CN107809836A - 一种用于超导磁体的拉杆机构 - Google Patents

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吴振林
夏贤峰
宋云涛
陈永华
陈根
杨庆喜
李君君
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Abstract

本发明公开了一种用于超导磁体的拉杆机构，包括杜瓦管以及安装在杜瓦管内的低温段拉杆结构和高温段拉杆结构，低温段拉杆结构一端连接超导磁体的骨架，另一端连接高温段拉杆结构，高温段拉杆结构与环境相接触；本发明通过在低温段使用碳纤维拉杆，高温段使用G10拉杆，不仅能够显著增加拉杆的强度，同时能够减少热量从高温段向低温段的传递，减少超导磁体骨架的热负荷；通过旋动精密调节螺母可以对拉杆进行调节，进而调整超导磁体中平面位置，实现对超导磁体中平面的快速调节；通过精密调节螺母和精密调节螺纹上的读数，可以读取拉杆的调节距离，实现对超导磁体中平面的精确调节。

Description

一种用于超导磁体的拉杆机构
技术领域
本发明属于超导磁体技术领域，涉及一种拉杆机构，具体是一种用于超导磁体的拉杆机构。
背景技术
随着目前癌症治疗的需求上升，质子治疗成为一种有效治疗肿瘤的手段。因为质子在物质中的Bragg峰的能量分布特性，通过控制质子Bragg峰的位置可以达到有效杀伤病灶，同时减少对周围健康组织的破坏的目的。
加速器是质子治疗装置中的核心部件，可以加速质子、提高质子能量。超导磁体为加速器提供加速质子所需的背景约束磁场和聚焦磁场。目前使用的超导磁体主要使用NbTi低温超导线材，使用液氦浸泡超导线圈达到冷却目的，工作温度约为4.2K。超导磁体安装在加速器后，为了保证给粒子可以得到稳定的加速磁场，需要对超导磁体中平面位置进行调节。
目前使用超导磁体拉杆对超导磁体中平面位置进行调节，但因为拉杆连接超导磁体的低温段与常温环境，导致热量向超导线圈的传递，增加超导线圈热负荷，不利于超导线圈的工作稳定性。而且在调节过程中无法了解拉杆的调节距离，不利于对超导磁体位置进行精密微调。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于超导磁体的拉杆机构，能够对超导磁体进行快速调节，并可读取调节距离，实现对超导磁体的精密调节，并且显著减少超导磁体热负荷，保证超导磁体的稳定运行。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于超导磁体的拉杆机构，包括杜瓦管以及安装在杜瓦管内的低温段拉杆结构和高温段拉杆结构，所述低温段拉杆结构一端连接超导磁体的骨架，另一端连接高温段拉杆结构，所述高温段拉杆结构与环境相接触。
进一步地，所述低温段拉杆结构包括碳纤维拉杆，所述碳纤维拉杆一端设有连接头，另一端设有第一万向节，所述连接头通过螺纹与超导磁体的骨架相连。
进一步地，所述第一万向节上设有冷屏。
进一步地，所述高温段拉杆结构包括G10拉杆，所述G10拉杆通过第二万向节连接顶部拉杆的一端，所述顶部拉杆的另一端设有精密调节螺纹以及与其螺纹配合的精密调节螺母。
进一步地，所述顶部拉杆上套有波纹管。
进一步地，所述精密调节螺母上设有可动刻度，所述精密调节螺纹上设有固定刻度。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的拉杆机构，在低温段使用碳纤维拉杆，高温段使用G10拉杆，不仅能够显著增加拉杆的强度，同时能够减少热量从高温段向低温段的传递，减少超导磁体骨架的热负荷；
2、本发明提供的拉杆机构，通过旋动精密调节螺母可以对拉杆进行调节，进而调整超导磁体中平面位置，实现对超导磁体中平面的快速调节；
3、本发明提供的拉杆机构，通过精密调节螺母和精密调节螺纹上的读数，可以读取拉杆的调节距离，实现对超导磁体中平面的精确调节。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明精密调节螺母和精密调节螺纹的读数示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供了一种用于超导磁体的拉杆机构，包括杜瓦管1以及安装在杜瓦管1内的低温段拉杆结构和高温段拉杆结构，低温段拉杆结构一端连接超导磁体的骨架，另一端连接高温段拉杆结构，高温段拉杆结构与环境相接触。
低温段拉杆结构包括碳纤维拉杆2，碳纤维拉杆2一端设有连接头3，另一端设有第一万向节4，连接头3通过螺纹与超导磁体的骨架相连，第一万向节4上设有冷屏5。
高温段拉杆结构包括G10拉杆7，通过在低温段拉杆结构使用碳纤维拉杆2，在高温段拉杆结构使用G10拉杆7，碳纤维材料在低温段的导热系数比G10小，可以显著减少高温段向低温段传递的热量，减少超导磁体的热负荷，保证超导磁体的稳定运行，同时碳纤维和G10材料抗拉强度高，满足拉杆性能要求。
G10拉杆7一端连接第一万向节4，另一端通过第二万向节8连接顶部拉杆9的一端，顶部拉杆9的另一端设有精密调节螺纹10以及与其螺纹配合的精密调节螺母11，通过旋动精密调节螺母11，可以调节各拉杆，进而调节超导磁体的中平面位置，顶部拉杆9上套还有波纹管12。
如图2所示，精密调节螺母11上设有可动刻度，精密调节螺纹10上设有固定刻度，旋动精密调节螺母11时，精密调节螺母11在精密调节螺纹10上的移动距离可以读取，实现超导磁体中平面的精密调节。
精密调节螺母11和精密调节螺纹10的读数方法与螺旋测微仪的读数方法类似，精密调节螺母11每旋转一周，在精密调节螺纹10上移动一个螺距的距离h，精密调节螺母11上的可动刻度分为60等分，每转动一小格，在螺纹上移动h/60的距离。精密调节螺纹10上的刻度是固定刻度，每个刻度的长度对应一个螺纹螺距h,精密调节螺母上的刻度是可动刻度，每个刻度对应的距离为h/60，从而拉杆调节距离＝固定刻度×h+可动刻度(可估读一位)×h/60。
本发明提供的拉杆机构，在低温段使用碳纤维拉杆，高温段使用G10拉杆，不仅能够显著增加拉杆的强度，同时能够减少热量从高温段向低温段的传递，减少超导磁体骨架的热负荷；通过旋动精密调节螺母可以对拉杆进行调节，进而调整超导磁体中平面位置，实现对超导磁体中平面的快速调节；通过精密调节螺母和精密调节螺纹上的读数，可以读取拉杆的调节距离，实现对超导磁体中平面的精确调节。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于超导磁体的拉杆机构，其特征在于：包括杜瓦管(1)以及安装在杜瓦管(1)内的低温段拉杆结构和高温段拉杆结构，所述低温段拉杆结构一端连接超导磁体的骨架，另一端连接高温段拉杆结构，所述高温段拉杆结构与环境相接触。
2.根据权利要求1所述的一种用于超导磁体的拉杆机构，其特征在于：所述低温段拉杆结构包括碳纤维拉杆(2)，所述碳纤维拉杆(2)一端设有连接头(3)，另一端设有第一万向节(4)，所述连接头(3)通过螺纹与超导磁体的骨架相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于超导磁体的拉杆机构，其特征在于：所述第一万向节(4)上设有冷屏(5)。
4.根据权利要求1所述的一种用于超导磁体的拉杆机构，其特征在于：所述高温段拉杆结构包括G10拉杆(7)，所述G10拉杆(7)通过第二万向节(8)连接顶部拉杆(9)的一端，所述顶部拉杆(9)的另一端设有精密调节螺纹(10)以及与其螺纹配合的精密调节螺母(11)。
5.根据权利要求4所述的一种用于超导磁体的拉杆机构，其特征在于：所述顶部拉杆(9)上套有波纹管(12)。
6.根据权利要求4所述的一种用于超导磁体的拉杆机构，其特征在于：所述精密调节螺母(11)上设有可动刻度，所述精密调节螺纹(10)上设有固定刻度。
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