CN115966396B - 一种超导磁体双接头的绝缘处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚变装置绝缘处理领域，公开了一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，其中方法应用于在对超导磁体的整体线圈绝缘处理完成后，所述超导磁体线圈的双接头的单独绝缘处理过程。根据超导磁体双接头的特殊形状，对双接头处进行包绕绝缘层的绝缘处理。本发明为超导磁体线圈具备双接头的导体表面绝缘材料尺寸均匀和全包覆提供一种切实可行的解决方案。本发明的结构简单，操作简便，且能够保证绝缘强度及尺寸上的要求。

Description

一种超导磁体双接头的绝缘处理方法

技术领域

本发明涉及聚变装置绝缘处理技术领域，特别是涉及一种超导磁体双接头的绝缘处理方法。

背景技术

热核聚变能未来将作为一种清洁可持续能源为人类提供取之不尽，用之不竭的能量。为实现这一目标，国际热核聚变试验堆（ITER）将在未来十年内建成并实验。而作为为聚变提供高温等离子体约束的超导线圈的制造将是该计划极其重要的组成部分。由于超导线圈工作在非常苛刻的环境下，所以线圈的绝缘必须满足在复杂机械、电磁和热应力载荷下的电气绝缘性能要求。为保证不规则管路的绝缘性能，需要对其进行绝缘处理。目前针对不规则管路的绝缘处理方法上仍无现成经验可循。

发明内容

本发明提供一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，以解决目前针对不规则管路的绝缘处理方法上仍无现成经验可循问题。

为达到上述目的，本发明提供一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，所述方法应用于在对超导磁体的整体线圈绝缘处理完成后双接头的单独绝缘处理过程，包括以下步骤：

S1、对氦管及所述双接头半叠包包绕一层预浸渍带；

S2、将Kapton薄膜按照第一预设形状对所述双接头的两端斜坡处进行一层包绕，直至所述双接头处的导体及氦管的第一预设尺寸处，并对具有所述第一预设形状的Kapton薄膜表面半叠包一层所述预浸渍带；对所述双接头半叠包一层复合带，包绕至所述双接头的直线段；所述复合带由所述预浸渍带和所述Kapton薄膜组成；

S3、将所述复合带按照所述第一预设形状贴附在所述双接头的斜坡处，并对具有所述第一预设形状的复合带表面半叠包一层复合带，包绕至所述双接头处；

S4、重复操作步骤S3至少两次，每一层半叠包包绕的复合带结尾处相对于上一层向前偏移第二预设尺寸；

S5、将硅橡胶按照第二预设形状固定在绝缘层表面，并对具有所述第二预设形状的硅橡胶表面包绕一层硅橡胶条，再对硅橡胶条表面半叠包多层玻璃丝带；

S6、对经过步骤S5处理后的所述双接头在预定温度下进行第一时长的固化；

S7、对经过步骤S6加热固化后的所述双接头执行步骤S3的操作；

S8、重复操作步骤S3至少三次，每一层半叠包包绕的复合带结尾处相对于上一层向前偏移第二预设尺寸；

S9、对经过步骤S8处理后的所述双接头执行步骤S5的操作；

S10、对经过步骤S9处理后的所述双接头执行步骤S6进行加热固化，完成对超导磁体双接头的绝缘处理。

进一步地，所述预浸渍带为25mm宽，0.25mm厚的高强玻璃纤维；所述Kapton薄膜的尺寸为21mm宽，0.05mm厚；所述硅橡胶条的尺寸为30mm宽，3mm厚；所述玻璃丝带为25mm宽，0.25mm厚的高强玻璃丝带。

进一步地，第一预设形状为裙摆状或花瓣状。

进一步地，第一预设尺寸为50mm。

进一步地，第二预设尺寸为12.5-25mm。

进一步地，对经过步骤S4处理后的所述双接头包裹一层聚四氟乙烯薄膜。

进一步地，第二预设形状为金字塔型或完整的弓型。

进一步地，用加热带和保温被对经过步骤S5处理后的所述双接头进行包绕；其中，所述保温被以硅酸铝棉为内芯，外表面使用耐高温皮革包覆。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：

本发明提供一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，根据超导磁体双接头的特殊形状，对双接头处进行包绕绝缘层的绝缘处理，为超导磁体线圈具备双接头的导体表面绝缘材料尺寸均匀和全包覆提供一种切实可行的解决方案。本发明工作在真空、低温环境下，适用于低温超导线圈中双接头的绝缘处理，结构简单，操作简便，且能够保证绝缘强度及尺寸上的要求，在聚变堆超导线圈绝缘处理完成后，对双接头单独绝缘处理领域具有较好的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是双接头的结构示意图；

图2是双接头绝缘结构示意图；

图3是本发明某一实施例提供的一种超导磁体双接头的绝缘处理方法的流程图；

图4是本发明某一实施例提供的步骤S1完成后的效果图；

图5是本发明某一实施例提供的双接头端部的GK处理效果图；

图6是本发明某一实施例提供的步骤S10完成后的效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

针对目前不规则管路的绝缘处理方法上仍无现成经验可循的问题，本发明提出一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，该方法应用于在对超导磁体的整体线圈绝缘处理完成后双接头的单独绝缘处理过程。双接头的结构和双接头绝缘结构分别如图1和2所示，其中，1-双接头，2-氦管和3-导体。本申请双接头的绝缘处理为使绝缘层更加密实，绝缘性能更优，将此绝缘结构分成两部分进行包绕及固化，第一部分包括步骤S1至步骤S4，是对双接头的绝缘包绕过程，第二部分包括步骤S5至步骤S10，是对双接头的绝缘包绕及固化过程。如图3所示，一种超导磁体双接头的绝缘处理方法包括以下步骤：

S1、对氦管及双接头半叠包包绕一层预浸渍带；步骤S1完成后的效果图如图4所示，其中，预浸渍带可增加双接头结构的不锈钢表面与绝缘层的粘结力。

S2、由于斜坡处的形状不规则，将Kapton薄膜按照第一预设形状对双接头的两端斜坡处进行一层包绕，直至双接头处的导体及氦管的第一预设尺寸处，并对具有第一预设形状的Kapton薄膜表面半叠包一层预浸渍带；对双接头半叠包一层复合带，包绕至双接头的直线段；复合带由预浸渍带和Kapton薄膜组成。双接头端部的GK处理效果图如图5所示，而端部GK处理对应的是步骤S2的前半部分，即步骤S2中的Kapton薄膜包绕+预浸渍带半叠包过程。其中，双接头的端部指的是双接头斜坡处并向两端延长大约20-30mm的直线段，当然其中的直线段部分也可为其他距离，只要直线段部分的距离满足导体及氦管直线段部位的绝缘处理有搭接，保证绝缘层结构的完整性即可。

在一具体实施例中，第一预设尺寸为50mm，也是双接头的斜坡与直线段部位的绝缘层的搭接距离，能保证绝缘的连贯性；也可包绕至其他位置，达到导体及氦管直线段部位的绝缘处理有搭接（搭接距离不低于25mm）的目的即可。

在一具体实施例中，第一预设形状为裙摆状或花瓣状，其作用就是使得接头处的导体和氦管有一层完整的Kapton绝缘层，采用其他形状也可以，只要能形成结构完整的绝缘层即可。

S3、将复合带按照第一预设形状贴附在双接头的斜坡处，并对具有第一预设形状的复合带表面半叠包一层复合带，包绕至双接头处；此步骤中将具有第一预设形状的复合带对双接头的斜坡处进行绝缘处理，也是为了保证双接头斜坡处与直线段绝缘的连贯性。

S4、重复操作步骤S3至少两次，每一层半叠包包绕的复合带结尾处相对于上一层向前偏移第二预设尺寸；具体的，步骤S4中对步骤S3的重复次数可根据需求进行调整。在一具体实施例中，第二预设尺寸为12.5-25mm，该尺寸可根据需要进行调整，此处每层的偏移量是与超导磁体线圈原绝缘层的每层偏移量一致，形成与超导磁体线圈原绝缘层的搭接，且可与超导磁体线圈原真空压力浸渍绝缘层的结构进行搭接。在一具体实施例中，对经过步骤S4处理后的双接头包裹一层聚四氟乙烯薄膜，可保护绝缘层在后续处理过程不受污染，同时也在加热固化后，起到绝缘层与其他辅助固化加热的材料不接触，方便脱模。

S5、将硅橡胶按照第二预设形状固定在绝缘层表面，并对具有第二预设形状的硅橡胶表面包绕一层硅橡胶条，再对硅橡胶条表面半叠包多层玻璃丝带；在一具体实施例中，第二预设形状为金字塔型或完整的弓型，第二预设形状是为了形成一个阶梯状的结构，使得后面包绕的多层玻璃丝带施加在硅橡胶表面力道均匀的作用在表面，即保证绝缘表面的受到的均匀的力道，采用硅橡胶加压是为完成树脂固化。而玻璃丝带，用于固定硅橡胶，并使得在加热过程中，约束硅橡胶向外膨胀，从而使得硅橡胶在受热膨胀时向内对绝缘层进行加压，并使绝缘层变得更加密实，提供绝缘性能；其中，多层可以根据实际需要进行调整。在一具体实施例中，用加热带和保温被对经过步骤S5处理后的双接头进行包绕；其中，保温被以硅酸铝棉为内芯，外表面使用耐高温皮革包覆；加热带可对加压固化后的双接头进行加热固化，保温被可在加热过程中进行保温，二者结合使用可进一步加强树脂固化。

S6、对经过步骤S5处理后的双接头在预定温度下进行第一时长的固化；具体为在80℃下加热固化12个小时，优选操作过程为按照30℃/h升温至80℃，并在80℃下进行加热保温12h，然后降温至室温，加热固化过程也是为完成树脂固化。

S7、对经过步骤S6加热固化后的双接头执行步骤S3的操作；

S8、重复操作步骤S3至少三次，每一层半叠包包绕的复合带结尾处相对于上一层向前偏移第二预设尺寸；具体的，步骤S8中对步骤S3的重复次数可根据需求进行调整，重复包绕复合带可与超导磁体线圈原真空压力浸渍绝缘层的结构进行搭接。

S9、对经过步骤S8处理后的双接头执行步骤S5的操作；

S10、对经过步骤S9处理后的双接头执行步骤S6进行加热固化，完成对超导磁体双接头的绝缘处理。

在一具体实施例中，预浸渍带为25mm宽，0.25mm厚的高强玻璃纤维；Kapton薄膜的尺寸为21mm宽，0.05mm厚；硅橡胶条的尺寸为30mm宽，3mm厚；玻璃丝带为25mm宽，0.25mm厚的高强玻璃丝带。其中，纯预浸渍带选取有半凝胶状树脂的高强玻璃纤维，有粘接性能，可以直接贴到Kapton薄膜表面。

本申请中复合带亦为GK带，其中，预浸渍带为G，Kapton薄膜为K。在一具体实施例中，对双接头的绝缘处理的结构采用1G+8GK的方法，分为两个部分，第一部分包括步骤S1至步骤S4，是对双接头的绝缘包绕过程：具体为步骤S1中的一层预浸渍带包绕，步骤S2中的一层复合带包绕，步骤S3中的一层复合带包绕以及步骤S4中的两层复合带包绕，即1G+1GK+3GK；第二部分包括步骤S5至步骤S10，是对双接头的绝缘包绕及固化过程：具体为步骤S5中的加压固化，步骤S6中的加热固化，步骤S7中的一层复合带包绕，步骤S8中的三层复合带包绕，步骤S9中的加压固化以及步骤S10中的加热固化，第二部分的绝缘包绕结构为4GK。步骤S4重复步骤S3两次是为了完成3层GK接头的绝缘包绕，步骤S8重复步骤S7三次是为了完成4层GK接头的绝缘包绕，步骤S9和步骤S10中的加压固化和加热固化分别是为完成树脂固化。步骤S10完成后的效果图如图6所示，本申请双接头绝缘结构采用1G+8GK半叠包结构，分为两次进行包绕及加热固化，使得不规则的双接头结构的绝缘层能够更加密实，提高绝缘层性能。

本申请描述的方法仅为其中一种实施例，也可按照与文中相同的绝缘结构2G+8GK或1G+9GK等方式包绕完成，再进行加热加压的树脂固化来完成对双接头的绝缘处理过程，在此不做限定。

在一具体实施例中，也可通过真空压力浸渍工艺对超导磁体线圈在整体完成真空压力浸渍后，单独留出的一个双接头进行绝缘处理，具体将25mm宽，0.25mm厚的干玻璃丝带以及由25mm宽，0.25mm厚的干玻璃丝带和21mm宽，0.05mm厚的Kapton薄膜组合的复合带，按照与文中相同的绝缘结构1G+7GK包绕完成，然后应用不锈钢软膜将此绝缘包绕部位密封在不锈钢软膜中，使用碳钢硬膜在不锈钢软膜外部固定，应用碳钢硬膜可固定及控制尺寸，最后使用真空压力浸渍工艺将超导磁体线圈所用的树脂体系浇注到此模具中，并进行加热固化，最终完成此双接头的绝缘处理。

综上，本发明提供一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，根据超导磁体双接头的特殊形状，对双接头处进行包绕绝缘层的绝缘处理，为超导磁体线圈具备双接头的导体表面绝缘材料尺寸均匀和全包覆提供一种切实可行的解决方案。本发明工作在真空、低温环境下，适用于低温超导线圈中双接头的绝缘处理，结构简单，操作简便，且能够保证绝缘强度及尺寸上的要求，在聚变堆超导线圈绝缘处理完成后，对双接头单独绝缘处理领域具有较好的应用价值。

事实上，只要是期望工作在在真空、低温下且有双接头的绝缘处理都可以参考本发明的技术方案，但凡是未脱离本发明的技术方案的内容，仅是依据本发明的技术实质对所述结构进行的简单修改，或是同等变化与修饰，均应属于本发明技术方案的范围之内。

以上所述实施例仅表达了本申请的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，所述方法应用于在对超导磁体的整体线圈绝缘处理完成后双接头的单独绝缘处理过程，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对氦管及所述双接头半叠包包绕一层预浸渍带；

S2、将Kapton薄膜按照第一预设形状对所述双接头的两端斜坡处进行一层包绕，直至所述双接头处的导体及氦管的第一预设尺寸处，并对具有所述第一预设形状的Kapton薄膜表面半叠包一层所述预浸渍带；对所述双接头半叠包一层复合带，包绕至所述双接头的直线段；所述复合带由所述预浸渍带和所述Kapton薄膜组成；

S3、将所述复合带按照所述第一预设形状贴附在所述双接头的斜坡处，并对具有所述第一预设形状的复合带表面半叠包一层复合带，包绕至所述双接头处；

S4、重复操作步骤S3至少两次，每一层半叠包包绕的复合带结尾处相对于上一层向前偏移第二预设尺寸；

S5、将硅橡胶按照第二预设形状固定在绝缘层表面，并对具有所述第二预设形状的硅橡胶表面包绕一层硅橡胶条，再对硅橡胶条表面半叠包多层玻璃丝带；

S6、对经过步骤S5处理后的所述双接头在预定温度下进行第一时长的固化；

S7、对经过步骤S6加热固化后的所述双接头执行步骤S3的操作；

S8、重复操作步骤S3至少三次，每一层半叠包包绕的复合带结尾处相对于上一层向前偏移第二预设尺寸；

S9、对经过步骤S8处理后的所述双接头执行步骤S5的操作；

S10、对经过步骤S9处理后的所述双接头执行步骤S6进行加热固化，完成对超导磁体双接头的绝缘处理。

2.根据权利要求1所述的一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，其特征在于，所述预浸渍带为25mm宽，0.25mm厚的高强玻璃纤维；所述Kapton薄膜的尺寸为21mm宽，0.05mm厚；所述硅橡胶条的尺寸为30mm宽，3mm厚；所述玻璃丝带为25mm宽，0.25mm厚的高强玻璃丝带。

3.根据权利要求1所述的一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，其特征在于，所述第一预设形状为裙摆状或花瓣状。

4.根据权利要求1所述的一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，其特征在于，所述第一预设尺寸为50mm。

5.根据权利要求1所述的一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，其特征在于，所述第二预设尺寸为12.5-25mm。

6.根据权利要求1所述的一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，其特征在于，对经过步骤S4处理后的所述双接头包裹一层聚四氟乙烯薄膜。

7.根据权利要求1所述的一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，其特征在于，所述第二预设形状为金字塔型或完整的弓型。

8.根据权利要求1所述的一种超导磁体双接头的绝缘处理方法，其特征在于，用加热带和保温被对经过步骤S5处理后的所述双接头进行包绕；其中，所述保温被以硅酸铝棉为内芯，外表面使用耐高温皮革包覆。

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