高温超导长带临界电流连续测量及复绕装置

摘要

本发明公开了一种高温超导长带临界电流连续测量及复绕装置，包括放线盘和收线盘，还包括一液氮箱，放线盘和收线盘安装在液氮箱的上方，液氮箱的顶部设有进线孔和出线孔，液氮箱内部设有一对电流引入轮和一对信号导出轮，电流引入轮与可控直流电源相连接，信号导出轮、可控直流电源均与监控系统相连接。还可以包括除湿装置、加热装置、标记装置等。本发明不仅可以安全稳定的复绕超导长带，还能对超导长带的临界电流进行连续的测量。配合监控系统和标记装置还可以标记好临界电流不达标区段的位置。利用除湿装置和加热装置，可以有效地避免超导带材表面结冰、影响对其检测和使用。本发明的自动化程度高，并且在使用过程中不会损伤超导带材。

说明书

技术领域

本发明为一种高温超导长带临界电流连续测量及复绕装置，属于超导电缆的检测装置。

背景技术

随着超导技术的日趋成熟，超导电缆的产业化应用也会日益广泛。在超导电缆的生产及应用过程中，需要各种检测装置对超导电缆的质量进行检测。

中国实用新型专利200620135561.3公开了一种超导线材检测机，它包括放线盘、收线盘、放线导轮、收线导轮和检测探头等。在利用放线盘和收线盘对超导线材进行放线、复绕的过程中，可以利用探头对超导线材进行表面质量检测或内部探伤。但这种检测机不能对超导线材的临界电流进行测试。

目前的高温超导带材临界电流的测试方法大多只能对短带进行测试，能够进行长带测试的磁通钉扎法(通过测试超导带材的磁通钉扎能力来测量超导带的临界电流)，误差比较大。同时，由于超导带生产厂家的超导带包装盘与实际使用时所需要的线盘一般不同，所以必须经过复绕才能使用，而超导带容易在复绕过程中由于受到过大的外力或者因为弯曲半径太小等原因导致带材的临界电流降低甚至损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以对超导长带的临界电流进行精确连续测量的装置，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高温超导长带临界电流连续测量及复绕装置，包括放线盘和收线盘，还包括一液氮箱，所述放线盘和收线盘安装在液氮箱的上方，所述液氮箱的顶部设有进线孔和出线孔，液氮箱内部设有一对电流引入轮和一对信号导出轮，所述电流引入轮与可控直流电源相连接，所述信号导出轮、可控直流电源均与监控系统相连接。

优选地，还包括一放线箱，所述放线盘安装在放线箱内，所述液氮箱顶部的进线孔也位于放线箱内。

更优地，所述放线盘与液氮箱之间还设有除湿装置，所述除湿装置安装在放线箱内，所述除湿装置与监控系统相连接。

更优地，所述放线箱的顶部设有出气口。

优选地，还包括一收线箱，所述收线盘安装在收线箱内，所述液氮箱顶部的出线孔也位于收线箱内。

更优地，所述收线盘与液氮箱之间还设有加热装置，所述加热装置安装在收线箱内，所述加热装置与监控系统相连接。

更优地，所述收线盘与液氮箱之间还设有标记装置，所述标记装置安装在收线箱内，所述标记装置与监控系统相连接。

更优地，所述标记装置为喷墨装置。

更优地，所述收线盘与液氮箱之间还设有导轮，所述导轮安装在收线箱内。

更优地，所述收线箱的顶部设有进气口。

优选地，所述液氮箱上设有液氮补充口和排液口。

优选地，所述液氮箱为金属杜瓦结构。

优选地，还包括一超导带张力监控装置与所述监控系统相连接。

本发明的有益效果是：本发明在放线盘和收线盘之间设置了一个液氮箱，液氮箱内设有一对电流引入轮和一对信号导出轮，不仅可以安全稳定的复绕超导长带，还能对超导长带的临界电流进行连续的测量。配合监控系统和标记装置还可以标记好临界电流不达标区段的位置。利用除湿装置和加热装置，可以有效地避免超导带材表面结冰、影响对其检测和使用。本发明的自动化程度高，并且在使用过程中不会损伤超导带材。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明高温超导长带临界电流连续测量及复绕装置的结构原理示意图。

图中：  1、放线盘        2、除湿装置        3、超导带材

        4、电流引入轮    5、信号导出轮      6、加热装置

        7、导轮          8、标记装置        9、收线盘

        10、放线箱       11、出气口         20、收线箱

        21、进气口       30、液氮箱         31、液氮补充口

        32、排液口       40、可控直流电源   50、监控系统

具体实施方式

如图1所示，本发明一种高温超导长带临界电流连续测量及复绕装置包括一个安装在放线箱10内的放线盘1、一个液氮箱30和一个安装在收线箱20内的收线盘9，液氮箱30内部设有一对电流引入轮4和一对信号导出轮5。

放线箱10和收线箱20固定在液氮箱30的上面，分别位于液氮箱30的左、右两侧。液氮箱30的顶部设有一个进线孔与放线箱10的内部空间相连通，液氮箱30的顶部设有一个出线孔与收线箱20的内部空间相连通，放线箱10的顶部设有一个出气口11，收线箱20的顶部设有一个进气口21，除此之外，放线箱10和收线箱20基本上都是封闭的箱体。

液氮箱30可采用金属杜瓦结构，其上设有液氮补充口31和排液口32。

液氮箱30内的两个电流引入轮4与可控直流电源40相连接，可控直流电源40与监控系统50相连接，可接受监控系统50的控制。两个信号导出轮5也与监控系统50相连接，可将接收到的电压信号反馈给监控系统50。

超导带材3从放线盘1上释放下来，穿过液氮箱30顶部的进线孔进入液氮箱30内，然后依次绕过第一个电流引入轮4、两个信号导出轮5和第二个电流引入轮4，再从液氮箱30顶部的出线孔进入收线箱内，并缠绕在收线盘9上，完成复绕。为了调节超导带材3进入收线盘的角度，可在收线盘9之前(收线盘9与液氮箱30之间)设置一个导轮7，导轮7安装在收线箱20内。

为了避免超导带材3上的水分进入液氮箱后形成表面结冰，影响测量结果，本发明的一种优选实施例是在放线盘1与液氮箱30之间还设有一个除湿装置2，除湿装置2也安装在放线箱10内，并与监控系统50相连接，除湿装置2可以使超导带材3在进入液氮箱30之前变得干燥。除湿装置2可以采用现有技术的各种干燥手段，作为本发明一个更加优化的实施例，除湿装置2可以是一个干燥氮气喷射装置，可以将超导带材3上的水分吹干。

相应地，从液氮箱中出来的温度很低的超导带材3遇到空气中的水分也会形成表面结冰，为了避免这种现象发生，本发明优选实施例在收线盘9与液氮箱30之间还设有加热装置6，加热装置6安装在收线箱20内，并与监控系统50相连接。加热装置6可以将从液氮箱30中出来的温度很低的超导带材3加热到室温，避免形成表面结冰。

下面说明本发明的工作原理。

超导带材3从放线盘1通过一定张力放出，经过除湿装置2除湿后，进入液氮箱30，然后经过电流引入轮4和信号导出轮5，从液氮箱30出来后经过加热装置6升温，再经过导轮7变换角度后复绕到收线盘9中。电流引入轮4和信号导出轮5都处在液氮内，电流从两个电流引入轮4之间引入，然后通过测量两个信号导出轮5之间的电压信号来判断超导带材3是否失超。

整个过程都是在监控系统50的监控下进行。首先监控系统50可以控制放线盘1的张力，确保张力稳定适当；超导带张力监控装置可以设置在放线盘1或收线盘9上，它可以监测超导带材3的张力，并反馈给监控系统50，监控系统50可以通过控制放线盘1、收线盘9的转速来控制超导带材3的张力。监控系统50控制可控直流电源40以控制电流输入并测量和处理信号导出轮5的输出电压以判断超导带材3是否失超，如果超导带材失超，监控系统50会记录下失超位置，并控制一个标记装置8在超导带材3的失超位置表面做上标记。标记装置8安装在收线箱20内，位于收线盘9与液氮箱30之间，标记装置8与监控系统50相连接。标记装置8优选为喷墨装置，可以在超导带材3的表面喷上墨迹。监控系统50控制加热装置6对从液氮里出来的超导带材3进行加热使其达到或接近室温温度；监控系统50还可以监视液氮液位，当液位到达警戒线时发出报警，提示补充液氮或停止补充液氮。

本发明装置在运行状态下除进出气口外，具有较好的气密性。运行之前先安装好放线盘1、收线盘9并连好超导带材3，然后从进气口21通入干燥氮气以置换装置内含有水分的空气，并从出气口11排出，然后封闭进气口21并从液氮补充口31注入液氮，注入液氮后进行复绕和测试。运行过程中，液氮箱30内会有少量的氮气从进线孔或出线孔挥发出来，挥发出来的氮气会从出气口11排出，这样也可以防止带有水分的空气进入装置内部。