CN104319057B - 一种用于低温超导磁体氦槽的悬挂装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于低温超导磁体氦槽的悬挂装置，包括有杜瓦；杜瓦内设有冷屏；冷屏内腔设有氦槽；在杜瓦上方设有左右两边分别设有上调节一号拉杆组件和上调节二号拉杆组件；在杜瓦的中上方左右两侧分别设有承力一号拉杆组件和承力二号拉杆组件；四个调节拉杆组件，承力一号拉杆组件和承力二号拉杆组件中拉杆主要是用来承力，通过锁紧螺母调节氦槽顶端和底端的安装中心其结构形式和分布形式使得被悬挂的氦槽在受力和安装对中具有良好的可操作性，结构、制造工艺简单，易于安装；受力状态好，装卸运输成本低；便于调节安装中心；结构形式可变换使用，通用性好，易于设计校核。
Description
技术领域
本发明属于低温超导技术领域，尤其涉及一种用于低温超导磁体氦槽的悬挂装置。
背景技术
对于零挥发低温超导磁体系统，基本结构是超导线圈浸泡在一个充满液氦的腔体内，这个腔体称为氦槽。为了保证氦槽保持一定的低温不至于让液氦气化，必须尽可能减小外界热量传给氦槽。方式之一则是将氦槽通过拉杆悬挂起来，可以大大降低外界向氦槽的传导热。
但是由于整个氦槽被拉杆悬挂起来，拉杆除了本身所受氦槽重力之外，还要承受由于运输时装卸和运输过程中颠簸所带来的冲击力。另外，拉杆的结构还必须考虑安装时拉杆应当容易调整，使得氦槽处于几何中心位置。
现有拉杆结构形式很多，但是很多是针对特定的结构或者场合使用，具有专用性，另外具有结构相对比较复杂，中心不易调整等缺点。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于低温超导磁体氦槽的悬挂装置，具有结构简单、受力状态好、安装调中心方便可靠，结构形式易变换使用、通用性好的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于低温超导磁体氦槽的悬挂装置，包括有杜瓦；杜瓦内设有冷屏；冷屏内腔设有氦槽；在杜瓦上方设有左右两边分别设有上调节一号拉杆组件和上调节二号拉杆组件；在杜瓦的中上方左右两侧分别设有承力一号拉杆组件和承力二号拉杆组件。
所述的上调节一号拉杆组件包括有杜瓦连接块、拉杆限位环、拉杆、冷屏连接块、拉杆连接螺母、氦槽连接块和锁紧螺母；杜瓦通过杜瓦连接块与拉杆限位环相连；拉杆限位环通过拉杆与氦槽连接块相连；氦槽连接块与氦槽相连。
所述的拉杆连接螺母装在拉杆上，拉杆与冷屏连接块连接，冷屏连接块和冷屏连接。
所述的冷屏连接块和冷屏之间用软铜线相连。
在杜瓦的下方设有下调节一号拉杆组件和下调节二号拉杆组件。
所述的上调节一号拉杆组件与上调节二号拉杆组件、承力一号拉杆组件、承力二号拉杆组件、下调节一号拉杆组件、下调节二号拉杆组件的结构相同。
所述的承力一号拉杆组件、承力二号拉杆组件中的拉杆处于竖直方向设置，拉杆与竖直方向有一夹角，该夹角小于等于45°；上调节一号拉杆组件、上调节二号拉杆组件、下调节一号拉杆组件、下调节二号拉杆组件中的拉杆与竖直方向均有一夹角。
所述的承力一号拉杆组件和承力二号拉杆组件中的氦槽连接块在氦槽端板上的焊接位置高于氦槽重心位置。
所述的上调节一号拉杆组件左端的杜瓦连接块与承力二号拉杆组件上端的杜瓦连接块采用一体化设置或者单独设置；所述的上调节一号拉杆组件右端的杜瓦连接块与承力二号拉杆组件上端的杜瓦连接块采用一体化设置或者单独设置。
所述的上调节一号拉杆组件、上调节二号拉杆组件、承力一号拉杆组件、承力二号拉杆组件、下调节一号拉杆组件、下调节二号拉杆组件一端设在杜瓦的内壁上。
所述的上调节一号拉杆组件、上调节二号拉杆组件、承力一号拉杆组件、承力二号拉杆组件、下调节一号拉杆组件、下调节二号拉杆组件的一端穿过杜瓦的壁固定在杜瓦外侧，并将其拉杆密封在杜瓦腔体内。
所述的拉杆的材料可以是钛合金、GFRP和CFRP材料。
本发明的有益效果是：
1）此机构结构简单，制造工艺通用，成本低。
2）受力状态好。承力拉杆可以绕杜瓦连接块旋转，同时竖直向下对氦槽进行悬挂，所以拉杆只受氦槽的拉力，无剪切力，这样的受力状态在设计中易于建模校核，且易于控制；另外装配好的超导磁体在运输过程中，可以不使用专门的减振运输车辆，甚至可以不用做配套的减振运输工装，只需控制车速等，运输成本大大降低。
3）易于调节安装中心。四个调节拉杆可以方便的分别从氦槽顶端和底端绕着氦槽轴向方向调节氦槽中心，使其尽可能处于磁体几何中心。
4）结构形式可变换使用。对于不同结构尺寸和重量的氦槽或者由于导热量限制等因素，可以选择采用一对受力拉杆和一对调节拉杆等方式来实现氦槽的悬挂和中心调节。
5）通用性好。除了零挥发超导磁体，凡是涉及需要对氦槽进行悬挂安装的超导磁体设计，均可以选择采用此种方式。
附图说明
图1为氦槽悬挂装置结构示意图。
图2为图1中A-A向视图。
图中，1.上调节一号拉杆组件，2.上调节二号拉杆组件，3.承力一号拉杆组件，4.承力二号拉杆组件，5.下调节一号拉杆组件，6.下调节二号拉杆组件，7. 杜瓦连接块，8. 拉杆限位环，9.拉杆，10.冷屏连接块，11.拉杆连接螺母，12.氦槽连接块，13.锁紧螺母，14.杜瓦，15.冷屏，16.氦槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理作进一步详细说明。
参见图1，一种用于低温超导磁体氦槽的悬挂装置，包括有杜瓦14；杜瓦14内设有冷屏15；冷屏15内腔设有氦槽16；在杜瓦14上方设有左右两边分别设有上调节一号拉杆组件1和上调节二号拉杆组件2；在杜瓦14的中上方左右两侧分别设有承力一号拉杆组件3和承力二号拉杆组件4，承力一号拉杆组件3和承力二号拉杆组件4用于承力；承力拉杆组件主要是调节氦槽竖直上下的中心位置，调节拉杆组件主要是调节氦槽顶端和底端水平方向的中心位置。若结构允许，可只使用氦槽顶端调节拉杆或氦槽底端的某一对来调节，另一对可以不予安装。
参见图2，所述的上调节一号拉杆组件1包括有杜瓦连接块7、拉杆限位环8、拉杆9、冷屏连接块10、拉杆连接螺母11、氦槽连接块12和锁紧螺母13；杜瓦14通过杜瓦连接块7与拉杆限位环8相连；拉杆限位环8通过拉杆9与氦槽连接块12相连；氦槽连接块12与氦槽16相连。
所述的拉杆连接螺母11是装在拉杆9上，拉杆9与冷屏连接块10连接，冷屏连接块10和冷屏15连接。为了增加导热面积，可以在冷屏连接块11和冷屏15之间用软铜线相连， 拉杆连接螺母10的位置是根据热计算得出的。
在杜瓦的下方设有下调节一号拉杆组件5和下调节二号拉杆组件6。
所述的上调节一号拉杆组件1与上调节二号拉杆组件2、承力一号拉杆组件3、承力二号拉杆组件4、下调节一号拉杆组件5、下调节二号拉杆组件6的结构相同。
若考虑装配和空间限制，所述的承力一号拉杆组件3和承力二号拉杆组件4中，其拉杆处于竖直方向设置，拉杆与竖直方向有一夹角，该夹角小于等于45°；上调节一号拉杆组件1、上调节二号拉杆组件2、下调节一号拉杆组件5、下调节二号拉杆组件6中，其拉杆与竖直方向均有一夹角；所述的承力一号拉杆组件3和承力二号拉杆组件4中的氦槽连接块12在氦槽端板上的焊接位置高于氦槽重心位置，若要低于氦槽重心位置，就要不仅考虑上调节一号拉杆组件1和上调节二号拉杆组件2调节功能，还要考虑它们对氦槽的受力状态。
所述的上调节一号拉杆组件1左端的杜瓦连接块与承力二号拉杆组件4上端的杜瓦连接块采用一体化设计或者单独设计，与拉杆9的连接方式和位置均可以不变化，这样合并后容易找正安装，另外增加了强度；同理，所述的上调节一号拉杆组件2右端的杜瓦连接块与承力二号拉杆组件3上端的杜瓦连接块采用一体化设计或者单独设计；下调节一号拉杆组件5和下调节二号拉杆组件6中的杜瓦连接块7也可以合并为一个整体。
所述的上调节一号拉杆组件1、上调节二号拉杆组件2、承力一号拉杆组件3、承力二号拉杆组件4、下调节一号拉杆组件5、下调节二号拉杆组件6一端设在杜瓦14的内壁上。
所述的上调节一号拉杆组件1、上调节二号拉杆组件2、承力一号拉杆组件3、承力二号拉杆组件4、下调节一号拉杆组件5、下调节二号拉杆组件6的一端穿过杜瓦14的壁固定在杜瓦14外侧，并将其拉杆密封在杜瓦14腔体内。
所述的拉杆9的材料可以是钛合金、GFRP和CFRP材料；由于承力一号拉杆组件3和承力二号拉杆组件4中拉杆9主要是用来承力，所以根据氦槽重力和超导磁体装卸、运输等情况来选择合适材料，但是上调节一号拉杆组件1、上调节二号拉杆组件2、下调节一号拉杆组件5和下调节二号拉杆组件6中的拉杆9只是用来调节安装中心的，所以可以选择和承力拉杆不同的材料，也就是主要根据传导率来选择。
图2的剖视图是对承力一号拉杆组件3的剖视，其他结构和实施方式相同。杜瓦连接块7通过焊接的方式连接在杜瓦14的内壁上，拉杆9端头圆孔穿在杜瓦连接块7伸出的圆柱上，将拉杆限位环8焊接在杜瓦连接块7伸出的圆柱顶端来限制拉杆9沿着圆柱轴向的位移。焊接后，拉杆9沿圆柱轴向有一定的位移。拉杆连接螺母11装在拉杆9上的合适位置，将冷屏连接块10装在拉杆连接螺母11上，冷屏连接块10最终是和冷屏15的端板连接装配。氦槽连接块12的孔穿在拉杆9上，底端和氦槽16的端面焊接装配连接。最后在拉杆9端头装上锁紧螺母13，用来限制氦槽沿拉杆9轴向位移。
通过此种方式，使得氦槽16通过拉杆9、氦槽连接块12和锁紧螺母13被悬挂在杜瓦14上。通过调整锁紧螺母13沿拉杆9轴向方向的位置可以调节氦槽16上下竖直方向的中心。而通过拉杆连接螺母11和冷屏连接块10把拉杆9和冷屏15连接起来。而四个调节拉杆组件1、2、5、6和承力二号拉杆组件4实施方式和承力一号拉杆组件3结构是相同的。四个调节拉杆组件1、2、5、6通过锁紧螺母调节氦槽顶端和底端的安装中心。
Claims (1)
1.一种用于低温超导磁体氦槽的悬挂装置，包括有杜瓦（14）；杜瓦（14）内设有冷屏（15）；冷屏（15）内腔设有氦槽（16）；其特征在于，在杜瓦（14）上方左右两边分别设有上调节一号拉杆组件（1）和上调节二号拉杆组件（2）；在杜瓦（14）的中上方左右两侧分别设有承力一号拉杆组件（3）和承力二号拉杆组件（4）；
所述的上调节一号拉杆组件（1）包括有杜瓦连接块（7）、拉杆限位环（8）、拉杆（9）、冷屏连接块（10）、拉杆连接螺母（11）、氦槽连接块（12）和锁紧螺母（13）；杜瓦（14）通过杜瓦连接块（7）与拉杆限位环（8）相连；拉杆限位环（8）通过拉杆（9）与氦槽连接块（12）相连；氦槽连接块(12)与氦槽(16)相连；
所述的拉杆连接螺母(11)装在拉杆(9)上，拉杆(9)与冷屏连接块(10)连接，冷屏连接块(10)和冷屏(15)连接；
所述的冷屏连接块(10)和冷屏(15)之间用软铜线相连；
在杜瓦的下方设有下调节一号拉杆组件(5)和下调节二号拉杆组件(6)；
所述的上调节一号拉杆组件（1）与上调节二号拉杆组件（2）、承力一号拉杆组件（3）、承力二号拉杆组件（4）、下调节一号拉杆组件（5）、下调节二号拉杆组件（6）的结构相同；
所述的承力一号拉杆组件（3）、承力二号拉杆组件（4）中的拉杆处于竖直方向设置，拉杆与竖直方向有一夹角，该夹角小于等于45°；上调节一号拉杆组件（1）、上调节二号拉杆组件（2）、下调节一号拉杆组件（5）、下调节二号拉杆组件（6）中的拉杆与竖直方向均有一夹角；所述的承力一号拉杆组件（3）和承力二号拉杆组件（4）中的氦槽连接块（12）在氦槽端板上的焊接位置高于氦槽重心位置；
所述的上调节一号拉杆组件（1）左端的杜瓦连接块与承力二号拉杆组件（4）上端的杜瓦连接块采用一体化设置或者单独设置；所述的上调节一号拉杆组件（2）右端的杜瓦连接块与承力二号拉杆组件（3）上端的杜瓦连接块采用一体化设置或者单独设置；
所述的上调节一号拉杆组件（1）、上调节二号拉杆组件（2）、承力一号拉杆组件（3）、承力二号拉杆组件（4）、下调节一号拉杆组件（5）、下调节二号拉杆组件（6）一端设在杜瓦（14）的内壁上或所述的上调节一号拉杆组件（1）、上调节二号拉杆组件（2）、承力一号拉杆组件（3）、承力二号拉杆组件（4）、下调节一号拉杆组件（5）、下调节二号拉杆组件（6）的一端穿过杜瓦（14）的壁固定在杜瓦（14）外侧，并将其拉杆密封在杜瓦（14）腔体内。
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