工装、下工装，均为半圆形结构围板；

所述上、下工装内壁镀有薄膜；下工装开有一注胶口，用于液态环氧树脂的注入，上工装顶部开有冒胶口，用于液态环氧树脂的流出；所述上、下工装以及端法兰围成一个圆柱柱形空腔，磁体放置在空腔中被镀膜工装抱紧，镀膜工装与磁体过盈配合；所述上下工装的侧面留有透明软管，用于观察液面高度位置。

2.如权利要求1所述的镀膜工装，其特征在于，所述上、下工装的接触端面开设有多个螺纹孔，使用螺栓紧固，上、下工装形成环状，然后与两边的端法兰紧固连接，形成密封空腔。

3.如权利要求1所述的镀膜工装，其特征在于，所述上、下工装内部镀的膜材质为聚四氟乙烯。

4.如权利要求1所述的镀膜工装，其特征在于，上工装顶部，注胶口上有法兰结构，以实现与储胶容器之间的连接。

5.如权利要求1所述的镀膜工装，其特征在于，上工装顶部有一冒胶管，连接外部罐法兰，外部罐法兰通过管路分别连接真空泵和加压罐，在磁体浸渍过程中可以对系统抽真空以及注胶完成后对液态胶的加压。

6.如权利要求1所述的镀膜工装，其特征在于，上工装顶部罐法兰安装有封盖，形成罐状容器，用于观察冒胶情况。

7.如权利要求1所述的镀膜工装，其特征在于，所述注胶口套有锁紧装置，实现磁体与储胶容器之间的联通与密封。

8.一种利用权利要求1-7之一的镀膜工装实现对大尺寸超导磁体真空环氧浸渍的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、工装制造阶段，首先按照待浸渍磁体外径尺寸加工完成镀膜工装金属部分；

步骤2、工装镀膜阶段，在两块工装金属部分内侧分别镀上聚四氟乙烯薄膜；

步骤3、装置装配阶段，将镀膜工装的上工装、下工装与磁体使用螺钉紧固安装，镀膜工装一侧安装若干透明软管；上侧顶部开有冒胶管，通过管道与外部罐法兰连接，罐开有管道与真空泵和加压罐连接用于磁体系统整体的抽真空和加压；下侧开有注胶口，用于连接储胶装置；

步骤4、浸渍阶段，浸渍装置和储胶罐同时抽真空同时保证储胶罐压强大于磁体与工装；打开注胶口，观察胶液面位置；待液态树脂胶完全浸没磁体后开始进行加热固化；

步骤5、去胶阶段，待浸渍完成后打开两块工装，去除多余的胶，待环氧树脂胶冷却定形后完成浸渍过程。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，聚四氟乙烯薄膜根据磁体尺寸不同，厚度在2-3mm，镀膜工装与磁体过盈配合。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，上、下工装侧面开有多个可拆卸透明软管，根据连通器原理观察液面所在高度。

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