[发明专利]高温超导电缆绕制机

说明书

本发明是高温超导电缆的绕制机械，用于完成常用高温超导电缆的绕制。

高温超导电缆可以实现低损耗、大容量输电，其应用前景非常看好。现在迫切需要能够高质量绕制高温超导电缆的设备。但目前现有的普通电缆绕制设备根本不适于高温超导电缆的绕制，两者所要求的技术和工艺差距很远。存在的主要问题有：

(1)目前使用的高温超导线的截面是矩形的，矩形截面导线绕制电缆比圆截面导线排线难度大很多，容易重叠，不好定位。

(2)目前使用的高温超导线材是一种陶瓷性材料，它很脆，容易损坏，绕制过程中，需要严格控制所绕制的每根导线张力的大小和弯曲的曲率半径，否则极容易损伤线材而破坏它的超导电性。

(3)绕制高温超导电缆是一项很精细的工作，精度要求高，现有设备差距很大。

(4)高温超导电缆的绕制方式与常规电缆差别很大，现有的电缆绕制设备和技术都不可能按要求完成高温超导电缆的绕制。

高温超导电缆绕制机的设计，主要应满足如下几点要求：

(1)能完成常用规格高温超导电缆的绕制，电缆绕制层数和每层绕制线材的根数可以在设计的范围内按要求选择，绕制操作控制简单方便。

(2)排线均匀，电缆绕制节距可按需要调节，容易实现。

(3)绕制时导线张力均匀，每根导线的张力可根据要求方便地调节，弯曲曲率半径有限制，确保不损坏导线的超导性能。

(4)能同时完成多层绕制，绝缘绑扎与导线绕制同步进行。

本发明的目的是提供一种高温超导电缆绕制机，本发明设计解决了脆性材料的绕制、矩形截面导线的排线和定位、导线与绑扎带匀张力等技术难题，整机用计算机控制，使电缆绕制精度、多层导线绕制、节距变化、操作控制简便精确，完全满足常用高温超导电缆绕制的要求。

本发明高温超导电缆绕制机，包括操纵整机运行的计算机控制部件、前端的收缆拖动部件、后端的电缆骨架拉直加力部件、分别位于主机部件前后用于支撑电缆和电缆骨架的前支撑架和后支撑架，完成超导线绕制和绝缘带绑扎的主机部件位于中段。主机部件又包括多个绕制组，其数量根据电缆绕制层数决定，每个绕制组中包含有一个绕制头和一个绑扎头。每个绕制头中有一个布线盘和一个围绕电缆骨架旋转的绕线转盘，绕线转盘上安装了多个供线盘，以及与供线盘数量相等的线张力器。供线盘的数量根据电缆每层绕制超导线的根数决定。每个绑扎头中有一个围绕已绕制了超导线的电缆骨架旋转的绑扎转盘，绑扎转盘上装有一个或两个供带盘，以及与供带盘相等数量的带张力器。

绕制头中的绕线转盘装在一根空心轴上，空心轴用轴承支承装在支架上，布线盘装在空心轴的前端，电缆骨架穿过空心轴。空心轴连同绕线转盘由步进电机驱动。

绕制头中的布线盘大体呈齿轮状，其齿径向为圆柱形，两齿间根部的轴向剖面的轮廓是圆滑的凸起。布线盘采用聚四氟乙烯或尼龙等工程塑料制造，超导带材接触的都是圆滑表面，确保不损伤导线。布线盘的作用是均匀布线，绕制时把超导线分布在规定的位置。在超导线根数变化时，要相应地更换布线盘。

绕制头中供线盘是单饼式的，矩形截面的高温超导线叠绕在这个单饼式的供线盘上。线张力器采用皮带磨擦结构，皮带端部连接有弹簧和螺杆，通过拧动螺杆调节每个弹簧的弹力来分别控制导线的预张力。

供线盘和线张力器分组安装在绕线转盘的同一端面上，每组供线盘套装在一根轴上，可灵活装卸替换，且各供线盘可相互独立转动。在绕线转盘的这一端面上，供线盘按组呈环状布置装在该端面的中间位置，线张力器与供线盘对应分组，沿径向在每组供线盘之外，位于绕线转盘的边缘。

绑扎头中的绑扎转盘装在一根空心轴上，该空心轴用步进电机驱动。

绑扎头中的供带盘是单饼式的，绑扎用的绝缘带叠绕在供带盘上。带张力器采用轴向压力磨擦，它与供带盘同轴安装。带张力器靠弹簧的轴向压力作用使绑扎带给出合适的张力。

电缆前进拖动部件包括用于牵引电缆骨架前进和缠绕电缆制成品的收缆轴，以及将电缆排绕在收缆轴上的排线器。收缆轴也由步进电机驱动。排线器采用丝杠螺母机构。

电缆骨架拉直加力部件的主要构件是缠绕了电缆骨架的电缆张力轴，电缆张力轴用三相力矩电动机驱动，由计算机控制部件控制三相力矩电动机并调节张力。