CN110085341A - 一种中子单色器屏蔽装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中子单色器屏蔽装置，其包括：主屏蔽室，其为内部中空的壳体结构，所述主屏蔽室上开设有中子导管入口和中子出射窗口；导轨组件，其上形成有自主屏蔽室的上游侧延伸至其下游侧的导轨；所述屏蔽链车组件，包括滑动设置在导轨上的滑车，固定设置在滑车的中部的窗口屏蔽块，以及设置于窗口屏蔽块两侧的滑车上的N+1个上屏蔽块和M+1个下屏蔽块；窗口屏蔽块上设置有与中子出射窗口连通的出射中子通道；驱动转台组件，包括驱动转台、直导轨副和驱动臂；驱动转台以与主屏蔽室同轴的方式设置在其下方，直导轨副的导轨水平固定在驱动转台上，驱动臂竖直固定在直导轨副的滑块上；驱动臂与屏蔽链车组件的窗口屏蔽块固定连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种中子单色器屏蔽(monochromator shielding)装置，尤其适用于一种搭建在束线中部的中子谱仪上，属于中子散射技术领域。
背景技术
中子单色器是基于反应堆的中子散射谱仪的核心部件之一，用于对从反应堆或者中子导管引出的白光中子进行单色化，单色后的中子打到样品上来开展相关的中子散射实验。为了辐射安全并有效降低中子散射实验本底，必须将单色器放置于单色器屏蔽装置内。随着单色器起飞角度的改变，单色器屏蔽装置的出射中子通道需要发生相应的改变，以保证中子束的有效输出。
目前，在公开文件“中子三轴谱仪，勾成等，原子能科学技术，1988，第22卷第2期”中公开了一种小屏蔽鼓状的中子单色器屏蔽装置；发明专利“中子单色器屏蔽装置(授权公告号CN 101599307 B)”以及公开文献“一种起飞角连续可变的中子单色器屏蔽装置，高建波等，中国机械工程，2010，第21卷第3期”均公开了一种以重混凝土为主的分层鼓状结构的单色器屏蔽装置，以重混凝土为主的分层鼓状结构的单色器屏蔽装置过于笨拙，适用于搭建在反应堆大厅的束线末端的热中子谱仪和冷中子谱仪。发明专利“一种冷中子谱仪的单色器屏蔽装置(授权公告号CN 104778986B)”中公开了一种用于冷中子谱仪的提拉方式的中子单色器屏蔽装置。国外报道“Optimization of a partially non-magnetic primaryradiation shielding for the triple-axis spectrometer PANDA at the Munichhigh-flux reactor FRM-II,N.M.Pyka等，APPl.Phys.A 74[suppl.],2002”重点报道了一种中子单色器屏蔽装置采用的重混凝土和掺硼高密度聚乙烯复合材料，未公开报道其改变中子通道的结构。
上述国内外文献或发明专利所公开的几种中子单色器屏蔽装置，如果用于搭建在束线中间某个隙口位置的谱仪上，局限性在于中子单色器的起飞角受限，而且中子能量对小的起飞角更加敏感，会影响中子谱仪的最高中子能量范围。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种中子单色器屏蔽装置，该装置既能满足屏蔽和降低实验本底的要求，又能提供高能中子范围。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于，其包括：
主屏蔽室，其为内部中空的壳体结构，所述主屏蔽室上开设有中子导管入口和中子出射窗口；
导轨组件，以与所述主屏蔽室同轴的方式设置在其前侧，所述导轨组件上形成有自所述主屏蔽室的上游侧延伸至其下游侧的导轨；
所述屏蔽链车组件，包括滑动设置在所述导轨上的链车，设置在所述链车的中部的窗口屏蔽块，以及设置于所述窗口屏蔽块两侧的所述链车上的N+1个上屏蔽块和M+1个下屏蔽块；所述窗口屏蔽块上设置有与所述中子出射窗口连通的出射中子通道；所述窗口屏蔽块与上屏蔽块、下屏蔽块之间、上屏蔽块之间以及下屏蔽块之间均呈间隙配合；
驱动转台组件，包括驱动转台、直导轨副和驱动臂；所述驱动转台以与所述主屏蔽室同轴的方式设置在其下方，所述直导轨副的导轨水平固定在所述驱动转台上，所述驱动臂竖直固定在所述直导轨副的滑块上；所述驱动臂与所述屏蔽链车组件的窗口屏蔽块固定连接，以使所述屏蔽链车组件随驱动转动组件联动。
优选地，所述主屏蔽室的横截面呈圆弧形拼接矩形，所述主屏蔽室的前侧壁呈圆弧形结构，在所述主屏蔽室的前侧壁上沿其圆弧方向开设所述中子出射窗口，在与前侧壁相邻的所述主屏蔽室的两侧壁上分别设置中子导管入口和中子导管出口。
优选地，所述导轨组件还包括导轨支撑架，导轨包括设置于导轨支撑架上的中间导轨，以及设置在所述导轨支撑架上并分布于所述中间导轨两侧的上游直导轨和下游直导轨；所述中间导轨与所述主屏蔽室呈同轴分布并包裹在其前侧，所述上游直导轨和下游直导轨均与所述中间导轨圆滑过渡连接；所述导轨的顶面形成有凹槽，所述凹槽包括形成于上游直导轨、中间导轨和下游直导轨的顶面中部且依次圆滑过渡连接上游凹槽、中间凹槽和下游凹槽，所述链车滑动设置在所述凹槽内。
优选地，所述驱动转台是由电机驱动的大小齿轮组成的具有旋转功能的机械传动机构，用于带动所述驱动臂转动来带动所述屏蔽链车组件沿所述导轨移动；所述驱动臂呈倒L型结构，所述驱动臂顶部的延伸段与所述屏蔽链车组件的所述窗口屏蔽块固定连接。
优选地，所述链车包括M+N个Z型垫块、中间垫块、M+N+2个轴承平台、M+N+2个定位圆柱、M+N+2个轴瓦、上游垫块以及下游垫块；每一所述Z型垫块上形成有高台和低台，每一所述轴承平台上固定设置一所述定位圆柱，一所述轴瓦以间隙配合的方式套置在一所述定位圆柱上；
在所述导轨的上游段间隔滑动设置N+1个轴承平台，在N+1个所述轴承平台上放置N个所述Z型垫块；从所述导轨的上游端起，所述上游垫块套在第1个所述轴瓦后搭在第1个所述轴承平台上，第1个所述Z型垫块的所述高台套在第1个所述轴瓦后搭到所述上游垫块的上端面上，第1个所述Z型垫块的低台套在第2个所述轴瓦后搭到第1个所述轴承平台和第2个轴承平台之间，第i个所述Z型垫块的高台套在第i个所述轴瓦后压在第i-1个所述Z型垫块的低台的上端面上，第i个所述Z型垫块的低台套在第i+1个所述轴瓦后搭到第i个所述轴承平台和第i+1个所述轴承平台之间，i＝2，...，N；
在所述导轨的下游段间隔滑动设置M+1个轴承平台，在M+1个轴承平台上放置M个Z型垫块，从所述导轨的下游端起，所述下游垫块套在第1个所述轴瓦后搭在第1个所述轴承平台上，第1个所述Z型垫块的高台套在第1个所述轴瓦后搭到所述下游垫块上，第1个所述Z型垫块的低台套在第2个所述轴瓦后搭到第2个所述轴承平台和第1个轴承平台之间，第i个所述Z型垫块的高台套在第i个所述轴瓦后压在第i-1个所述Z型垫块的低台的上端面上，第i个Z型垫块的低台套在第i+1个轴瓦后压到第i+1个所述轴承平台和第i个所述轴承平台之间，i＝1，...，M；
所述中间垫块的一端套在从下游端起第M+1个轴瓦后压到第M个Z型垫块的低台的上端面上，所述中间垫块的另一端套在从上游端起第N+1个轴瓦后压到第N个Z型垫块的低台的上端面上；
所述窗口屏蔽块位于所述中间垫块的中部上方，并与所述驱动臂固定连接，N+1个所述上屏蔽块与N+1个所述轴承平台上的定位圆柱一一对应连接；M+1个所述下屏蔽块与M+1个所述轴承平台上的定位圆柱一一对应连接。
优选地，每一所述轴承平台上带有回转轴线垂直地面的第一轴承对以及回转轴线平行地面的第二轴承对，所述轴承平台的第一轴承对的中心距离为L；每一所述轴承平台上的第一轴承对与所述导轨上的凹槽以间隙配合的方式嵌入到其内；每一所述轴承平台上的第二轴承对跟所述导轨的上端面相切；
所述导轨上的凹槽的宽度与所述轴承平台上的第一轴承对的直径相同，所述凹槽深度大于所述轴承平台上的第一轴承对的高度。
优选地，所述驱动臂通过滑动轴套与所述窗口屏蔽块固定连接，其中，在所述中间垫块的中心位置开设圆孔，滑动轴套间隙配合地穿设过所述圆孔，所述滑动轴套的上端与所述窗口屏蔽块的下端面固定连接，所述滑动轴承的下端与所述驱动臂固定连接；所述滑动轴套采用带法兰的铜薄壁轴瓦。
优选地，所述窗口屏蔽块是中间带一个矩形的出射中子通道的圆柱形结构；所述上屏蔽块和下屏蔽块呈镜像结构，均采用由凸圆弧侧壁、凹圆弧侧壁、内圆弧侧壁、外圆弧侧壁、上平壁以及下平壁围成的柱体结构；所述上屏蔽块和下屏蔽块的下平壁上均开设有与所述定位圆柱配合的盲孔；所述轴承平台上的所述定位圆柱插入所述上屏蔽块或下屏蔽块上的盲孔内，以使所述上屏蔽块和下屏蔽块固定在所述Z型垫块或中间垫块的上端面上，同时，一个所述上屏蔽块的凸圆弧侧壁和与其相邻的所述上屏蔽块的凹圆弧侧壁同心间隙配合，一个所述下屏蔽块的凹圆弧和与其相邻右侧的所述下屏蔽块的凸圆弧同心间隙配合；所述窗口屏蔽块的侧壁与所述上屏蔽块、下屏蔽块的凹圆弧侧壁同心间隙配合。
优选地，所述上屏蔽块和下屏蔽块上的盲孔均与其上的凸圆弧侧壁同心，所述上屏蔽块和下屏蔽块上的内圆弧侧壁和外圆弧侧壁均同心；所述上屏蔽块和下屏蔽块上的凸圆弧侧壁和凹圆弧侧壁的中心距离均为L；所述上屏蔽块和下屏蔽块上的凹圆弧侧壁的半径均比其上的凸圆弧侧壁的半径大1mm。
优选地，所述中间垫块的两相对侧壁均呈凸圆弧侧壁，在所述中间垫块上开设与所述轴瓦配合的两圆孔，每一所述圆孔与其对应侧的所述凸圆弧侧壁同心；
所述Z型垫块的高台和低台上分别带有一个与所述轴瓦配合的圆孔，两个所述圆孔在水平面内的中心距离为L；所述高台上形成有凹圆弧侧壁和凸圆弧侧壁，所述高台上的凹圆弧侧壁和凸圆弧侧壁的中心距离为L，且所述高台上的凹圆弧侧壁与所述低台上的圆孔同心；所述高台上的凹圆弧侧壁的半径比其上的凸圆弧侧壁的半径大1mm；所述Z型垫块上的凹圆弧侧壁半径比所述中间垫块上的凸圆弧侧壁的半径大1mm。
本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：
1、本发明通过驱动转台组件带动链车在导轨上移动，使窗口屏蔽块绕着主屏蔽室的轴线移动，以改变窗口屏蔽块上的出射中子通道和中子出射窗口的连通位置，从而实现单色器起飞角的连续改变，既满足了中子谱仪对入射中子能量的连续改变要求，又满足降低实验本底的要求；有效提高中子谱仪的起飞角度范围，尤其能够有效提高高能中子的范围；使得本发明尤其适用于搭建在中子导管非末端隙口位置的中子谱仪。
2、本发明通过滑动轴套在中间垫块上的圆孔内的相对转动以及直导轨副的距离补偿，实现在起飞角度范围内，窗口屏蔽块上的出射中子通道始终对准单色器轴。
3、本发明通过轴承平台上的两组轴承对实现链车与导轨之间的滚动摩擦，能够大大降低屏蔽链车组件在运动过程中的摩擦力，从而使得驱动力矩大大降低。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的剖面俯视结构示意图；
图3是本发明主屏蔽室的结构示意图；
图4是本发明导轨的结构示意图；
图5是本发明屏蔽链车组件的结构示意图，图5(a)是本发明屏蔽链车组件的正视图，图5(b)是本发明屏蔽链车组件的A-A剖面俯视图；
图6是本发明的Z型垫块的结构示意图；
图7是本发明的中间垫块的结构示意图；
图8是本发明的轴承平台及定位圆柱、轴瓦的连接结构示意图；
图9是本发明的轴承平台结构示意图；
图10(a)是本发明起飞角70°时的前视图；图10(b)是图10(a)的B-B剖面俯视图；
图11(a)是本发明起飞角36°时的前视图；图11(b)是图11(a)的C-C剖面俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1～3所示，本发明的实施例提供了一种中子单色器屏蔽装置，尤其适用于搭建在束线中部的中子谱仪上，其包括：
主屏蔽室1，其为内部中空的壳体结构，主屏蔽室1上开设有中子导管入口10和中子出射窗口11；
导轨组件2，以与主屏蔽室1同轴的方式设置在其外侧，其上形成有自主屏蔽室1的上游侧延伸至其下游侧的导轨20；
屏蔽链车组件3，包括滑动设置在导轨20上的链车30，设置在链车30的中部的窗口屏蔽块31，以及设置于窗口屏蔽块31两侧的链车30上的N+1个上屏蔽块32和M+1个下屏蔽块33；窗口屏蔽块31上设置有与中子出射窗口11连通的出射中子通道310；窗口屏蔽块31与上屏蔽块32、下屏蔽块33之间、上屏蔽块32之间以及下屏蔽块33之间均呈间隙配合；
驱动转台组件4，包括驱动转台40、直导轨副41和驱动臂42；驱动转台40以与主屏蔽室1同轴的方式设置在其下方，直导轨副41的导轨水平固定在驱动转台40上，驱动臂42竖直固定在直导轨副41的滑块上；驱动臂42与屏蔽链车组件3的窗口屏蔽块31固定连接，以使屏蔽链车组件3随驱动转动组件4联动。
在上述实施例中，优选的，如图3所示，主屏蔽室1的横截面呈圆弧形拼接矩形，主屏蔽室1的前侧壁呈圆弧形结构，在主屏蔽室1的前侧壁上沿其圆弧方向开设中子出射窗口11，在与前侧壁相邻的主屏蔽室1的两侧壁上分别设置中子导管入口10和中子导管出口12。
在上述实施例中，优选的，如图4所示，导轨组件2还包括导轨支撑架21，导轨20包括设置于导轨支撑架21上的中间导轨201，以及设置在导轨支撑架21上并分布于中间导轨201两侧的上游直导轨202和下游直导轨203；中间导轨201与主屏蔽室1呈同轴分布并包裹在其前侧，上游直导轨202和下游直导轨203均与中间导轨201圆滑过渡连接；导轨20的顶面形成有凹槽22，凹槽22包括形成于上游直导轨202、中间导轨201和下游直导轨203的顶面中部上且依次圆滑过渡连接上游凹槽220、中间凹槽221和下游凹槽222，链车30滑动设置在凹槽22内。
在上述实施例中，优选的，转台40是由电机驱动的大小齿轮组成的具有旋转功能的机械传动机构，用于带动驱动臂42转动来带动屏蔽链车组件3沿导轨20移动。
在上述实施例中，优选的，驱动臂42呈倒L型结构，驱动臂42顶部的延伸段421与屏蔽链车组件3的窗口屏蔽块31固定连接。
在上述实施例中，优选的，如图5a、图5b、图6所示，链车30包括M+N个Z型垫块301、一个中间垫块302、M+N+2个轴承平台303、M+N+2个定位圆柱304、M+N+2个轴瓦305、一个上游垫块306以及一个下游垫块307；每一Z型垫块301上形成有高台3011和低台3012，每一轴承平台303上固定设置一定位圆柱304，一轴瓦305以间隙配合的方式套置在一定位圆柱304上。
在导轨20的上游段间隔滑动设置N+1个轴承平台303，在N+1个轴承平台303上放置N个Z型垫块301，从导轨20的上游端起，上游垫块306套在第1个轴瓦305后搭在第1个轴承平台303上，第1个Z型垫块301的高台3011套在第1个轴瓦305后搭到上游垫块306的上端面上，第1个Z型垫块301的低台3012套在第2个轴瓦305后搭到第1个轴承平台303和第2个轴承平台303上，第i个Z型垫块301的高台3011套在第i个轴瓦305后压在第i-1个Z型垫块301的低台3012的上端面上，第i个Z型垫块301的低台3012套在第i+1个轴瓦305后搭到第i个轴承平台303和第i+1个轴承平台303上，i＝2，...，N；
在导轨20的下游段间隔滑动设置M+1个轴承平台303，在M+1个轴承平台303上放置M个Z型垫块301，从导轨20的下游端起，下游垫块307套在第1个轴瓦305后搭在第1个轴承平台303上，第1个Z型垫块301的高台3011套在第1个轴瓦305后搭到下游垫块307上，第1个Z型垫块301的低台3012套在第2个轴瓦305后搭到第2个轴承平台303和第1个轴承平台303上，第i个Z型垫块301的高台3011套在第i个轴瓦305后压在第i-1个Z型垫块301的低台3012的上端面上，第i个Z型垫块301的低台3012套在第i+1个轴瓦305后搭到第i+1个轴承平台303和第i个轴承平台303上，i＝1，...，M；
中间垫块302的一端套在从下游端起第M+1个轴瓦305后压到第M个Z型垫块301的低台3012的上端面，中间垫块302的另一端套在从上游端起第N+1个轴瓦305后压到第N个Z型垫块301的低台3012的上端面；
窗口屏蔽块31位于中间垫块302的中部上方，并与驱动臂42固定连接，N+1个上屏蔽块32与N+1个轴承平台303上的定位圆柱304一一对应连接；M+1个下屏蔽块33与M+1个轴承平台303上的定位圆柱304一一对应连接。
在上述实施例中，优选的，如图8、图9所示，每一轴承平台303上带有回转轴线垂直地面的轴承对a以及回转轴线平行地面的轴承对b；每一轴承平台303上的轴承对a与导轨20上的凹槽22以间隙配合的方式嵌入到其内，在屏蔽链车组件3移动时起导向作用；每一轴承平台303上的轴承对b跟导轨20的上端面相切，在屏蔽链车组件3移动时起承载作用。
在上述实施例中，优选的，导轨20的凹槽22宽度与轴承平台303上的轴承对a的直径相同，凹槽22深度大于轴承平台303上的轴承对a的高度。
在上述实施例中，优选的，窗口屏蔽块31是中间带一个矩形的出射中子通道310的圆柱形结构；上屏蔽块32和下屏蔽块33呈镜像结构，均采用由凸圆弧侧壁、凹圆弧侧壁、内圆弧侧壁、外圆弧侧壁、上平壁以及下平壁围成的柱体结构；上屏蔽块32和下屏蔽块33的下平壁上均开设有与定位圆柱304配合的盲孔；安装时，轴承平台303上的定位圆柱304插入上屏蔽块32或下屏蔽块33上的盲孔内，从而使上屏蔽块32和下屏蔽块33固定在Z型垫块301或中间垫块302的上端面上，同时，一个上屏蔽块32的凸圆弧侧壁和与其相邻的上屏蔽块32的凹圆弧侧壁同心间隙配合，一个下屏蔽块33的凹圆弧侧壁和与其相邻右侧的下屏蔽块33的凸圆弧侧壁同心间隙配合；窗口屏蔽块31的侧壁与上屏蔽块32、下屏蔽块33的凹圆弧侧壁同心间隙配合。
在上述实施例中，优选的，上屏蔽块32和下屏蔽块33上的盲孔均与其上的凸圆弧侧壁同心，上屏蔽块32和下屏蔽块33上的内圆弧侧壁和外圆弧侧壁之间均同心；上屏蔽块32和下屏蔽块33上的凸圆弧侧壁和凹圆弧侧壁的中心距离均为L；上屏蔽块32和下屏蔽块33上的凹圆弧侧壁的半径均比其上的凸圆弧侧壁的半径大1mm。
在上述实施例中，优选的，如图7所示，驱动臂42通过滑动轴套5与窗口屏蔽块31固定连接，在中间垫块302的中心位置开设圆孔3021，滑动轴套5间隙配合地穿设在圆孔3021内，滑动轴套5的上端与窗口屏蔽块31的下端面固定连接，滑动轴承5的下端与驱动臂42固定连接。滑动轴套5可采用一个带法兰的铜薄壁轴瓦。
在上述实施例中，优选的，中间垫块302的两相对侧壁3022均呈凸圆弧侧壁，在中间垫块302上开设与轴瓦305配合的两圆孔3023，每一圆孔3023与其对应侧的凸圆弧侧壁同心。
在上述实施例中，优选的，如图6所示，Z型垫块301的高台3011和低台3012上分别带有一个与轴瓦305配合的圆孔c，两个圆孔c在水平面内的中心距离为ZL；高台3011上形成有凹圆弧侧壁和凸圆弧侧壁，凹圆弧侧壁和凸圆弧侧壁的中心距离为ZL，且凹圆弧侧壁与低台3012上的圆孔c同心；凹圆弧侧壁的半径比凸圆弧侧壁的半径大1mm；Z型垫块301上的凹圆弧侧壁半径比中间垫块302上的凸圆弧侧壁的半径大1mm；轴承平台303的轴承对a的中心距离为LL，LL＝L＝ZL；通过一个Z型垫块301的高台3011的下端面与其相邻的Z型垫块301的低台3012的上端面配合，使得所有Z型垫块301的高台3011上端面平齐，轴承平台303上的定位圆柱304依次穿过高台3011和低台3012上的圆孔c，定位圆柱304上的轴瓦305与圆孔c配合，使得相邻两个Z型垫块301连接在一起。
下面将通过一种中子单色器屏蔽装置的具体操作来描述出射中子通道的调整过程。
其中，单色器以与主屏蔽室1同轴的方式放置在其内，N＝9；M＝10；LL＝L＝ZL＝70mm；导轨20的中间凹槽221的中心半径为820mm；
(1)起飞角由70°调整到36°的运动过程：
如图10(a)、(b)所示，驱动转台40以俯视顺时针转动，直接驱动直导轨副41的导轨转动，从而带动直导轨副41的滑块转动，进而带动驱动臂42、滑动轴套5和窗口屏蔽块31一起绕着单色器轴转动，窗口屏蔽块31的转动会推挤相邻的第11个下屏蔽块33及固定在一起的中间垫块302移动，中间垫块302通过第11个轴瓦305推动第11个定位圆柱304和第11个轴承平台303一起移动，同时，第11个下屏蔽块33会推挤相邻的第10个下屏蔽块33及固定在一起的第12个Z型垫块301移动，第12个Z型垫块301通过第12个轴瓦305推动第12个定位圆柱304和第12个轴承平台303一起移动，依次类推，从而使得屏蔽链车组件3在轴承平台303的轴承对a的导向作用下在导轨20上移动，起飞角由70°调整到44.17°的过程中，窗口屏蔽块31相对中间垫块302没有转动，窗口屏蔽块31相对单色器轴的距离没有改变，整个运动过程窗口屏蔽块31的出射中子通道310始终对准单色器轴，直到起飞角＜44.17°，第11个轴承平台303移动到导轨20的中间凹槽221和下游凹槽222之间的过渡段，窗口屏蔽块31通过滑动轴套5与中间垫块302产生相对转动以保证窗口屏蔽块31的出射中子通道310始终对准单色器轴，同时窗口屏蔽块31相对单色器轴也发生移动使得两者之间距离加大，这个增加的距离由直导轨副41的滑块相对导轨的移动进行补偿，当起飞角到达36°后，直导轨副41的滑块相对导轨的移动距离为39.88mm，转台40停止，如图11(a)、(b)所示。
(2)起飞角由35°调整到70°的运动过程：
如图11(a)、(b)所示，转台40以俯视逆时针转动，直接驱动直导轨副41的导轨转动，从而带动直导轨副41的滑块转动，进而带动驱动臂42、滑动轴套5和窗口屏蔽块31一起绕着单色器轴转动，窗口屏蔽块31的转动会推挤相邻的第10个上屏蔽块32及固定在一起的中间垫块302移动，中间垫块302通过第10个轴瓦305推动第10个定位圆柱304和第10个轴承平台303一起移动，同时，第10个上屏蔽块32会推挤相邻的第9个上屏蔽块32及固定在一起的第9个Z型垫块301一起移动，第9个Z型垫块301通过第9个轴瓦305推动第9个定位圆柱304和第9个轴承平台303一起移动，依次类推，从而使得屏蔽链车组件3在轴承平台303的轴承对a的导向作用下在导轨20上移动，当起飞角35°，第11个轴承平台303位于导轨20的下游凹槽222和中间凹槽221之间的过渡段内，随着转台41俯视逆时针转动，第11个轴承平台303驶入中间凹槽221内，直到第11个轴承平台303驶出导轨20的下游凹槽222和中间凹槽221的过渡段，此时起飞角44.17°，此过程中，窗口屏蔽块31通过滑动轴套5与中间垫块302产生相对转动以保证窗口屏蔽块31的出射中子通道310始终对准单色器轴，同时窗口屏蔽块31相对单色器轴也发生移动使得两者之间距离逐步减少，减少的距离由直导轨副41的滑块相对导轨的移动进行补偿，转台40继续以俯视逆时针转动，起飞角超过44.17°，窗口屏蔽块31与中间垫块302之间无相对转动，窗口屏蔽块31的出射中子通道310始终对准单色器轴，起飞角到达70°后，直导轨副41的滑块相对导轨的移动距离为-39.88mm，转台40停止，如图10(a)、(b)所示。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于，其包括：
主屏蔽室(1)，其为内部中空的壳体结构，所述主屏蔽室(1)上开设有中子导管入口(10)和中子出射窗口(11)；
导轨组件(2)，以与所述主屏蔽室(1)同轴的方式设置在其前侧，所述导轨组件(2)上形成有自所述主屏蔽室(1)的上游侧延伸至其下游侧的导轨(20)；
所述屏蔽链车组件(3)，包括滑动设置在所述导轨(20)上的链车(30)，设置在所述链车(30)的中部的窗口屏蔽块(31)，以及设置于所述窗口屏蔽块(31)两侧的所述链车(30)上的N+1个上屏蔽块(32)和M+1个下屏蔽块(33)；所述窗口屏蔽块(31)上设置有与所述中子出射窗口(11)连通的出射中子通道(310)；所述窗口屏蔽块(31)与上屏蔽块(32)、下屏蔽块(33)之间、上屏蔽块(32)之间以及下屏蔽块(33)之间均呈间隙配合；
驱动转台组件(4)，包括驱动转台(40)、直导轨副(41)和驱动臂(42)；所述驱动转台(40)以与所述主屏蔽室(1)同轴的方式设置在其下方，所述直导轨副(41)的导轨水平固定在所述驱动转台(40)上，所述驱动臂(42)竖直固定在所述直导轨副(41)的滑块上；所述驱动臂(42)与所述屏蔽链车组件(3)的窗口屏蔽块(31)固定连接，以使所述屏蔽链车组件(3)随驱动转动组件(4)联动。
2.如权利要求1所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：所述主屏蔽室(1)的横截面呈圆弧形拼接矩形，所述主屏蔽室(1)的前侧壁呈圆弧形结构，在所述主屏蔽室(1)的前侧壁上沿其圆弧方向开设所述中子出射窗口(11)，在与前侧壁相邻的所述主屏蔽室(1)的两侧壁上分别设置中子导管入口(10)和中子导管出口(12)。
3.如权利要求1所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：所述导轨组件(2)还包括导轨支撑架(21)，导轨(20)包括设置于导轨支撑架(21)上的中间导轨(201)，以及设置在所述导轨支撑架(21)上并分布于所述中间导轨(201)两侧的上游直导轨(202)和下游直导轨(203)；所述中间导轨(201)与所述主屏蔽室(1)呈同轴分布并包裹在其前侧，所述上游直导轨(202)和下游直导轨(203)均与所述中间导轨(201)圆滑过渡连接；所述导轨(20)的顶面形成有凹槽(22)，所述凹槽(22)包括形成于上游直导轨(202)、中间导轨(201)和下游直导轨(203)的顶面中部且依次圆滑过渡连接上游凹槽(220)、中间凹槽(221)和下游凹槽(222)，所述链车(30)滑动设置在所述凹槽(22)内。
4.如权利要求1所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：所述驱动转台(40)是由电机驱动的大小齿轮组成的具有旋转功能的机械传动机构，用于带动所述驱动臂(42)转动来带动所述屏蔽链车组件(3)沿所述导轨(20)移动；所述驱动臂(42)呈倒L型结构，所述驱动臂(42)顶部的延伸段(421)与所述屏蔽链车组件(3)的所述窗口屏蔽块(31)固定连接。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：所述链车(30)包括M+N个Z型垫块(301)、中间垫块(302)、M+N+2个轴承平台(303)、M+N+2个定位圆柱(304)、M+N+2个轴瓦(305)、上游垫块(306)以及下游垫块(307)；每一所述Z型垫块(301)上形成有高台(3011)和低台(3012)，每一所述轴承平台(303)上固定设置一所述定位圆柱(304)，一所述轴瓦(305)以间隙配合的方式套置在一所述定位圆柱(304)上；
在所述导轨(20)的上游段间隔滑动设置N+1个轴承平台(303)，在N+1个所述轴承平台(303)上放置N个所述Z型垫块(301)；从所述导轨(20)的上游端起，所述上游垫块(306)套在第1个所述轴瓦(305)后搭在第1个所述轴承平台(303)上，第1个所述Z型垫块(301)的所述高台(3011)套在第1个所述轴瓦(305)后搭到所述上游垫块(306)的上端面上，第1个所述Z型垫块(301)的低台(3012)套在第2个所述轴瓦(305)后搭到第1个所述轴承平台(303)和第2个轴承平台(303)之间，第i个所述Z型垫块(301)的高台(3011)套在第i个所述轴瓦(305)后压在第i-1个所述Z型垫块(301)的低台(3012)的上端面上，第i个所述Z型垫块(301)的低台(3012)套在第i+1个所述轴瓦(305)后搭到第i个所述轴承平台(303)和第i+1个所述轴承平台(303)之间，i＝2，...，N；
在所述导轨(20)的下游段间隔滑动设置M+1个轴承平台(303)，在M+1个轴承平台(303)上放置M个Z型垫块(301)，从所述导轨(20)的下游端起，所述下游垫块(307)套在第1个所述轴瓦(305)后搭在第1个所述轴承平台(303)上，第1个所述Z型垫块(301)的高台(3011)套在第1个所述轴瓦(305)后搭到所述下游垫块(307)上，第1个所述Z型垫块(301)的低台(3012)套在第2个所述轴瓦(305)后搭到第2个所述轴承平台(303)和第1个轴承平台(303)之间，第i个所述Z型垫块(301)的高台(3011)套在第i个所述轴瓦(305)后压在第i-1个所述Z型垫块(301)的低台(3012)的上端面上，第i个Z型垫块(301)的低台(3012)套在第i+1个轴瓦(305)后压到第i+1个所述轴承平台(303)和第i个所述轴承平台(303)之间，i＝1，...，M；
所述中间垫块(302)的一端套在从下游端起第M+1个轴瓦(305)后压到第M个Z型垫块(301)的低台(3012)的上端面上，所述中间垫块(302)的另一端套在从上游端起第N+1个轴瓦(305)后压到第N个Z型垫块(301)的低台(3012)的上端面上；
所述窗口屏蔽块(31)位于所述中间垫块(302)的中部上方，并与所述驱动臂(42)固定连接，N+1个所述上屏蔽块(32)与N+1个所述轴承平台(303)上的定位圆柱(304)一一对应连接；M+1个所述下屏蔽块(33)与M+1个所述轴承平台(303)上的定位圆柱(304)一一对应连接。
6.如权利要求5所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：每一所述轴承平台(303)上带有回转轴线垂直地面的第一轴承对(a)以及回转轴线平行地面的第二轴承对(b)，所述轴承平台(303)的第一轴承对(a)的中心距离为L；每一所述轴承平台(303)上的第一轴承对(a)与所述导轨(20)上的凹槽(22)以间隙配合的方式嵌入到其内；每一所述轴承平台(303)上的第二轴承对(b)跟所述导轨(20)的上端面相切；
所述导轨(20)上的凹槽(22)的宽度与所述轴承平台(303)上的第一轴承对(a)的直径相同，所述凹槽(22)深度大于所述轴承平台(303)上的第一轴承对(a)的高度。
7.如权利要求5所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：所述驱动臂(42)通过滑动轴套(5)与所述窗口屏蔽块(31)固定连接，其中，在所述中间垫块(302)的中心位置开设圆孔(3021)，滑动轴套(5)间隙配合地穿设过所述圆孔(3021)，所述滑动轴套(5)的上端与所述窗口屏蔽块(31)的下端面固定连接，所述滑动轴承(5)的下端与所述驱动臂(42)固定连接；所述滑动轴套(5)采用带法兰的铜薄壁轴瓦。
8.如权利要求1所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：所述窗口屏蔽块(31)是中间带一个矩形的出射中子通道(310)的圆柱形结构；所述上屏蔽块(32)和下屏蔽块(33)呈镜像结构，均采用由凸圆弧侧壁、凹圆弧侧壁、内圆弧侧壁、外圆弧侧壁、上平壁以及下平壁围成的柱体结构；所述上屏蔽块(32)和下屏蔽块(33)的下平壁上均开设有与所述定位圆柱(304)配合的盲孔；所述轴承平台(303)上的所述定位圆柱(304)插入所述上屏蔽块(32)或下屏蔽块(33)上的盲孔内，以使所述上屏蔽块(32)和下屏蔽块(33)固定在所述Z型垫块(301)或中间垫块(302)的上端面上，同时，一个所述上屏蔽块(32)的凸圆弧侧壁和与其相邻的所述上屏蔽块(32)的凹圆弧侧壁同心间隙配合，一个所述下屏蔽块(33)的凹圆弧和与其相邻右侧的所述下屏蔽块(33)的凸圆弧同心间隙配合；所述窗口屏蔽块(31)的侧壁与所述上屏蔽块(32)、下屏蔽块(33)的凹圆弧侧壁同心间隙配合。
9.如权利要求8所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：所述上屏蔽块(32)和下屏蔽块(33)上的盲孔均与其上的凸圆弧侧壁同心，所述上屏蔽块(32)和下屏蔽块(33)上的内圆弧侧壁和外圆弧侧壁均同心；所述上屏蔽块(32)和下屏蔽块(33)上的凸圆弧侧壁和凹圆弧侧壁的中心距离均为L；所述上屏蔽块(32)和下屏蔽块(33)上的凹圆弧侧壁的半径均比其上的凸圆弧侧壁的半径大1mm。
10.如权利要求5所述的一种中子单色器屏蔽装置，其特征在于：所述中间垫块(302)的两相对侧壁(3022)均呈凸圆弧侧壁，在所述中间垫块(302)上开设与所述轴瓦(305)配合的两圆孔(3023)，每一所述圆孔(3023)与其对应侧的所述凸圆弧侧壁同心；
所述Z型垫块(301)的高台(3011)和低台(3012)上分别带有一个与所述轴瓦(305)配合的圆孔(c)，两个所述圆孔(c)在水平面内的中心距离为L；所述高台(3011)上形成有凹圆弧侧壁和凸圆弧侧壁，所述高台(3011)上的凹圆弧侧壁和凸圆弧侧壁的中心距离为L，且所述高台(3011)上的凹圆弧侧壁与所述低台(3012)上的圆孔(c)同心；所述高台(3011)上的凹圆弧侧壁的半径比其上的凸圆弧侧壁的半径大1mm；所述Z型垫块(301)上的凹圆弧侧壁半径比所述中间垫块(302)上的凸圆弧侧壁的半径大1mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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