CN116242704B - 一种高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装包括底座、内接头支撑块、顶部夹紧块和超导内接头，底座与拉伸机的底部相连，所述底座的上表面设置支架，支架上设有支撑螺杆，支撑螺杆与所述内接头支撑块可枢转地相连，所述内接头支撑块的底部具有弧形表面，定位横杆穿过所述顶部夹紧块并配合所述支架阻止所述顶部夹紧块在水平方向上转动，顶部夹紧块的顶部与所述拉伸机的夹头相连接，超导内接头与所述弧形表面相抵接，超导内接头的端部与所述顶部夹紧块相连接。本发明提供的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装具备测试贴合实际、保证超导内接头仅受纵向拉伸的优点。

Description

一种高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装

技术领域

本发明涉及超导接头测试技术领域，尤其涉及一种高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装。

背景技术

在超导磁体的多饼堆叠结构中，如何将各饼进行低电阻的有效连接，形成可靠的激励电流通路是制造超导磁体的一个技术重点和难点。对于结构紧凑的超导磁体来说，双饼的最内匝弯曲半径较小，难以直接通过最内匝带材的跨匝弯曲来实现上下饼的电路连接，通常需要将上下两饼的最内匝末端焊接在同一根较宽的桥接带上，桥接带弯曲半径和双饼最内匝一致。然而，由于在极高场磁体中超导带材所受到的电磁应力较大，且双饼最内匝区域恰好为电磁应力的较大区域，内接头在磁体工作中将会承受较大的拉伸应变。由于内接头在承受拉伸应力时整体结构并非镜像对称，接头内部将存在应变集中区域，因此相比于单个超导带材的拉伸将会更加容易被拉伸破坏，在实际工程中需要对内接头进行针对性的拉伸强度测试，基于测试结果对超导磁体进行合理设计和保护，提高磁体的安全系数。相关技术中的对于超导接头的拉伸测试工装需要超导接头整体处于伸直的状态，无法对已经弯曲成半圆形状的超导内接头进行拉伸强度测试。由于超导内接头的实际工作状态是半圆形弯曲的，在受到拉伸力时由于存在径向的拉力或者压力，接头的拉伸强度和伸直状态下将会有一定的差别。因此，对于半圆形双饼线圈的超导内接头进行拉伸强度测试，亟需设计对应的测试工装来满足实验需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，该高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装具有测试贴合实际、保证超导内接头仅受纵向拉伸的优点。

根据本发明实施例的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装包括底座、内接头支撑块、顶部夹紧块和超导内接头，所述底座与拉伸机的底部相连，所述底座的上表面设置支架，所述支架上设有支撑螺杆，所述支撑螺杆与所述内接头支撑块可枢转地相连，所述内接头支撑块的底部具有弧形表面，定位横杆穿过所述顶部夹紧块并配合所述支架阻止所述顶部夹紧块在水平方向上转动，所述顶部夹紧块的顶部与所述拉伸机的夹头相连接，所述超导内接头与所述弧形表面相抵接，所述超导内接头的端部与所述顶部夹紧块相连接。

根据本发明实施例的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装具有测试贴合实际、保证超导内接头仅受纵向拉伸的优点。

在一些实施例中，所述超导内接头包括超导桥接宽带和两根超导单带，每根所述超导单带的底端与所述超导桥接宽带的一端端部相连，所述超导桥接宽带与所述支撑块的弧形表面贴合，所述超导单带的顶端与所述顶部夹紧块相连接。

在一些实施例中，所述顶部夹紧块设有供所述定位横杆穿过的限位孔，所述支架顶部与所述定位横杆配合阻止所述定位横杆在水平方向上转动。

在一些实施例中，所述顶部夹紧块底部设有至少两个固定槽，每个所述固定槽内容纳所述超导内接头的一端端部，压块配合所述固定槽固定所述超导内接头的端部。

在一些实施例中，所述固定槽的横截面为上宽下窄的梯形，两个固定槽之间的距离与所述内接头支撑块的外径相等。

在一些实施例中，所述支架的顶部设置引线端子，所述引线端子的顶部设有定位槽，所述定位槽与所述定位横杆间隙配合，所述引线端子通过电流引线与所述超导内接头相连接。

在一些实施例中，引线端子还包括端子压块，所述端子压块与所述引线端子可拆卸地相连。

在一些实施例中，所述引线端子上设有中心孔洞，所述电流引线与所述引线端子的中心孔洞的最小距离大于等15mm。

在一些实施例中，所述支架通过绝缘过渡块与所述引线端子相连接，所述支撑螺杆穿过所述绝缘过渡块和所述支架。

在一些实施例中，所述支撑螺杆上设有挡板，所述内接头支撑块位于所述支架的中心位置，所述挡板与所述内接头支撑块的一侧相抵接。

本申请可以实现对高温超导双饼线圈内接头进行拉伸强度测试，并在拉伸测试中实时对内接头的通流性能进行测试的功能。拉伸工装在进行拉伸实验时能够消除纵向拉力以外的各个方向的支反力和扭矩，大大提高拉伸测试的准确性和可重复性。同时，该工装操作步骤简单，安装难度小，在需要进行多个内接头样品的测试时可以有效提高测试效率。这对于超导双饼线圈内接头的拉伸强度表征有重要的实用价值，对于超导磁体的研制和安全性校核有突出的研究意义。

附图说明

图1是根据本发明实施例中高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装的结构示意图。

图2是根据本发明实施例中高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装的引线端子的结构示意图。

图3是根据本发明实施例中高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装的内接头支撑块的结构示意图。

附图标记：1、拉伸机；2、端子压块；3、定位横杆；4、引线端子；5、电流引线；6、绝缘过渡块；7、支撑螺杆；8、支架；9、底座；10、顶部夹紧块；11、压块；12、超导内接头；13、挡板；14、内接头支撑块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明实施例的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，如图1至图3所示，高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装包括底座9、内接头支撑块14、顶部夹紧块10和超导内接头12，底座9与拉伸机1的底部相连，底座9的上表面设置支架8，支架8上设有支撑螺杆7，支撑螺杆7与内接头支撑块14可枢转地相连，内接头支撑块14的底部具有弧形表面，定位横杆3穿过顶部夹紧块10并配合支架8阻止顶部夹紧块10在水平方向上转动，顶部夹紧块10的顶部与拉伸机1的夹头相连接，超导内接头12与弧形表面相抵接，超导内接头12的端部与顶部夹紧块10相连接。底座9与拉伸机1的底部刚性连接，底座9上的支架8上横穿支撑螺杆7即支撑螺杆7的轴向方向垂直于支架8，内接头支撑块14设置在支撑螺杆7上并能相对支撑螺杆7转动，支撑螺杆7对内接头支撑块14起到竖直方向的支撑和固定，超导内接头12贴附在内接头支撑块14的表面上，两者之间保持较低的摩擦系数，彼此不黏附。超导内接头12的两端与顶部夹紧块10刚性连接，顶部夹紧块10受横穿其的定位横杆3的限制，定位横杆3穿过顶部夹紧块10后定位横杆3的两端与支架8抵接配合防止顶部夹紧块10带动定位横杆3发生水平旋转，顶部夹紧块10的顶部与拉伸机1的上部夹头连接，在拉伸实验中用内接头支撑块14与超导内接头12贴合，顶部夹紧块10固定超导内接头12两端，实现了对弯曲状态的超导内接头12进行拉伸强度测试的功能，能够更好地研究测试超导内接头12的拉伸强度表征。

根据本发明实施例的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装具有测试贴合实际、保证超导内接头仅受纵向拉伸的优点。

在一些实施例中，如图1和图3所示，超导内接头12包括超导桥接宽带和两根超导单带，每根超导单带的底端与超导桥接宽带的一端端部相连，超导桥接宽带与内接头支撑块14的弧形表面贴合，超导单带的顶端与顶部夹紧块相连接。

具体地，超导桥接宽带的截面为与内接头支撑块14贴合的形状，可以是半圆形形状，两根超导单带为4mm宽，超导内接头12的超导桥接宽带为8mm宽，超导桥接宽带具有焊接区域，桥接宽带两端分别与一根超导单带焊接固定，桥接宽带与内接头支撑块14的表面相贴合，超导单带的引出端长度15cm左右。在实际安装和装配时，底座9和底座9支架8使用螺栓连接，超导内接头12穿过内接头支撑块14并与支撑块贴合，拉伸机1的夹头与顶部夹紧块10固定，在本装置处倒入液氮进行内接头拉伸强度测试。

在一些实施例中，如图1和图2所示，顶部夹紧块10设有供定位横杆3穿过的限位孔，支架8的顶部与定位横杆3配合阻止定位横杆3在水平方向上转动。

具体地，顶部夹紧块10的限位孔的孔隙宽度与定位横杆3的宽度相比基本一致，顶部夹紧块10与定位横杆3间隙配合依次保证顶部夹紧块10在竖直方向上可以满足拉伸试验的需求并不发生水平方向上的旋转，避免因扭转对拉伸测试结果产生干扰。

在一些实施例中，如图1和图2所示，顶部夹紧块10底部设有至少两个固定槽，每个固定槽内容纳超导内接头12的一端端部，压块11配合固定槽固定超导内接头12的端部。

具体地，固定槽沿竖直方向延伸，超导内接头12进入固定槽的长度与槽的深度基本一致，压块11填入固定槽内能够固定超导内接头12端部防止其在槽内发生旋转，保证端部的竖直状态，固定槽的槽壁上可以设置螺纹孔，螺栓进入螺纹孔并压紧压块11使压块11与超导内接头12的端部抵接实现固定。

在一些实施例中，固定槽的横截面为上宽下窄的梯形，两个固定槽之间的距离与内接头支撑块14的外径相等。

具体地，固定槽上宽下窄便于调节压块11在槽内位置更好地压紧超导内接头12的端部防止其旋转，固定槽逐渐收窄能够防止未压紧的压块11滑出固定槽，两个固定槽之间的距离与内接头支撑块14的外径相等时能够保证超导内接头12的端部的竖直状态，若固定槽之间的距离大于或小于内接头支撑块14的外径会使得超导单带倾斜，不利于拉伸测试的进行。

在一些实施例中，内接头支撑块14的外径与超导内接头12的内径一致相等，内接头支撑块14的内径与支撑螺杆7的外径相适应。

具体地，内接头支撑块14的形状可以是横截面为半圆形的柱体，内接头支撑块14的孔的孔径略大于支撑螺杆7，打磨孔内表面使内接头支撑块14在拉伸过程中自由转动，防止出现旋转方向的扭矩作用和影响拉伸力的施加效果。内接头支撑块14的外直径可以为50mm，内接头支撑块14的半圆部分处于下半区域避免拉伸过程中内接头支撑块14的焊接区域的边缘施加剥离力。可选的，内接头支撑块14的表面可以贴一层聚酰亚胺胶带以减小接触面的摩擦系数。

可选的，超导内接头12的焊接部分的长度可以不恰好为半圆周长，实际焊接长度可以在小于半圆周长的范围内随意调整。超导内接头12的内径和内接头支撑块14的外径可以不局限为50 mm，可以根据实际接头的测试需要来进行灵活调整。同时，超导内接头12的形状也可以不局限于半圆形，通过调整内接头支撑块14的外部形状与内接头的形状保持一致即可进行拉伸强度的测量，内接头支撑块14与内接头之间存在接触面即可。

在一些实施例中，如图1和图2所示，支架8顶部设置引线端子4，引线端子4的顶部设有定位槽，定位槽与定位横杆3间隙配合，引线端子4通过电流引线5与超导内接头12相连接。

具体地，引线端子4的材质为导电金属材质如铜，引线端子4的顶部的定位槽能够实现对顶部夹紧块10进行旋转的约束，引线端子4与电流引线5配合可以实现在拉伸测试中实时对超导内接头12的通流性能进行测试的功能，电流引线5的两端焊接在引线端子4的表面和超导内接头12的超导面上，焊接区域需覆盖带材的宽度范围。引线端子4与外部电流源连接。电流引线5采用柔性的导电结构，一般为无氧铜或者银带，常温下电阻率不低于20 nΩ*m。电流引线5的长度需有一定的余量，在超导内接头12的焊接点发生5 mm以内的纵向位移时电流引线5不会对带材施加明显的支反力。

在一些实施例中，如图1和图2所示，引线端子4还包括端子压块2，端子压块2与引线端子4可拆卸地相连。

具体地，端子压块2可以与引线端子4螺纹连接固定，在拉伸实验准备和装配时安装端子压块2用以固定测试工装的顶部夹紧块10，在装入纵向拉伸机1开始拉伸测试前将端子压块2取下，解放定位横杆3和顶部夹紧块10的纵向自由度，使其可以传递拉力。

在一些实施例中，如图1和图2所示，引线端子4上设有中心孔洞，电流引线5与引线端子4的中心孔洞的最小距离大于等15mm。

具体地，电流引线5与引线端子4的中心孔洞保持距离方便引线端子4与外部电流源通过中心孔洞连接。

在一些实施例中，如图1和图2所示，支架8通过绝缘过渡块6与引线端子4相连接，支撑螺杆7穿过绝缘过渡块6和支架8。

具体地，绝缘过渡块6处于引线端子4和支架8之间，提高引线端子4高度，更换不同的过渡块能够改变拉伸机1的拉伸测试行程。

在一些实施例中，如图1和图3所示，支撑螺杆7上设有挡板13，内接头支撑块14位于支架8的中心位置，挡板13与内接头支撑块14的一侧相抵接。

具体地，挡板13的两侧旋入螺母，通过螺母将挡板13和内接头支撑块14定位在支架8的中心位置，螺母不拧紧，防止对内接头支撑块14的纵向旋转产生限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，包括：

底座，所述底座与拉伸机的底部相连，所述底座的上表面设置支架，所述支架上设有支撑螺杆；

内接头支撑块，所述支撑螺杆与所述内接头支撑块可枢转地相连，所述内接头支撑块的底部具有弧形表面；

顶部夹紧块，定位横杆穿过所述顶部夹紧块并配合所述支架阻止所述顶部夹紧块在水平方向上转动，所述顶部夹紧块的顶部与所述拉伸机的夹头相连接；

超导内接头，所述超导内接头与所述弧形表面相抵接，所述超导内接头的端部与所述顶部夹紧块相连接；

所述支架顶部设置引线端子，所述引线端子的顶部设有定位槽，所述定位槽与所述定位横杆间隙配合，所述引线端子通过电流引线与所述超导内接头相连接，所述电流引线为柔性的无氧铜或者银带。

2.根据权利要求1所述的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，所述超导内接头包括超导桥接宽带和两根超导单带，每根所述超导单带的底端与所述超导桥接宽带的一端端部相连，所述超导桥接宽带与所述内接头支撑块的弧形表面贴合，所述超导单带的顶端与所述顶部夹紧块相连接。

3.根据权利要求2所述的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，所述顶部夹紧块设有供所述定位横杆穿过的限位孔，所述支架的顶部与所述定位横杆配合阻止所述定位横杆在水平方向上转动。

4.根据权利要求3所述的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，所述顶部夹紧块底部设有至少两个固定槽，每个所述固定槽内容纳所述超导内接头的一端端部，压块配合所述固定槽固定所述超导内接头的端部。

5.根据权利要求4所述的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，所述固定槽的横截面为上宽下窄的梯形，两个固定槽之间的距离与所述内接头支撑块的外径相等。

6.根据权利要求1所述的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，还包括端子压块，所述端子压块与所述引线端子可拆卸地相连。

7.根据权利要求1所述的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，所述引线端子上设有中心孔洞，所述电流引线与所述引线端子的中心孔洞的最小距离大于等于15mm。

8.根据权利要求1所述的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，所述支架通过绝缘过渡块与所述引线端子相连接，所述支撑螺杆穿过所述绝缘过渡块和所述支架。

9.根据权利要求1所述的高温超导双饼线圈内接头的拉伸测试工装，其特征在于，所述支撑螺杆上设有挡板，所述内接头支撑块位于所述支架的中心位置，所述挡板与所述内接头支撑块的一侧相抵接。