專利名稱：電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及需要穿過電子輻照加速器方形管的絞合線的結(jié)構(gòu)以及該絞合線的制作方法，屬于電纜制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
世界各國普遍重視將核科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)從軍用擴(kuò)展到民用，并使之逐漸滲透到國民經(jīng)濟(jì)和社會生活的各個領(lǐng)域。原子能的和平利用，即核能和射線技術(shù)的應(yīng)用，是二十世紀(jì)核科學(xué)技術(shù)對人類的重大貢獻(xiàn)之一，并將在二十一世紀(jì)開放出更加燦爛的光彩。非動力核技術(shù)，特別是輻射加工技術(shù)，由于其應(yīng)用廣、能耗低、無污染、技術(shù)附加值高等優(yōu)點(diǎn)，深受眾多行業(yè)的青睞，被人們譽(yù)為“綠色加工產(chǎn)業(yè)”，從而它的發(fā)展已發(fā)展成為發(fā)達(dá)和部分發(fā)展中國家的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并成為其經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長點(diǎn)，而作為核輻照技術(shù)的基礎(chǔ)即電子加速器亦成了工業(yè)制造的前沿。據(jù)統(tǒng)計(jì)，五十年來，我國共開發(fā)和研制出了能夠覆蓋國民經(jīng)濟(jì)諸產(chǎn)業(yè)的電子加速近百臺套，并且，每一臺電子加速器就需要磁鐵線圈約三十噸。
另一方面，“十五”期間，我國利用上世紀(jì)90年代建成的具有國際先進(jìn)水平的放射性束流線(RIBLL)，開展了放射性束物理這一國際核物理最具活力的前沿課題的研究，在“十五”期間亦己取得了重大進(jìn)展，重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSR)工程現(xiàn)已進(jìn)入調(diào)試驗(yàn)收的最后階段。HIRFL-CSR工程束流管線總長約500米，需用磁鐵線圈總重量約1500噸。
因此，隨著核技術(shù)民用化時(shí)代的到來，開發(fā)研制出電子輻照加速器磁鐵線圈用的繞組線既是核工業(yè)的重要配套工程之一，也是國內(nèi)具有前瞻性思維的線纜企業(yè)擺脫低技術(shù)競爭、實(shí)現(xiàn)企業(yè)科技創(chuàng)新和提高企業(yè)國際競爭力的重要途徑。但是，隨著電子輻照加速器功率的提高和系統(tǒng)的成套化，現(xiàn)在可用于電子輻照加速器磁鐵線圈的繞組線由于結(jié)構(gòu)及工藝本身的原因已逐漸顯現(xiàn)出其不適應(yīng)性，如渦流大、載流能力低和產(chǎn)品外形不精確，由其研制出的電子輻照加速器的能耗高、使用時(shí)噪聲大并且工作誤差大，這極大程度上抑制了電子輻照加速器工業(yè)的快速發(fā)展，而且也與核技術(shù)工業(yè)本身要求的高安全性和高可靠性是極不相稱的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為滿足電子輻照加速器發(fā)展的需要，提供一種載流能力強(qiáng)、冷卻效果好、噪音小、能耗低的適用于電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線及其制作方法。
本發(fā)明的第一個目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線，其特征是設(shè)有圓形內(nèi)水管、方形鋁線絞合層和墊襯過渡層，墊襯過渡層由四根鋁單線呈正方形軸向設(shè)置在圓形內(nèi)水管外周，方形鋁線絞合層由絞合鋁單線緊壓式絞合在墊襯過渡層上，墊襯過渡層的四根鋁單線置于方形鋁線絞合層的四個內(nèi)角處。
所述的圓形內(nèi)水管為導(dǎo)磁率小于1.05的不銹鋼管，管的外徑為16mm，壁厚為1mm。墊襯過渡層的四根鋁單線直徑等于或小于2.20mm。絞合鋁單線為退火鋁單線，退火鋁單線直徑大于2.20mm。
本發(fā)明的第二個目的實(shí)現(xiàn)的方案是，電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線的制作方法，其特征是包括以下步驟(1)選用80盤型鋼絲鎧裝機(jī)，并在兩道絞籠之間和第二道絞籠前設(shè)置兩組壓輪架，改制成方形絞線機(jī)；(2)制作中心線導(dǎo)桿、等腰直角三角形壓輥和大直徑全鐵盤；
(3)在方形絞線機(jī)上利用中心線導(dǎo)桿在磁導(dǎo)率小于1.05的不銹鋼管外周呈正方形軸向設(shè)置直徑小于2.20mm的四根鋁單線構(gòu)成墊襯過渡層；(4)采用方形絞線機(jī)和等腰直角三角形壓輥在墊襯過渡層上用絞合鋁單線進(jìn)行多層正規(guī)式同心絞合、緊壓成方形鋁線絞合層，制得外方內(nèi)圓絞合線；(5)將外方內(nèi)圓絞合線采用大直徑全鐵盤和敞開輥式光亮退火工藝進(jìn)行熱處理，制成電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線。
所述的緊壓的方形鋁線絞合層的緊壓系數(shù)大于85％，且由內(nèi)向外緊壓系數(shù)逐漸加大。所述的方形鋁線絞合層的絞合鋁單線為H4～H6狀態(tài)的鋁單線。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，工藝先進(jìn)，根據(jù)電子輻照加速器使用場合的實(shí)際要求，并結(jié)合國際上成熟產(chǎn)品的模型，經(jīng)過大量的市場調(diào)研和工藝驗(yàn)證，開發(fā)出了一種全新的“電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線”。該產(chǎn)品具有傳統(tǒng)產(chǎn)品所不能比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)，如電纜載流能力強(qiáng)、冷卻效果好、使用時(shí)噪聲和能耗低，特別是工作時(shí)幾乎是零誤差，同時(shí)，電纜的制造可以通過一般線纜企業(yè)簡單的設(shè)備改造而完成，解決了傳統(tǒng)產(chǎn)品工藝性差、設(shè)備投資大的缺點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明制作采用的中心線導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明制作采用的等腰直角三角形壓輥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的左視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1圓形內(nèi)水管、2鋁單線、3鋁單線、4眼模、5穿線管、6壓輥、7壓槽。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圓形內(nèi)水管1采用導(dǎo)磁率小于1.05的不銹鋼管，管的外徑為16mm，壁厚為1mm。在圓形內(nèi)水管1外周呈正方形軸向設(shè)置四根直徑等于或小于2.20mm的鋁單線2構(gòu)成墊襯過渡層。在墊襯過渡層上采用直徑為3.00mm的退火鋁單線(絞合鋁單線)3緊壓式絞合方形鋁線絞合層，墊襯過渡層的四根鋁單線2置于方形鋁線絞合層的四個內(nèi)角處，制成電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線。
實(shí)施例2選用80盤型鋼絲鎧裝機(jī)，并在兩道絞籠之間和第二道絞籠前設(shè)置兩組壓輪架，改制成方形絞線機(jī)；制作中心線導(dǎo)桿、等腰直角三角形壓輥和大直徑全鐵盤；在改制成的方形絞線機(jī)上利用中心線導(dǎo)桿在磁導(dǎo)率小于1.05的不銹鋼管外周呈正方形軸向設(shè)置直徑小于2.20mm的四根鋁單線2構(gòu)成墊襯過渡層；采用方形絞線機(jī)和等腰直角三角形壓輥在墊襯過渡層上用H4～H6狀態(tài)的絞合鋁單線3進(jìn)行多層正規(guī)式同心絞合、緊壓成方形鋁線絞合層，方形鋁線絞合層的緊壓系數(shù)大于85％，且由內(nèi)向外緊壓系數(shù)逐漸加大，制得外方內(nèi)圓絞合線；將外方內(nèi)圓絞合線采用大直徑全鐵盤和敞開輥式光亮退火工藝進(jìn)行熱處理，制成電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線。
現(xiàn)有的電子輻照加速器用繞組線大多采用銅絲(線)絞合成規(guī)定形狀，銅具有比較好的導(dǎo)電性，能夠傳輸一定的電流，但該電纜使用場合對導(dǎo)電材料的“磁敏感性”的要求高，因此，改銅絲(線)為鋁絲(線)。鋁的導(dǎo)電性差于銅，改銅絲(線)為鋁絲(線)會造成電纜傳輸容量的下降，并且，由于現(xiàn)有的電纜采用的是非緊壓式絞合，而正是由于單絲(線)間的間隙最終會導(dǎo)致產(chǎn)品在使用時(shí)產(chǎn)生較大的噪聲，為了彌補(bǔ)這些缺陷，改原來絞合式為緊壓式絞合，在提高電纜填充系數(shù)的同時(shí)又大大提高了電纜的緊壓系數(shù)，從而在保證電纜載流能力的同時(shí)絲毫沒有影響電纜對磁場的敏感程度。其次，借鑒了“水冷卻電纜”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn)，對電纜的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，在不改變電纜整體外形和尺寸的情況下，在電纜的中心設(shè)置了一根圓形內(nèi)水管1(水冷卻管)，采用導(dǎo)磁率不大于1.05的不銹鋼管，其外徑為16mm，壁厚為1mm。這樣，使得電纜在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量會源源不斷地被中心冷卻管而傳導(dǎo)走，從而既提高了電纜的傳輸容量，也絲毫沒有影響電纜絞合層工作時(shí)的磁場，使得電纜工作時(shí)的動作誤差大大降低；在絞合方式上，充分結(jié)合電纜外形尺寸和正規(guī)絞合的諸多優(yōu)點(diǎn)的前提下，將電纜設(shè)計(jì)成了多層正規(guī)式同心絞合，而又為了解決絞合層與內(nèi)部水冷管形狀不一的矛盾，在圓形內(nèi)水管1(水冷卻管)的四角放置了四根外徑尺寸小于方形鋁線絞合層(主絞合層)的鋁單線2作墊襯，從而徹底解決了“圓形管”向“方絞線”的合理過渡。
在工藝實(shí)施上四根細(xì)鋁單線2墊襯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了“圓形管”向“方絞線”的過渡，但當(dāng)四根細(xì)鋁單線2沿著水冷卻管平行放置時(shí)，隨著電纜各層的鋁單線3的絞合，四根細(xì)鋁單線2肯定不能對稱地分布在正方形的四角，四根細(xì)鋁單線位置的絲毫變化均會使得成品絞線的尺寸與規(guī)定要求不相符，而該產(chǎn)品對尺寸要求又非常嚴(yán)格，為了解決這一難題，制作出了由軸承和穿線管5構(gòu)成的中心線導(dǎo)桿，穿線管5的兩端均與規(guī)定大小的軸承相配合，軸承上有四個對稱眼模4穿孔。在絞合第一層，將導(dǎo)桿固定在中心管道(圓形內(nèi)水管)，四根細(xì)鋁單線2通過導(dǎo)桿的四個對稱眼模4穿孔，并與中心水冷卻管在設(shè)計(jì)喇叭口會合，由于導(dǎo)桿具有一定的重力，始終使四根細(xì)鋁單線位于中心水冷卻管的四個頂角，從而使電纜由水冷卻管的圓形成功過渡到規(guī)定的方形。另一方面，制作槽形為等腰直角三角形的壓輥6，通過壓槽7為等腰直角三角形的兩套壓輥6分垂直和水平兩道次進(jìn)行緊壓，這種方式雖然在電纜絞合時(shí)工序略微復(fù)雜一點(diǎn)，但具有如電纜尺寸精度高和外觀質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，而且無須對現(xiàn)有絞制設(shè)備進(jìn)行大的改造，只要制作幾套相應(yīng)的壓輥6即可。
又由于該電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線在安裝時(shí)需作小半徑彎曲，這也給電纜的工藝實(shí)施提出了相應(yīng)的要求，為了大幅度地降低電纜的彎曲半徑，工藝上我們從兩方面著手一是改常規(guī)硬態(tài)鋁線為半軟態(tài)，這是因?yàn)橛矐B(tài)鋁線會由于材料本身硬度大的原因提高電纜的允許彎曲半徑，而如果采用全軟態(tài)鋁線則會在電纜絞制時(shí)由于鋁單線本身的延伸而造成電纜整體的起拱松散；二是對成品絞線做退火處理，而由于其尺寸較大很難通過傳統(tǒng)的水封式和地坑式退火實(shí)現(xiàn)，制作了大直徑的全鐵盤和采用敞開式輥式退火爐，采用敞開輥式光亮退火工藝對外方內(nèi)圓絞合線進(jìn)行熱處理，制成電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線。
制成電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線的結(jié)構(gòu)尺寸為36mm×36mm，邊長誤差不大于2.5％；外觀良好，無毛刺、水分、雜質(zhì)及油污，沒有斷線和缺根等現(xiàn)象；水壓試驗(yàn)絞合線中的圓形內(nèi)水管在50kg/cm2的壓力下，保壓8小時(shí)無滲漏；通鋼球試驗(yàn)絞合線中的圓形內(nèi)水管通過規(guī)定的通鋼球試驗(yàn)，從絞合線的一端將球徑(90％水冷卻管內(nèi)徑)D＝12.6mm的鋼球用壓縮空氣送入，鋼球能順利地從另一端吹出。
權(quán)利要求
1.一種電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線，其特征是設(shè)有圓形內(nèi)水管、方形鋁線絞合層和墊襯過渡層，墊襯過渡層由四根鋁單線呈正方形軸向設(shè)置在圓形內(nèi)水管外周，方形鋁線絞合層由絞合鋁單線緊壓式絞合在墊襯過渡層上，墊襯過渡層的四根鋁單線置于方形鋁線絞合層的四個內(nèi)角處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線，其特征是所述的圓形內(nèi)水管為導(dǎo)磁率小于1.05的不銹鋼管，管的外徑為16mm，壁厚為1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線，其特征是所述的墊襯過渡層的四根鋁單線直徑小于2.20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線，其特征是所述的絞合鋁單線為退火鋁單線，退火鋁單線直徑大于2.20mm。
5.一種電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線的制作方法，其特征是包括以下步驟(1)選用80盤型鋼絲鎧裝機(jī)，并在兩道絞籠之間和第二道絞籠前設(shè)置兩組壓輪架，改制成方形絞線機(jī)；(2)制作中心線導(dǎo)桿、等腰直角三角形壓輥和大直徑全鐵盤；(3)在改制成的方形絞線機(jī)上利用中心線導(dǎo)桿在導(dǎo)磁率小于1.05的不銹鋼管外周呈正方形軸向設(shè)置直徑小于2.20mm的四根鋁單線構(gòu)成墊襯過渡層；(4)采用方形絞線機(jī)和等腰直角三角形壓輥在墊襯過渡層上用鋁單線進(jìn)行多層正規(guī)式同心絞合、緊壓成方形鋁線絞合層，制得外方內(nèi)圓絞合線；(5)將外方內(nèi)圓絞合線采用大直徑全鐵盤和敞開輥式光亮退火工藝進(jìn)行熱處理，制成電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線的制作方法，其特征是所述的緊壓的方形鋁線絞合層的緊壓系數(shù)大于85％，且由內(nèi)向外緊壓系數(shù)逐漸加大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線及其制作方法。電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線，設(shè)有圓形內(nèi)水管、方形鋁線絞合層和墊襯過渡層，墊襯過渡層由四根鋁單線呈正方形軸向設(shè)置在圓形內(nèi)水管外周，方形鋁線絞合層由絞合鋁單線緊壓式絞合在墊襯過渡層上，墊襯過渡層的四根鋁單線置于方形鋁線絞合層的四個內(nèi)角處。用80盤型鋼絲鎧裝機(jī)改制成方形絞線機(jī)，在方形絞線機(jī)上利用中心線導(dǎo)桿在不銹鋼管外周呈正方形軸向設(shè)置墊襯過渡層，在墊襯過渡層上進(jìn)行多層正規(guī)式同心絞合、緊壓成方形鋁線絞合層，制成電子輻照加速器用外方內(nèi)圓絞合線。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，工藝先進(jìn)，產(chǎn)品載流能力強(qiáng)、冷卻效果好、噪音低、耗能少，設(shè)備投資小。
文檔編號H01B13/02GK101022041SQ20071002072
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者房權(quán)生, 龐玉春, 仲懷國, 張金成, 王曉琦, 董春, 生長飛 申請人:寶勝科技創(chuàng)新股份有限公司