一种用于超导电缆的成缆设备的制作方法

本发明涉及电缆的绞制设备领域，具体涉及一种用于超导电缆的成缆设备。

背景技术：

高温超导电缆可以实现低损耗、大容量输电的要求，并且其结构紧凑、体积小，因而被广泛应用于大功率输电领域。如今高温超导电缆越来越多的采用rebco超导带材作为通电导体的结构单元，采用复合纸带作为液氮介质下的冷绝缘材料；其中超导带其层状结构是超导材料、基带及普通金属等封装结构，相对普通导体结构复杂，机械性能脆弱，在带材制造生产和使用过程中保护不当容易发生局部缺陷，从而造成局部临界电流降低，进而影响超导带材载流能力；当超导带材应用于电缆本体通电导体时，因加工过程超导带材中出现的局部缺陷将成为集中发热点，会造成通电导体的通流能力降低。

常规的导体绞制设备仅适用于具有一定的拉伸性能的铜、铝等金属材料，且加工绞制对象为圆形线材形状，这类材料在加工过程中可以承受一定的拉伸和压缩应力。但是，高温超导电缆采用矩形带材，其主要结构为超导层薄膜附着的基带层被包覆于两层金属保护层复合带材，三层复合采用锡焊熔压的固定方式；即具有一定厚度、宽度(4～16mm)的连续矩形带材，且其收放带装盘为饼状带盘，故用常规电缆导体绞制设备会破坏带材结构、造成不可恢复的机械损伤，从而破坏其超导特性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种用于超导电缆的成缆设备，其能够在绞制的过程中保护带材以保证高温超导电缆的性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于超导电缆的成缆设备，包括成型组件和牵引装置，所述成型组件包括依次设置的轮盘、第一导轮、导向模和第一汇带架，所述轮盘用于绕设带体；所述轮盘、所述第一导轮和所述导向模对应分布，并且共线设置；所述导向模包括底座和与所述底座连接的调节座，所述调节座能够相对于所述底座沿多自由度运动，所述调节座用于导向所述带体，以导向所述带体；所述第一汇带架包括第一架体和位于所述第一架体端部的若干第一伸出端，所述第一伸出端开设有供所述带体穿设的第一通孔，所述第一架体的中心穿设有基材，当所述第一架体转动时，所述带体能够绕设在所述基材表面，以形成超导电缆；所述牵引装置用于驱动所述基材直线运动。

进一步的，所述调节座通过联动板和所述底座转动连接，所述调节座通过联动机构和所述联动板滑动连接；所述联动机构包括横向滑轨、纵向滑轨和滑块，所述横向滑轨和所述纵向滑轨垂直设置形成交叉点，所述滑块位于所述交叉点处，并且同时与所述横向滑轨和所述纵向滑轨配合。

进一步的，所述调节座通过万向节和所述底座连接。

进一步的，所述调节座通过弹性件和所述底座连接。

进一步的，成缆设备还包括绕包组件，所述基材能够依次经过所述成型组件和所述绕包组件；所述绕包组件包括卷筒和第二汇带架，所述卷筒用于绕设保护层，所述第二汇带架包括第二架体和若干第二伸出端，所述第二伸出端位于所述第二架体的端部，所述第二伸出端开设有供所述带体穿设的第二通孔，所述第二架体的中心穿设有初步绞制的超导电缆，当所述第二架体转动时，所述保护层能够绕设在初步绞制的超导电缆表面。

进一步的，所述第一架体和所述第二架体的中心线共线设置。

进一步的，所述牵引装置包括摩擦轮和用于驱动所述摩擦轮转动的驱动件，所述摩擦轮能够和所述基材接触，以驱动所述基材运动。

进一步的，所述第一伸出端环绕所述第一架体均布设置。

进一步的，成缆设备还包括放线装置，所述放线装置包括第一滚筒和用于驱动所述第一滚筒旋转的第一转动件，所述第一滚筒用于绕设所述基材。

进一步的，成缆设备还包括收线装置，所述收线装置包括第二滚筒和用于驱动所述第二滚筒旋转的第二转动件，所述第二滚筒用于绕设超导电缆。

本发明的有益效果：

第一架体能够沿其中轴线旋转，从而将分布在基材外部的带体绕设在基材的表面；在将带体绕设在基材外部的同时，牵引装置能够驱动基材沿直线运动，从而使得带体连续绕设在基材的表面，以形成超导电缆；

同时实现多根带材均匀绕制在基材上，连续绕制过程中节距稳定、带材得到充分保护，与此同时，可以满足带材均匀节距绕包，以实现结构的设计要求及生产过程中的弯曲需要和电缆的安全运行；本发明实现超导带材绕制节距的稳定控制，既能保障带材包覆过程的绕包质量，同时绕制设备工艺控制可以实现自动化，超导带材在使用过程中得到保护。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明中成型组件的示意图；

图3是本发明中第一汇带架的示意图；

图4是本发明中联动机构的示意图一；

图5是本发明中联动机构的示意图二；

图6是本发明中绕包组件的示意图。

图中标号说明：1、放线装置；11、第一滚筒；12、第一转动件；2、成型组件；21、轮盘；22、第一导轮；23、导向模；231、底座；232、调节座；233、联动板；4、联动机构；41、横向滑轨；42、纵向滑轨；43、滑块；24、第一汇带架；241、第一架体；242、第一伸出端；5、牵引装置；51、摩擦轮；6、绕包组件；61、卷筒；62、第二汇带架；621、第二架体；622、第二伸出端；7、收线装置；71、第二滚筒；72、第二转动件；8、带体；9、基材。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-图6所示，本发明的一种用于超导电缆的成缆设备的一实施例，包括成型组件2和牵引装置5，成型组件2用于将带材绕设在基材9的外部，牵引装置5用于驱动基材9沿直线运动，从而通过成型组件2和牵引装置5的同步运动，将带材连续的绕设在基材9的表面绞制形成超导电缆。

成型组件2包括依次设置的轮盘21、第一导轮22、导向模23和第一汇带架24。轮盘21用于绕设带体8，全部的轮盘21的中心轴处共同穿设有第一转轴，当第一转轴旋转时，全部的轮盘21同步转动实现带体8的放料。带体8能够绕设过第一导轮22，以利用第一导轮22对带体8进行导向；同时全部的第一导轮22固定在第一固定杆上。导向模23用于对带体8进行导向，且全部的导向模23均设置在第二固定杆上。第一转轴、第一固定杆和第二固定杆平行设置，并且轮盘21、第一导轮22和导向模23的数量相同，并且一一对应设置。为了减少带体8在运动的过程中发生弯折等损伤，轮盘21、第一导轮22和导向模23均共线设置。第一汇带架24包括第一架体241和位于其端部的若干第一伸出端242，第一伸出端242固定设置在第一架体241远离导向模23的一端，第一伸出端242开设有供带体8穿设的第一通孔，第一通孔的的中轴线相对于架体的中轴线倾斜设置。第一架体241沿其中轴线处穿设有基材9，全部的第一伸出端242环绕架体的端部均布设置，使得带体8均匀的分布在基材9的外部。第一架体241的端部设置有驱动其旋转的伺服电机，伺服电机能够驱动第一架体241沿其中轴线旋转，从而将分布在基材9外部的带体8绕设在基材9的表面。同时，在将带体8绕设在基材9外部的同时，牵引装置5能够驱动基材9沿直线运动，从而使得带体8连续绕设在基材9的表面，以形成超导电缆。

导向模23包括底座231和与底座231连接的调节座232，上述调节座232能够相对于底座231实现一定幅度内的多自由度运动。底座231和第二固定杆连接，以限制导向模23的位置；带体8能够绕设过调节座232，从而利用调节座232限制带体8传送的方向，因为调节座232能够在一定幅度内相对于底座231实现多自由运动，因而能够实现对带体8位置的微调，从而进一步的减小带体8在传送的过程中的弯折。

调节座232通过联动板233和底座231转动连接，本实施例中联动板233和底座231的中心处共同穿设有第二转轴，利用第二转轴实现联动板233相对于底座231的转动。调节座232通过联动机构4相对于联动板233沿其所在的平面滑移。联动机构4包括横向滑轨41、纵向滑轨42和滑块43，横向滑轨41和纵向滑轨42垂直设置形成交叉点，滑块43位于交叉点处，并且同时与横向滑轨41和纵向滑轨42配合。本实施例中联动机构4包括两横向滑轨41和两纵向滑轨42，两横向滑轨41平行设置，同时两纵向滑轨42也平行设置。两横向滑轨41和两纵竖向滑轨呈十字交叉分布，从而形成了4个交叉点，则位于4个交叉点处均设置有滑块43，滑块43的一侧表面设置有与横向滑轨41配合的横向滑槽，其相对的表面开设有与纵向滑轨42配合的竖向滑槽。从而利用联动机构4能够实现调节座232相对于联动板233的滑动。利用联动板233和联动机构4能够实现调节座232相对于底座231的转动和平面内移动，从而能够试下对带体8的微调。

在另一实施例中，调节座232和底座231之间设置有万向节，万向节的底部插设在底座231上，并且其另一端部分嵌设在调节座232中，并与调节座232固定连接；因而通过万向节能够实现调节座232在一定范围内的多自由度调节。

在另一实施例中，调节座232和底座231之间设置有弹性件，弹性件的两端部分别与调节座232和底座231固定，因而可以利用弹性件的弹性力实现调节座232相对于底座231的多自由度运动。调节座232相对于底座231的调节范围根据弹性件相应的匹配，本实施例中弹性件的材料可以选用橡胶等弹性材料制成，也可以选用弹簧等弹性体。

成缆设备还可以包括绕包组件6，绕包组件6用于将保护层绕设在带材的外部，以形成超导电缆，其中，是否需要在带体8的外部绕设保护层可以自由选择。绕包组件6包括卷筒61和第二汇带架62，上述卷筒61用于绕设保护层，第二汇带架62用于将保护层绕设在带体8的外部。第二汇带架62包括第二架体621和若干第二伸出端622，第二伸出端622设置在第二架体621的端部。第二伸出端622上开设有用于穿设保护层的第二通孔，第二通孔的中心轴相对于第二架体621的中心轴倾斜设置。绕包组件6可以包括多组卷筒61，全部的卷筒61均布的环绕第二汇带架62设置，同时卷筒61的数量和第二伸出端622的数量相同，并且一一对应设置。因而全部的第二伸出端622环绕第二架体621的端部均布设置，使得保护层均匀的分布在初步绞制的超导电缆的外部。第二架体621的端部设置有驱动其旋转的伺服电机，伺服电机能够驱动第二架体621沿其中轴线旋转，从而将分布在初步绞制的超导电缆外部的保护层绕设在初步绞制的超导电缆的表面。同时，在将保护层绕设在初步绞制的超导电缆外部的同时，牵引装置5能够驱动初步绞制的超导电缆沿直线运动，从而使得保护层连续绕设在初步绞制的超导电缆的表面，以形成超导电缆。

因为成型组件2和绕包组件6工作时均需要配合牵引装置5，因而为了保证初步绞制的超导电缆和最终成型的超导电缆始终位于同一直线上，需要保证第一架体241的中心线和第二架体621的中心线共线设置。

牵引装置5包括摩擦轮51和用于驱动摩擦轮51旋转的驱动件，摩擦轮51和基材9的表面接触，当摩擦轮51旋转时通过其与基材9之间的摩擦力可以推动基材9沿直线运动，使得基材9能够依次经过成型组件2和绕包组件6。利用摩擦轮51的旋转推动基材9运动时能够减小对基材9表面的损伤，也能够避免直接拖动基材9运动时对其性能的损伤，从而对基材9具有一定的保护作用。

成缆设备还包括放线装置1和收线装置7，放线装置1包括第一滚筒11和驱动第一滚筒11旋转的第一转动件12，本实施例中第一转动件12优选伺服电机，第一滚筒11用于绕设基材9。收线装置7包括第二滚筒71和用于驱动第二滚筒71旋转的第二转动件72，本实施例中第二转动件72优选伺服电机，第二滚筒71用于绕设超导电缆。本实施例中放线装置1、成型组件2、绕包组件6、牵引装置5和收线装置7依次设置，收线装置7和放线装置1分别位于整套绕制装置的两端，可以实现双向转动进行收放线。

根据带材数量及分层结构实现均匀排放轮盘21，带材随第一架体241转动和基材9前进的配合动作，经成型组件2将带材均匀包覆在基材9上；随后是绕包组件6，其可以实现保护层左右向绕包；随后是在收线前的牵引装置5，提供整个绕制装置的牵引动力，同样可以实现前后方向牵引传动。本发明采用前放后收牵引绞绕方法实现超导电缆通电导体的绞制，牵引作为生产线主动走线动力装置机构，前后收放线和绞体通过电机调配线速度、转速，在有限的生产空间完成超导带材绞制、包带绕制连续生产，实现生产制备的高效和安全；在超导带材绞制工艺控制上，超导带由弹簧自动调节轮式磨擦控制放带张力，并通过生产前张力测试仪表测量，保证同层各带材张力均匀，以保证绞至缆芯上各带材表征出一致且稳定的机械性能和临界电流特性；并且通过生产线联动设备参数的控制，即线速度和转速的匹配，使得超导带材绞制螺旋角和节距、绝缘绕包间隙的能够稳定控制。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。