RU2703714C1 - Plant for making long stacks of high-temperature superconducting second-generation tapes - Google Patents
Plant for making long stacks of high-temperature superconducting second-generation tapes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703714C1 RU2703714C1 RU2018146177A RU2018146177A RU2703714C1 RU 2703714 C1 RU2703714 C1 RU 2703714C1 RU 2018146177 A RU2018146177 A RU 2018146177A RU 2018146177 A RU2018146177 A RU 2018146177A RU 2703714 C1 RU2703714 C1 RU 2703714C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stack
- tapes
- unit
- solder
- generation
- Prior art date
Links
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 5
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005476 soldering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015901 Bi-Sr-Ca-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000012173 estrus Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007735 ion beam assisted deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/20—Permanent superconducting devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент (ВТСП) второго поколения, а более конкретно, к установке для их получения, и может быть использовано в производстве токопроводящих кабелей, токоограничителей, обмоток мощных электромагнитов, электродвигателей и т.д.The invention relates to a technology for producing long stacks of high-temperature superconducting tapes (HTSC) of the second generation, and more particularly, to a device for their production, and can be used in the manufacture of conductive cables, current limiters, windings of powerful electromagnets, electric motors, etc.
Первые успехи в создании ВТСП-проводов были связаны с разработкой лет в серебряной оболочке на основе сверхпроводника Bi-Sr-Ca-Cu-O (BSCCO), получившими название лент первого поколения. Несколько позднее появилась технология производства лент 2-го поколения на основе сверхпроводников систем R-Ba-Cu-O (RBCO, R - редкоземельный элемент).The first successes in the creation of HTSC wires were associated with the development of years in a silver shell based on the Bi-Sr-Ca-Cu-O (BSCCO) superconductor, called the first generation tapes. A little later, the technology for the production of 2nd generation tapes based on superconductors of the R-Ba-Cu-O systems (RBCO, R - rare-earth element) appeared.
Технология производства таких лент представляет собой сложный процесс, опирающийся на знания в химии, физике, металлургии и других областях. В лентах 1-го поколения жилы ВТСП заключены в матрицу из серебра или сплава на его основе. Для создания лент 2-го поколения обычно применяют ленты-подложки (как правило, из сплавов на основе никеля), ВТСП-жила одна и представляет из себя тонкое покрытие на поверхности ленты. Буферных слоев несколько, один из них (Al2O3) наносится для предотвращения взаимодействия ВТСП и ленты. Другие буферные слои используют для того, чтобы создать и передать текстуру в сверхпроводник. Металлический защитный слой (как правило, из серебра) предохраняет ВТСП от взаимодействия с парами воды и углекислым газом, служит защитой от механических повреждений и от прямого контакта ВТСП с шунтирующим материалом (медь, нержавеющая сталь).The production technology of such tapes is a complex process, based on knowledge in chemistry, physics, metallurgy and other fields. In the 1st generation tapes, the HTSC cores are enclosed in a matrix of silver or an alloy based on it. Substrate tapes (usually made of nickel-based alloys) are usually used to create 2nd generation tapes. The HTSC core is one and is a thin coating on the surface of the tape. There are several buffer layers, one of them (Al2O3) is applied to prevent the interaction of HTSC and the tape. Other buffer layers are used to create and transfer the texture to the superconductor. The metal protective layer (usually made of silver) protects the HTSC from interaction with water vapor and carbon dioxide, serves as protection against mechanical damage and from direct contact of the HTSC with shunt material (copper, stainless steel).
Основное преимущество лент 2-го поколения заключается в их высокой токонесущей способности в высоких магнитных полях при температуре жидкого азота.The main advantage of 2nd generation tapes is their high current carrying capacity in high magnetic fields at liquid nitrogen temperature.
Существует несколько альтернативных путей производства ВТСП-лент 2-го поколения, различающихся методами создания текстуры: осаждение, с ассистированием ионным пучком (IBAD), осаждение на наклонную подложку (ISD) и использование подложки с биаксиальной текстурой, получаемой с помощью прокатки и последующею рекристаллизационного отжига (RABiTS). Используемые методы нанесения функциональных слоев разделяют на химические и физические. Первые характеризуются более высокой скоростью осаждения и, как правило, более низкой стоимостью оборудования и более низкими эксплуатационными затратами. Вторые отличаются более высоким качеством получаемых слоев и меньшим количеством параметров процесса.There are several alternative ways of manufacturing 2nd generation HTSC tapes that differ in texture generation methods: deposition with ion beam assisting (IBAD), deposition onto an inclined substrate (ISD), and using a substrate with a biaxial texture obtained by rolling and subsequent recrystallization annealing (RABiTS). Used methods of applying functional layers are divided into chemical and physical. The former are characterized by a higher deposition rate and, as a rule, lower equipment costs and lower operating costs. The second ones are characterized by higher quality of the obtained layers and fewer process parameters.
На базе ВТСП-провода создаются кабели, интегрируется оборудование для электроэнергетики, сверхсильные магниты, а совершенствование криогенных технологий уже позволяет осуществить разработки прототипов для нового поколения электродвижения, ветрогенерации, систем магнитного подвеса и накопителей энергии.Cables are created on the basis of the HTSC wire, electric power equipment, ultra-strong magnets are integrated, and the improvement of cryogenic technologies already allows the development of prototypes for a new generation of electric propulsion, wind generation, magnetic suspension systems and energy storage devices.
В настоящее время существуют следующие виды сильноточных токонесущих кабелей из ВТСП-лент:Currently, there are the following types of high-current current-carrying cables from HTSC tapes:
- твистированный стек - ленты складываются в стопку и твистируются, или сначала вкладываются в кондуит, затем твистируются;- twisted stack - the tapes are stacked and twisted, or first put into a conduit, then twisted;
- ребель складывается из стрэндов, вырезаемых из ВТСП лент;- the ribs are made up of strands cut from HTSC tapes;
- намотка обмоток параллельными лентами ВТСП или стопками лент;- winding windings with parallel HTSC tapes or stacks of tapes;
- кабель из лент ВТСП на гибком формере.- cable from HTSC tapes on a flexible formter.
При изготовлении больших соленоидов сверхпроводниковых магнитов плоские катушки с лентами устанавливают друг на друга, что требует дополнительных соединений между катушками, дополнительных токовводов. С классическим проводом круглого сечения весь соленоид может быть намотан из одного отрезка провода без дополнительных ухищрений. Длинномерный стек, полученный на установке, предложенной авторами, представляет собой проводник, обладающий сверхпроводящими свойствами, в то же время позволяющий изготавливать, например, соленоид классическим образом.In the manufacture of large solenoids of superconducting magnets, flat coils with tapes are mounted on top of each other, which requires additional connections between the coils, additional current leads. With a classic round wire, the entire solenoid can be wound from one piece of wire without additional tricks. The long stack obtained at the installation proposed by the authors is a conductor having superconducting properties, while at the same time allowing the manufacture, for example, of a solenoid in a classical manner.
Известен способ и устройство изготовления многожильного сверхпроводящего провода из Nb3Al, включающий пропускание композитного Nb/Al провода, состоящего из металлического Nb или сплава Nb и металлического Al, или сплава Al, через печь для нагрева до установленной температуры, пропускание нагретого композитного Nb/Al провода через печь для выдержки, пропускание композитного Nb/Al провода через охлаждающую часть и скручивание множества композитных Nb/Al проводов, которые пропущены через охлаждающую часть, причем все этапы осуществляют непрерывно при непрерывном перемещении композитного Nb/Al провода. (опубликованная заявка РФ 94 040892, 1996)A known method and device for manufacturing a stranded superconducting wire of Nb 3 Al, comprising passing a composite Nb / Al wire consisting of Nb metal or Nb alloy and metal Al, or Al alloy through an oven to heat to a set temperature, passing a heated Nb / Al composite wires through the holding furnace, passing the composite Nb / Al wire through the cooling part and twisting a plurality of composite Nb / Al wires that are passed through the cooling part, all stages being carried out continuously at continuous movement of composite Nb / Al wires. (published application of the Russian Federation 94 040892, 1996)
Известна установка для изготовления сверхпроводящего Nb3Al провода из композитного Nb/Al провода, содержащая средство подачи, перемещения для подачи и перемещения композитного провода, средство повышения температуры, которое размещено на пути перемещения и предназначено для нагрева композитного провода от комнатной температуры до установленной температуры при его перемещении, средство выдержки/удерживания, которое расположено на пути перемещения за средством повышения температуры и обеспечивающее выдержку/удерживание композитного провода, нагретого до установленной температуры, а также средство охлаждения, которое расположено на пути перемещения за средством выдержки/удерживания, обеспечивающее охлаждение композитного провода от установленной температуры до комнатной температуры, (опубликованная заявка РФ 94 040892, 1996)A known installation for the manufacture of a superconducting Nb 3 Al wire from a composite Nb / Al wire, comprising means for feeding, moving for feeding and moving the composite wire, means for raising the temperature, which is placed on the moving path and is intended to heat the composite wire from room temperature to a set temperature at its movement, the means of exposure / retention, which is located on the path of movement behind the means of increasing temperature and providing exposure / retention of the composite oestrus heated to the set temperature, and cooling means which is disposed on the transport path for soaking / holding means for providing cooling of the composite wire from the set temperature to room temperature (RF published application 94 040 892, 1996)
Известен сверхпроводящий многослойный блок, включающий пакет из стопки сверхпроводящих листов, установленных один на другой и механически связанных друг с другом, где каждый лист выполнен из отрезков высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения, уложенных в ряд и механически связанных друг с другом по длинным сторонам и способ его изготовления, (патент РФ 2579457, 2014)Known is a superconducting multilayer block comprising a stack of stacks of superconducting sheets stacked on top of one another and mechanically connected to each other, where each sheet is made of pieces of second-generation high-temperature superconducting tapes stacked in a row and mechanically connected to each other on long sides and a method for manufacturing, (RF patent 2579457, 2014)
Ни один из известных авторам способов и устройств не предусматривают получения длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения, сложенных в стопки. Как показали исследования авторов, такая конфигурация позволяет увеличить токонесущую способность единичной жилы. Узкие стеки (1 мм) также имеют практически изотропное сечение по сравнению с исходной лентой, что делает их гораздо более удобным проводником для изготовления токонесущих устройств.None of the methods and devices known to the authors provide for the production of long stacks of high-temperature superconducting second-generation tapes stacked in piles. As the studies of the authors showed, this configuration allows to increase the current-carrying ability of a single core. Narrow stacks (1 mm) also have an almost isotropic cross section compared to the original tape, which makes them a much more convenient conductor for the manufacture of current-carrying devices.
Технической проблемой настоящего изобретения является создание установки для получения длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения. Известно, что форма исходной ленты накладывает определенные ограничения на изготавливаемые из нее изделия. Зачастую из-за этого не могут быть использованы отработанные технологии для изготовления кабелей. Стек, полученный на предложенной установке, совмещает в себе преимущества сверхпроводящей ленты и классического провода. Стек состоит из сверхпроводящих лент, поэтому обладает сверхпроводящими свойствами, и переносит ток без потерь. При этом в отличие от исходной ленты, стек имеет более изотропное сечение - почти такое, как классический медный проводник.The technical problem of the present invention is the creation of an installation for producing long stacks of high-temperature superconducting tapes of the second generation. It is known that the shape of the original tape imposes certain restrictions on products made from it. Often, because of this, proven technologies for cable manufacture cannot be used. The stack obtained on the proposed installation combines the advantages of a superconducting tape and a classic wire. The stack consists of superconducting tapes, therefore it has superconducting properties, and carries current without loss. In this case, unlike the original tape, the stack has a more isotropic cross section - almost the same as a classic copper conductor.
Технический результат изобретения состоит в создании установки изготовления длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения путем непрерывного пропускания подготовленной стопки высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения через паяльную ванну.The technical result of the invention is to create an installation for manufacturing long stacks of second-generation high-temperature superconducting tapes by continuously passing a prepared stack of second-generation high-temperature superconducting tapes through a soldering bath.
Для достижения указанного технического результата предложена установка для изготовления длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения, включающая узел предварительного лужения основной ленты, разрезания ее на ленты заданной ширины и наматывание лент на отдельные катушки, узел предварительного формирования отдельных лент с катушек в стопку, узел протягивания стопки лент через ванну с флюсом, узел уплотнения и предварительного формирования поперечного сечения длинномерного стека, узел протягивания стека через паяльную ванну с припоем, узел окончательного контроля поперечного сечения стека, узел охлаждения стека до температуры ниже температуры плавления припоя, узел сматывания в катушку готового стека и механизм протягивания ленты через установку.To achieve the specified technical result, a plant for manufacturing long stacks of high-temperature superconducting tapes of the second generation is proposed, including a pre-tinning unit for the main tape, cutting it into tapes of a given width and winding the tapes into separate coils, a unit for pre-forming individual tapes from coils into a stack, a pulling unit stacks of tapes through a bath with a flux, a node for sealing and preliminary formation of the cross section of a long stack, the node is stretched a stack through a solder bath with solder, a unit for final control of the cross section of the stack, a unit for cooling the stack to a temperature below the melting point of the solder, a unit for winding the finished stack into a reel, and a mechanism for pulling the tape through the unit.
Предпочтительно, что узел уплотнения и предварительного формирования отдельных лент в стопку представляет собой формер с пазом заданной ширины и подвижной прижимной пластины сверху.It is preferable that the sealing and pre-forming unit of the individual tapes into a stack is a former with a groove of a predetermined width and a movable pressure plate on top.
Предпочтительно, что формер выполнен из тефлона.Preferably, the former is made of Teflon.
Предпочтительно, что узел протягивания стека через паяльную ванну с припоем, содержит установленные на входе и выходе из ванны приспособления для удаления излишков припоя.Preferably, the node for pulling the stack through the solder bath with solder contains installed at the inlet and outlet of the bath devices for removing excess solder.
Предпочтительно, что узел окончательного контроля поперечного сечения стека представляет собой формер с пазом заданной ширины и подвижной прижимной пластины сверху.Preferably, the node for the final control of the cross section of the stack is a former with a groove of a given width and a movable pressure plate on top.
Предпочтительно, что формер выполнен из тефлона.Preferably, the former is made of Teflon.
Предпочтительно, что узел охлаждения стека до температуры ниже температуры плавления припоя содержит вентилятор.Preferably, the unit cooling the stack to a temperature below the melting point of the solder contains a fan.
Выполнение установки для изготовления длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения в виде последовательно установленных узла предварительного лужения основной ленты, разрезания ее на ленты заданной ширины и наматывание лент на отдельные катушки, узла предварительного формирования отдельных лент с катушек в стопку, узла протягивания стопки лент через ванну с флюсом, узла уплотнения и предварительного формирования поперечного сечения длинномерного стека, узла протягивания стека через паяльную ванну с припоем, узла окончательного контроля поперечного сечения стека, узла охлаждения стека до температуры ниже температуры плавления припоя, узла сматывания в катушку готового стека и механизма протягивания ленты через установку позволяет получить узкие длинномерные стеки (1 мм), которые имеют практически изотропное сечение но сравнению с исходной лентой, что делает их гораздо более удобным проводником для изготовления токонесущих устройств.The installation for the manufacture of long stacks of high-temperature superconducting tapes of the second generation in the form of sequentially installed a unit for pre-tinning the main tape, cutting it into tapes of a given width and winding the tapes into separate coils, a unit for pre-forming individual tapes from coils into a stack, a unit for pulling a stack of tapes through a bath with a flux, a seal assembly and preliminary cross-sectional formation of a long stack, a stack pull assembly through a solder in a nnu with solder, a node for final control of the cross section of the stack, a node for cooling the stack to a temperature below the melting point of the solder, a node for winding the finished stack into the reel, and a mechanism for pulling the tape through the unit, allows you to get narrow long stacks (1 mm) that have an almost isotropic cross section but with the original tape, which makes them a much more convenient conductor for the manufacture of current-carrying devices.
Узел уплотнения и предварительного формирования отдельных лент в стопку и узел окончательного контроля поперечного сечения стека предпочтительно выполнены в виде формеров с пазом заданной ширины и подвижной прижимной пластиной сверху, хотя могут быть выполнены любым другим пригодным для этого случая образом.The unit of compaction and pre-formation of individual tapes into a stack and the unit of final control of the cross section of the stack are preferably made in the form of formers with a groove of a given width and a movable pressure plate on top, although they can be made in any other way suitable for this case.
Паяльная ванна с припоем содержит установленные на входе и выходе из ванны приспособления для удаления излишков припоя, выполненные в виде регулируемых щелей в стенках ванны, хотя могут быть выполнены любым другим пригодным для этого случая образом.A solder bath with solder contains devices for removing excess solder installed at the inlet and outlet of the bath, made in the form of adjustable slots in the walls of the bath, although they can be made in any other way suitable for this case.
Предпочтительно материал формеров - тефлон, хотя может быть использован любой полимер с антиадгезионными и термостойкими свойствами.Preferably, the formers material is Teflon, although any polymer with release and heat resistant properties can be used.
Узел охлаждения стека до температуры ниже температуры плавления припоя содержит вентилятор, хотя узел может быть выполнен любым пригодным для этого случаем.The unit for cooling the stack to a temperature below the melting point of the solder contains a fan, although the unit can be made in any suitable case.
Схематично, установка показана на чертежах, где на фиг. 1 показан условно общий вид установки, на фиг. 2 - изображен формер, на фиг. 3 - внешний вид стека шириной 1 мм, на фиг. 4 - приведены вольтамперные характеристики стека и исходной ленты.Schematically, the installation is shown in the drawings, where in FIG. 1 shows a conditionally general view of the installation; FIG. 2 - a former is shown, in FIG. 3 is an external view of a
Как показано на фиг. 1 установка для изготовления длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения содержит: узел предварительного лужения основной ленты, разрезания ее на ленты заданной ширины и наматывание лент на отдельные катушки 1 (показан условно), узел предварительного формирования отдельных лент в стопку 2 с помощью роликов 3 с катушек 4, узел протягивания стопки лент через ванну с флюсом 5, узел уплотнения и предварительного формирования поперечного сечения длинномерного стека, выполненный в виде формера 6, узел протягивания стека через паяльную ванну с припоем 7 и приспособлениями для удаления излишков припоя 8 и 9, узел окончательного контроля поперечного сечения стека, выполненный в виде формера 6, узел охлаждения стека до температуры ниже температуры плавления припоя 10, выполненный любым пригодным для этой цели способом, например, в виде вентилятора, узел сматывания в катушку готового стека 11 и механизм протягивания ленты через установку 12.(показан условно)As shown in FIG. 1 installation for the manufacture of long stacks of high-temperature superconducting tapes of the second generation includes: a unit for pre-tinning the main tape, cutting it into tapes of a given width and winding the tapes into separate coils 1 (conventionally shown), a unit for pre-forming individual tapes into a stack of 2 using
На фиг. 2 показан формер 6, с щелью для протягивания стека 13 и прижимной пластиной 14.In FIG. 2 shows a former 6, with a slot for pulling the
На фиг. 3 продемонстрирован общий вид изготовленного стека, график на фиг. 4 показывает сравнительные вольтамперные характеристики стека и исходной ленты.In FIG. 3 shows a general view of the manufactured stack; the graph in FIG. 4 shows the comparative current-voltage characteristics of the stack and the original tape.
Такая конфигурация стека позволяет увеличить токонесущую способность единичной жилы.This stack configuration allows to increase the current carrying capacity of a single core.
Предложенная установка работает следующим образом:The proposed installation works as follows:
Высокотемпературная сверхпроводящая лента второго поколения подается в узел 1 предварительного лужения основной ленты (образование на поверхности ленты металлического слоя путем плавления низкотемпературного припоя, например ПОС61 толщиной 5-10 мкм с каждой стороны, затем ее разрезают на ленты заданной ширины и наматывают на отдельные катушки 4. В узле 2 предварительного формирования отдельных лент в стопку с помощью роликов 3 с катушек 4 формируют стопку из не менее 10 смоченных припоем лент, протягивают стопку через через ванну с флюсом (спиртовой раствор канифоли) узла 5 и через узел уплотнения и предварительного формирования поперечного сечения длинномерного стека, выполненный в виде формера 6, в котором стек проходит через щель 13, которую формируют путем прижимной пластины 14.The second-generation high-temperature superconducting tape is fed to the
Затем, сформированный стек проходит через паяльную ванну с припоем узла 7 с (припой ПОС61 при температуре 200-220°С и скорости 50-150 м/ч) Излишки припоя удаляют с помощью приспособлений 8 и 9. Стек еще раз протягивают через формер 6Then, the formed stack passes through the solder bath with the solder of the assembly for 7 s (POS61 solder at a temperature of 200-220 ° C and a speed of 50-150 m / h). Excess solder is removed using
Затем в формере 6 узла окончательного контроля поперечного сечения стека, последний окончательно приобретает свою геометрию. Далее стек попадает в узел 10 охлаждения до температуры ниже температуры плавления припоя, затем сматывается на катушку.Then, in the
Предложенная установка позволяет увеличить токонесущую способность единичной жилы проводов. Узкие стеки (1 мм) имеют практически изотропное сечение по сравнению с исходной лентой, что делает их гораздо более удобным проводником для изготовления токонесущих устройств. Токонесущая способность стеков примерно соответствует сумме критических токов исходных лент.The proposed installation allows to increase the current carrying capacity of a single wire core. Narrow stacks (1 mm) have an almost isotropic cross section compared to the original tape, which makes them a much more convenient conductor for the manufacture of current-carrying devices. The current carrying capacity of the stacks roughly corresponds to the sum of the critical currents of the original tapes.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146177A RU2703714C1 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Plant for making long stacks of high-temperature superconducting second-generation tapes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146177A RU2703714C1 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Plant for making long stacks of high-temperature superconducting second-generation tapes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2703714C1 true RU2703714C1 (en) | 2019-10-22 |
Family
ID=68318369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018146177A RU2703714C1 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Plant for making long stacks of high-temperature superconducting second-generation tapes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2703714C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54122641A (en) * | 1978-03-16 | 1979-09-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Soft solder joining apparatus for strip |
| US20040069526A1 (en) * | 1998-03-18 | 2004-04-15 | Darmann Francis Anthony | Superconducting tapes |
| US20040126610A1 (en) * | 1998-03-18 | 2004-07-01 | Rupeng Zhao | Superconducting tapes |
| RU2579457C1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-04-10 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") | Multilayer unit of superconductive tapes and preparation method thereof |
| RU2662801C1 (en) * | 2017-07-06 | 2018-07-31 | Общество С Ограниченной Ответственностью "С-Инновации" (Ооо "С-Инновации") | Method of the electrical insulating polymer coating application onto the second generation superconductors and device for its implementation |
-
2018
- 2018-12-25 RU RU2018146177A patent/RU2703714C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54122641A (en) * | 1978-03-16 | 1979-09-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Soft solder joining apparatus for strip |
| US20040069526A1 (en) * | 1998-03-18 | 2004-04-15 | Darmann Francis Anthony | Superconducting tapes |
| US20040126610A1 (en) * | 1998-03-18 | 2004-07-01 | Rupeng Zhao | Superconducting tapes |
| RU2579457C1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-04-10 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") | Multilayer unit of superconductive tapes and preparation method thereof |
| RU2662801C1 (en) * | 2017-07-06 | 2018-07-31 | Общество С Ограниченной Ответственностью "С-Инновации" (Ооо "С-Инновации") | Method of the electrical insulating polymer coating application onto the second generation superconductors and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110770925B (en) | High-temperature superconducting wire for improving engineering current density | |
| KR101079564B1 (en) | Novel superconducting articles, and methods for forming and using same | |
| Ainslie et al. | Numerical analysis of AC loss reduction in HTS superconducting coils using magnetic materials to divert flux | |
| Shiohara et al. | Present status and future prospect of coated conductor development and its application in Japan | |
| WO2005096322A1 (en) | Composite superconductor cable produced by transposing planar subconductors | |
| US7980051B2 (en) | Apparatus and method for producing composite cable | |
| CN105009228B (en) | The manufacture method and superconducting conductor of superconducting conductor | |
| JP2019509612A (en) | 2nd generation superconducting filament and cable | |
| JP2960481B2 (en) | Method for reducing eddy current in superconductor tape and superconductor device | |
| Ainslie | Reducing AC losses in high-temperature superconducting coated-conductor wires towards more efficient superconducting electric power applications | |
| RU2703714C1 (en) | Plant for making long stacks of high-temperature superconducting second-generation tapes | |
| US20070056158A1 (en) | Method for manufacturing second-generation superconducting wire for transposition and superconducting coil manufactured using the same | |
| US8156637B2 (en) | Apparatus for forming HTS continuous conductor elements | |
| JP2010238634A (en) | Oxide superconducting wire, method of manufacturing the same, and manufacturing device of substrate used for the same | |
| CN113284666B (en) | Multilayer-packaged superconducting transposed cable and cabling method | |
| JP7349128B2 (en) | High-temperature superconducting wire, its manufacturing method and manufacturing equipment | |
| JP5695632B2 (en) | Oxide superconducting wire, manufacturing method thereof, superconducting coil and superconducting cable | |
| Solovyov et al. | Electromechanical properties of 1-mm-wide superconducting cables comprised of exfoliated YBCO filaments | |
| JP4202173B2 (en) | Dislocation segment, manufacturing method thereof, manufacturing apparatus thereof, and superconducting application equipment | |
| JP2004356046A (en) | Nb3AL COMPOUND GROUP SUPERCONDUCTING WIRE, AND MANUFACTURING METHOD AND MANUFACTURING DEVICE OF THE SAME | |
| Sasaoka et al. | Study of a bi-system superconducting wire with an oxide barrier using the strand and formed method | |
| Inada et al. | AC transport losses for Ag-sheathed (Bi, Pb)-2223 tapes prepared by rectangular deformation process | |
| CN117542576A (en) | Preparation method of metal insulation superconducting conductor and superconducting conductor | |
| JP2003331659A (en) | Superconducting transition segment conductor, and its manufacturing method | |
| Tsuchiya et al. | Nb3Al DEVELOPMENT IN JAPAN |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20211209 |