CN111588998A - 一种便于遥控维护的集成式中子靶体结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及中子治疗技术领域，尤指一种能将真空系统和冷却系统集成安装的便于遥控维护的集成式中子靶体结构；所述的靶体结构包括依次顺序呈三明治状层叠安装的靶体容器、过渡盘和真空冷却集成结构；本发明将真空和冷却水接口通过固定法兰集成，即仅需要通过与固定法兰连接即可构成集成式的真空冷却集成结构，即可实现真空和冷却水管路的连接和密封；其次，本发明增加了在悬挂式自定位结构、机械手夹具抓取槽口等，整体结构上提高了遥控操作的便利性，另外，在结构上考虑到真空管端密封面损坏情况下的修复问题，在真空冷却集成结构和靶体容器之间增加了过渡盘，过渡盘密封面损坏时可更换，从而具备便捷修复的能力。
Description
技术领域
本发明涉及中子治疗技术领域，尤指一种能将真空系统和冷却系统集成安装的便于遥控维护的集成式中子靶体结构。
背景技术
硼中子俘获治疗（Boron-Neutron Capture Therapy (BNCT)）中，一种特制的含硼特殊化合物预先注射到肿瘤病人体内。这种化合物与癌细胞有很强的亲和力，进入人体后，迅速聚集于癌细胞内，而其他组织内分布很少。BNCT的超热中子射线照射病人肿瘤，这种射线安全穿透人体的正常组织，与进入癌细胞里的硼发生很强的核反应。这种核反应会释放出很强的α射线。这种射线的射程很短，只有一个癌细胞的长度，能从内部破坏癌细胞，最大限度减小对周围正常细胞的影响，从而达到治疗癌症的效果。
靶体是BNCT装置中接受加速器质子束流轰击而产生中子的部件，靶体需连接在束流真空管末端，靶体在质子束的轰击下产生大量的热沉积，需要通入冷却水进行冷却；即，靶体工作时，需连接真空管和冷却水管，然而目前的技术中，通常是真空和冷却水接口独立连接，导致连接接口多，操作复杂。
靶体在束流轰击下会产生辐照损伤，达到一定损伤程度后需要更换；使用后的靶体有很强的放射性，通常不可人手直接操作，而需采用遥控机械人等进行更换；由于靶体工作环境的限制，相对于人手操作，遥控机器人的灵活性和可实现的操作是有限的。因此，靶体的设计应考虑遥控机器人操作的便利性，简化更换靶体的动作，降低操作难度。
发明内容
针对目前硼中子俘获治疗中靶体结构真空和冷却水接口独立连接，连接接口多，操作复杂等问题，本发明旨在提供一种靶体结构，尤指一种便于遥控维护的靶体结构。
本发明采用的技术方案是：一种便于遥控维护的集成式中子靶体结构，所述的靶体结构包括依次顺序呈三明治状层叠安装的靶体容器、过渡盘和真空冷却集成结构；
所述的靶体容器前端面设置有过渡法兰，过渡法兰上设置有进水口、出水口和螺钉孔，进水口和出水口的周边通过冷却水密封圈密封，当靶体容器连接安装并密封后，进水口、出水口与靶体容器容器内部的空腔构成冷却水流道，从进水口流入冷却水时，可通过冷却水流道对靶体进行冷却；所述的靶体容器背面设计有用于遥控夹具加持的槽口，槽口的一侧带斜面，便于夹具导向进入；槽口的长度与夹具配合，保持靶体容器与夹具的相对位置固定，保证靶体在夹持转运过程中位置固定；
所述的真空冷却集成结构包括集成安装在固定法兰上的真空管和冷却水管，固定法兰呈中空法兰结构，中间大通孔底部对接真空管，真空管两侧安装有冷却水管，固定法兰上设计有分别对接冷却水管的通孔和连接过渡盘的销钉孔；
所述过渡盘的形状和结构与固定法兰、过渡法兰相适配，整体呈中空法兰状，中间大通孔对接真空管，两侧小通孔分别对接冷却水，通过螺钉与固定法兰连接。
所述过渡盘的一端面通过固定法兰与真空冷却集成结构连接，另外一端面通过过渡法兰与靶体容器连接。
所述的固定法兰上的销钉孔分别安装了销钉，销钉尺寸小于靶体容器上对应位置的孔，销钉有两颗，用于悬挂靶体容器或过渡盘，并在重力作用下将靶体容器或过渡盘自动定位至与固定法兰同轴，实现靶体容器、过渡盘和真空冷却集成结构的依次顺序叠加安装。
所述的过渡盘上的螺钉孔，采用不脱出螺钉，在安装靶体容器前，螺钉可预先旋入螺钉孔。
所述的不脱出螺钉为两颗或两颗以上。
本发明的有益效果是：首先，本发明将真空和冷却水接口通过固定法兰集成，即仅需要通过与固定法兰连接即可构成集成式的真空冷却集成结构，即可实现真空和冷却水管路的连接和密封；其次，本发明增加了在悬挂式自定位结构、机械手夹具抓取槽口等，整体结构上提高了遥控操作的便利性，另外，在结构上考虑到真空管端密封面损坏情况下的修复问题，在真空冷却集成结构和靶体容器之间增加了过渡盘，过渡盘密封面损坏时可更换，从而具备便捷修复的能力。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的分解结构示意图。
图3是本发明中靶体容器的整体结构示意图
图4是本发明中靶体容器的横向侧视结构示意图。
附图标注说明：1-靶体容器，2-过渡盘，3-真空冷却集成结构，4-销钉孔，6-不脱出螺钉，11-冷却水密封圈，12-槽口，13-法兰，14-真空密封圈，15-过渡法兰，16-进水口，17-出水口， 21-固定法兰，22-真空管，23-冷却水管，24-销钉。
具体实施方式
以下结合说明书附图详细说明本发明的具体实施方式：
如图1-4所示，一种便于遥控维护的集成式中子靶体结构，所述的靶体结构包括依次顺序呈三明治状层叠安装的靶体容器1、过渡盘2和真空冷却集成结构3；更具体的是过渡盘2一端面与靶体容器1连接，连接安装时，通过真空密封圈14进行真空密封；另外一端面与真空冷却集成结构3连接，结构简单，易于实现。
所述的靶体容器内安装有靶体，所述的靶体容器前端面设置有过渡法兰15，过渡法兰15上设置有进水口16、出水口17和螺钉孔，进水口16和出水口17周边通过冷却水密封圈11密封，当靶体容器1连接安装并密封后，进水口16、出水口17与靶体容器1之间形成的空腔构成冷却水流道，从进水口16流入冷却水时，可通过冷却水流道对靶体进行冷却；所述的靶体容器背面设计有用于遥控夹具加持的槽口12，槽口12的一侧带斜面，便于夹具导向进入；槽口12有一定的长度，该长度与机械手的夹具相匹配，保持靶体容器与夹具的相对位置固定，保证靶体容器在夹持转运过程中位置固定。
所述的真空冷却集成结构3包括集成安装在固定法兰21上的真空管22和冷却水管23，固定法兰21呈中空法兰结构，中间大通孔底部对接真空管22，真空管22两侧安装有冷却水管23，固定法兰21上设计有分别对接冷却水管23的通孔和连接过渡盘2的销钉孔4；所述过渡盘2的形状和结构与固定法兰21、过渡法兰15相适配，整体呈中空法兰状，中间大通孔对接真空管22，两侧小通孔分别对接冷却水，通过螺钉与固定法兰21连接；过渡盘2的一端面通过固定法兰21与真空冷却集成结构3连接，另外一端面通过过渡法兰15与靶体容器连接。
所述真空冷却集成结构3固定法兰21上的销钉孔4分别安装了销钉24，销钉24有两颗，用于悬挂靶体容器1或过渡盘2，并在重力作用下将靶体容器1或过渡盘2自动定位至与固定法兰21同轴，实现靶体容器1、过渡盘2和真空冷却集成结构3的依次顺序叠加安装，并且靶体容器1与过渡盘2之间通过真空密封圈14进行密封；销钉24直径小于销钉孔4尺寸，降低了遥控操作的对中难度；在本实施例中，销钉24直径为φmm，通孔直径为φ11mm。
所述的过渡盘2上的螺钉孔，采用不脱出螺钉6，在安装靶体容器前，螺钉可预先旋入螺钉孔，而无需通过遥控机械手拾取螺钉、对中、旋入等操作，简化操作，降低操作难度；所述的不脱出螺钉6为两颗或两颗以上；在本实施例中，螺钉数量经优化计算后，设计了六个，进一步优化和降低密封圈的预紧力，有可能进一步减少，例如两颗，较少的螺钉数量既能实现稳定的连接固定效果，也有利于简化遥控操作。通过拧紧螺钉使得靶体容器连接和固定在过渡盘2上，实现对冷却水密封圈11和真空密封圈14的预紧，达到同时密封冷却水和真空的效果。
本实施例中，真空与冷却水同步密封，简化了更换靶体容器里的靶体的操作；同时，采用销钉24悬挂式自定位结构，实现自动同轴精度，降低对遥控操作定位精度的要求；相对于常规设计，减少预紧螺钉至六个，降低密封圈预紧力后，螺钉数量可进一步降低；在靶体容器外表面设有带斜面的槽口12，可便于遥控操作所用的夹具导向进入、夹紧和保持靶体与夹具的相对位置不变；整体提高了遥控维护的便捷性；本发明中的过渡盘2可更换，使得在密封面损坏的情况下，亦具备修复的可能性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种便于遥控维护的集成式中子靶体结构，其特征在于：所述的靶体结构包括依次顺序呈三明治状层叠安装的靶体容器、过渡盘和真空冷却集成结构；
所述的靶体容器前端面设置有过渡法兰，过渡法兰上设置有进水口、出水口和螺钉孔，进水口和出水口的周边通过冷却水密封圈密封，当靶体容器连接安装并密封后，进水口、出水口与靶体容器容器内部的空腔构成冷却水流道，从进水口流入冷却水时，可通过冷却水流道对靶体进行冷却；所述的靶体容器背面设计有用于遥控夹具加持的槽口，槽口的一侧带斜面，便于夹具导向进入；槽口的长度与夹具配合，保持靶体容器与夹具的相对位置固定，保证靶体在夹持转运过程中位置固定；
所述的真空冷却集成结构包括集成安装在固定法兰上的真空管和冷却水管，固定法兰呈中空法兰结构，中间大通孔底部对接真空管，真空管两侧安装有冷却水管，固定法兰上设计有分别对接冷却水管的通孔和连接过渡盘的销钉孔；
所述过渡盘的形状和结构与固定法兰、过渡法兰相适配，整体呈中空法兰状，中间大通孔对接真空管，两侧小通孔分别对接冷却水，通过螺钉与固定法兰连接。
2.根据权利要求1所述的一种便于遥控维护的集成式中子靶体结构，其特征在于：所述过渡盘的一端面通过固定法兰与真空冷却集成结构连接，另外一端面通过过渡法兰与靶体容器连接。
3.根据权利要求1所述的一种便于遥控维护的集成式中子靶体结构，其特征在于：所述的固定法兰上的销钉孔分别安装了销钉，销钉尺寸小于靶体容器上对应位置的孔，销钉有两颗，用于悬挂靶体容器或过渡盘，并在重力作用下将靶体容器或过渡盘自动定位至与固定法兰同轴，实现靶体容器、过渡盘和真空冷却集成结构的依次顺序叠加安装。
4.根据权利要求1所述的一种便于遥控维护的集成式中子靶体结构，其特征在于：所述的过渡盘上的螺钉孔，采用不脱出螺钉，在安装靶体容器前，螺钉可预先旋入螺钉孔。
5.根据权利要求1或3所述的一种便于遥控维护的集成式中子靶体结构，其特征在于：所述的不脱出螺钉为两颗或两颗以上。
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