CN106535460B - 一种用于直线加速器的水冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及直线加速器的温控技术与水冷设备技术领域，尤其是涉及一种用于直线加速器的水冷系统。其特点是包括主流回路和混水回路，所述的主流回路包括制冷机，制冷机的输出冷却水依次通过进水主管、第一流量计和混水三通接分水器，分水器通过第一水管组接直线加速器，直线加速器通过第二水管组接集水器，集水器依次通过第一三通、第一回水主管、第二三通和第二回水主管与制冷机相连。其把从加速器换热流道出口流出来的部分高温回水掺混到冷却水中的方法，可以解决制冷机动态调节过程中的滞后性问题，实现对直线加速器精确温控。

Description

一种用于直线加速器的水冷系统
技术领域
本发明涉及直线加速器的温控技术与水冷设备技术领域，尤其是涉及一种用于直线加速器的水冷系统。
背景技术
加速器是一种使带电粒子增加动能的装置，可用于原子核实验、放射性医学、放射性化学、放射性同位素的制造、非破坏性探伤等。英国科学家G.Ising在1924年提出直线加速器的初始概念，德国科学家Rolf Wideroe在1928年给出了一种实际可行的直线加速器设计方案，加速器的漂移管交替地接高频电源和接地。但是，漂移管的长度需要随着粒子速度的增加而变长，以保证粒子每次可以在正确的时间到达间隙从而被加速。当粒子速度很高时，需要采用更高频率的功率源以提高加速效率。高频电磁场在直线加速器腔体内产生较强的热效应，其特点是热流密度大且热负荷不断波动，所以要在空间上和时间上对腔体进行高精度的恒温控制。目前，中国、美国、欧洲、日本等都已建或正在筹建直线加速器工程，从公开的技术文献可知这些工程都采用了水冷系统，但还没有相关的发明专利对直线加速器的水冷系统进行说明。直线加速器多建造在设置有辐射防护的封闭空间内，考虑安全维护、节约空间以及操作便捷等因素，直线加速器水冷系统的制冷机需设置在封闭空间之外，它到被冷却的加速器腔体之间有一定的管道距离，这使得制冷机对温控对象的动态调节有一定的滞后性，严重影响了温控精度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种用于直线加速器的水冷系统。从而有效解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种用于直线加速器的水冷系统，其特点是包括主流回路和混水回路，所述的主流回路包括制冷机，制冷机的输出冷却水依次通过进水主管、第一流量计和混水三通接分水器，分水器通过第一水管组接直线加速器，直线加速器通过第二水管组接集水器，集水器依次通过第一三通、第一回水主管、第二三通和第二回水主管与制冷机相连；所述的混水回路包括缓冲水箱，流出集水器的部分高温回水经第一三通的出口分流至缓冲水箱内，缓冲水箱上设置有缓冲水箱第一出口和缓冲水箱第二出口，缓冲水箱内的部分回水经缓冲水箱第一出口流入增压泵经增压后部分回水从通过第三三通的出口依次接第二流量计和电磁阀然后进入混水三通，混水三通内高温回水与制冷机输出的冷却水直接掺混；增压泵经增压后的其余回水通过第三三通的另一出口经稳压阀接缓冲水箱三通支路入口，缓冲水箱三通支路入口通过缓冲水箱三通出口与第二三通相连。
所述的进水主管和集水器上对应设置有温度传感器，所述的分水器上对应设置有压力传感器，所述的第一水管组和第二水管组分别有与直线加速器的换热流道相连的多个水管组成，实现对直线加速器的冷却。
所述的混水三通上设置有混水三通第一入口、混水三通第二入口和混水三通出口，混水三通第二入口所在的支管与混水三通主管的内圆相贯线处设置有混水三通导流叶片，混水三通导流叶片呈楔形结构，混水三通导流叶片延伸到混水三通主管内部；所述的第一流量计输出端与混水三通第一入口相连，混水三通出口与分水器相连，混水三通第二入口与电磁阀相连。通常，混入的高温回水与制冷机输出的冷却水存在较大温差，且进水主管内流速不大，如果高温回水与冷却水不能很好地掺混，将存在混水三通内部存在水温分层的现象，这种分层现象会导致分水器分流给若干第一水管组的冷却水的温度分布不均匀，进而影响加速器温度控制精度。所述混水三通导流叶片，可在混水三通主管内形成局部绕流，促使高温回水和冷却水更好地掺混。
所述的缓冲水箱上还设置有缓冲水箱入口，缓冲水箱入口与第一三通的出口相连通，缓冲水箱第二出口接缓冲水箱三通的主管。
所述的第二流量计的输出管路上设置有温度传感器，所述的第三三通与稳压阀之间的连接管路上设置有压力传感器，稳压阀除了可以稳定增压泵输出管路的压力，便于精确调节混水流量之外，还将压力高于回水主回路的局部回水经所述缓冲水箱三通支路入口回流至主管。
本发明的有益效果是：所述的一种用于直线加速器的水冷系统及温控方法，其把从加速器换热流道出口流出来的部分高温回水掺混到冷却水中的方法，可以解决制冷机动态调节过程中的滞后性问题，实现对直线加速器精确温控。
附图说明：
图1是本发明的水冷系统结构原理示意图；
图2是本发明的混水三通的主视结构示意图；
图3是本发明的混水三通的俯视结构示意图；
图4是本发明的混水三通沿支管轴线剖视结构示意图；
图5是本发明的缓冲水箱的主视结构示意图；
图6是本发明的缓冲水箱的俯视结构示意图。
图中所示：1.制冷机；2.温度传感器；3.进水主管；4.第一流量计；5.混水三通；6.压力传感器；7.分水器；8.第一水管组；9.直线加速器；10.第二水管组；11.集水器；12.第一三通；13.第一回水主管；14.第二三通；15.第二回水主管；16.缓冲水箱；17.增压泵；18.第三三通；19.第二流量计；20.电磁阀；21.稳压阀；51.混水三通第一入口；52.混水三通第二入口；53.混水三通出口；54.混水三通导流叶片；161.缓冲水箱入口；162.缓冲水箱第一出口；163.缓冲水箱第二出口；164.缓冲水箱三通支路入口；165.缓冲水箱三通出口。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实例作进一步详述：
如图1至6所示，所述的一种用于直线加速器的水冷系统，其特点是包括主流回路和混水回路，所述的主流回路包括制冷机1，制冷机1的输出冷却水依次通过进水主管3、第一流量计4和混水三通5接分水器7，分水器7通过第一水管组8接直线加速器9，直线加速器9通过第二水管组10接集水器11，集水器11依次通过第一三通12、第一回水主管13、第二三通14和第二回水主管15与制冷机1相连；所述的混水回路包括缓冲水箱16，流出集水器11的部分高温回水经第一三通12的出口分流至缓冲水箱16内，缓冲水箱16上设置有缓冲水箱第一出口162和缓冲水箱第二出口163，缓冲水箱16内的部分回水经缓冲水箱第一出口162流入增压泵17经增压后部分回水从通过第三三通18的出口依次接第二流量计19和电磁阀20然后进入混水三通5，混水三通5内高温回水与制冷机1输出的冷却水直接掺混；增压泵17经增压后的其余回水通过第三三通18的另一出口经稳压阀21接缓冲水箱三通支路入口164，缓冲水箱三通支路入口164通过缓冲水箱三通出口165与第二三通14相连。
所述的进水主管3和集水器11上对应设置有温度传感器2，所述的分水器7上对应设置有压力传感器6，所述的第一水管组8和第二水管组10分别有与直线加速器9的换热流道相连的多个水管组成，实现对直线加速器9的冷却。
所述的混水三通5上设置有混水三通第一入口51、混水三通第二入口52和混水三通出口53，混水三通第二入口52所在的支管与混水三通主管的内圆相贯线处设置有混水三通导流叶片54，混水三通导流叶片54呈楔形结构，混水三通导流叶片54延伸到混水三通主管内部；所述的第一流量计4输出端与混水三通第一入口51相连，混水三通出口53与分水器7相连，混水三通第二入口52与电磁阀20相连。通常，混入的高温回水与制冷机输出的冷却水存在较大温差，且进水主管内流速不大，如果高温回水与冷却水不能很好地掺混，将存在混水三通内部存在水温分层的现象，这种分层现象会导致分水器分流给若干第一水管组的冷却水的温度分布不均匀，进而影响加速器温度控制精度。所述混水三通导流叶片，可在混水三通主管内形成局部绕流，促使高温回水和冷却水更好地掺混。
所述的缓冲水箱16上还设置有缓冲水箱入口161，缓冲水箱入口161与第一三通12的出口相连通，缓冲水箱第二出口163接缓冲水箱三通的主管。
所述的第二流量计19的输出管路上设置有温度传感器2，所述的第三三通18与稳压阀21之间的连接管路上设置有压力传感器6，稳压阀除了可以稳定增压泵输出管路的压力，便于精确调节混水流量之外，还将压力高于回水主回路的局部回水经所述缓冲水箱三通支路入口回流至主管。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于直线加速器的水冷系统，其特征是包括主流回路和混水回路，所述的主流回路包括制冷机，制冷机的输出冷却水依次通过进水主管、第一流量计和混水三通接分水器，分水器通过第一水管组接直线加速器，直线加速器通过第二水管组接集水器，集水器依次通过第一三通、第一回水主管、第二三通和第二回水主管与制冷机相连；所述的混水回路包括缓冲水箱，流出集水器的部分高温回水经第一三通的出口分流至缓冲水箱内，缓冲水箱上设置有缓冲水箱第一出口和缓冲水箱第二出口，缓冲水箱内的部分回水经缓冲水箱第一出口流入增压泵经增压后部分回水从通过第三三通的出口依次接第二流量计和电磁阀然后进入混水三通，混水三通内高温回水与制冷机输出的冷却水直接掺混；增压泵经增压后的其余回水通过第三三通的另一出口经稳压阀接缓冲水箱三通支路入口，缓冲水箱三通支路入口通过缓冲水箱三通出口与第二三通相连。
2.如权利要求1所述的一种用于直线加速器的水冷系统，其特征在于：所述的进水主管和集水器上对应设置有温度传感器，所述的分水器上对应设置有压力传感器，所述的第一水管组和第二水管组分别有与直线加速器的换热流道相连的多个水管组成，实现对直线加速器的冷却。
3.如权利要求1所述的一种用于直线加速器的水冷系统，其特征在于：所述的混水三通上设置有混水三通第一入口、混水三通第二入口和混水三通出口，混水三通第二入口所在的支管与混水三通主管的内圆相贯线处设置有混水三通导流叶片，混水三通导流叶片呈楔形结构，混水三通导流叶片延伸到混水三通主管内部；所述的第一流量计输出端与混水三通第一入口相连，混水三通出口与分水器相连，混水三通第二入口与电磁阀相连。
4.如权利要求1所述的一种用于直线加速器的水冷系统，其特征在于：所述的缓冲水箱上还设置有缓冲水箱入口，缓冲水箱入口与第一三通的出口相连通，缓冲水箱第二出口接缓冲水箱三通的主管。
5.如权利要求1所述的一种用于直线加速器的水冷系统，其特征在于：所述的第二流量计的输出管路上设置有温度传感器，所述的第三三通与稳压阀之间的连接管路上设置有压力传感器。
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