DE2631328A1 - Support for large electromagnet coils - with hollow into which liquid filler is introduced, then hardened - Google Patents
Support for large electromagnet coils - with hollow into which liquid filler is introduced, then hardenedInfo
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- H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
- H01F7/202—Electromagnets for high magnetic field strength
Abstract
Description
Abstützelement Support element
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abstützelement, insbesondere zur Abstützung grosser Elektromagnetspulen.The present invention relates to a support element, in particular to support large electromagnetic coils.
Grosse Elektromagnetspulen zur Erzeugung hoher Magnetfelder werden mit Strömen bis über 50 000 A betrieben. Die dabei auftretenden hohen Kräfte müssen kraftschlüssig auf die Trar,körper übertragen werden. Damit unzulässige Flächenpressurgen vermieden werden können, müssen die Anlageflächen rilt enger Toleranz aufeinanderliegen. Im Artikel von A. Schlich "Bobines supraconductrices pour la chambre à etincelles 'Oméga' du CERN", Revue Brown Boveri, Nr. 2/3, 1972, ist eine Abstützung eier grossen Elektromagnetspule dargestellt. Die Abstützelemente bestehen im wesentlichen aus Tellerfedern. Diese Lösung beansprucht viel Raum. Eine andere Ausführungsform der Abstutzelemente ist in "CERN Proceedir.gs", 9/74, S.410 ff. enthalten.Large electromagnetic coils are used to generate high magnetic fields operated with currents up to over 50,000 A. The resulting high forces must can be positively transferred to the Trar, body. Thus inadmissible surface pressure can be avoided, the contact surfaces must lie on top of one another with a narrow tolerance. In the article by A. Schlich "Bobines supraconductrices pour la chambre à etincelles 'Oméga' du CERN ", Revue Brown Boveri, No. 2/3, 1972, is a support for a large number of people Electromagnet coil shown. The support elements consist essentially of Disc springs. This solution claims lots of space. Another embodiment the support elements are contained in "CERN Proceedir.gs", 9/74, p.410 ff.
Die Toleranzen werden mit Kunststoffzwischenlagen ausgeglichen, die zwischen die Spule und den Tragkörper eingepasst werden.The tolerances are compensated with plastic interlayers that be fitted between the coil and the support body.
Der Anpassaufwand bei Montage ist bei dieser Lösung verhältnismässig gross.The adjustment effort during assembly is proportionate with this solution great.
Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, ein Abstützelement, insbesondere zur Abstützung grosser Elektromagnetspulen, zu schaffen, das die Nachteile des Bekannten nicht aufweist, die auftretenden hohen Kräfte auf einer möglichst grossen Flache kraftschlüssig auf den Tragkörper überträgt und die Toleranzen zwischen den abzustützenden Flächen ausgleicht.It is a particular object of the invention to provide a support element, in particular to support large electromagnetic coils, to create the disadvantages of the known does not have the high forces occurring on as large an area as possible transmits positively to the support body and the tolerances between the to be supported Compensates for areas.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Abstützelement einen Hohlkörper enthält, der mit einem vorzugsweise im flüssigen Zustand eingebrachten und danach ausgehärteten Füllmittel gefüllt ist.The aforementioned object is achieved according to the invention in that the support element contains a hollow body, which is preferably in the liquid with a State introduced and then cured filler is filled.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass dieses Abstützelement ohne Anpassarbeiten auch grössere Toleranzen und Oberflächenunebenheiten ausgleicht und die auftretenden Kräfte auf den Tragkörper kraftschlüssig überträgt. Als Füllmittel wird vorzugsweise ein flüssiges Medium. gewählt, das unter äusserem Druck eingebracht wird und anschliessend aushärtet, womit die gewünschte Form des Hohlkörpers in bezug auf die abzustützenden Flächen fixiert ist.The advantage of the invention is in particular that this Support element without adjustment work also larger tolerances and surface unevenness compensates and transmits the forces that occur to the support body in a non-positive manner. A liquid medium is preferably used as the filler. chosen, that under the outside Pressure is applied and then cures, with what the desired Shape of the hollow body is fixed in relation to the surfaces to be supported.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Hohlkörper in Form eines flachgepressten, an beiden Enden geschlossenen Schlauches ausgeführt. Diese Form des Hohlkörpers ist sowohl zur Abstützung der Spulen-gegenüber dem Tragkörper als auch zur gegenseitigen Abstützung der einzelnen Teile der Spulen geeignet. Es ist zweckmässig, wenn der Hohlkörper mit wenigsteins einem Ventil versehen ist. Dieses Ventil dient zur Füllen des Hohlkörpers mit einem Füllmittel. Verwendet man ein Füllmittel, das man aushärten kann, wird beispielsweise das Abstützelement über dieses Ventil unter äusserem Druck gehalten, wobei der Schwund des Füllmittels während des Aushärtens durch nachfliessendes Material ausgeglichen werden kann. Es ist selbstverständlich, dass auch mehrere Ventile ver-;lendet werden können und einige von ihnen als Entlüftungsventile dienen können. Nach einer bevorzugten Ausfahrungsform besteht das Füllmittel aus einem mineralmehlgefüllten Epoxinarz. Dieses Material entspricht gut den Betriebsbedingungen der meisten grossen Elektromagneten (Druck, Temperatur, Bestra';'irg, gepulste hohe Belastung usw.). Unter Umständen kann mnr. auch eine Flüssigkeit, z.B. Oel oder Wasser,als Füllmittel vFrwenden. Die verwendete Flüssigkeit kann unter bestimmtem Druck gehalten und nachreguliert werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung besteht das Flllttl aus einem Gas, z.B. aus Luft oder Stickstoff. Diese Lösung ist dann geeignet, wen eine grosse Elastizität des Abstützelementes erreicht werden soll.According to a preferred embodiment, the hollow body is in the form of a pressed flat hose, closed at both ends. This form the hollow body is both to support the coil against the support body as also suitable for mutual support of the individual parts of the coils. It is useful if the hollow body is provided with at least one valve. This The valve is used to fill the hollow body with a filler. If you use a Filler that can be cured is, for example, over the support element this valve kept under external pressure, the shrinkage of the filler during the hardening can be compensated for by flowing material. It goes without saying that several valves can also be used and some of them as vent valves can serve. According to a preferred embodiment, the filler consists of an epoxy resin filled with mineral flour. This material corresponds well to the operating conditions of most of the large electromagnets (pressure, temperature, irradiation; any, pulsed high Load, etc.). Under certain circumstances, mnr. also a liquid, e.g. oil or Use water as a filler. The liquid used may vary under certain conditions pressure be held and readjusted. According to another embodiment the filler consists of a gas, e.g. air or nitrogen. This solution is then suitable if a great elasticity of the support element can be achieved target.
Das Füllmittel kann ebenfalls aüs einem pulverfGrmigen Material, z.B. aus Mineralpulver oder Metalloxidpulver, bestehen.The filler may also consist of a powdery material, e.g. consist of mineral powder or metal oxide powder.
Nach einer weiteren Ausgestaltung besteht das Füllmittel aus einem geschäumten Kunststoff, z.B. aus geschäumtem Polyurethan oder Polystyrol. Der mit einem Füllmittel gefüllte Hohlkcrper kann zusätzlich mit einem elastischen Zwischenelement versehen werden. Dieses elastische Zwischenelement ist besonders dann zweckmässig, wenn die Spule und der Tragkörper bei unterschiedlichen Betriebszuständen auf unterschiedlichen Temperaturn liegen. Das elastische Zwischenelement überträgt die r-Iagnetfeldkräfte und übernimmt die Dehnungsdifferenzen. Das elastische Zwischenelement kann man mit dem gefüllten Hohlkörper im gewünschten Mass vorspannen.According to a further embodiment, the filler consists of one foamed plastic, e.g. made of foamed polyurethane or polystyrene. The one with Hollow bodies filled with a filler can additionally be provided with an elastic intermediate element be provided. This elastic intermediate element is particularly useful when when the coil and the support body in different operating states on different Temperaturn lie. The elastic intermediate element transmits the magnetic field forces and takes over the expansion differences. The elastic intermediate element can be used with Pre-tension the filled hollow body to the desired extent.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfinungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.The drawing shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown in simplified form.
Es zeigt Fig. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform der Erfindung mit mehreren aus gefüllten Hohlkörpern bestehenden Abstützelementen und Fig. 2 eine zweite beispielsweise S.us » hrur.g£form der Erfindung mit einem gefüllten Hohlkcrper, der mit einem elastischen Element versehen ist.1 shows a first exemplary embodiment of the invention with several support elements consisting of filled hollow bodies and Fig. 2 a second example of the embodiment of the invention with a filled Hollow body provided with an elastic element.
Gemäss Fig. 1 sind Spulen durch die Zahl 1 gekennzeichnet, Leiter durch die Zahl 2, Kühlkanäle durch die Zahl 3, Isolationen durch die Zahl 4 und ein Tragkörper durch die Zahl 5.According to Fig. 1, coils are identified by the number 1, conductors by the number 2, cooling ducts by the number 3, insulation by the number 4 and a support body by the number 5.
Abstützelemente sind mit der Bezugsziffer 6 benannt, Hohlkörper der Abstützelemente 6 mit der Bezugsziffer 7 und ein Füllmittel in den Hohlkörpern 7 mit der Bezugsziffer 8. Die Dezugszahlen von Fig. 1 gelten für gleiche Teile auc. in Fig. 2.Support elements are designated with the reference number 6, the hollow body Support elements 6 with the reference number 7 and a filler in the hollow bodies 7 with the reference number 8. The decimal numbers of Fig. 1 also apply to the same parts. in Fig. 2.
Eine Isolierschicht in Fig. 2 ist mit 9 bezeichnet und ein elastisches Zwischenelement ist mit der Bezugsziffer 10 benannt.An insulating layer in Fig. 2 is denoted by 9 and an elastic one The intermediate element is designated with the reference number 10.
Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel zeigt die Spule:. 1, die aus den Leitern 2 bestehen. Die Leiter 2 enthalten die Kühlkanäle 3 und die Spulen 1 sind mit der Isolation ti versehen.The example shown in Fig. 1 shows the coil :. 1 from the Ladders 2 consist. The conductors 2 contain the cooling channels 3 and the coils 1 are provided with the insulation ti.
Zwischen den Spulen 1 und den Tragkörper 5 sind die -bszützelemente 6 angeordnet, die aus den mit dem Füllmittel 8 gefüllten Hohlkörpern 7 bestehen. Aus&m dargestellten Schnitt ist die Anpassung der Hohlkörper 7 den abzustützenden Flachen der Spulen 1 und des Tragkörpers 5 gut sichtbar. Weitere hbstützelemente 6', die durch die Hohlkörper 7' gebildet sind, stützen einzelne Spulen 1 gegenseitig ab. Die Hohlkörper 7 bestehen aus Stahl, die Hohlkörper 7' aus einem faserverstärkten Elastomer und als Füllmittel 8 wurde quaramehlgcflltes Epoxiharz verwendet.Between the bobbins 1 and the support body 5 are the -bszützelemente 6, which consist of the hollow bodies 7 filled with the filler 8. From the section shown, the adaptation of the hollow body 7 is the one to be supported The surfaces of the coils 1 and the support body 5 are clearly visible. More support elements 6 ', which are formed by the hollow bodies 7', support individual coils 1 on each other away. The hollow bodies 7 consist of steel, the hollow body 7 'from a fiber-reinforced elastomer and, as filler 8, epoxy resin was filled with quartz powder used.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 zeigt die Spule 1, welche aus den Leitern 2 besteht, die die Kühlkanäle 3 enthalten. Sie ist mit der Isolation 4 versehen und in Richtung der auftretenden Kräfte auf den Tragkörper 5 über das elastische Zwischenelement 10 und den gefüllten Hohlkörper 7 cbgestützt. Seitlich ist die Oberfläche des Tragkörpers 5 mit der Isolierschicht 9 versehen. Der Hohlkörper 7 in diesem Beispiel besteht aus einem glasfaserverstärkten Polyurethanschlauch und ist mit quarzmehlgefülltem Epoxiharz gefüllt. Das elastische Zwischenelement 10 besteht aus Gummi.The second embodiment according to FIG. 2 shows the coil 1, which consists of the conductors 2 which contain the cooling channels 3. She is with the isolation 4 provided and in the direction of the forces acting on the support body 5 via the elastic intermediate element 10 and the filled hollow body 7 cbgestützen. Laterally the surface of the support body 5 is provided with the insulating layer 9. The hollow body 7 in this example consists of a glass fiber reinforced polyurethane hose and is filled with epoxy resin filled with quartz powder. The elastic intermediate element 10 is made of rubber.
Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. So kann der Hohlkörper 7 auch aus anderen Materialien bestehen, z.B. aus einem nichtmagnetischen Metall, z.B. Stahl- oder Kupferlegierung, oder aus einem Kunststoff mit ausreichender mechanischer- Festigkeit, z.B. Polyamid oder Polyester, und als Füllmittel 8 kann an Stelle von quarzmehlgefülltem Epoxiharz auch ein mit einem anderen Mineral gefülltes Epoxiharz, eine Flüssigkeit, z.B.The subject of the invention is based on what is shown in the drawing of course not restricted. The hollow body 7 can also be made of other materials consist, e.g. of a non-magnetic metal, e.g. steel or copper alloy, or made of a plastic with sufficient mechanical strength, e.g. polyamide or polyester, and as filler 8, epoxy resin filled with quartz powder can be used instead also an epoxy resin filled with another mineral, a liquid, e.g.
Oel oder Wasser, ein Gas, z.B.- Luft oder Stickstoff, ein pulverförmiges Material, z.B. Mineralpulver oder Metallclplver, ein geschäumter Kunststoff, z.B. ein geschäumtes Polyurethan oder Polystyrol, und ein Material, das man in flüssigen Zustand einbringen kann und das danach aushärtet, z.B-.Oil or water, a gas, e.g. air or nitrogen, a powdery one Material, e.g. mineral powder or metal powder, a foamed plastic, e.g. a foamed plastic Polyurethane or polystyrene, and a material that can be brought into a liquid state can and that hardens afterwards, e.g.
Zement, Verwendung finden. Das elastische Zwischenelement 10 kann aus einem synthetischen Elastomer bestehen, z.B; aus Polyurethan oder Silikon. Der Hohlkörper 7 kann auch andere Formen aufweisen, als die dargestellten Beispiele zeigen.Cement, find use. The elastic intermediate element 10 can consist of a synthetic elastomer, e.g. made of polyurethane or silicone. Of the Hollow body 7 can also have other shapes than the examples shown demonstrate.
Das erfindungsgemässe Abstützelement ist insbesondere zur Abstützung grossen Elektromagnetspulen geeignet, kann Jedoch auch in anderen Anordnungen Verwendung finden, in welchen eine kraftschlüssige Abstützung erforderlich ist.The support element according to the invention is in particular for support Suitable for large electromagnetic coils, but can also be used in other arrangements find in which a force-fit support is required.
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