超导电缆弯曲装置及使用其弯曲超导电缆的方法

摘要

一种超导电缆弯曲装置，包括：固定臂和驱动臂，固定臂的一端与驱动臂的一端通过铰接点铰接，在固定臂上设置有第一调节臂，在驱动臂上设置有第二调节臂，在固定臂与第一调节臂之间和驱动臂与第二调节臂之间分别夹持超导电缆；直线驱动机构，直线驱动机构包括伸缩杆和套设在所述伸缩杆外部的固定杆，固定杆与固定臂固定连接，伸缩杆的一端与驱动臂固定连接，用于驱动驱动臂围绕所述铰接点转动。该超导电缆弯曲装置适应多种尺寸超导电缆，仅使伸缩杆驱动驱动臂围绕铰接点摆动，即可挤压超导电缆按设计的弧度弯曲成型。弧形挡片与超导电缆为面接触，可以有效保证超导电缆在弯曲过程中既不会受到伤害又能按设想达到弯曲成型的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及超导电缆技术领域，具体地说，涉及一种超导电缆弯曲装置及使用其弯曲超导电缆的方法。

背景技术

超导电缆敷设完成后，因通电使用情况以及现场环境的不同需对超导电进行取蛇形敷设。目前市面没有针对超导电缆而设计的专用弯曲工具，取蛇形弯曲时一般采用大直径电缆弯曲工具代替使用，但由于超导电缆的特殊结构以及直径更大，导致超导电缆知弯曲过程中极易受到伤害，导致波纹管受挤压变形甚至破裂，无法保证波纹管间的密封效果。

目前超导电缆取蛇形作业一般采用大直径电缆弯曲工具，对于超导电缆而言其设计还有较多缺陷：

(1)弯曲受力点；电缆弯曲受力点为一较细固定直径圆柱，相对超导电缆而言此固定直径圆柱的圆弧为一直线支点，这样很容易导致波纹管因弯曲弧度不足，受挤压变形甚至破裂，无法保证波纹管间的密封效果。

(2)压迫弯曲点；一般电缆弯曲工具虽然结构设计上采用较先进的液压方式，但压迫驱动臂上仅为2个弯曲点，这相对超导电缆而言是很危险的，弯曲路径为2点强行压迫1点；

(3)双臂同时弯曲：双臂同时弯曲对普通电缆而言是较为有利的设计，但对于超导电缆此设计变为缺点；

(4)电缆直径有限：超导电缆直径较大，对于普通弯曲器均已达到承载极限，双臂同时施展最大幅度，超导电缆才能勉强置于其中，这是非常不利的。一般弯曲工具至少留有30％以上余量才能较好地进行弯曲操作。

发明内容

本发明的超导电缆弯曲装置，根据超导电缆的特殊结构专门设计，并且按超导电缆的弯曲程度选用合适的弧形挡片，变点接触为面接触，更容易保护弯曲过程中超导电缆免受伤害。

该超导电缆弯曲装置配合调节臂调整压片的夹持空间，使其适应超导电缆的尺寸。固定臂和驱动臂能够稳定夹持超导电缆，仅使伸缩杆驱动驱动臂围绕铰接点摆动，即可挤压超导电缆按设计的弧度弯曲成型。采用单臂弯曲的方式可以很好地实现超导电缆的蛇形弯曲。可以有效保证超导电缆在弯曲过程中既不会受到伤害又能按设想达到弯曲成型的目的。

一种超导电缆弯曲装置，包括：固定臂和驱动臂，固定臂的一端与驱动臂的一端通过铰接点铰接，在固定臂上设置有第一调节臂，在驱动臂上设置有第二调节臂，在固定臂与第一调节臂之间和驱动臂与第二调节臂之间分别夹持超导电缆；直线驱动机构，直线驱动机构包括伸缩杆和套设在所述伸缩杆外部的固定杆，固定杆与固定臂固定连接，伸缩杆的一端与驱动臂固定连接，用于驱动驱动臂围绕所述铰接点转动。

优选地，在固定臂和第一调节臂上分别安装有定位压片，在固定臂上避开定位压片形成的夹持超导电缆的空间向内侧延伸出第一安装杆，第一调节臂与固定臂平行地安装在第一安装杆上；在驱动臂和第二调节臂上分别安装有驱动压片，在驱动臂上避开驱动压片形成的夹持超导电缆的空间向内侧延伸出第二安装杆，第二调节臂与驱动臂平行地安装在第二安装杆上。

优选地，在第一调节臂上设置有弧形挡片，弧形挡片位于超导电缆与所述铰接点相对的一侧，且向所述铰接点方向弯曲凸起形成第一弯曲弧度，使得当超导电缆弯曲时，超导电缆按照第一弯曲弧度的弧度弯曲。

优选地，在固定臂上向下延伸出多个第一安装座，从每个第一安装座向内侧延伸出一个或多个第一安装杆，第一调节臂向下延伸出多个第一安装卡，每个第一安装卡分别向下延伸出分列在第一安装杆两侧的第一安装爪，第一调节臂沿第一安装杆长度方向可滑动地调节，并通过第一锁紧螺栓将第一调节臂固定在第一安装杆上；在驱动臂上向下延伸出多个第二安装座，从每个第二安装座向内侧延伸出一个或多个第二安装杆，第二调节臂向下延伸出多个第二安装卡，每个第二安装卡分别向下延伸出分列在第二安装杆两侧的第二安装爪，第二调节臂沿第二安装杆长度方向可滑动地调节，并通过第二锁紧螺栓将第二调节臂固定在第二安装杆上。

优选地，各定位压片具有与超导电缆外径一致的弧度，各驱动压片具有与超导电缆外径一致的弧度。

优选地，所述弧形挡片沿超导电缆的径向两侧具有与超导电缆外径匹配的第二弯曲弧度。

优选地，各定位压片可拆卸地安装在对应的固定臂和第一调节臂上；

各驱动压片可拆卸地安装在对应的驱动臂和第二调节臂上。

优选地，所述直线驱动机构是液压缸、气缸、电动推杆中的一种。

一种使用以上所述的超导电缆弯曲装置弯曲超导电缆的方法，包括如下步骤：S1：将伸缩杆伸出到最大限位；S2：启动直线驱动机构，使伸缩杆回缩，拉动驱动臂围绕所述铰接点向靠近固定臂的方向转动，从而将夹持在固定臂和驱动臂上的超导电缆弯曲成预定形状。

优选地，在步骤S1中，还包括如下步骤：根据超导电缆直径调节第一调节臂与固定臂之间的距离以及第二调节臂与驱动臂之间的距离，使定位压片之间的距离适合超导电缆的外径，驱动压片之间的距离适合超导电缆的外径，将超导电缆从定位压片之间形成的夹持空间以及驱动压片之间形成的夹持空间中穿过，使得弧形挡片位于超导电缆与铰接点相对的一侧；在步骤S2中，伸缩杆回缩，从而带动超导电缆按弧形挡片的第一弯曲弧度弯曲成型。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是表示本发明实施例的超导电缆弯曲装置的立体示意图；

图2是表示本发明实施例的超导电缆弯曲弧度的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的超导电缆弯曲装置及使用其弯曲超导电缆的方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

如图1所示，超导电缆弯曲装置主要是包括固定臂1、驱动臂2、直线驱动机构，固定臂1的一端与驱动臂2的一端通过铰接点200可转动的连接。直线驱动机构具有伸缩杆31和固定杆32，固定杆32与固定臂1固定连接，伸缩杆31的端部与驱动臂2固定连接。通过直线驱动机构驱动伸缩杆31带动驱动臂2围绕所述铰接点200摆动。以下称固定臂1与驱动臂2之间为内侧。

在固定臂1和驱动臂2上均设置有调节臂。其中与固定臂1连接的调节臂为第一调节臂51，与驱动臂2连接的为第二调节臂52。在第一调节臂51与固定臂1之间，以及第二调节臂52与驱动臂2之间夹持超导电缆。而通过直线驱动机构的伸缩杆31回缩，可使得驱动臂2绕铰接点200转动，从而将超导电缆弯曲。

在一个可选实施例中，在固定臂1和第一调节臂51上分别安装有定位压片，在固定臂1上避开定位压片形成的夹持超导电缆的空间向内侧延伸出第一安装杆，第一调节臂与固定臂平行地安装在第一安装杆上。下面结合附图1详细说明定位压片的结构。在固定臂1的内侧设置有一个或多个沿固定臂1长度方向间隔设置的第一定位压片91。在第一调节臂51上靠向固定臂1的一侧沿第一调节臂51长度方向间隔设置有多个第二定位压片92。在第一定位压片91和第二定位压片92之间夹持超导电缆。通过调节第一调节臂51与固定臂1之间的距离，可以夹持不同直径的超导电缆。另外，第一定位压片91和第二定位压片92都是采用可拆卸的方式连接，可以根据超导电缆的尺寸，更换不同弧度的第一定位压片91和第二定位压片92。

在驱动臂和第二调节臂上分别安装有驱动压片，在驱动臂上避开驱动压片形成的夹持超导电缆的空间向内侧延伸出第二安装杆，第二调节臂与驱动臂平行地安装在第二安装杆上。下面结合附图1详细说明驱动压片的结构。在驱动臂2的内侧沿驱动臂2的长度方向设置有多个第一驱动压片81。在第二调节臂52上靠向驱动臂2的一侧设置有沿第二调节臂52长度方向的第二驱动压片82。通过调节第二调节臂52与驱动臂2之间的距离，可以夹持不同直径的超导电缆。另外，第一驱动压片81和第二驱动压片82都是采用可拆卸的方式连接，可以根据超导电缆的尺寸，更换不同弧度的第一驱动压片81和第二驱动压片82。

在一个可选实施例中，与固定臂1连接的第一调节臂51上设置有弧形挡片7，弧形挡片7位于超导电缆100与铰接点200相对的一侧，且弧形挡片7向所述铰接点200方向弯曲凸起，形成第一弯曲弧度。使得当超导电缆100弯曲时，超导电缆100是与弧形挡片7为面接触，超导电缆100能够按照该弧形挡片7的第一弯曲弧度弯曲。需要说明的是，弧形挡片7并不一定是安装在第一调节臂51上，也可安装在其他单独的部件上，只要可以根据不同直径的超导电缆调节弧形挡片7的位置，使其与第一调节臂51上的第二定位压片92配合将超导电缆圆滑弯曲即可。当然，其优选的位置是设置在第一调节臂51上，这样可以随着第一调节臂移动，始终保持与第二定位压片92之间的圆滑过渡。

在一个可选实施例中，在驱动臂2上向下延伸出多个第二安装座21，从每个第二安装座21向内侧延伸出一个或多个第二安装杆22。第二安装杆22避开了驱动压片形成的夹持超导电缆的空间，不会与夹持的超导电缆发生干涉。第二调节臂52向下延伸出多个第二安装卡53，每个第二安装卡53分别向下延伸出分列在第二安装杆两侧的第二安装爪531，并通过锁紧螺栓6将第二调节臂52固定在第二安装杆22上。并且，第二调节臂52可以沿第二安装杆22的长度方向滑动调节，从而可以调节第二调节臂52与驱动臂2之间的距离。在调节后再用锁紧螺栓6固定。锁紧螺栓6仅是一种锁紧形式，还可以通过其他例如卡扣，绳索、销子等多种锁紧机构将第一调节臂51和第二调节臂52锁紧固定。

在一个可选实施例中，第一调节臂51和第二调节臂52的结构类似，在固定臂1上向下延伸出多个第一安装座11，从每个第一安装座11向内侧延伸出一个或多个第一安装杆12。第一安装杆12避开了定位压片形成的夹持超导电缆的空间，不会与夹持的超导电缆发生干涉。第一调节臂51向下延伸出多个第一安装卡54，每个第一安装卡54分别向下延伸出分列在第一安装杆12两侧的第一安装爪541，并通过锁紧螺栓6将第一调节臂51固定在第一安装杆12上。并且，第一调节臂51可以沿第一安装杆12的长度方向滑动调节，从而可以调节第一调节臂51与固定臂1之间的距离。在调节后再用锁紧螺栓6固定。锁紧螺栓6仅是一种锁紧形式，还可以通过其他例如卡扣，绳索、销子等多种锁紧机构将第一调节臂51和第二调节臂52锁紧固定。

在一个可选实施例中，第一定位压片91、第二定位压片92具有与超导电缆外径一致的弧度。

在一个可选实施例中，第一驱动压片81、第二驱动压片82具有与超导电缆外径一致的弧度。

在一个可选实施例中，弧形挡片7沿所夹持的超导电缆的径向两侧还具有与超导电缆外径一致的第二弯曲弧度。相当于是将一段截面是U形的管体沿垂直于轴线方向弯曲，管体的轴线方向弯曲成预定的第一弯曲弧度，而管体的径向两侧的侧壁则形成夹持超导电缆的第二弯曲弧度。

在一个可选实施例中，所述直线驱动机构是液压缸、气缸、电动推杆中的一种。在图1中，在直线驱动机构是液压缸的情况下，通过液压泵4驱动直线驱动机构运行。

如图2所示为超导电缆弯曲的示意图，超导电缆100围绕弧形挡片7弯曲成型后的弧度的计算公式如下：

r²＝L²/4+(r-h)²(公式1)

θ＝2arctan[L/2(r-h)](公式2)

a＝2πθ/360(公式3)

其中，L是弯曲弧段的跨度；

a是弯曲弧段的弧度；

r是弯曲弧段的半径；

θ是弯曲弧段对应的弦心角；

h是弦高。

可以根据以上计算的弧度a设计弧形挡片的第一弯曲弧度，配合调节臂调整压片的夹持空间，使其适应超导电缆的尺寸。固定臂和驱动臂能够稳定夹持超导电缆，仅使伸缩杆驱动驱动臂围绕铰接点摆动，即可挤压超导电缆按设计的弧度弯曲成型，可以有效保证超导电缆在弯曲过程中既不会受到伤害又能按设想达到弯曲成型的目的。

使用以上超导电缆弯曲工具进行超导电缆弯曲的方法包括如下步骤：

S1：将伸缩杆31伸出到最大限位；

S2：启动直线驱动机构，使伸缩杆31回缩，拉动驱动臂2围绕所述铰接点200向靠近固定臂1的方向转动，从而将夹持在固定臂1和驱动臂2上的超导电缆弯曲成预定形状。

在一个可选实施例中，在步骤S1中，还包括如下步骤：根据超导电缆直径调节第一调节臂51与固定臂1之间的距离以及第二调节臂52与驱动臂2之间的距离，使定位压片之间的距离适合超导电缆的外径，驱动压片之间的距离适合超导电缆的外径，将超导电缆从定位压片之间形成的夹持空间以及驱动压片之间形成的夹持空间中穿过，使得弧形挡片位于超导电缆与铰接点200相对的一侧；

在步骤S2中，伸缩杆回缩，从而带动超导电缆按弧形挡片的第一弯曲弧度弯曲成型。

下面结合附图1和2来说明其工作过程。将伸缩杆31伸出到最大限位，根据超导电缆100直径调节第一调节臂51与固定臂1之间的距离，第二调节臂52与驱动臂2之间的距离，使第一定位压片91与第二定位压片92之间的距离适合超导电缆的外径。同样地，使第一驱动压片81与第二驱动压片82之间的距离适合超导电缆的外径。将超导电缆从第一定位压片91与第二定位压片92形成的夹持空间中穿过，使得弧形挡片7位于超导电缆100与铰接点200相对的一侧，超导电缆继续穿过第一驱动压片81与第二驱动压片82形成的夹持空间。并通过锁紧螺栓将超导电缆锁紧在固定臂1和驱动臂2上。启动直线驱动机构，使伸缩杆31慢慢回缩拉动驱动臂2绕铰接点200回转。驱动臂2通过第一驱动压片81压迫超导电缆按弧形挡片7的第一弯曲弧度成型，实现超导电缆的弯曲作业。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。