CN112279070B - 一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构 - Google Patents

一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，包括：离子回旋传输线、集成水路通道、第一承载支撑端、第一中间支撑立柱、第二中间支撑立柱、第二中间斜拉支撑、第二吊装调节支撑平台、第二承载支撑端、下端支撑立柱、下端吊装支撑平台、下端斜拉支撑、中端横接梁、第一中间斜拉支撑、上端斜拉支撑、上端支撑立柱、上端吊装支撑平台、离子回旋天线、天线支撑平台、调整斜拉工装、侧端斜拉支撑、上侧端斜拉支撑、吊装吊耳、吊装支撑平台夹具、馈线双端口平台调整夹具、馈线端口横向调整夹具、真空室端面。本发明能够完成超长立式真空室内的多馈线装置竖直整体吊装，实现CFETR离子回旋天线及传输线整体精密装配安装至CFETR真空室内。

Description

一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构
技术领域
本发明涉及超高真空及强辐射条件下的多通道馈线竖直安装的装置整体吊装技术领域，具体涉及一种用于超高真空及强辐射条件下的多馈线装置竖直总体吊装机构。
背景技术
离子回旋系统是CFETR聚变工程堆的关键辅助加热设备之一，具备良好的负载耐受性，可满足氘氚聚变高参数等离子体长脉冲、高功率、稳态运行需求。在CFETR聚变工程堆中，离子回旋天线系统将布置于1/2+1+1/2上窗口，其主要功能在于等离子体密度因素限制的条件下对等离子体进行离子加热，辐射天线耦合等离子体边界的功率将被转换成快速磁化波，其在磁性表面上传播直至发生离子波像话作用，将动量传递给离子以增加温度。该系统的主要由高压电源(HPVS)、射频源系统、传输及匹配系统和天线系统等组成。CFETR离子回旋天线频率为60-70MHz,馈入功率为12MW，主要由法拉第屏蔽、电流带、背板、真空馈口、传输线及辅助支撑等组成。
传统的馈线系统主要是横向放置并引出至装置外传输使用，但基于传统的支撑方案无法实现超长立式真空室(立式真空长度约10米)内的馈线支撑及固定承载吊装，且多通道馈线系统基于高功率强电场的精密装配严格要求其吊装机构可靠和稳定性，因此本方案吊装机构可实现通用调整及承载竖直放置的超大尺寸工装设备的安装，实现特定环境下的装置运行及保障，且制造简便，工艺成本较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：克服现有技术的不足，提供一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，以完成超长立式真空室(立式真空长度约10米)内的多馈线装置竖直整体吊装，实现CFETR离子回旋天线及传输线整体精密装配安装至CFETR真空室内，以辅助完成定位及支撑功能。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，安装承受高能中子/伽马射线的辐照条件下，且安装于CFETR装置主机真空室内，其整体漏率不大于1.2×10-9Pa·m3/s，真空等级不大于10-5Pa，包括：离子回旋传输线1、集成水路通道2、第一承载支撑端3、第一中间支撑立柱4、第二中间支撑立柱5、第二中间斜拉支撑6、第二吊装调节支撑平台7、第二承载支撑端8、下端支撑立柱9、下端吊装支撑平台10、下端斜拉支撑11、中端横接梁12、第一中间斜拉支撑13、上端斜拉支撑14、上端支撑立柱15、上端吊装支撑平台16、离子回旋天线17、天线支撑平台18、调整斜拉工装19、侧端斜拉支撑20、上侧端斜拉支撑21、吊装吊耳22、吊装支撑平台夹具23、馈线双端口平台调整夹具24、馈线端口横向调整夹具25、真空室端面26。
所述馈线端口横向调整夹具25、吊装支撑平台夹具23分别夹持固定离子回旋传输线1外侧面；所述离子回旋天线17连接离子回旋传输线1；所述第一支撑端3、所述第二承载支撑端8、所述上端吊装支撑平台16分别固定贯穿集成水路通道2；所述离子回旋天线17连接集成水路通道2；所述上端支撑立柱15下端面、馈线双端口平台调整夹具24分别安装固定在第一承载支撑端3上端面；所述第一承载支撑端3下端面安装连接第一中间支撑立柱4上端面；所述第一承载支撑端3侧端连接真空室固定端面26；所述第一中间支撑立柱4下端面连接第二吊装调节支撑平台7上端面；所述第一中间支撑立柱4之间固定连接第一中间分别连接固定斜拉支撑13、中端横接梁12；所述第一中间支撑立柱4侧边间隔连接上侧端斜拉支撑21；所述第二中间支撑立柱5之间分别连接中端横接梁12、第二中间斜拉支撑6、第二吊装调节支撑平台7、侧端斜拉支撑20；所述第二中间支撑立柱5底部连接第二承载支撑端8上端面；所述第二中间斜拉支撑6侧端固定连接调整斜拉工装19上安装面；所述第二吊装调节支撑平台7上端固定连接吊装支撑平台夹具23；所述第二吊装调节支撑平台7内侧焊接吊装吊耳22；所述第二承载支撑端8上端固定馈线双端口平台调整夹具24；所述第二承载支撑端8下端面连接固定下端支撑立柱9上端面；所述第二承载支撑端8侧端固定连接真空室固定端面26；所述下端支撑立柱9连接固定下端吊装支撑平台10，所述下端支撑立柱9之间分别固定连接下端斜拉支撑11、侧端斜拉支撑20；所述下端吊装支撑平台10上端固定吊装支撑平台夹具23；所述下端吊装支撑平台10焊接吊装吊耳22；所述上端支撑立柱15之间分别固定上端斜拉支撑14、上侧端斜拉支撑21；所述上端支撑立柱15上端固定连接上端吊装支撑平台16；所述上端吊装支撑平台16上端固定连接馈线双端口平台调整夹具24；所述上端吊装支撑平台16焊接吊装吊耳22；所述离子回旋天线17连接天线支撑平台18；所述天线支撑平台18连接调整斜拉工装19下端面；所述馈线端口横向调整夹具25下端安装连接馈线双端口平台调整夹具24上端面；
所述第一承载支撑端3、第二承载支撑端8、上端吊装支撑平台16及下端吊装支撑平台10可承载馈线系统机构整体载荷强度；
所述馈线端口横向调整夹具25可调整馈线传输线安装精度调整。
所述整体吊装机构可显现装置在竖直端真空室内整体运输吊装，且保证长度超过10米的4X2分布共八组同轴9英寸传输线结构安全稳定约束。
所述整体吊装机构在离子回旋装置受热变形影响，因调整约束离子回旋传输线位移补偿，夹持夹具可独立拆卸。
所述调整斜拉工装19、、天线支撑平台18可实现离子回旋天线与离子回旋传输线竖直态的安装固定，连接调整实现相对悬挂安装。
所有吊装机构的零件材料选用优质奥氏体不锈钢材料，以减少磁化力对于装置精度控制。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明直接在竖直段真空室内针对CFETR离子回旋传输线结构的整体吊装并约束固定重载荷多通道馈线机构，并实现高精度调整补偿多组垂直同轴传输线馈线机构安装误差，及热变形补偿机构，实现高真空强辐照条件下的高功率设备稳定安装及运行，该机构弥补了重载荷多通道馈线机构在垂直段封闭室内的安装工况使用，且采用无磁不锈钢材料可完全保证超大同轴馈线机构磁场干扰等优点，结构设计使用方便，并适合类似结构设备工况使用。
(2)传统的馈线系统主要是横向放置并引出至装置外传输使用，但基于传统的支撑方案无法实现超长立式真空室(立式真空长度约10米)内的馈线支撑及固定承载吊装，且多通道馈线系统基于高功率强电场的精密装配严格要求其吊装机构可靠。因此本设计采用独立的竖直方向吊装支撑机构方法，实现超大真空室内结构的多通道馈线装置安装固定方法。
(3)基于多通道同轴传输线的精密装配特点及自身重力承载因素，本设计方案设计多层支撑承载平台及馈线端口独立调整夹具设计，以满足自重分载荷优化及增加支撑强度的设计方案。
(4)基于装置超高真空条件下的机构承载及定位功能，其装置整体机构装配方式采用分布独立安装拆卸方案，且依据CFETR离子回旋天线在高温强辐射使用，本设计方案设计多重同轴馈线安装位移误差及变形补偿方式，完全可实现装置安全稳定运行要求。
(5)依据特定条件下的装置布局考虑，本发明完全实现CFETR离子回旋天线整体吊装及运输功能，因此为避免辐射条件下的超高真空人员作业提供有效的安全保障功能，且避免因辐射引起的安全操作危险。
(6)该吊装机构零件表面粗糙度可加工满足超高真空条件下使用，且所有零件材料选用优质奥氏体不锈钢材料，可实现材料弱磁及焊接连接特性，以减少因装配引起的超大尺寸精度安装误差。
附图说明
图1为发明系统机构图的立体示意图；
图2为发明系统机构图的主视图；
图3为发明系统机构图的侧视图；
图4为图1中局部结构图：
图5为图3局部放大图；
图6为图3局部剖视图；
图7为图2局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
下面结合附图描述本发明的具体实施例。
如图1-7所示，本发明的一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，包括：离子回旋传输线1、集成水路通道2、第一承载支撑端3、第一中间支撑立柱4、第二中间支撑立柱5、第二中间斜拉支撑6、第二吊装调节支撑平台7、第二承载支撑端8、下端支撑立柱9、下端吊装支撑平台10、下端斜拉支撑11、中端横接梁12、第一中间斜拉支撑13、上端斜拉支撑14、上端支撑立柱15、上端吊装支撑平台16、离子回旋天线17、天线支撑平台18、调整斜拉工装19、侧端斜拉支撑20、上侧端斜拉支撑21、吊装吊耳22、吊装支撑平台夹具23、馈线双端口平台调整夹具24和馈线端口横向调整夹具25；所述馈线端口横向调整夹具25、吊装支撑平台夹具23分别夹持固定离子回旋传输线1外侧面；所述离子回旋天线17连接离子回旋传输线1；所述第承载一支撑端3、所述第二承载支撑端8、所述上端吊装支撑平台16分别固定贯穿集成水路通道2；所述离子回旋天线17连接集成水路通道2；所述上端支撑立柱15下端面、馈线双端口平台调整夹具24分别安装固定在第一承载支撑端3上端面；所述第一承载支撑端3下端面安装连接第一中间支撑立柱4上端面；所述第一承载支撑端3侧端连接真空室固定端面26；所述第一中间支撑立柱4下端面连接第二吊装调节支撑平台7上端面；所述第一中间支撑立柱4之间固定连接第一中间分别连接固定斜拉支撑13、中端横接梁12；所述第一中间支撑立柱4侧边间隔连接上侧端斜拉支撑21；所述第二中间支撑立柱5之间分别连接中端横接梁12、第二中间斜拉支撑6、第二吊装调节支撑平台7、侧端斜拉支撑20；所述第二中间支撑立柱5底部连接第二承载支撑端8上端面；所述第二中间斜拉支撑6侧端固定连接调整斜拉工装19上安装面；所述第二吊装调节支撑平台7上端固定连接吊装支撑平台夹具23；所述第二吊装调节支撑平台7内侧焊接吊装吊耳22；所述第二承载支撑端8上端固定馈线双端口平台调整夹具24；所述第二承载支撑端8下端面连接固定下端支撑立柱9上端面；所述第二承载支撑端8侧端固定连接真空室固定端面26；所述下端支撑立柱9连接固定下端吊装支撑平台10，所述下端支撑立柱9之间分别固定连接下端斜拉支撑11、侧端斜拉支撑20；所述下端吊装支撑平台10上端固定吊装支撑平台夹具23；所述下端吊装支撑平台10焊接吊装吊耳22；所述上端支撑立柱15之间分别固定上端斜拉支撑14、上侧端斜拉支撑21；所述上端支撑立柱15上端固定连接上端吊装支撑平台16；所述上端吊装支撑平台16上端固定连接馈线双端口平台调整夹具24；所述上端吊装支撑平台16焊接吊装吊耳22；所述离子回旋天线17连接天线支撑平台18；所述天线支撑平台18连接调整斜拉工装19下端面；所述馈线端口横向调整夹具25下端安装连接馈线双端口平台调整夹具24上端面。
所述第一承载支撑端3、第二承载支撑端8、上端吊装支撑平台16及下端吊装支撑平台10及馈线端口独立调整夹具设计承载馈线系统机构整体载荷；
所述可拆卸装置吊装机构即通过夹持固定包含离子回旋传输线和离子回旋天线的多馈线装置实现整机固定，并高精度调整补偿多组垂直同轴传输线馈线机构安装误差，及热变形补偿位移，确保装置在承载条件下的刚性接触调整。
所述调整斜拉工装19固定约束离子回旋天线并增强与整体吊装机构的接触抗弯强度，实现精度位置调整；
所述馈线端口横向调整夹具25可调整馈线传输线安装精度调整；
所述整体吊装机构显现装置在竖直端真空室内整体运输吊装，且保证长度超过10米的4X2分布共八组同轴9英寸传输线结构安全稳定约束。
所述整体吊装机构在离子回旋装置受热变形影响，因调整约束离子回旋传输线位移补偿，夹持夹具能够独立拆卸。
所述调整斜拉工装19、天线支撑平台18实现离子回旋天线与离子回旋传输线竖直态的安装固定，连接调整实现相对悬挂安装。
所有吊装机构的零件材料选用优质奥氏体不锈钢材料，以减少超大同轴馈线机构经吊装机构夹持受磁场力载荷对于装置精度控制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，其特征在于，包括：离子回旋传输线、集成水路通道、第一承载支撑端、第一中间支撑立柱、第二中间支撑立柱、第二中间斜拉支撑、第二吊装调节支撑平台、第二承载支撑端、下端支撑立柱、下端吊装支撑平台、下端斜拉支撑、中端横接梁、第一中间斜拉支撑、上端斜拉支撑、上端支撑立柱、上端吊装支撑平台、离子回旋天线、天线支撑平台、调整斜拉工装、侧端斜拉支撑、上侧端斜拉支撑、吊装吊耳、吊装支撑平台夹具、馈线双端口平台调整夹具、馈线端口横向调整夹具和真空室端面；
所述馈线端口横向调整夹具、吊装支撑平台夹具分别夹持固定离子回旋传输线外侧面；所述离子回旋天线连接离子回旋传输线；所述第一承载支撑端、所述第二承载支撑端、所述上端吊装支撑平台分别固定贯穿集成水路通道；所述离子回旋天线连接集成水路通道；所述上端支撑立柱下端面、馈线双端口平台调整夹具分别安装固定在第一承载支撑端上端面；所述第一承载支撑端下端面安装连接第一中间支撑立柱上端面；所述第一承载支撑端侧端连接真空室固定端面；所述第一中间支撑立柱下端面连接第二吊装调节支撑平台上端面；所述第一中间支撑立柱之间固定连接第一中间分别连接固定斜拉支撑、中端横接梁；所述第一中间支撑立柱侧边间隔连接上侧端斜拉支撑；所述第二中间支撑立柱之间分别连接中端横接梁、第二中间斜拉支撑、第二吊装调节支撑平台、侧端斜拉支撑；所述第二中间支撑立柱底部连接第二承载支撑端上端面；所述第二中间斜拉支撑侧端固定连接调整斜拉工装上安装面；所述第二吊装调节支撑平台上端固定连接吊装支撑平台夹具；所述第二吊装调节支撑平台内侧焊接吊装吊耳；所述第二承载支撑端上端固定馈线双端口平台调整夹具；所述第二承载支撑端下端面连接固定下端支撑立柱上端面；所述第二承载支撑端侧端固定连接真空室固定端面；所述下端支撑立柱连接固定下端吊装支撑平台，所述下端支撑立柱之间分别固定连接下端斜拉支撑、侧端斜拉支撑；所述下端吊装支撑平台上端固定吊装支撑平台夹具；所述下端吊装支撑平台焊接吊装吊耳；所述上端支撑立柱之间分别固定上端斜拉支撑、上侧端斜拉支撑；所述上端支撑立柱上端固定连接上端吊装支撑平台；所述上端吊装支撑平台上端固定连接馈线双端口平台调整夹具；所述上端吊装支撑平台焊接吊装吊耳；所述离子回旋天线连接天线支撑平台；所述天线支撑平台连接调整斜拉工装下端面；所述馈线端口横向调整夹具下端安装连接馈线双端口平台调整夹具上端面；
所述第一承载支撑端、第二承载支撑端、上端吊装支撑平台及下端吊装支撑平台承载馈线系统机构整体载荷强度；
所述调整斜拉工装固定约束离子回旋天线并增强与整体吊装机构的接触抗弯强度，实现精度位置调整；
所述馈线端口横向调整夹具调整馈线传输线安装精度调整；
所述装置吊装机构即通过夹持固定包含离子回旋传输线和离子回旋天线的多馈线装置实现整机固定功能。
2.根据权利要求1所述的一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，其特征在于：所述整体吊装机构显现装置在竖直端真空室内整体运输吊装，且保证长度超过10米的4X2分布共八组同轴9英寸传输线结构安全稳定约束。
3.根据权利要求1所述的一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，其特征在于：所述整体吊装机构在离子回旋装置受热变形影响，因调整约束离子回旋传输线位移补偿，夹持夹具能够独立拆卸。
4.根据权利要求1所述的一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，其特征在于：所述调整斜拉工装、天线支撑平台实现离子回旋天线与离子回旋传输线竖直态的安装固定，连接调整实现相对悬挂安装。
5.根据权利要求1所述的一种适用于超高真空及强辐射条件下的装置吊装机构，其特征在于：所有吊装机构的零件材料选用优质奥氏体不锈钢材料，以减少磁化力对于装置精度控制。
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