CN103426588B - 一种超导磁体的拉杆装置 - Google Patents

Abstract

一种超导磁体的拉杆装置，包括弹簧（1）、上、下标尺（8、9）、上、下拉杆（2、3）和热沉（10）。弹簧（1）的上端焊接有热端连接座（4），弹簧（1）的下端与上拉杆（2）的一端通过π型夹（5）相连接。上拉杆（2）的另一端与下拉杆（3）的一端通过H型夹（6）相连接。下拉杆（3）的另一端通过冷端固定座（7）与超导磁体连接。上、下标尺（8、9）分别固定在弹簧（1）的上、下两端。热沉（10）的一端焊接在H型夹（6）上，另一端通过铜鼻子（11）连接到冷屏上。拉力引起弹簧（1）的形变量通过上、下标尺（8、9）组合进行测量。根据弹簧（1）的形变量计算出弹簧（1）所受拉力的大小，从而间接得出拉杆装置所受拉力大小。

Description

一种超导磁体的拉杆装置

技术领域

本发明涉及一种拉杆装置，特别涉及一种超导磁体与真空容器之间的拉杆装置。

背景技术

超导磁体需要运行在很低的温度之下才能通电运行，一般保持超导磁体低温的方法有液氦浸泡制冷和传导冷却制冷两种方式。由于液氦昂贵且主要依靠进口，因此其广泛使用受到很大限制。20世纪90年代后期，传导冷却超导磁体技术发展迅速，逐渐有取代液氦浸泡超导磁体之势。与传统的液氦浸泡超导磁体系统比较，传导冷却超导磁体不使用液氦来冷却，而是使用二级G-M制冷机作为冷源对超导磁体进行冷却。由于G-M制冷机的制冷功率有限，如SHI-SRDK415D型号的制冷机，一级冷头制冷功率50K时为35W，二级冷头的制冷功率4.2K时只有1.5W，这对超导磁体与外界传热的设计，提出了更为严格的要求。

为了减少外界向超导磁体的漏热，一般采用高机械强度的环氧拉杆作为支撑定位系统。通常使用一组上拉杆和一组下拉杆将超导磁体悬吊固定在真空容器内，上拉杆的一端与真空容器的上端相连，上拉杆的另一端则拉住超导磁体起到支撑作用，而下拉杆的一端与真空容器的下端相连，下拉杆的另一端则拽住超导磁体使其位置固定不能移动，起到定位作用。每组拉杆至少有两根。实际工作中，希望同组拉杆中的每根拉杆上的载重大致相同。如果载重分配失衡，某些载重过大的拉杆就可能会被拉断。

通常使用的环氧拉杆机械强度高，拉力引起的弹性形变量非常小。如果不采用专门的手段进行测量，很难准确地知道每根拉杆上承受了多大载重，因此也就很难将载重均匀地分配到每根拉杆上。当超导磁体受到冲击时，某些拉杆将承受很大的冲击拉力，由于拉杆弹性形变量很小，拉杆很容易被拉断。

发明内容

本发明的目的是克服现有超导磁体拉杆的上述缺陷，提出一种新的超导磁体拉杆装置。本发明可以测量出超导磁体的每根拉杆所受拉力大小，而且可使拉杆不易折断。

弹簧在拉力作用下将会产生较大的弹性形变量，并且在弹性限度内，弹簧的形变量与所受拉力成正比，公式表示为：F＝kX，式中F为拉力，k为弹簧的劲度系数，X为弹簧的形变量。本发明在超导磁体的拉杆中加入一段弹簧，不但能精确测量出每根拉杆所受拉力大小，而且当拉杆在受到冲击拉力时，弹簧能在拉力方向上产生较大形变量以提供缓冲作用。

本发明的超导磁体拉杆装置包括弹簧、上标尺、下标尺、上拉杆、下拉杆和热沉。弹簧的上端焊接一个热端连接座，弹簧通过此热端连接座连接到真空容器上。弹簧的下端与上拉杆的一端通过一个π型夹连接在一起。上拉杆的另一端与下拉杆的一端通过一个H型夹连接在一起。下拉杆的另一端通过一个冷端固定座与超导磁体连接。所述的上标尺和下标尺分别位于弹簧的上端和下端。上标尺和下标尺结构相同，都由一段较短的水平金属带和一段较长的竖直金属带连接组成直角状。上标尺水平金属带的一端焊接在热端连接座的侧面，下标尺水平金属带的一端焊接在π型夹的侧面。上标尺的竖直金属带垂直向下，下标尺的竖直金属带垂直向上。上标尺的竖直金属带和下标尺的竖直金属带在垂直方向上重叠一段距离。

所述的热端连接座的上端为一段螺杆，热端连接座的下端为方形基座。所述弹簧的上端面同热端连接座的方形基座底面焊接在一起。

所述的π型夹为不锈钢材料制成，正面呈π形。π型夹的下端侧面开有销钉孔。π型夹的上端面与弹簧的下端面焊接在一起。所述的H型夹采用不锈钢材料制作，正面呈H形。H型夹上端和下端的侧面各开有一个销钉孔。

所述的上拉杆和下拉杆结构相同，均为跑道形，均采用高强度的环氧玻璃钢材料制成。上拉杆的上端嵌入π型夹的中间豁口，π型夹通过其上端销钉孔穿入的一根销钉和上拉杆连接在一起。上拉杆的下端和下拉杆的上端分别嵌入H型夹上端和下端的两个中间豁口，上拉杆和下拉杆通过分别穿入H型夹上端和下端的销钉孔中的两根销钉连接起来。

所述的热沉采用一段铜绞线制成，热沉的一端焊接在H型夹上，热沉的另一端焊接一个铜鼻子后连接到冷屏上。热沉将热端连接座向冷端固定座传导的部分热量分流到冷屏上，从而减少通过拉杆装置向超导磁体的漏热量。

所述上标尺的竖直金属带上刻有测量长度的刻度线。当弹簧上没有施加任何载荷处于自由状态时，所述的下标尺的竖直金属带的下端面正好与上标尺的竖直金属带上零刻度线齐平。当弹簧上受到拉力载荷时，弹簧发生弹性形变，下标尺随之向下移动。下标尺的竖直金属带的下端面与上标尺的竖直金属带上零刻度线的垂直间距可以从上标尺的竖直金属带上的刻度线读出，此垂直间距即为弹簧的形变量。根据所述的弹簧形变量可以计算出弹簧所受拉力的大小，从而也就间接测量出了拉杆装置所受拉力大小。

附图说明

图1是本发明的超导磁体拉杆装置的中心剖面结构示意图。

图2是本发明的超导磁体拉杆装置的结构示意图。

图中，1弹簧，2上拉杆，3下拉杆，4热端连接座，5π型夹，6H型夹，7冷端固定座，8上标尺，9下标尺，10热沉，11铜鼻子，12、13、14销钉。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如图1和图2所示，本发明的超导磁体拉杆装置包括弹簧1、上标尺8、下标尺9、上拉杆2、下拉杆3和热沉10。弹簧1的上端焊接一个热端连接座4，弹簧1通过此热端连接座4连接到真空容器上。弹簧1的下端与上拉杆2的一端通过一个π型夹5连接在一起。上拉杆2的另一端与下拉杆3的一端通过一个H型夹6连接在一起。下拉杆3的另一端通过一个冷端固定座7与超导磁体连接。所述的上标尺8和下标尺9分别位于弹簧1的上端和下端。上标尺8和下标尺9结构相同，都由一段较短的水平金属带和一段较长的竖直金属带连接组成直角状。上标尺8水平金属带的一端焊接在热端连接座4的侧面，下标尺9水平金属带的一端焊接在π型夹5的侧面。上标尺8的竖直金属带垂直向下，下标尺9的竖直金属带垂直向上。上标尺8的竖直金属带和下标尺9的竖直金属带在垂直方向上重叠一段距离。

所述的热端连接座4的上端为一段螺杆，热端连接座4的下端为方形基座。所述弹簧1上端面同热端连接座4的方形基座底面焊接在一起。

所述的π型夹5为不锈钢材料制成，正面呈π形。π型夹5下端的侧面开有销钉孔。π型夹5的上端面与弹簧1的下端面焊接在一起。所述的H型夹6采用不锈钢材料制作，正面呈H形。H型夹6上端和下端的侧面各开有一个销钉孔。

所述的上拉杆2和下拉杆3结构相同，均为跑道形，均采用高强度的环氧玻璃钢材料制成。上拉杆2的上端嵌入π型夹5的中间豁口，π型夹5通过其上端销钉孔穿入的一根销钉12和上拉杆2连接在一起。上拉杆2的下端和下拉杆3的上端分别嵌入H型夹6上端和下端的两个中间豁口，分别穿入H型夹6上端和下端销钉孔中的销钉13、14将上拉杆2和下拉杆3连接起来。

所述的热沉10采用一段铜绞线制成，热沉10的一端焊接在H型夹6上，热沉10的另一端焊接一个铜鼻子11后连接到冷屏上。热沉10将热端连接座4向冷端固定座7传导的部分热量分流到冷屏上，从而减少通过拉杆装置向超导磁体的漏热量。

所述上标尺8的竖直金属带上刻有测量长度的刻度线。当弹簧1上没有施加任何载荷处于自由状态时，所述的下标尺9的竖直金属带的下端面正好与上标尺8的竖直金属带上零刻度线齐平。当弹簧1上受到拉力载荷时，弹簧1发生弹性形变，下标尺9随之向下移动。下标尺9的竖直金属带的下端面与上标尺8的竖直金属带上零刻度线的垂直间距从上标尺8的竖直金属带上的刻度线读出，此垂直间距即为弹簧1的形变量。根据测量的弹簧1形变量计算出弹簧1所受拉力的大小，从而间接测量出拉杆装置所受拉力大小。

Claims (5)

1.一种超导磁体的拉杆装置，其特征在于，所述的超导磁体拉杆装置包括弹簧(1)、上标尺(8)、下标尺(9)、上拉杆(2)、下拉杆(3)和热沉(10)；弹簧(1)的上端焊接一个热端连接座(4)，弹簧(1)通过此热端连接座(4)连接到真空容器上；弹簧(1)的下端与上拉杆(2)的一端通过π型夹(5)连接在一起，上拉杆(2)的另一端与下拉杆(3)的一端通过一个H型夹(6)连接在一起；下拉杆(3)的另一端通过冷端固定座(7)与超导磁体连接；所述的上标尺(8)和下标尺(9)分别位于弹簧(1)的上端和下端；上标尺(8)和下标尺(9)均由一段短的水平金属带和一段长的竖直金属带连接成直角状；上标尺(8)水平金属带的一端焊接在热端连接座(4)的侧面，下标尺(9)水平金属带的一端焊接在π型夹(5)的侧面；上标尺(8)的竖直金属带垂直向下，下标尺(9)的竖直金属带垂直向上；上标尺(8)的竖直金属带和下标尺(9)的竖直金属带在垂直方向上重叠一段距离；所述的热沉(10)采用一段铜绞线制成，热沉(10)的一端焊接在H型夹(6)上，热沉(10)的另一端通过一个铜鼻子(11)连接到冷屏上。

2.按照权利要求1所述的超导磁体的拉杆装置，其特征在于，所述的热端连接座(4)的上端为一段螺杆，热端连接座(4)的下端为方形基座；所述的弹簧(1)上端面同热端连接座(4)的方形基座底面焊接在一起。

3.按照权利要求1所述的超导磁体的拉杆装置，其特征在于，所述的π型夹(5)为不锈钢材料制成，正面呈π形；π型夹(5)的下端侧面开有销钉孔；π型夹(5)的上端面与弹簧(1)的下端面焊接在一起；所述的H型夹(6)采用不锈钢材料制作，正面呈H形；H型夹(6)上端和下端的侧面各开有一个销钉孔。

4.按照权利要求1或3所述的超导磁体的拉杆装置，其特征在于，所述的上拉杆(2)和下拉杆(3)结构相同，均为跑道形，均采用环氧玻璃钢材料制成；上拉杆(2)的上端嵌入π型夹(5)的中间豁口，π型夹(5)通过其下端销钉孔穿入的一根销钉(12)和上拉杆(2)连接在一起；上拉杆(2)的下端和下拉杆(3)的上端分别嵌入H型夹(6)上端和下端的两个中间豁口，分别穿入H型夹(6)上端和下端销钉孔的销钉(13、14)将上拉杆(2)和下拉杆(3)连接起来。

5.按照权利要求1所述的超导磁体的拉杆装置，其特征在于，所述上标尺(8)的竖直金属带上刻有测量长度的刻度线；当弹簧(1)上没有施加任何载荷处于自由状态时，所述的下标尺(9)的竖直金属带的下端面与上标尺(8)的竖直金属带上零刻度线齐平；当弹簧(1)上受到拉力载荷时，弹簧(1)发生弹性形变，下标尺(9)随之向下移动；下标尺(9)的竖直金属带的下端面与上标尺(8)的竖直金属带上零刻度线的垂直间距从上标尺(8)的竖直金属带上的刻度线读出，此垂直间距即为弹簧(1)的形变量；根据测量的弹簧(1)形变量计算出弹簧(1)所受拉力的大小，从而间接测量出所述拉杆装置所受拉力的大小。