一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置及方法与流程

allin2023-03-19  6



1.本发明涉及超导磁体技术领域,具体而言,涉及一种超导磁体真空浸渍装置及方法。


背景技术:

2.超导材料制作的超导磁体具有高磁场强度、高磁场均匀度等优点。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,对绕制后的超导磁体使用环氧树脂进行浸渍固化,安装需要的传感器后,再将其放置在配套的低温系统中。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,故制作过程中的浸渍固化尤为重要。超导磁体浸渍装置和工艺的好坏将直接影响到超导磁体冷却时的热均匀性和应力表现,从而对磁场场强和均匀度造成较大影响。
3.超导磁体的浸渍处理一般使用真空压力浸渍,传统工艺步骤大致如下: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。
4.在上述工艺中,对于不同尺寸的磁体需要设计不同尺寸的容器装载不同尺寸的磁体,这极大的提高了浸渍工艺的成本。与此同时,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。


技术实现要素:

5.本发明旨在解决上述磁体浸渍去胶步骤导致的固化后环氧树脂不均匀,且对每一种尺寸的磁体需要设计各不相同的容器的问题,提出了一种利用包衣实现对大尺寸超导磁体的真空环氧浸渍装置及方法。能够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、以及降低容器成本的目的。
6.本发明的技术方案为:一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置,包括:
7.磁体浸渍容器,浸渍容器下方设置有注胶口,浸渍容器上方设置有连通器结构,浸渍容器外部通过注胶口连接有混胶罐,真空泵及管道系统,设置在壳体外且与连通器结构上的三通管连接,磁体浸渍容器壳体上方设置有吊耳;
8.所述浸渍容器主要包括磁体结构,固定在超导线圈骨架外层的包衣,分布于磁体结构最外层的容器壳体,在磁体结构与包衣之间用于填充胶体,在容器上方开有四个抽气通道,分别与连通器的四个罐体相连,
9.所述连通器结构包括带有玻璃观察窗的连通器罐,联通罐体的连通管,以及连接真空系统管道的三通管。
10.进一步地,包衣可根据磁体骨架和磁体尺寸的不同选择不锈钢或者pvc防水膜;
11.进一步地,包衣缠在磁体外,使用焊接的方式或者粘接的方式将其固定;
12.进一步地,包衣和磁体放置在容器中;
13.进一步地,浸渍容器壳体外部通过快卸法兰连接氮气压力瓶用于加压环氧树脂;
14.进一步地,浸渍容器壳体吊装在外部吊装机构上,可以通过改变壳体与混胶罐之间的高度差来控制浸胶速率;
15.进一步地,浸渍容器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;
16.进一步地,浸渍容器端部防止连通器带有玻璃视窗,可以观察环氧树脂页面高度。
17.本发明还提出一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的方法,包括步骤:
18.1)包衣安装阶段,首先根据不同材质和尺寸的磁体与磁体骨架选择包衣薄壁不锈钢或pvc防水膜;安装时根据包衣的材料选择连接方式,若为金属包衣,选择焊接的方式将包衣固定在骨架上,若为pvc防水膜,使用密封胶与密封圈的方式固定包衣;
19.2)装置安装阶段,将包覆包衣的磁体放置在压力大容器中,外接若干管路、加热带和传感器;将压力容器密闭,分别包衣包裹的磁体和压力容器进行抽真空检漏;调试好温度控制系统和储胶容器,检查装置密封;
20.3)浸胶阶段,向容器中充入气体保持压力容器大于1.2-1.5个大气压,由于包衣和磁体之间被抽真空,包衣会紧紧包覆磁体上;随后通过注胶口注入液态环氧树脂胶,通过上方带有玻璃观察窗的连通器观察液面高度,判断是否浸胶完成,在进行加压处理,反复以上步骤;
21.4)固化阶段,待浸胶完成,去除磁体,检查胶的覆涂情况,再进行若干温控处理阶段,最终固化完成。
22.本发明相较于现有技术的有益效果在于:
23.包衣使得磁体线圈固化时线圈与外部工装之间空隙足够的小,获得的浸渍后的磁体附着的环氧树脂胶足够均匀。使得磁体具有优秀的机械性能和导热性能,避免了磁体运行中可能产生的应力集中和热集中,提高磁体运行的电磁性能表现。于此同时,包衣包覆的磁体可以直接固化使用,无需再取出导致造成一定的伤害,大大降低了浸渍过程的耗时。于此同时,包衣的使用可以避免以往根据磁体尺寸设计容器大小的情况,对于不同尺寸磁体只需用不同量的包衣,防止在同一较大的容器中,实现了成本的降低。
附图说明
24.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。
25.图1为本发明在磁体浸渍整体模型的示意图;其中,注胶口1,磁体浸渍容器2,连通器结构3,吊耳4;
26.图2为本发明磁体浸渍容器的示意图;其中,磁体结构21,示意胶体22,包衣23,容器外壳24;
27.图3为本发明上部连通器的示意图;连通器罐31,连通管32,三通管33。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的实例进行详细阐述。可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
29.图1为本发明在磁体浸渍实例中的示意图,该实例所用装置包括磁体浸渍容器2,置于浸渍容器下方的注胶口1、置于浸渍容器上方的连通器结构3,置于浸渍容器外部与注胶口1相连混胶罐(未画出)、置于壳体外与连通器结构3上的三通管连接的真空泵及管道系统(未画出)、以及置于壳体上方的吊耳4等。
30.参照图2所示,浸渍容器主要包括磁体结构21,绕线固定在骨架外层的包衣23,分布于磁体结构21最外层的容器外壳24,以及在磁体结构21与包衣23之间的示意胶体22,在容器上方开有四个抽气通道,分别与图3连通器罐31四个罐体相连,对于包衣23的材料选择连接方式,若为金属包衣,选择焊接的方式将包衣固定在磁体结构21上,若为pvc放水薄膜,使用高温环氧和密封圈的方式固定包衣23,所选材料包括但不限于不锈钢或pvc放水薄膜,可根据磁体尺寸、磁体材料、工作环境等因素自由选择。
31.参照图3所示,本发明所述连通器结构包括带有玻璃观察窗的连通器罐31,联通罐体的连通管32,以及连接真空系统管道的三通管33。
32.根据本发明的另一实施例,提出一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的方法,包括步骤:
33.1)包衣安装阶段,首先根据不同材质和尺寸的磁体与磁体骨架选择包衣薄壁不锈钢或pvc防水膜;安装时根据包衣的材料选择连接方式,若为金属包衣,选择焊接的方式将包衣固定在骨架上,若为pvc防水膜,使用密封胶与密封圈的方式固定包衣;
34.2)装置安装阶段,将包覆包衣的磁体放置在压力大容器中,外接若干管路、加热带和传感器;将压力容器密闭,分别包衣包裹的磁体和压力容器进行抽真空检漏;调试好温度控制系统和储胶容器,检查装置密封;
35.3)浸胶阶段,向容器中充入气体保持压力容器大于1.2-1.5个大气压,由于包衣和磁体之间被抽真空,包衣会紧紧包覆磁体上;随后通过注胶口注入液态环氧树脂胶,通过上方带有玻璃观察窗的连通器观察液面高度,判断是否浸胶完成,在进行加压处理,反复以上步骤;
36.4)固化阶段,待浸胶完成,去除磁体,检查胶的覆涂情况,再进行若干温控处理阶段,最终固化完成。
37.具体的,本发明中的装置使用分为四个阶段:包衣安装阶段、装置安装阶段、浸胶阶段、固化阶段。
38.首先根据不同材质和尺寸的磁体与磁体骨架选择包衣材质,可选不锈钢或pvc放水薄膜;
39.安装阶段将内里包覆包衣23的磁体浸渍结构2与上方连通器结构3通过四个连通器罐31相连,连通器罐设有抽气三通管33,再将磁体浸渍整体模型放置在压力大容器中,外接若干管路、加热带和传感器;
40.将压力大容器密闭,分别对包衣23包覆的磁体结构21与压力大容器抽真空检漏;
41.调试好温度控制系统和储胶容器,检查装置密封。
42.在浸胶阶段,向压力大容器中充入气体,保持压力大容器大于1.2-1.5个大气压,由于包衣23和磁体结构体21之间被抽真空,包衣23会紧紧包覆磁体结构21上;随后通过注胶口1注入液态环氧树脂胶,通过上方带有玻璃观察窗的连通器罐31观察液面高度,判断是否浸胶完成,在进行加压处理,反复以上步骤。最后待浸胶完成,去除磁体结构21,检查胶的覆涂情况,再进行若干温控处理阶段,最终固化完成。
43.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。

技术特征:
1.一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置,其特征在于,包括:磁体浸渍容器,浸渍容器下方设置有注胶口,浸渍容器上方设置有连通器结构,浸渍容器外部通过注胶口连接有混胶罐,真空泵及管道系统,设置在壳体外且与连通器结构上的三通管连接,磁体浸渍容器壳体上方设置有吊耳;所述浸渍容器主要包括磁体结构,固定在超导线圈骨架外层的包衣,分布于磁体结构最外层的容器壳体,在磁体结构与包衣之间用于填充胶体,在容器上方开有四个抽气通道,分别与连通器的四个罐体相连;所述连通器结构包括带有玻璃观察窗的连通器罐,联通罐体的连通管,以及连接真空系统管道的三通管。2.根据权利要求1所述的一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置,其特征在于,包括:根据包衣的材料选择连接方式,若为金属包衣,选择焊接的方式将包衣固定在磁体结构上;若为pvc放水薄膜,使用高温环氧和密封圈的方式固定包衣,所选材料包括不锈钢或pvc放水薄膜。3.根据权利要求1所述的一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置,其特征在于,包括:浸渍容器壳体外部通过快卸法兰连接氮气压力瓶用于加压环氧树脂。4.根据权利要求1所述的一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置,其特征在于,包括:浸渍容器壳体吊装在外部吊装机构上,通过改变壳体与混胶罐之间的高度差来控制浸胶速率。5.根据权利要求1所述的一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置,其特征在于,包括:浸渍容器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。6.根据权利要求1所述的一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置,其特征在于,包括:浸渍容器端部防止连通器带有玻璃视窗,用于观察环氧树脂页面高度。7.一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的方法,利用权利要求1-6之一的装置,其特征在于,包括步骤:1)包衣安装阶段,首先根据不同材质和尺寸的磁体与磁体骨架选择包衣薄壁不锈钢或pvc防水膜;安装时根据包衣的材料选择连接方式,若为金属包衣,选择焊接的方式将包衣固定在骨架上,若为pvc防水膜,使用密封胶与密封圈的方式固定包衣;2)装置安装阶段,将包覆包衣的磁体放置在压力大容器中,外接若干管路、加热带和传感器;将压力容器密闭,分别包衣包裹的磁体和压力容器进行抽真空检漏;调试好温度控制系统和储胶容器,检查装置密封;3)浸胶阶段,向容器中充入气体保持压力容器大于1.2-1.5个大气压,由于包衣和磁体之间被抽真空,包衣会紧紧包覆磁体上;随后通过注胶口注入液态环氧树脂胶,通过上方带有玻璃观察窗的连通器观察液面高度,判断是否浸胶完成,在进行加压处理,反复以上步
骤;4)固化阶段,待浸胶完成,去除磁体,检查胶的覆涂情况,再进行若干温控处理阶段,最终固化完成。8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,装置中包含带有温控的加热带,在浸渍过程中能够实时调节温度。9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,在浸渍过程中装有磁体的压力容器与包衣包裹的磁体之间存在压差,以实现压紧包衣作用。

技术总结
本发明提出一种利用包衣实现超导磁体的真空环氧浸渍的装置及方法,包括:磁体浸渍容器,浸渍容器下方设置有注胶口,浸渍容器上方设置有连通器结构,浸渍容器外部通过注胶口连接有混胶罐,真空泵及管道系统,设置在壳体外且与连通器结构上的三通管连接,磁体浸渍容器壳体上方设置有吊耳;所述浸渍容器主要包括磁体结构,固定在超导线圈骨架外层的包衣,分布于磁体结构最外层的容器壳体,在磁体结构与包衣之间用于填充胶体,在容器上方开有四个抽气通道,分别与连通器的四个罐体相连,述连通器结构包括带有玻璃观察窗的连通器罐,联通罐体的连通管,以及连接真空系统管道的三通管。以及连接真空系统管道的三通管。以及连接真空系统管道的三通管。


技术研发人员:张展 王东虎 周超 储振宇 秦经刚 刘华军 武玉
受保护的技术使用者:合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)
技术研发日:2022.03.30
技术公布日:2022/7/5
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