CN104848041B - 一种质子重离子加速器快速应急恒压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种质子重离子加速器快速应急恒压装置，其包括入水管、水箱、水泵、活塞、快速补水阀、活塞补水阀和防水锤罐，恒压装置中的所有设备全部集成在一部手推车上面；水泵与水箱连接，水泵的出水管分为上行支路和下行支路，在上行支路上依次连接有快速补水阀、止回阀、系统水自动泄压阀和防水锤罐，在下行支路上依次连接有活塞补水阀、进水侧止回阀、活塞、出水侧止回阀、系统侧连接阀、系统侧压力表和快速接头。本发明的恒压装置主要用于系统故障时快速应急恒压使用，其采用的是活塞式定压原理，该装置设计了两种补水方式，系统压力降太大时用水泵快速补水，系统压力接近设定值时应用活塞恒压补水。

Description

一种质子重离子加速器快速应急恒压装置

技术领域

本发明属于循环冷却水快速应急恒压装置技术领域，具体的说是涉及一种质子重离子加速器快速应急恒压装置。

背景技术

冷却水系统作为大型医用加速器设备的一个重要辅助系统，在加速器系统运行过程中起着非常重要的作用。由于医用加速器是一套精密的系统化的设备，任何一个微小的环节不能达到要求，其运行就将会受到非常大的影响，从而导致其引出射线的效果，进而影响肿瘤病人的治疗质量。冷却水作为整个加速器系统热量平衡的载体，关系到系统运行的各个方面要求，如果其运行不稳定，必然会造成诸多不良后果。参考西门子质子和重离子加速器系统对于冷却水的要求，内循环水系统如果出现压力0.02Mpa以上的波动，射频、直线、同步等分支系统将出现流量连锁造成停机，而且作为对加速器的保护，一旦现场任何一个流量连锁点出现异常，整个加速器系统将立即停机，作为肿瘤医疗系统，其运行稳定性直接与病患的生命息息相关。所以就必须考虑到所有装置运行的可靠性和安全性，假设出现在线的恒压装置故障，而又不能立即恢复的情况，必须考虑使用一套快速应急的恒压装置来满足应急状态的使用要求。

当前现有技术中循环冷却水快速应急恒压装置存在的主要问题有：1、在线的定压装置可能存在设备故障，而且在维修过程中可能会出现找不到故障原因、缺少备件的情况，使系统处于长时间停机状态，影响正常治疗；2、当前市场上的定压装置普遍结构比较复杂，而且体积和重量均较大，不适宜在系统故障时作为应急使用；3、当前市场上的定压装置普遍价格较高，都由专业厂家集成，但是都没有考虑在设备故障时的应急方法。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种运行精度高、可操作性强、整机较轻便的质子重离子加速器快速应急恒压装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种质子重离子加速器快速应急恒压装置，其包括入水管、水箱、水泵、活塞、快速补水阀、活塞补水阀和防水锤罐，所述恒压装置中的所有设备全部集成在一部手推车上面；在所述入水管的入水口一端连接有快速接头，在所述入水管上设置有纯水供水电动阀，所述纯水供水电动阀的出水口一端与所述水箱连接，在所述水箱的下部连接有一自动溢流电动阀；所述水泵与所述水箱连接，所述水泵的出水管分为上行支路和下行支路，在所述上行支路上依次连接有所述快速补水阀、止回阀、系统水自动泄压阀和所述防水锤罐，所述上行支路的出水口一端与所述水箱连接形成水流回路，在所述下行支路上依次连接有所述活塞补水阀、进水侧止回阀、活塞、出水侧止回阀、系统侧连接阀、系统侧压力表和快速接头，所述系统水自动泄压阀的入水口端与所述系统侧连接阀的入水口端通过管路连通。

在所述活塞的侧面设置有多个活塞位置探测器，在所述活塞的上端设置有活塞补水侧压力表，在所述活塞的下端设置有活塞空压侧压力表，

在所述活塞的下部连接有一空气压缩机，在所述活塞和所述空气压缩机之间连接有一气压自动泄压阀。

在所述水箱内的侧壁上分别设置有水位上限位传感器和水位限位传感器，所述水位上限位传感器位于所述水位限位传感器上方。

本发明的恒压装置的全部设备集成在一部手推车上面，可以实现装置的快速移动，该装置通过快速接头与在线的纯水供水系统连接，通过快速接头与加速器冷却水系统连接。当在线的定压装置出现故障时，将此装置快速的移动到故障点安装，从发现故障到完成快速安装到使用可以在5分钟内完成安装。完成装置安装后，装置启动，纯水供水电动阀门自动开启，向水箱中注水，当达到限位传感器时，纯水供水阀门自动关闭。

装置压力通过人机界面设定，当系统侧压力表检测到压力下降时，系统侧连接阀开启，水泵启动，如果系统侧压力下降超过0.2bar,电动控制快速补水阀开启，实现向系统内的快速补水。当压力接近设定压力时，快速补水阀关闭，活塞补水阀开启，通过活塞向系统注水。活塞下部与空气压缩机相连接，可以通过人机界面设定注入活塞的压力，以实现活塞两侧的压力平衡，从而实现系统恒压。当系统侧压力表检测到系统侧压力过高时，系统水自动泄压阀开启，系统泄压。为防止泄压过程的水锤效应，在回水侧加防水锤罐。如果泄压过程中的水太多，造成水箱水位达到水位上限位传感器的位置，自动溢流电动阀开启，当水位到达水位限位传感器的位置时，自动溢流电动阀关闭。

本发明的有益效果是：本发明的质子重离子加速器快速应急恒压装置主要用于系统故障时快速应急恒压使用，其采用的是活塞式定压的原理。本装置设计了两种补水方式，即系统压力降太大时用水泵快速补水；压力接近设定值时，应用活塞恒压补水。为防止系统回水造成压力不稳定，对于主要控制系统精度的部位安装止回阀。活塞位置探测器探测活塞位置，当活塞位置处于中间位置时，作为压力平衡建立的条件。本发明的恒压装置整机较轻便，安装快，适用于医疗等要求较高的行业，价格较市面上的成品价格低。本发明中的整个装置可以安装在一台手推车上，实现快速移动安装，因为使用了活塞恒压，使整个系统的体积极大减小。

本发明的质子重离子加速器快速应急恒压装置相比于现有技术具有如下优点：1、运行精度高：使用活塞式恒压精度较高，能够满足应急状态下系统运行的恒压精度要求，即在系统无泄漏状态下0.1bar以内的压力波动；2、轻便性好：整个装置应该是比较轻便的，只需要至多2个技术人员即能够实现装置搬运、定位；3、可操作性强：本装置能够非常简单地完成运行参数的设定、在线安装和使用，系统故障状态时基本在5分钟内可以恢复。

附图说明

图1是本发明质子重离子加速器快速应急恒压装置的装置原理图；

图中：1-纯水供水电动阀；2-自动溢流电动阀；3-水位上限位传感器；4-水位限位传感器；5-活塞位置探测器；6-水箱；7-水泵；8-快速补水阀；9-活塞补水阀；10-系统侧连接阀；11-系统侧压力表；12-活塞补水侧压力表；13-活塞空压侧压力表；14-空气压缩机；15-气压自动泄压阀；16-防水锤罐；17-系统水自动泄压阀。

图1中的左端进水侧为供水系统water supply位置，右端为加速器冷却水系统Accelerator cooling water system位置，进水侧water supply位置和Acceleratorcooling water system位置使用快速接头。

本发明质子重离子加速器快速应急恒压装置中各部件功能说明：1-纯水供水电动阀：实现系统侧供水的开关功能。2-自动溢流电动阀：水箱液位达到或超过上限时自动溢流。3-水位上限位传感器：探测水位上限。4-水位限位传感器：正常补水时达到该限位时供水停止。5-活塞位置探测器：探测活塞位置，包括三个位置探测器，正常恒压时活塞停在中间位置。6-水箱：储水功能。7-水泵：提供恒压水压力。8-快速补水阀：通过该阀可以实现冷却水压力过低时的快速补水。9-活塞补水阀：该阀门开启时实现精确补水，实现系统恒压补水。10-系统侧连接阀：连接冷却水系统的阀门，装置工作时开启。11-系统侧压力表：检测冷却水系统侧压力。12-活塞补水侧压力表：检测活塞补水侧水压力。13-活塞空压侧压力表：检测空气恒压侧空气压力。14-空气压缩机：提供压缩空气。15-气压自动泄压阀：压力过大时泄压，或装置停止工作时泄压。16-防水锤罐：在冷却水系统侧泄压时，防止泄压过程中产生的水锤使冷却水系统压力波动。17-系统水自动泄压阀：冷却水系统压力过高时开启该阀，实现泄压。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细描述。

如图1所示，一种质子重离子加速器快速应急恒压装置，其包括入水管、水箱6、水泵7、活塞、快速补水阀8、活塞补水阀9和防水锤罐16，恒压装置中的所有设备全部集成在一部手推车上面；在入水管的入水口一端连接有快速接头，在入水管上设置有纯水供水电动阀1，纯水供水电动阀1的出水口一端与水箱6连接，在水箱6内的侧壁上分别设置有水位上限位传感器3和水位限位传感器4，水位上限位传感器3位于水位限位传感器4上方，在水箱6的下部连接有一自动溢流电动阀2；水泵7与水箱6连接，水泵7的出水管分为上行支路和下行支路，在上行支路上依次连接有快速补水阀8、止回阀、系统水自动泄压阀17和防水锤罐16，上行支路的出水口一端与水箱6连接形成水流回路，在下行支路上依次连接有活塞补水阀9、进水侧止回阀、活塞、出水侧止回阀、系统侧连接阀10、系统侧压力表11和快速接头，系统水自动泄压阀17的入水口端与系统侧连接阀10的入水口端通过管路连通。在活塞的侧面设置有多个活塞位置探测器5，在活塞的上端设置有活塞补水侧压力表12，在活塞的下端设置有活塞空压侧压力表13，在活塞的下部连接有一空气压缩机14，在活塞和空气压缩机14之间连接有一气压自动泄压阀15。

本发明的恒压装置的全部设备集成在一部手推车上面，可以实现装置的快速移动，该装置通过快速接头与在线的纯水供水系统连接，通过快速接头与加速器冷却水系统连接。当在线的定压装置出现故障时，将此装置快速的移动到故障点安装，从发现故障到完成快速安装到使用可以在5分钟内完成安装。完成装置安装后，装置启动，纯水供水电动阀1门自动开启，向水箱6中注水，当达到限位传感器时，纯水供水阀门自动关闭。

装置压力通过人机界面设定，当系统侧压力表11检测到压力下降时，系统侧连接阀10开启，水泵7启动，如果系统侧压力下降超过0.2bar,电动控制快速补水阀8开启，实现向系统内的快速补水。当压力接近设定压力时，快速补水阀8关闭，活塞补水阀9开启，通过活塞向系统注水。活塞下部与空气压缩机14相连接，可以通过人机界面设定注入活塞的压力，以实现活塞两侧的压力平衡，从而实现系统恒压。当系统侧压力表11检测到系统侧压力过高时，系统水自动泄压阀17开启，系统泄压。为防止泄压过程的水锤效应，在回水侧加防水锤罐16。如果泄压过程中的水太多，造成水箱6水位达到水位上限位传感器3的位置，自动溢流电动阀2开启，当水位到达水位限位传感器4的位置时，自动溢流电动阀2关闭。

本发明质子重离子加速器快速应急恒压装置的系统运行情况为：当冷却水系统在线定压装置不能正常工作时，将该套应急恒压装置快速移动到故障设备位置，将进水侧water supply位置和Accelerator cooling water system位置的快速接头与冷却水系统连接，该过程能够快速完成。装置启动后，纯水供水阀门自动开启，向水箱6中注水，系统侧连接阀10自动开启。

系统侧压力表11实时监测冷却水系统压力。如果监测到的压力值远低于设定压力值（比设定压力值低0.3bar以上）水泵7启动，快速补水阀8开启，向冷却水系统内部快速补水，直到系统侧压力表11监测到压力值比设定值低0.3bar。此时快速补水阀8关闭，空气压缩机14运行，活塞补水阀9开启，空气压缩机14产生压缩空气使活塞空压侧压力表13压力值达到设定值，同时活塞补水侧压力表12与活塞空压侧压力表13平衡，且活塞位置探测器5位置在中间位置，实现冷却水系统恒压。

当设定压力变低或冷却水系统压力突然升高时，系统水自动泄压阀17开启，水泵7停止，快速补水阀8、活塞补水阀9关闭；冷却水系统向水箱6中泄压，防水锤罐16能够在冷却水系统侧泄压时，防止泄压过程中产生的水锤使冷却水系统压力波动，实现冷却水系统侧平稳泄压。

当泄压水量太大，导致水箱6的液位达到水位上限位传感器3时，自动溢流电动阀2开启，使水箱6水溢流，当水位达到水位限位传感器4位置时，溢流停止，自动溢流电动阀2关闭。当装置停止运行时，气压自动泄压阀15自动开启泄压，所有阀门关闭。为防止运行中的水倒流，在管路的快速补水和活塞恒压管路上加装止回阀。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种质子重离子加速器快速应急恒压装置，其特征在于：所述恒压装置包括入水管、水箱、水泵、活塞、快速补水阀、活塞补水阀和防水锤罐，所述恒压装置中的所有设备全部集成在一部手推车上面；在所述入水管的入水口一端连接有快速接头，在所述入水管上设置有纯水供水电动阀，所述纯水供水电动阀的出水口一端与所述水箱连接，在所述水箱的下部连接有一自动溢流电动阀；所述水泵与所述水箱连接，所述水泵的出水管分为上行支路和下行支路，在所述上行支路上依次连接有所述快速补水阀、止回阀、系统水自动泄压阀和所述防水锤罐，所述上行支路的出水口一端与所述水箱连接形成水流回路，在所述下行支路上依次连接有所述活塞补水阀、进水侧止回阀、活塞、出水侧止回阀、系统侧连接阀、系统侧压力表和快速接头，所述系统水自动泄压阀的入水口端与所述系统侧连接阀的入水口端通过管路连通。

2.根据权利要求1所述的一种质子重离子加速器快速应急恒压装置，其特征在于：在所述活塞的侧面设置有多个活塞位置探测器，在所述活塞的上端设置有活塞补水侧压力表，在所述活塞的下端设置有活塞空压侧压力表。

3.根据权利要求1所述的一种质子重离子加速器快速应急恒压装置，其特征在于：在所述活塞的下部连接有一空气压缩机，在所述活塞和所述空气压缩机之间连接有一气压自动泄压阀。

4.根据权利要求1所述的一种质子重离子加速器快速应急恒压装置，其特征在于：在所述水箱内的侧壁上分别设置有水位上限位传感器和水位限位传感器，所述水位上限位传感器位于所述水位限位传感器上方。