本发明涉及核聚变用铠装超导线圈研制领域,具体涉及一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统。
背景技术:
1、聚变能源被认为是人类的终极能源,核聚变分为惯性约束核聚变、重力约束核聚变和磁约束核聚变三种类型,磁约束核聚变装置被公认为是人类实现聚变能源的理想装置,磁体系统是磁约束核聚变装置中的核心部件。更大的超导线圈尺寸、更强的磁场强度和更稳定的运行稳定性是未来聚变磁体发展的趋势;cicc超导导体以其优良的力学性能,良好的冷却通道,成熟的制造工艺被国内外同行应用于核聚变超导磁体的设计和研制中。
2、绝缘在铠装超导线圈中不仅承担着很强的电学性能,还承担着磁体运行过程中强大的电磁力。对于nbti材质的铠装超导线圈,线圈绕制过程即可进行匝间绝缘自动包绕,对于nb3sn材质的铠装超导线圈,通常需要经历线圈绕制成形,超导接头制造、线圈热处理反应后,对热处理后的线圈进行逐匝拉开进行匝间绝缘包绕,上述制造过程须共同经历铠装超导线圈的绝缘包绕工艺。
3、对于聚变磁体研制过程中,经过超声清洗、喷砂及清洗后的导体由弯绕成形机完成绕制成形,无论是绕制过程中进行绝缘在线包绕,或者热处理后进行绝缘的逐匝拉开包绕,为了确保绝缘材料与导体铠甲之间的粘接力,包绕前都会采用酒精等易挥发的有机溶剂对待包导体进行再次擦洗。一方面,操作者采用工业酒精等有机溶剂进行清洗过程中不仅劳动强度大,还会对人体造成一定伤害;另一方面,采用酒精清洗需要专人操作,在一定程度上影响了绝缘包绕的自动化程度。同时,喷砂后的导体表面存在较大的凹凸面,酒精只能清洗到导体表面凸起部分的污渍,对于导体表面凹下部分的污渍清洗困难,污渍的存在将导致绝缘材料与导体的粘接力变弱,进而影响超导磁体的整体性能。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明提供一种核聚变铠装超导导体清洁度在线检测及处理系统,安装在线圈绝缘包绕设备前端部,对待包绝缘的导体进行在线实时检测并对污渍在线实时清洗;金属表面清洁度检测仪和等离子体清洁设备集成在共同支架上,通过金属表面清洁度检测仪探头快速扫描导体表面情况,确定污染物的位置,启动冷源离子体清洁设备对超导线圈进行清洁除污,以保证超导线圈满足绝缘包绕条件进而实现超导线圈的优良超导性能。本发明实现了铠装导体表面洁净度的在线检测和在线处理,不依赖酒精,极大程度提高了导体表面清洁的效率和质量,降低了操作人员的劳动强度,避免了对酒精清洗对人体造成的伤害,提升了铠装超导磁体制造系统的自动化程度;具有自动化程度高、结构简单、操作方便、可靠性强等优点。
2、为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,包括等离子体清洗机支架、等离子体清洗机、设备支架、金属清洁探测仪光谱探头信号线、金属清洁探测仪光谱探头、超导线圈固定滚轮、等离子体清洗机支架固定螺栓、等离子清洗机耦合金属清洁探测仪信号线、等离子体清洗机压缩空气管、等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机、压缩空气气源管;所述等离子体清洗机与离子体清洗机支架通过嵌入式卡槽连接,再通过等离子体清洗机支架固定螺栓一起安装在设备支架上;所述超导线圈通过超导线圈固定滚轮径向固定,8个圆周方向环绕的金属清洁探测仪光谱探头开始扫描超导线圈,并将信号通过金属清洁探测仪光谱探头信号线传送给等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机,等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机将清洁信号再通过等离子清洗机耦合金属清洁探测仪信号线传送给等离子体清洗机,以完成等离子体清洗机对超导线圈的低温冷源等离子清洗;等离子体清洗机对超导线圈进行等离子清洗前,其分别连接等离子清洗机电源线和等离子体清洗机压缩空气管。
4、进一步地,等离子体清洗机包括3台,围绕设备支架呈120°圆周阵列环绕式布置。
5、进一步地,所述超导线圈固定滚轮通过直线滑轨安装在设备支架上,完成对超导线圈的可调节固定。
6、进一步地,所述金属清洁探测仪光谱探头内嵌在设备支架中,连接金属清洁探测仪光谱探头信号线,金属清洁探测仪光谱探头信号线连接到等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机,以完成金属清洁探测仪光谱探头对超导线圈6的清洁度检测信号反馈输入。
7、进一步地,还包括超导导体清洁度在检测及处理系统承重支架、超导导体清洁度在检测及处理系统承重底座;设备支架焊接至超导导体清洁度在检测及处理系统承重支架上,超导导体清洁度在检测及处理系统承重底座对超导导体清洁度在检测及处理系统承重支架进行支撑。
8、进一步地,等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机与等离子清洗机耦合金属清洁探测仪信号线连接,等离子清洗机耦合金属清洁探测仪信号线再与等离子体清洗机连接,以完成等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机控制等离子体清洗机对超导线圈进行等离子清洗。
9、进一步地,还包括交换机电源线、电源线盒,等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机连接交换机电源线,再连接电源线盒,以保障等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机稳定运行。
10、进一步地,还包括等离子清洗机电源线、总电源线、总电源箱,电源线盒通过等离子清洗机电源线分别向3台等离子体清洗机提供电源,电源线盒连接总电源线,总电源线再与总电源箱连接。
11、进一步地,包括总电源箱,所述总电源箱通过总电源线分别向等离子体清洗机、等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机和金属清洁探测仪光谱探头供电。
12、有益效果:
13、本发明解决了人们对导体线圈清洁时需投入大量人工成本、拖延导体绝缘包绕时间周期进度以及导体线圈绝缘包绕前清洁度不达标导致线圈电阻值过大等问题,同时降低了由线圈表面污垢导致导体线圈绝缘失效的风险。本发明使用金属清洁度检测仪与等离子体清洁机进行电信号耦合完成超导线圈的表面360°清洁的在线处理。本发明克服了多面体导体线圈清洁过程存在清洁盲点死角等技术难点,具有方法简单高效、可立体环绕全覆盖面清洁等优点。
1.一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,包括等离子体清洗机支架、等离子体清洗机、设备支架、金属清洁探测仪光谱探头信号线、金属清洁探测仪光谱探头、超导线圈固定滚轮、等离子体清洗机支架固定螺栓、等离子清洗机耦合金属清洁探测仪信号线、等离子体清洗机压缩空气管、等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机、压缩空气气源管;所述等离子体清洗机与离子体清洗机支架通过嵌入式卡槽连接,再通过等离子体清洗机支架固定螺栓一起安装在设备支架上;所述超导线圈通过超导线圈固定滚轮径向固定,8个圆周方向环绕的金属清洁探测仪光谱探头开始扫描超导线圈,并将信号通过金属清洁探测仪光谱探头信号线传送给等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机,等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机将清洁信号再通过等离子清洗机耦合金属清洁探测仪信号线传送给等离子体清洗机,以完成等离子体清洗机对超导线圈的低温冷源等离子清洗;等离子体清洗机对超导线圈进行等离子清洗前,其分别连接等离子清洗机电源线和等离子体清洗机压缩空气管。
2.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,等离子体清洗机包括3台,围绕设备支架呈120°圆周阵列环绕式布置。
3.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,所述超导线圈固定滚轮通过直线滑轨安装在设备支架上,完成对超导线圈的可调节固定。
4.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,所述金属清洁探测仪光谱探头内嵌在设备支架中,连接金属清洁探测仪光谱探头信号线,金属清洁探测仪光谱探头信号线连接到等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机,以完成金属清洁探测仪光谱探头对超导线圈6的清洁度检测信号反馈输入。
5.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,还包括超导导体清洁度在检测及处理系统承重支架、超导导体清洁度在检测及处理系统承重底座;设备支架焊接至超导导体清洁度在检测及处理系统承重支架上,超导导体清洁度在检测及处理系统承重底座对超导导体清洁度在检测及处理系统承重支架进行支撑。
6.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机与等离子清洗机耦合金属清洁探测仪信号线连接,等离子清洗机耦合金属清洁探测仪信号线再与等离子体清洗机连接,以完成等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机控制等离子体清洗机对超导线圈进行等离子清洗。
7.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,还包括交换机电源线、电源线盒,等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机连接交换机电源线,再连接电源线盒,以保障等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机稳定运行。
8.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,还包括等离子清洗机电源线、总电源线、总电源箱,电源线盒通过等离子清洗机电源线分别向3台等离子体清洗机提供电源,电源线盒连接总电源线,总电源线再与总电源箱连接。
9.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体清洁度在检测及处理系统,其特征在于,包括总电源箱,所述总电源箱通过总电源线分别向等离子体清洗机、等离子体清洗机与金属清洁探测仪交互耦合交换机和金属清洁探测仪光谱探头供电。