CN101064215A - 悬挂张紧装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于悬挂系统的张紧装置，其包括伸长悬挂元件(2)，所述伸长悬挂元件(2)在相对于支撑表面(10)的预定部位上以一定张力连接于要被悬挂的元件上；该装置包括杠杆臂元件(1)，所述杠杆臂元件(1)具有适于接合并支撑远离被悬挂的元件的所述伸长悬挂元件的部件(5)，其中所述杠杆臂元件形成有第一支承装置(7)和第二支承装置(6)，所述第一支承装置(7)和第二支承装置(6)分别适于支承在所述支撑表面的间隔开的第一区域(9)和第二区域(8)上，以及其中至少所述第一支承装置结合有调节器装置(3)，调节器装置(3)允许所述杠杆臂元件相对于所述支撑表面的所述第一区域移动，从而允许调节所述伸长悬挂元件上的张力。

Description

悬挂张紧装置
技术领域
本发明涉及一种悬挂张紧装置。
背景技术
用于磁体的张紧支撑件，例如用于支撑超导磁体的那些张紧支撑件，需要基本的预加载荷，以确保所有的悬挂元件保持在足够的张力下。这通常利用在装配工序期间紧固的螺纹连接件来实现所要求的预加载荷。但是，紧固螺纹件所需要的扭矩可能很大，在某些应用中，会超出手动工具在可用空间中的能力。
用于生产的必要条件是容易且可靠的悬挂装配工序。典型地，装配选择方案受到容器上的承载支架位置的限制，磁体将要支撑在承载支架内部，承载支架不可避免地占用与张紧支撑元件本身相同的空间。容器的最小化尺寸和复杂性的需要加剧了这个问题。结果形成的设计方案通常错综复杂，不能较好地适于批量生产。
发明内容
本发明旨在提供一种可靠的和安全的悬挂张紧装置，其可以容易地安装和调节，并且制造成本低。
所以，本发明提供一种具有同心容器或护罩的装置，所述同心容器或护罩中的一个悬挂在另一个内部，该装置包括位于第一和第二容器和/或护罩的壁之间的张紧装置。张紧装置包括伸长悬挂元件，所述伸长悬挂元件在相对于第二同心容器或护罩的支撑表面的预定部位上在张力作用下连接于第一同心容器或护罩。该装置还包括可拆卸的杠杆臂元件，所述杠杆臂元件具有适于接合并保持远离所述第一容器或护罩的所述伸长悬挂元件的部件。杠杆臂元件形成有第一和第二支承装置，第一和第二支承装置分别适于支承在所述支撑表面的第一和第二间隔开的区域上。至少第一支承装置结合有调节器装置，调节器装置允许所述杠杆臂元件相对于所述支撑表面的所述第一区域移动，从而允许调节所述伸长悬挂元件上的张力。
伸长悬挂元件基本上是平面的。可以通过绕位于悬挂元件的平面内的轴线旋转来调节调节器装置。
该装置可构成为给予调节器装置相对于悬挂元件的机械增益(mechanical advantage)。这将调节器上的载荷减小至低于伸长悬挂元件的载荷。
调节器装置可包括布置成使得端部接触所述支撑表面(10)的相应区域的螺纹件，第一支承装置可包括在所述杠杆臂元件上形成且用来容纳所述螺纹件的螺纹通孔。在这样的实施例中，螺纹件的端部可以形成有球形表面，支撑表面的所述第一区域可形成有容纳球形表面的相应形状的凹进部分。在这样的实施例中，所述螺纹件的所述球形表面和与之匹配的所述凹进部分的表面中的至少一个表面通过有助于螺纹件与所述凹进部分的所述匹配表面之间的相对运动的材料进行涂敷或其它处理。替代地，螺纹件的球形表面和与之匹配的所述凹进部分的表面由为了最小化螺纹件与凹进部分之间的摩擦而选择的材料制成。
第二支承装置可形成有适当形状的接触表面，当调节第一支承装置时，所述接触表面相对于支撑表面的第二区域移动。所述第二支承装置的接触表面与支撑表面的第二区域中的至少一个通过有助于它们之间的相对运动的材料进行涂敷或其它处理。替代地，第二支承装置的接触表面和支撑表面的第二区域可由为了最小化它们之间的摩擦而选择的材料制成。
伸长悬挂元件是基本上平的环状形状。所述杠杆臂元件的适于接合并保持所述伸长悬挂元件的部件可包括凸台元件，所述凸台元件具有弯曲表面区域，所述伸长悬挂元件在弯曲表面区域上环绕(looped)。凸台元件可与所述杠杆臂元件一体形成。替代地，凸台元件也可以与所述杠杆臂元件单独形成，随后使凸台元件连接到所述杠杆臂元件上。
本发明还提供了一种通过张紧连接于第一容器和/或护罩的基本上平的环状伸长悬挂元件而用于将一个同心容器或护罩悬挂在另一个同心容器或护罩内部的方法，其包括下列步骤：在容器和/或护罩的壁之间设置基本上平的环状伸长悬挂元件；将悬挂元件(2)连接到第一容器和/或护罩上；设置支撑表面，所述支撑表面具有在第二容器和/或护罩上的第一和第二间隔开的区域；连接悬挂元件之后，设置可拆卸的杠杆臂元件，所述杠杆臂元件具有适于接合并支撑所述伸长悬挂元件的接合部件，其中所述杠杆臂元件形成有第一和第二支承装置，所述第一和第二支承装置分别适于支承在所述支撑表面的第一和第二间隔开的区域上，其中至少所述第一支承装置结合有调节器装置，调节器装置允许所述杠杆臂元件相对于所述支撑表面的所述第一区域移动；然后，将悬挂元件环绕在接合部件上，以及通过操作所述调节器装置，调节所述悬挂元件上的张力。
附图说明
为了清楚地理解和容易地实施本发明，参考仅仅作为例子来说明的下文，参照附图，其中：
图1是依照本发明的一个实施例的装置的侧视图；和
图2显示了安装在一安装点的悬挂元件，安装点本身不是本发明的组成部分。
具体实施方式
为了维持所需要的低温环境，诸如在MRI扫描仪中使用的超导磁体的冷却设备通常利用构造和配置成最小化热传导的高强度悬挂元件悬挂在真空腔内。为了提供高强度，这些通常由环氧树脂与玻璃纤维或碳纤维的复合材料制造或者由高强度金属制造的悬挂元件通常在张力下使用。这需要对悬挂施加一初始预加载荷，以确保在冲击载荷期间所有元件保持拉紧以及确保容器保持准确对齐。该预加载荷可能较高，需要专用设备或设计特征以允许施加预载荷。
由于常常自相矛盾地需要在有限空间中低生产成本地安装热效率高的部件，这样的低温冷却磁体的装配工序也具有挑战。典型地，结果形成的技术方案包括错综复杂的悬挂端终端和费时的装配工序，这些都不适于低成本制造。
悬挂载荷可能较高，必需加固真空容器，以提供该支撑。典型地，需要加强结构将集中载荷分配到容器中。因此希望具有自然降低峰值应力并允许更加广泛地分散峰值应力的特征。
依照本发明，提供了一种用于悬挂系统的张紧装置，其包括伸长悬挂元件，所述伸长悬挂元件在相对于支撑表面的预定部位上连接于在张力作用下悬挂的元件上；该装置包括杠杆臂元件，所述杠杆臂元件具有适于接合并支撑远离所述被悬挂的元件的所述伸长悬挂元件的部件，其中所述杠杆臂元件形成有第一和第二支承装置，所述第一和第二支承装置分别适于支承在所述支撑表面的第一和第二间隔开的区域上，以及其中至少所述第一支承装置结合有调节器装置，调节器装置允许所述杠杆臂元件相对于所述支撑表面的所述第一区域移动，从而允许调节所述伸长悬挂元件上的张力。
该几何结构给予调节器装置相对于悬挂元件的机械增益，其减少了调节器上的载荷，因此，减少了施加预定量的预加载荷所需要的作用力(effort)。
优选地，所述调节器装置包括布置成接触所述支撑表面的相应区域的螺纹件，所述第一支承装置包括在所述杠杆臂元件上形成且用来容纳所述螺纹件的螺纹通孔。
进一步优选的是，螺纹件的端部形成有球形表面，支撑表面的所述第一区域形成有容纳所述球形头部的相应形状的凹进部分。
在一些优选实施例中，所述螺纹件的所述球形表面和/或与之匹配的所述凹进部分的表面通过有助于螺纹件与凹进部分之间的相对运动的材料进行涂敷或其它处理，替代地，可以选择一起工作的螺纹件和凹进部分的材料，以最小化摩擦。
优选地，所述第二支承装置形成有适当形状的接触表面，当调节第一支承装置时，所述接触表面相对于支撑表面的所述第二区域移动。
所述第二支承装置的接触表面与支撑表面的所述第二区域的面对表面中的一个或多个通过有助于它们之间的相对运动的材料进行涂敷或其它处理。替代地，可以选择一起工作的两部分的材料，以最小化摩擦。
优选地，所述杠杆臂元件的适于接合并支撑远离所述被悬挂的元件的所述伸长悬挂元件的部件包括凸台元件，所述凸台元件具有所述伸长悬挂元件可以在其上环绕的弯曲表面区域。
凸台元件可与所述杠杆臂元件一体形成，或者与所述杠杆臂元件分开形成并连接到所述杠杆臂元件上。
依照本发明的实施例，如图1所示，通常形成为复合带的承载伸长悬挂元件2在一端连接于低温冷却设备、典型为安放超导磁体的内容器，在另一端连接于支撑结构、典型为外容器。带的一端可以安装到例如图2中30所示的单片安装点上，这种单片安装点更全面地描述在英国专利申请GB 2426545中。
依照本发明，再次参照图1，伸长悬挂元件2的至少一端环绕在凸台5的弯曲表面4的一部分上，凸台5形成可拆卸的杠杆臂1中心部分的一部分，或者连接于可拆卸的杠杆臂1中心部分。杠杆臂1横切凸台5地延伸，并成形为提供支承凸台一侧的支承脚部6和支承凸台另一侧的螺纹件-调节器脚部7。脚部6和7被设计成分别压靠在外容器10的相匹配的支撑块8和9上。凸台的宽度优选小于脚部之间的距离，但不一定必须这样。
杠杆臂1的螺纹件-调节器脚部7设置有张紧螺纹件3，张紧螺纹件3用于向悬挂元件2施加预加载荷。杠杆臂1的另一脚部6形成有适当形状的接触表面11，接触表面11允许该臂根据需要移动，同时当张紧时保持与块8的接触。应当明白，当转动螺纹件3以调节脚部7相对于块9的位置时，脚部6将经受在块8上的摇摆运动。
该几何结构给予张紧螺纹件3相对于悬挂元件2的机械增益，其减少了作用在螺纹件3上的载荷，因此降低了施加预加载荷所需要的扭矩。
杠杆臂1可以容易地用来将载荷分散给外容器10上的适当的坚固点；这样的点用附图中的块8和9表示。由于杠杆臂1是可拆卸的部件，杠杆臂1不会妨碍安装悬挂元件2所需要的空间，这使得装配工序简单化，其中该臂是将要安装的最后部件。
典型地，悬挂元件2包括复合带，悬挂元件2直接由在杠杆臂1上形成或由杠杆臂1载持的凸台5的适当形状表面支撑。杠杆臂1将载荷从悬挂元件2传递给固定到外容器10上的两个支撑块8和9。杠杆臂1的脚部6形成有适当形状的表面11，以允许臂与支撑件之间的相对运动，并提供所需要的约束以保持臂1和悬挂元件2的对齐。块8可以是平的，或者可以具有以特定方式与脚部6相互作用的形状的表面。
应当明白，臂1的脚部7结合有接收张紧螺纹件3的螺纹通孔；螺纹件适当形成有球形端12，球形端12成形为与在支撑块9中形成的球形座13相匹配。这允许螺纹件3在张紧期间旋转，还容纳了杠杆臂的角运动。
张紧螺纹件3相对于悬挂元件2的机械增益由如附图所示的长度L2与L1之比控制。例如，如果L2＝2L1，螺纹件3上的载荷则是悬挂元件2上的载荷的一半。因此，通过调节杠杆臂1的尺寸，可以使支撑件上的力达到最佳，从而给定效率高的容器结构，提供足够的装配空间，将施加预加载荷所需要的作用在张紧螺纹件3上的扭矩保持在可接受的范围之内。
如图所示，长度L1和L2优选大于凸台5的弯曲表面4的相应半径。但是，本发明的某些实施例可能不这样设置；长度L1和L2中的一个或两个可以等于或小于凸台5的弯曲表面4的相应半径。
应当明白，用于悬挂元件2的支撑表面优选为弯曲表面，例如弯曲表面4，但这不一定必须包括凸台、例如凸台5的一部分，特别是，不与悬挂元件2接触的支撑表面的任何部分可以具有任何适宜的形状。此外，支撑表面、例如支撑表面4可以由与杠杆臂一体形成或通过任何适当方法连接到杠杆臂上的部件提供。
如果需要，杠杆臂1的不可调整的脚部6可以用诸如聚四氟乙烯(“特氟隆”)的材料涂敷或其它处理，以便增加调节螺纹件3时其相对于块8移动的容易程度。替代地或者另外地，这种涂敷或处理可以应用于块8的表面。同样，如果需要，螺纹件3的球形支承表面12和/或在块9中形成的螺纹件头部接收座13的表面也可以进行涂敷或处理，以促进相对运动的容易程度。替代地，可以选择相互移动的部分的材料，以最小化摩擦。
与已有装置相比，依照本发明的装置的优点包括如下：
·施加悬挂预加载荷所需要的作用在张紧螺纹件上的扭矩减小。
·可拆卸的结构部分(杠杆臂)的使用提供了用于安装悬挂元件的更多空间，因而简化了装配工序。
·由于悬挂载荷分配给最适当的结构区域，促进了容器结构的高效设计。
应当明白，调节器装置不一定是螺纹件装置，根据需要可以采用其它机械、电动、液压或气动装置来相对于支撑表面移动杠杆臂元件1，从而实现悬挂元件2的张紧。
进一步应当明白，如果需要，杠杆臂元件1可以在两个部位6和7都装有调节器装置，在这样的情况下，调节器装置可以是类似的(例如两者可以都是螺纹件调节器)或者可以是不同的。
在诸如超导磁体支撑的应用中，可设置多个基本上同心的容器和护罩作为低温容器的一部分。在容器或护罩与下一个容器或护罩之间只设置有最小间距，以便提供最小的外部尺寸。本发明的张紧装置必须位于这样的容器和护罩的壁之间，所以张紧装置应当具有小轮廓，并且即使当位于容器和护罩壁之间的时候，也应当调节简单。本发明的张紧装置可以是小轮廓的，可以简单地通过套筒扳手或类似装置在位于悬挂元件平面内的轴线上进行调节。这样的装置提供了构建在低温容器内部时的容易调节的张紧装置，同时具有在所提供的最小间距内安装的小轮廓。

Claims (14)

1.一种具有同心容器或护罩的装置，其中一个容器或护罩悬挂在另一个的内部，该装置包括位于第一和第二容器和/或护罩的壁之间的张紧装置，所述张紧装置包括伸长悬挂元件(2)，所述伸长悬挂元件(2)在相对于第二同心容器或护罩上的支撑表面(10)的预定部位上在张力作用下连接于第一同心容器或护罩；该装置包括可拆卸的杠杆臂元件(1)，所述杠杆臂元件(1)具有适于接合并保持远离所述第一容器或护罩的所述伸长悬挂元件的部件(5)，其中所述杠杆臂元件形成有第一支承装置(7)和第二支承装置(6)，所述第一支承装置(7)和第二支承装置(6)分别适于支承在所述支撑表面的间隔开的第一区域(9)和第二区域(8)上，以及其中至少所述第一支承装置结合有调节器装置(3)，该调节器装置(3)允许所述杠杆臂元件相对于所述支撑表面的所述第一区域移动，从而允许调节在所述伸长悬挂元件内的张力。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述伸长悬挂元件(2)基本上是平面的，并且所述调节器装置(3)通过绕位于所述悬挂元件的平面内的轴线旋转来调节。
3.如权利要求1或2所述的装置，被配置成给予所述调节器装置(3)相对于所述悬挂元件(2)的机械增益。
4.如任一前述权利要求所述的装置，其中，所述调节器装置(3)包括被布置成端部(12)接触所述支撑表面(10)的相应区域(13)的螺纹件，并且所述第一支承装置(7)包括在所述杠杆臂元件(1)中形成的用来容纳所述螺纹件的螺纹通孔。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述螺纹件的端部形成有球形表面(12)，并且所述支撑表面的所述第一区域形成有用于容纳所述球形表面(12)的相应成形的凹进部分(13)。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述螺纹件(3)的所述球形表面(12)和与之匹配的所述凹进部分的表面(13)中的至少一个表面以有助于所述螺纹件与所述凹进部分的所述匹配表面之间的相对运动的材料进行涂敷或其它处理。
7.如权利要求5所述的装置，其中，所述螺纹件的所述球形表面(12)和与之匹配的所述凹进部分(13)的表面由为了使所述螺纹件与所述凹进部分之间的摩擦最小化而选择的材料制成。
8.如任一前述权利要求所述的装置，其中，所述第二支承装置(6)形成有适当成形的接触表面(11)，当调节所述第一支承装置时，所述接触表面(11)相对于所述支撑表面的所述第二区域(8)移动。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述第二支承装置的所述接触表面与所述支撑表面的所述第二区域中的至少一个以有助于它们之间的相对运动的材料进行涂敷或其它处理。
10.如权利要求8所述的装置，其中，所述第二支承装置的所述接触表面和所述支撑表面的所述第二区域由为了使它们之间的摩擦最小化而选择的材料制成。
11.如任一前述权利要求所述的装置，其中，所述伸长悬挂元件(2)是基本上平面的并且成环形的；并且所述杠杆臂元件的适于接合并保持所述伸长悬挂元件的部件(5)包括凸台元件(5)，所述凸台元件(5)具有弯曲表面区域(4)，在该弯曲表面区域上所述伸长悬挂元件成环。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述凸台元件(5)与所述杠杆臂元件(1)一体形成。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述凸台元件(5)与所述杠杆臂元件(1)分开形成，随后连接到所述杠杆臂元件(1)上。
14.一种用于通过张紧连接于第一容器和/或护罩的基本上平面的成环形的伸长悬挂元件(2)来将一个同心容器或护罩悬挂在另一个同心容器或护罩内的方法，该方法包括下列步骤：
在容器和/或护罩的壁之间设置所述基本上平面的成环形的伸长悬挂元件；
将所述悬挂元件(2)连接到第一容器和/或护罩上；
在第二容器和/或护罩上设置支撑表面(10)，所述支撑表面(10)具有间隔开的第一区域(9)和第二区域(8)；
在连接了所述悬挂元件之后，设置可拆卸的杠杆臂元件(1)，所述杠杆臂元件(1)具有适于接合并支撑所述伸长悬挂元件的接合部件(5)，其中所述杠杆臂元件形成有第一支承装置(7)和第二支承装置(6)，所述第一支承装置(7)和第二支承装置(6)分别适于支承在所述支撑表面的间隔开的第一区域(9)和第二区域(8)上，以及其中至少所述第一支承装置结合调节器装置(3)，该调节器装置(3)允许所述杠杆臂元件相对于所述支撑表面的所述第一区域移动；
然后，使悬挂元件环绕在所述接合部件上，以及通过操作所述调节器装置来调节所述悬挂元件中的张力。
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