CN107222969B - 用于电连接同步加速器环形部段的装置 - Google Patents

用于电连接同步加速器环形部段的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电连接同步加速器环形部段的装置，其在同步加速器的环形管的两个接续部段之间进行电连接，包括：能够紧固到部段的第一端部件和第二端部件，每个端部件包括具有小面的管状部分；导电的弹性指状件，每个指状件支承在两个管状部分的每个上，同时能够在所述小面之一上滑动；以及支承在每个指状件上的至少一个臂，每个臂相对于端部中的一个固定。

Description

用于电连接同步加速器环形部段的装置
本申请要求法国专利申请号16/52454的优先权权益，其内容通过法律可允许的最大程度整体地通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及用于电连接同步加速器的环形管的部段的装置。
背景技术
在运行的同步加速器中，粒子束遵循环形轨迹。粒子束前进通过真空管。管被分成多个部段。例如，具有超过几百米周长的同步加速器被分成从200mm 到5m范围内的各种长度的多于一百个部段。每个部段包括在产生磁引导场的一个或多个电磁体的内部。每个部段具有界定可以具有从一个部段到另一个部段可变形状的内截面的导电壁。相邻部段通过连接装置连接。使同步加速器能够操作的电流平行于部段壁中以及连接装置中的粒子束行进。为实现这点，连接装置具有使电流能够平行于粒子束流动的轴向电连续性。
在维护或修理阶段期间，管可以填充以外部空气。然后必须执行脱气。在脱气期间，整个管被加热到高于150℃的温度并且存在于管中的气体被泵出。在加热期间，热膨胀致使相邻部段的端部之间的相对移位。连接装置应该在具有可以改变的位置的部段之间提供轴向电持续性。在2008年意大利热那亚 EPAC08的论文集中946-950页公开的J.T.Seeman等人的题为“Last Year of PEP-II B-Factory Operation(PEP-II B-工厂运行的最后一年)”的文章在图8中示出了这种连接装置。
图1是布置在环形同步加速器管的部段3与部段4之间的与上述文章的图8 的装置类似的连接装置1的简化横截面视图。
部段3和部段4是管状的，具有公共轴线D。轴线D与粒子束将要行进所沿的管轴线相应。这些部段包括从端部远离轴线D径向延伸的相应凸缘5和6。定位在凸缘之间的密封金属波纹管7通过未示出的密封紧固件连接到凸缘的周边。
由部段3和4、凸缘以及波纹管7界定的空间处于真空下，并且连接装置1 完全地包含在该空间内。
连接装置1包括可以通过螺钉10紧固到凸缘5的环9以及可以通过螺钉12 紧固到凸缘6的环11。环11通过管状部分13轴向地延伸，管状部分具有与部段4相同的内横截面。
装置还包括指状件15。每个指状件15具有保持在环9与凸缘5之间的一端并且与部段3的内表面一致地轴向延伸。指状件15具有支承在管状部分13的外侧上的另一端。对于每个指状件15，簧片17具有在指状件15支承在管状部分13上的位置处支承在指状件15上的一端。簧片17的另一端通过其中一个螺钉12保持在适当位置。
部段3和4、管状部分13以及指状件15由导电材料制成。管状部分13与部段4在接触区域19上电接触。每个指状件15与部段3电接触。管状部分13 与指状件15之间的电接触是由于指状件在簧片17的压力下支承在该部分上。然后电流可以从部段3轴向地流动到部段4。
在部段3与部段4之间的相对移位过程中，紧固到部段3上的指状件15在紧固到部段4的管状部分13上滑动，管状部分13与指状件15在移位期间保持电接触。
这种装置提出了各种实现方式、性能及可靠性问题。
发明内容
由此，实施方式的目的是提供一种在同步加速器管的两个接续部段之间电连接的装置，至少部分地克服一些上述弊端。
由此，实施方式提供了一种在同步加速器的环形管的两个接续部段之间电连接的装置，包括：能够紧固到部段的第一端部件和第二端部件，每个端部件包括具有小面的管状部分；导电的弹性指状件，每个指状件与两个管状部分中的每个接触，每个接触是与所述小面之一的滑动接触；以及支承在每个指状件上的至少一个臂，每个臂相对于其中一个端部件固定。
根据实施方式，所述至少一个臂包括径向地支承在每个指状件上的朝向内部的第一臂和第二臂，第一臂相对于第一端部件固定，并且第二臂相对于第二端部件固定。
根据实施方式，每个指状件的端部通过弯曲部分延续。
根据实施方式：弯曲部分弯曲成超过U形弯转；并且对于每个指状件来说，支承在指状件上的每个臂相对于包括支承在弯曲部分上的平坦表面的第三臂固定。
根据实施方式，弯曲部分以范围从185度到220度的角度弯曲。
根据实施方式，装置包括指状件引导元件。
根据实施方式，指状件引导元件是布置在管状部分的小面之间的分隔件。
根据实施方式，每个指状件端部与相关联的引导分隔件之间的总间隙在从 0.4mm到0.6mm的范围内。
根据实施方式，用于紧固到第一部段的端部件的管状部分在装置的端侧上具有内横截面，该内横截面具有与第一部段的内横截面的形状相同的(误差) 在0.5mm内的形状。
根据实施方式，每个管状部分在位于指状件一侧的管状部分的端部处具有小于0.5mm的壁厚。
根据实施方式，所述至少一个臂与最靠近所述至少一个臂的小面之间的距离在从1mm到5mm的范围内。
实施方式提供了包括通过诸如上述装置连接的部段的同步加速器。
在下面结合附图的具体实施方式的非限定描述中，将详细地讨论上述以及其他的特征和优点。
附图说明
图1是布置在环形同步加速器管的部分之间的连接装置的简化横截面视图；
图2是连接装置的实施方式的立体横截面视图；
图3是连接装置的另一个实施方式的局部简化横截面视图；以及
图4是连接装置的另一个实施方式的局部简化横截面视图。
具体实施方式
在各附图中相同的元件以相同的附图标记表示，并且此外，各附图不是按比例的。为了清楚起见，仅示出并且详细描述了对于理解所描述的实施方式有用的那些步骤和元件。
在下面的描述中，除非另外具体指明，否则术语“导电的”表示导电元件。
在下面的描述中，在与对准部段相应的参考位置(即在部段之间没有相对移位)中，示出并详细描述了在同步加速器管的两个部段之间电连接的装置。
图2是用于电连接环形同步加速器管的两个部段的装置30的实施方式的立体横截面视图。
装置30包括具有公共轴线D的两个端部件32。当装置30在运行的同步加速器中处于适当位置时，轴线D对应于粒子束的轴线。每个端部件32包括导电的轴向延伸的管状部分34。管状部分34例如是圆柱形的。其他管状形状也是可能的，例如具有沿着轴线变化的横截面的管状形状。每个管状部分34在其与另一管状部分34相对的端部处通过远离轴线D延伸的环36延续。每个环36设有附接孔38并且用于紧固到其中一个部段的凸缘。每个管状部分34及相应的部段具有相同的内横截面，例如，具有误差在0.5mm内的相同形状。
每个管状部分34包括在其外表面上的小面40，每个小面是与轴线D平行的平坦表面。相邻小面通过轴向延伸的分隔件42间隔开。分隔件42包括延伸部43，延伸部在与环36相对的一侧上延伸超出管状部分34的端部。
装置30包括弹性导电指状件44，每个指状件轴向地延伸并且具有支承在位于两个管状部分34上的两个小面40上的端部。在它们的参考位置，与每个指状件相关联的两个小面40位于同一平面中，例如，误差在2度内。因此，每个指状件支承在两个管状部分34的每个上，并且每个指状件的端部定位在两个分隔件42之间。
对于每个端部件来说，具有轴线D并且由直线部分(即，多边形形状)形成的环形部件46紧固到延伸部43的端部。每个直线部分平行于小面并且在部件46中与支承在弹性指状件44之一上的刚性臂48相对应。
当装置30处于两个部段(它们的相邻端部更靠近彼此移动或者远离彼此拉开)之间的适当位置时，指状件相对于管状部分34中的一个和/或另一个在分隔件42之间轴向地滑动。分隔件42由此能够在滑动过程中引导指状件44。在每个指状件44与相关联的分隔件42之间设有间隙，以允许在部段的端部之间沿径向或横向方向的相对移位。
由于臂48支承在指状件上，因而对于部段的端部的各个位置而言，指状件 44保持与管状部分34电接触。由此，当粒子束在同步加速器中行进时，电流可以在部段之间遵循轴向路径。
在装置30中，在相邻指状件44之间设置分隔件42能够确保指状件保持在适当位置并且避免了相邻指状件重叠的任何风险。因此，装置30特别可靠。
作为示例，指状件44由含有铍(例如1％到3％之间的铍)的铜合金制成。指状件可以具有范围从0.15mm到0.25mm的厚度。每个臂48与最靠近臂的小面40隔开的距离可以在从1mm到5mm的范围内。作为示例，端部件可以由不锈钢或铝合金(例如7075铝合金)制成。作为示例，在指状件端部44与两个相关联分隔件42中每个之间的间隙总和，或者指状件端部与分隔件之间的总间隙，在从0.4mm到0.6mm的范围内。
图3是用于电连接同步加速器的环形管的两个部段的装置50的另一个实施方式的局部简化横截面视图。装置50与图2的装置30相对应，其中由指状件 52替代指状件44。它由此包括端部件32，每个端部件包括管状部分34和环36 (部分地示出)。它还包括臂48，每个臂经由分隔件42(图3中未示出)相对于其中一个部件32固定。
指状件52的中间部分53以与图2的指状件44相同的方式布置。在该实施方式中，指状件52的端部包括弯曲部分54。
作为示例，每个弯曲部分使中间部分53沿着从轴向方向到端部方向变化的方向延伸。端部方向与轴向方向之间的角度表征每个弯曲部分。在沿着轴线D 的横截面中，弯曲部分例如可以具有圆弧的形状。于是，表征弯曲部分的角度，或者弯曲部分的角度，对应于圆弧的角度。在示出的示例中，弯曲部分是半圈形状，即，它们具有误差在5°内的180°的角度。弯曲部分54向外弯曲，即每个指状件52的弯曲部分远离轴线D从中间部分开始。
当装置50未处于适当位置时，可能发生例如在处理操作期间，端部件32 远离彼此拉动。当指状件52的弯曲部分54抵靠臂48时，这种拉开停止。然后可以操作装置50，而没有装置的元件分离的风险。
图4是用于电连接同步加速器的环形管的两个部段的装置60的另一个实施方式的局部简化横截面视图。装置60与图2的装置30相对应，其中由指状件 62替代指状件44，指状件62具有包括弯曲部分64的端部，弯曲部分弯曲超过半圈，即，弯曲部分64具有大于180度的角度。作为示例，位于每个端部处的弯曲部分64以从范围185度到220度的角度弯曲。弯曲部分64向外弯曲。由此，在每个管状部分34的位于指状件一侧的端部处，管状部分的内表面与指状件仅隔开管状部分的壁厚70。
臂66从每个臂48朝向相对于臂48固定的端部件32轴向地延伸。每个臂 66在轴线D一侧具有与小面40平行并且与小面相对定位的表面68。每个弯曲部分64在一侧支承于表面68上且在另一侧支承于小面40上。
当装置60处于两个部段(它们的端部彼此更靠近或远离彼此拉开)之间的适当位置时，指状件同时在小面40上和表面68上滑动。
在装置60中，支承在指状件62上的臂48以及支承在弯曲部分上的臂66 的设置能够在每个指状件62与相关联的小面40之间保持特别导电的电接触。当粒子束行进通过同步加速器时，对抗电流的轴向电流的电阻由此特别低。
作为示实例，指状件62的弯曲部分64具有范围从4mm到7mm的径向尺寸或高度。小面40与相对表面68隔开的高度可以是在没有臂66的情况下弯曲弯曲部分64将具有的高度减去小于1mm的压缩高度。
前述实施方式的优点在于，提供了相对于端部件固定并且支承在指状件上的刚性臂，每个指状件支承在两个管状部分的小面上同时能够在其上滑动，提供了特别抵靠的电接触。
已经描述了具体实施方式。本领域中的技术人员将会想到各种修改和变型。特别地，尽管在所描述的实施方式中，每个管状部分的内部是具有轴线D的圆柱形的，但是在其他实施方式中可以提供沿着轴线D逐渐变化的内横截面。由此，可以获得在具有不同形状的内横截面的部段之间电连接的装置。于是每个管状部分在装置的端部高度处具有与相应部段的内横截面相同的内横截面。在位于指状件一侧的端部的高度处，还可以提供具有的内横截面接近管状部分的外横截面的管状部分，使得管状部分在此端部具有例如小于0.5mm的小的壁厚 (参考图4中的70)。
此外，尽管在所描述的实施方式中，指状件轴向地延伸，但是也可以提供在具有不同形状的内横截面的部段之间电连接的装置的其他实施方式，其中指状件也可以沿着与轴线D形成小角度(例如，小于5度的角度)的方向延伸。
此外，尽管臂48是相对于端部件32固定的环形部件46的臂，但是臂也可以以与弹性指状件在小面上的滑动相适应的任何其他方式紧固到端部件32。例如，在关于图3和图4所描述的实施方式的变型中，使所述臂延伸的臂66可以紧固到位于与轴线D相对的一侧的分隔件42的表面，并且然后可以省去分隔件的延伸部43。
尽管在关于图4所描述的实施方式中臂48和臂66 抵靠弹性指状件，但是仅臂66抵靠弹性指状件的其他实施方式也是可能的。
尽管在所描述的实施方式中指状件布置在引导的分隔件42之间，但是也可以通过能够确保指状件保持在适当位置并且避免相邻指状件重叠的任何风险的任何引导元件来引导指状件。
这些修改、变型和改进旨在是本公开的一部分，并且旨在属于本发明的精神与范围内。因此，上面的描述仅仅是示例性的，而不旨在进行限定。本发明仅在所附权利要求及其等同物中限定。

Claims (12)

1.一种在同步加速器的环形管的两个接续部段之间电连接的装置，包括：
能够紧固到所述部段的第一和第二端部件(32)，每个端部件包括具有小面(40)的管状部分(34)；
导电的弹性指状件(44；52；62)，每个指状件与两个管状部分中的每个接触，每个接触是与所述小面之一的滑动接触；以及
支承在每个指状件上的至少一个臂(48；66)，每个臂都相对于所述端部件中的一个固定。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个臂包括径向地支承在每个指状件(44；52；62)上的朝向内部的第一臂和第二臂(48；66)，所述第一臂相对于所述第一端部件(32)固定，并且所述第二臂相对于所述第二端部件(32)固定。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，每个指状件(52；62)的端部通过弯曲部分(54；64)延伸。
4.根据权利要求3所述的装置，其中：
所述弯曲部分(64)弯曲超过半圈；并且
对于每个指状件来说，支承在所述指状件上的每个所述臂相对于包括支承在所述弯曲部分上的平坦表面(68)的第三臂固定。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述弯曲部分(64)以范围从185度到220度的角度弯曲。
6.根据权利要求1所述的装置，包括指状件引导元件(42)。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述指状件引导元件是布置在所述管状部分(34)的小面(40)之间的分隔件(42)。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，每个指状件端部与相关联的分隔件(42)之间的总间隙在从0.4mm到0.6mm的范围内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，用于紧固到第一部段的端部件的所述管状部分(34)在所述装置的端侧上具有内横截面，所述内横截面具有与所述第一部段的内横截面的形状相同的误差在0.5mm内的形状。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，每个管状部分(34)在位于所述指状件一侧的所述管状部分的端部处具有小于0.5mm的壁厚。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述至少一个臂与最靠近所述至少一个臂的小面之间的距离在从1mm到5mm的范围内。
12.一种同步加速器，包括通过权利要求1至11中任一项所述的装置连接的部段。
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