CN108269723B - 一种四维可调大功率回旋管管座 - Google Patents

一种四维可调大功率回旋管管座 Download PDF

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Abstract

本发明属于电子回旋共振加热系统技术领域，具体涉及一种四维可调大功率回旋管管座。本发明的四维可调大功率回旋管管座，包括：管座基座、二维水平移动组件、第一水平驱动机构、第二水平驱动机构、回旋组件、回旋驱动机构和管座旋转台面；本发明解决了现有的回旋管管座安装调节困难，使得回旋管输出的微波传输路径轴线与传输系统轴线存在较大的偏差，影响传输效率，甚至可能打火使系统无法正常运行的技术问题。通过合理、巧妙设计调节机构结构及规划调节机构布局，在有限的台面空间上实现了管座在高低、左右、前后、旋转四个维度上的灵活、平滑、精确调节，完全能够满足电子回旋系统对超重大功率回旋管与传输系统的精确对接要求。

Description

一种四维可调大功率回旋管管座
技术领域
本发明属于电子回旋共振加热系统技术领域，具体涉及一种四维可调大功率回旋管管座。
背景技术
电子回旋共振加热系统包括高功率毫米波波源、传输系统和发射天线，所采用的波源一般为输出兆瓦量级功率的回旋管。为了保证与托卡马克聚变研究装置的正确对接，从而获得稳定的高功率微波高效注入等离子体，电子回旋共振加热系统的安装步骤为：先将发射天线与托卡马克装置窗口对接，然后根据系统总体设计布局从天线微波密封窗口处开始向前安装传输系统，最后在固定传输系统走向的前提下完成波源回旋管与传输系统的对接。
大功率回旋管一般为近长圆柱体结构，高约两米多，重约一吨，其微波输出窗口接口法兰一般为Φ160的刀口法兰与传输系统对接。回旋管质量较大，传输系统中与回旋管对接的传输部件质量相对于回旋管非常轻，且对接口口径较小。如果回旋管与传输系统错位对接，将有可能带来以下问题：传输系统定位不稳时，将拖动传输部件，使传输线准直度变差；传输系统稳固定位时，产生较大的扭力矩，使无法正常真空密封，从而影响传输系统真空度，严重时甚至可能损坏昂贵易碎的回旋管金刚石密封窗口。
现有的回旋管管座只能调节高度，在调节其它维度时一般采用人工撬杠的方法，经常过度调节，调节量非常大，且定位非常不准确，无法实现与传输线的精确对接。解决的办法是先粗定位，然后将与回旋管对接的传输部件与传输系统断开，与回旋管对接，最后传输系统通过专门的传输部件来消除此安装误差。此种方法将使得回旋管输出的微波传输路径轴线与传输系统轴线存在较大的偏差，影响传输效率，甚至可能打火使系统无法正常运行。因此，需要设计一种可灵活调节的管座，除了支撑回旋管外，还能够实现回旋管相对于传输系统的方位微调，以保证回旋管与传输系统的正确对接。此外，管座的设计还需综合考虑回旋管的供电、供水等问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题为：现有的回旋管管座安装调节困难，使得回旋管输出的微波传输路径轴线与传输系统轴线存在较大的偏差，影响传输效率，甚至可能打火使系统无法正常运行。
本发明的技术方案如下所述：
一种四维可调大功率回旋管管座，包括：管座基座、二维水平移动组件、第一水平驱动机构、第二水平驱动机构、回旋组件、回旋驱动机构和管座旋转台面；
所述管座基座包括管座支架，所述管座支架为镂空的立方体框架结构，其底面上设置有四个高度调节脚，用于支撑管座支架及调节管座支架距离地面的高度。管座支架的四个侧面上还分别设置有前挡板、后挡板和管座门。所述前挡板和后挡板相对设置；前挡板上设置有三个呈倒三角布局的圆形通孔，装配三个高压电缆过孔绝缘套，用于穿过为回旋管阴极、阳极及灯丝供电的供电电缆，同时起到高压电隔离的作用。后挡板上开有四个呈长方形布局的圆形通孔，装配四个冷却水过孔绝缘套，用于穿过为回旋管谐振腔体及阳极回路提供冷却水的冷却水管道，同时起到高压电隔离的作用。所述管座门有两个，且相对设置，两个管座门通过活页装配在管座支架上。管座基座还具有固定支撑板，固定支撑板固定设置于管座支架上表面，所述固定支撑板为一种正方形平板框架结构，用于支撑安装其它部件。固定支撑板上设置有固定支撑滑轨，固定支撑滑轨为方形平板框架结构，用于作为二维水平移动组件的滑动轨道。
所述二维水平移动组件包括水平移动台、下导向固定板和上导向固定板。
水平移动台为方形平板框架结构，在水平移动台四个框架边框的中央沿边框长度方向设置有长凹槽，在长凹槽内设置有若干对第一轴承法兰，每对轴承法兰内均设置有第一轴承转轴。在每个所述第一轴承转轴上还安装有滚针轴承。两个相对设置的长凹槽内的第一轴承转轴的轴向相互平行，且所有第一轴承转轴的轴向均与所述长凹槽的长度方向垂直。位于对侧的长凹槽内的所有第一轴承转轴的轴线共平面，但相邻两个长凹槽内的所有第一轴承转轴的轴线位于上、下两个平面内。
所述下导向固定板为方形平板框架结构，固定连接于水平移动台下方，下导向固定板的内部轮廓尺寸大于固定支撑滑轨的外部轮廓尺寸，使得固定支撑滑轨有部分位于下导向固定板内部。在下导向固定板相对的两个侧面上均匀地分布有若干的短凹槽，若干个第二轴承转轴通过成对使用的第二轴承法兰安装于所述短凹槽内，在每个第二轴承转轴上均设置有Z型轴承。所述第二轴承转轴的轴向沿竖直方向设置，使得水平移动台在水平面内相对于固定支撑滑轨左右滑动时，以下层平面内的第一轴承转轴为转轴的所述滚针轴承以固定支撑滑轨的上表面作为滑动轨道，且Z型轴承能够以固定支撑滑轨的两个相对的侧面作为滑动轨道。
所述上导向固定板为方形平板框架结构，固定连接于水平移动台上方，上导向固定板的内部轮廓尺寸大于方形板形状的回旋底座的外部轮廓尺寸，使得回旋底座有部分位于上导向固定板内部。在上导向固定板相对的两个侧面上均匀地分布有若干的短凹槽，所述上导向固定板设置有短凹槽的相对的两个侧面分别与下导向固定板设置有短凹槽的相对的两个侧面垂直。若干个第二轴承转轴通过成对使用的第二轴承法兰安装于所述短凹槽内，在每个第二轴承转轴上均设置有Z型轴承。所述第二轴承转轴的轴向沿竖直方向设置，使得回旋底座在水平面内相对于水平移动台前后滑动时，以上层平面内的第一轴承转轴为转轴的所述滚针轴承以回旋底座的下表面作为滑动轨道，且Z型轴承能够以回旋底座的两个相对的侧面作为滑动轨道。作为滑动轨道的回旋底座的两个相对的侧面与作为滑动轨道的固定支撑滑轨的两个相对的侧面垂直。
所述回旋组件包括四个回旋固定压板、回旋底座、回旋导轨及若干滚珠。所述回旋导轨设置于回旋底座之上，回旋导轨上表面与回旋底座下表面的对应位置处均开有一圈圆形槽，所述圆形槽内设置有若干滚珠，使得回旋导轨能够相对于回旋底座在水平面内转动。所述管座旋转台面固定连接于回旋导轨，使得管座旋转台面能够与回旋导轨同步转动。四个所述回旋固定压板固定安装于回旋导轨侧面四个对称位置处，用于在完成旋转调节后固定回旋组件防止其转动。
所述第一水平驱动机构能够驱动二维水平移动组件在水平面内前后移动，所述第二水平驱动机构能够驱动二维水平移动组件在水平面内左右移动，所述回旋驱动机构驱动回旋导轨在水平面内旋转。
所述第一水平驱动机构与第二水平驱动机构的结构相同，包括水平驱动基块、水平驱动螺纹座及水平驱动螺杆；所述第一水平驱动机构的水平驱动螺纹座固定安装于固定支撑板上，水平驱动基块固定安装于二维水平移动组件上，通过水平驱动螺杆在水平驱动螺纹座及水平驱动基块中旋进及后退的方式，驱动二维水平移动组件在水平面内前后移动。所述第二水平驱动机构的水平驱动螺纹座固定安装于二维水平移动组件上，水平驱动基块固定安装于回旋组件上，通过水平驱动螺杆在水平驱动螺纹座及水平驱动基块中旋进及后退的方式，驱动回旋组件在水平面内左右移动。所述回旋驱动机构包括回旋驱动滑块、回旋驱动底板、回旋驱动固定块、回旋推杆、回旋驱动螺杆；回旋推杆一端固定连接于管座旋转台面之上，另一端与回旋驱动滑块对接；回旋驱动底板及回旋驱动固定块固定于回旋底座上；回旋驱动滑块套装在回旋驱动螺杆上，当回旋驱动螺杆旋转时带动回旋驱动滑块在其上做往返运动，从而带动管座旋转台面旋转。
本发明的有益效果为：
本发明的装置通过合理、巧妙设计调节机构结构及规划调节机构布局，在有限的台面空间上实现了管座在高低、左右、前后、旋转四个维度上的灵活、平滑、精确调节，完全能够满足电子回旋系统对超重大功率回旋管与传输系统的精确对接要求。
附图说明
图1为本发明的四维可调大功率回旋管管座主视图；
图2为本发明的四维可调大功率回旋管管座侧视图；
图3为本发明的四维可调大功率回旋管管座俯视图；
图4为二维水平移动组件结构示意图；
图5为本水平移动台结构示意图；
图6为上、下导向固定板结构示意图；
其中，1-管座基座，2-二维水平移动组件，3-第一水平驱动机构，4-第二水平驱动机B，5-回旋组件，6-回旋驱动机构，7-管座旋转台面，8-高度调节脚，9-管座支架，10-管座前挡板，11-管座后挡板，12-高压电缆过孔绝缘套，13-冷却水管过孔绝缘套，14-管座门，15-固定支撑面板，16-固定支撑滑轨，17-水平移动台，18-下导向固定板，19-上导向固定板，20-回旋固定压板、21-回旋底座、22-回旋导轨，23-第一轴承法兰，24-第一轴承转轴，25-滚针轴承，26-第二轴承法兰，27-第二轴承转轴，28-Z型轴承，29-水平驱动基块，30-水平驱动螺纹座、31-水平驱动螺杆、32-回旋驱动滑块，33-回旋驱动底板，34-回旋驱动固定块，35-回旋推杆，36-回旋驱动螺杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种四维可调大功率回旋管管座进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种四维可调大功率回旋管管座，包括：本发明包括管座基座1、二维水平移动组件2、第一水平驱动机构3、第二水平驱动机构4、回旋组件5、回旋驱动机构6、管座旋转台面7；
如图2所示，管座基座1包括管座支架9，所述管座支架9为镂空的立方体框架结构，其底面上设置有四个高度调节脚8，用于支撑管座支架9及调节管座支架9距离地面的高度。管座支架9的四个侧面上还分别设置有前挡板10、后挡板11和管座门14。所述前挡板10和后挡板11相对设置；前挡板10上设置有三个呈倒三角布局的圆形通孔，装配三个高压电缆过孔绝缘套12，用于穿过为回旋管阴极、阳极及灯丝供电的供电电缆，同时起到高压电隔离的作用。后挡板11上开有四个呈长方形布局的圆形通孔，装配四个冷却水过孔绝缘套13，用于穿过为回旋管谐振腔体及阳极回路提供冷却水的冷却水管道，同时起到高压电隔离的作用。所述管座门14有两个，且相对设置，两个管座门14通过活页装配在管座支架上。管座基座1还具有固定支撑板15，固定支撑板15固定设置于管座支架9上表面，所述固定支撑板15为一种正方形平板框架结构，用于支撑安装其它部件。固定支撑板15上设置有固定支撑滑轨16，固定支撑滑轨16为方形平板框架结构，用于作为二维水平移动组件2的滑动轨道。
本实施例的管座通过采用滚针轴承及Z型轴承的方式，实现管座在二维水平方向上的位移调节，如图2～6所示，所述二维水平移动组件2包括水平移动台17、下导向固定板18和上导向固定板19。
水平移动台17为方形平板框架结构，在水平移动台17四个框架边框的中央沿边框长度方向设置有长凹槽，在长凹槽内设置有若干对第一轴承法兰23，每对轴承法兰内均设置有第一轴承转轴24。在每个所述第一轴承转轴24上还安装有滚针轴承25。两个相对设置的长凹槽内的第一轴承转轴24的轴向相互平行，且所有第一轴承转轴24的轴向均与所述长凹槽的长度方向垂直。位于对侧的长凹槽内的所有第一轴承转轴24的轴线共平面，但相邻两个长凹槽内的所有第一轴承转轴24的轴线位于两个平面内。
所述下导向固定板18为方形平板框架结构，固定连接于水平移动台17下方，下导向固定板18的内部轮廓尺寸大于固定支撑滑轨16的外部轮廓尺寸，使得固定支撑滑轨16有部分位于下导向固定板18内部。在下导向固定板18相对的两个侧面上均匀地分布有若干的短凹槽，若干个第二轴承转轴27通过成对使用的第二轴承法兰26安装于所述短凹槽内，在每个第二轴承转轴27上均设置有Z型轴承28。所述第二轴承转轴27的轴向沿竖直方向设置，使得水平移动台17在水平面内相对于固定支撑滑轨16左右滑动时，以下层平面内的第一轴承转轴24为转轴的所述滚针轴承25以固定支撑滑轨16的上表面作为滑动轨道，且Z型轴承28能够以固定支撑滑轨16的两个相对的侧面作为滑动轨道。
所述上导向固定板19为方形平板框架结构，固定连接于水平移动台17上方，上导向固定板19的内部轮廓尺寸大于方形板形状的回旋底座21的外部轮廓尺寸，使得回旋底座21有部分位于上导向固定板19内部。在上导向固定板19相对的两个侧面上均匀地分布有若干的短凹槽，所述上导向固定板19设置有短凹槽的相对的两个侧面分别与下导向固定板18设置有短凹槽的相对的两个侧面垂直。若干个第二轴承转轴27通过成对使用的第二轴承法兰26安装于所述短凹槽内，在每个第二轴承转轴27上均设置有Z型轴承28。所述第二轴承转轴27的轴向沿竖直方向设置，使得回旋底座21在水平面内相对于水平移动台17前后滑动时，以上层平面内的第一轴承转轴24为转轴的所述滚针轴承25以回旋底座21的下表面作为滑动轨道，且Z型轴承28能够以回旋底座21的两个相对的侧面作为滑动轨道。作为滑动轨道的回旋底座21的两个相对的侧面与作为滑动轨道的固定支撑滑轨16的两个相对的侧面垂直。
所述回旋组件5包括四个回旋固定压板20、回旋底座21、回旋导轨22及若干滚珠。所述回旋导轨22设置于回旋底座21之上，回旋导轨22上表面与回旋底座21下表面的对应位置处均开有一圈圆形槽，所述圆形槽内设置有若干滚珠，使得回旋导轨22能够相对于回旋底座21在水平面内转动。所述管座旋转台面7固定连接于回旋导轨22，使得管座旋转台面7能够与回旋导轨22同步转动。四个所述回旋固定压板20固定安装于回旋导轨22侧面四个对称位置处，用于在完成旋转调节后固定回旋组件5防止其转动。
所述第一水平驱动机构3能够驱动二维水平移动组件2在水平面内前后移动，所述第二水平驱动机构4能够驱动二维水平移动组件2在水平面内左右移动，所述回旋驱动机构6驱动回旋导轨22在水平面内旋转。
所述第一水平驱动机构3与第二水平驱动机构4的结构相同，包括水平驱动基块29、水平驱动螺纹座30及水平驱动螺杆31；所述第一水平驱动机构3的水平驱动螺纹座30固定安装于固定支撑板15上，水平驱动基块29固定安装于二维水平移动组件2上，通过水平驱动螺杆31在水平驱动螺纹座30及水平驱动基块29中旋进及后退的方式，驱动二维水平移动组件2在水平面内前后移动。所述第二水平驱动机构4的水平驱动螺纹座30固定安装于二维水平移动组件2上，水平驱动基块29固定安装于回旋组件5上，通过水平驱动螺杆31在水平驱动螺纹座30及水平驱动基块29中旋进及后退的方式，驱动回旋组件5在水平面内左右移动。所述回旋驱动机构6包括回旋驱动滑块32、回旋驱动底板33、回旋驱动固定块34、回旋推杆35、回旋驱动螺杆36；回旋推杆35一端固定连接于管座旋转台面7之上，另一端与回旋驱动滑块32对接；回旋驱动底板33及回旋驱动固定块34固定于回旋底座21上；回旋驱动滑块32套装在回旋驱动螺杆36上，当回旋驱动螺杆36旋转时带动回旋驱动滑块32在其上做往返运动，从而带动管座旋转台面7旋转。

Claims (1)

1.一种四维可调大功率回旋管管座，包括：管座基座(1)、二维水平移动组件(2)、第一水平驱动机构(3)、第二水平驱动机构(4)、回旋组件(5)、回旋驱动机构(6)和管座旋转台面(7)；其特征在于：
所述管座基座(1)包括管座支架(9)，所述管座支架(9)为镂空的立方体框架结构，其底面上设置有四个高度调节脚(8)，用于支撑管座支架(9)及调节管座支架(9)距离地面的高度；管座支架(9)的四个侧面上还分别设置有前挡板(10)、后挡板(11)和管座门(14)；所述前挡板(10)和后挡板(11)相对设置；前挡板(10)上设置有三个呈倒三角布局的圆形通孔，装配三个高压电缆过孔绝缘套(12)，用于穿过为回旋管阴极、阳极及灯丝供电的供电电缆，同时起到高压电隔离的作用；后挡板(11)上开有四个呈长方形布局的圆形通孔，装配四个冷却水过孔绝缘套(13)，用于穿过为回旋管谐振腔体及阳极回路提供冷却水的冷却水管道，同时起到高压电隔离的作用；所述管座门(14)有两个，且相对设置，两个管座门(14)通过活页装配在管座支架上；管座基座(1)还具有固定支撑板(15)，固定支撑板(15)固定设置于管座支架(9)上表面，所述固定支撑板(15)为一种正方形平板框架结构，用于支撑安装其它部件；固定支撑板(15)上设置有固定支撑滑轨(16)，固定支撑滑轨(16)为方形平板框架结构，用于作为二维水平移动组件(2)的滑动轨道；
所述二维水平移动组件(2)包括水平移动台(17)、下导向固定板(18)和上导向固定板(19)；
水平移动台(17)为方形平板框架结构，在水平移动台(17)四个框架边框的中央沿边框长度方向设置有长凹槽，在长凹槽内设置有若干对第一轴承法兰(23)，每对轴承法兰内均设置有第一轴承转轴(24)；在每个所述第一轴承转轴(24)上还安装有滚针轴承(25)；两个相对设置的长凹槽内的第一轴承转轴(24)的轴向相互平行，且所有第一轴承转轴(24)的轴向均与所述长凹槽的长度方向垂直；位于对侧的长凹槽内的所有第一轴承转轴(24)的轴线共平面，但相邻两个长凹槽内的所有第一轴承转轴(24)的轴线位于上、下两个平面内；
所述下导向固定板(18)为方形平板框架结构，固定连接于水平移动台(17)下方，下导向固定板(18)的内部轮廓尺寸大于固定支撑滑轨(16)的外部轮廓尺寸，使得固定支撑滑轨(16)有部分位于下导向固定板(18)内部；在下导向固定板(18)相对的两个侧面上均匀地分布有若干的短凹槽，若干个第二轴承转轴(27)通过成对使用的第二轴承法兰(26)安装于所述短凹槽内，在每个第二轴承转轴(27)上均设置有Z型轴承(28)；所述第二轴承转轴(27)的轴向沿竖直方向设置，使得水平移动台(17)在水平面内相对于固定支撑滑轨(16)左右滑动时，以下层平面内的第一轴承转轴(24)为转轴的所述滚针轴承(25)以固定支撑滑轨(16)的上表面作为滑动轨道，且Z型轴承(28)能够以固定支撑滑轨(16)的两个相对的侧面作为滑动轨道；
所述上导向固定板(19)为方形平板框架结构，固定连接于水平移动台(17)上方，上导向固定板(19)的内部轮廓尺寸大于方形板形状的回旋底座(21)的外部轮廓尺寸，使得回旋底座(21)有部分位于上导向固定板(19)内部；在上导向固定板(19)相对的两个侧面上均匀地分布有若干的短凹槽，所述上导向固定板(19)设置有短凹槽的相对的两个侧面分别与下导向固定板(18)设置有短凹槽的相对的两个侧面垂直；若干个第二轴承转轴(27)通过成对使用的第二轴承法兰(26)安装于所述短凹槽内，在每个第二轴承转轴(27)上均设置有Z型轴承(28)；所述第二轴承转轴(27)的轴向沿竖直方向设置，使得回旋底座(21)在水平面内相对于水平移动台(17)前后滑动时，以上层平面内的第一轴承转轴(24)为转轴的所述滚针轴承(25)以回旋底座(21)的下表面作为滑动轨道，且Z型轴承(28)能够以回旋底座(21)的两个相对的侧面作为滑动轨道；作为滑动轨道的回旋底座(21)的两个相对的侧面与作为滑动轨道的固定支撑滑轨(16)的两个相对的侧面垂直；
所述回旋组件(5)包括四个回旋固定压板(20)、回旋底座(21)、回旋导轨(22)及若干滚珠；所述回旋导轨(22)设置于回旋底座(21)之上，回旋导轨(22)上表面与回旋底座(21)下表面的对应位置处均开有一圈圆形槽，所述圆形槽内设置有若干滚珠，使得回旋导轨(22)能够相对于回旋底座(21)在水平面内转动；所述管座旋转台面(7)固定连接于回旋导轨(22)，使得管座旋转台面(7)能够与回旋导轨(22)同步转动；四个所述回旋固定压板(20)固定安装于回旋导轨(22)侧面四个对称位置处，用于在完成旋转调节后固定回旋组件(5)防止其转动；
所述第一水平驱动机构(3)能够驱动二维水平移动组件(2)在水平面内前后移动，所述第二水平驱动机构(4)能够驱动二维水平移动组件(2)在水平面内左右移动，所述回旋驱动机构(6)驱动回旋导轨(22)在水平面内旋转；
所述第一水平驱动机构(3)与第二水平驱动机构(4)的结构相同，包括水平驱动基块(29)、水平驱动螺纹座(30)及水平驱动螺杆(31)；所述第一水平驱动机构(3)的水平驱动螺纹座(30)固定安装于固定支撑板(15)上，水平驱动基块(29)固定安装于二维水平移动组件(2)上，通过水平驱动螺杆(31)在水平驱动螺纹座(30)及水平驱动基块(29)中旋进及后退的方式，驱动二维水平移动组件(2)在水平面内前后移动；所述第二水平驱动机构(4)的水平驱动螺纹座(30)固定安装于二维水平移动组件(2)上，水平驱动基块(29)固定安装于回旋组件(5)上，通过水平驱动螺杆(31)在水平驱动螺纹座(30)及水平驱动基块(29)中旋进及后退的方式，驱动回旋组件(5)在水平面内左右移动；所述回旋驱动机构(6)包括回旋驱动滑块(32)、回旋驱动底板(33)、回旋驱动固定块(34)、回旋推杆(35)、回旋驱动螺杆(36)；回旋推杆(35)一端固定连接于管座旋转台面(7)之上，另一端与回旋驱动滑块(32)对接；回旋驱动底板(33)及回旋驱动固定块(34)固定于回旋底座(21)上；回旋驱动滑块(32)套装在回旋驱动螺杆(36)上，当回旋驱动螺杆(36)旋转时带动回旋驱动滑块(32)在其上做往返运动，从而带动管座旋转台面(7)旋转。
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