CN112804809A - 一种用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构 - Google Patents

一种用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构 Download PDF

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王盛
吕永盛
李晓博
乔朝蓬
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Abstract

本发明公开了一种用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，包括卡钩、支座、瓣片、支架、滑杆及驱动装置；卡钩的下端通过支座轴连接于支架上，卡钩的上端卡接于瓣片上，卡钩的侧面开设有通孔，驱动装置驱动滑杆在通孔内移动，该结构具有可靠性高、操作简单、节约时间及成本的特点。

Description

一种用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构
技术领域
本发明属于工程设计技术领域，涉及一种用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构。
背景技术
中子呈电中性，具有很强的穿透性。中子源拥有多种潜在用途，包括药物治疗、同位素生产、爆炸性/核裂变材料检测、贵金属矿石分析、成像等。特别受关注的领域是硼中子俘获治疗(BNCT)，尤其是癌症治疗技术。
最广泛应用的是在富含中子的核研究反应堆中进行的反应堆中子源。然而，许多实践问题(诸如安全性、核材料处理以及许多研究堆的使用寿命终止和退役的方法)使得该方法具有挑战性。加速器中子源是一种设备简洁、体积小、重量轻、相对易操作和控制的中子产生装置，是最具前景的能产生高强脉冲中子束流的方法。利用加速器加速的带电粒子轰击适当的靶核，通过核反应产生中子，最常用的核反应有(d，n)、(p，n)和(γ，n)等。
常用的加速器中子源靶是固定靶，即使在采用了各种各样的冷却方式(如直流水喷射和微通道冷却等)后，大功率(大于15KW)运行时，固定靶仍然难以获得好的冷却效果从而被损伤甚至融化，而且真空靶的维护维修难、造价高。为了解决冷却这一难题，旋转靶应运而生。非专利文献(姚泽恩,陈尚文,苏桐龄,等.Design of rotating target systemand numerical simulation for temperature of target disc[J].核技术,2004,027(010):787-791.)和专利文献1(公告号：2013/CN203057673U)给出了用于强流中子发生器的高速旋转氚钛靶系统的设计方案，专利文献2(公告号：2018/CN108401354A)提出了一种用于加速器中子源的旋转靶系统，这些方案使用了整体式旋转靶，冷却效果得到了明显改善，然而却不利于系统维修，换靶时会破坏束流整形组件和嵌入式计量学装置等，更换整个靶大大提高了成本。专利文献3(公告号：2018/CN108136200A)和专利文献4(国际公告号：WO2018/226205A1)提出了相应的解决方案：使用将靶分割为多个瓣片的瓣片式旋转靶。
这个方案利用机器人更换废旧瓣片来免除人工暴露在高辐射场中，机器人完成瓣片的安装和拆卸或者只是拆卸。更换瓣片时需要破坏真空环境使机器人进入真空室操作，这对机器人的精确操作提出了很高的要求。机器人更换完瓣片后需要重新恢复系统工作环境(高真空、高干燥度等)，这无疑需要大量的时间。况且研发一套旋转靶专用的复杂的机器人系统，又增加了造价。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，该结构具有可靠性高、操作简单、节约时间及成本的特点。
为达到上述目的，本发明所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构包括卡钩、支座、瓣片、支架、滑杆及驱动装置；
卡钩的下端通过支座轴连接于支架上，卡钩的上端卡接于瓣片上，卡钩的侧面开设有通孔，驱动装置驱动滑杆在通孔内移动。
支座固定于支架上，销轴穿过支架的下端及支座。
销轴的端部通过限位件进行限位。
所述限位件为开口销、螺帽或锁紧螺钉。
所述驱动装置包括电磁铁主体、电磁铁推拉杆以及用于提供电能的电源，电磁铁主体正对电磁铁推拉杆的一端，电磁铁推拉杆的另一端与滑杆相连接，电磁铁主体固定于支架上。
电磁铁主体通过螺栓固定于支架上，支座焊接于支架上。
卡钩为钩型结构，且卡钩上端的弯折角度小于等于90°。
通孔的内壁上设置有一对滑槽，滑杆的端部插入于所述滑槽内。
瓣片上设置有定位孔，支架上设置有与所述定位孔相配合的定位销。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构在具体操作时，通过驱动装置推拉滑杆，使得卡钩松开或者拉紧瓣片，完成废旧瓣片的更换以及新的瓣片的安装，结构简单，易于加工制造，不会明显增加旋转靶的尺寸和重量，同时不需人工进入高辐射环境，拆卸瓣片时不需要破坏真空环境，完成瓣片更换耗时极少，保证旋转靶快速恢复正常工作，可靠性及安全性较高，同时节约时间成本及经济成本。
附图说明
图1a为本发明的结构示意图；
图1b为图1a的侧视图；
图2a为使用时本发明的结构示意图；
图2b为图2a的侧视图；
图2c为图2a的侧视图；
图3a为卡钩1的一种结构示意图；
图3b为卡钩1的另一种结构示意图；
图4为定位销及定位孔的位置图；
图5a为卡钩1受力分析的应力图；
图5b为卡钩1受力分析的位移图。
其中，1为卡钩、2为滑杆、3为销轴、4为开口销、5为电磁铁推拉杆、6为电磁铁主体、7为支座、8为瓣片、9为支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1a及图1b，本发明所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构包括卡钩1、支座7、瓣片8、支架9、滑杆2及驱动装置；卡钩1的下端通过支座7轴连接于支架9上，卡钩1的上端卡接于瓣片8上，卡钩1的侧面开设有通孔，驱动装置与滑杆2相连接，滑杆2位于所述通孔内。
支座7固定于支架9上，销轴3穿过支架9的下端及支座7，销轴3的端部通过限位件4进行限位，限位件4为开口销、螺帽或锁紧螺钉，如图2a、图2b及图2c所示，支架9为旋转靶支架的一部分，支座7焊接在支架9上，电磁铁主体6通过螺栓固定在支架9的预留位置上。
所述驱动装置包括电源、电磁铁主体6及电磁铁推拉杆5，电磁铁主体6正对电磁铁推拉杆5的一端，电磁铁推拉杆5的另一端与滑杆2相连接，电磁铁主体6固定于支架9上，电源与电磁铁主体6相连接，如图2b所示，卡钩1被电磁铁推拉杆5推动的滑杆2控制，松开瓣片8完成废旧瓣片8的拆卸，优选的，旋转靶转到要拆卸瓣片8处于竖直方向的下部时松开瓣片8，利用重力使瓣片8落在废靶储存设备中，如图2c所示，卡钩1被电磁铁推拉杆5拉动的滑杆2控制，扣紧瓣片8完成新瓣片8的固定和安装。
在实际操作时，通过远程控制电源的通断，电磁铁要求断电无磁，以最大限度保证本发明的可靠性和敏捷性。
卡钩1为钩型结构，且卡钩1上端的弯折角度小于等于90°，通孔的内壁上设置有一对滑槽，滑杆2的端部插入于所述滑槽内。滑杆2在滑槽内滚动或者滑动，滑杆2的两端可以安装小型轴承，使其运动更为顺畅。
瓣片8上设置有定位孔，支架9上设置有与所述定位孔相配合的定位销，配合卡钩1使瓣片8完全固定，可以使用简易机械臂使瓣片8定位在定位销上，从而避免瓣片8安装过程中的人工干预。
在具体应用时，将旋转靶分割为16个瓣片8，电磁铁功率基本用于克服瓣片8与卡钩1之间的摩擦力，由于每个瓣片8重量比较小，所以电磁铁的尺寸很小，不会明显增加整个旋转靶系统的尺寸和重量。
本实施例中，瓣片8高速旋转产生的离心力形成的拉力是对卡钩1强度的最大考验。对于转速为1000RPM，旋转半径为0.5米的旋转靶系统进行了受力仿真模拟，卡钩1的材料选用热锻模具钢，卡钩1的应力分析结果如图5a所示，位移分析结果如图5b所示，本发明能够满足强度要求。在转速要求更高或者旋转半径更大的情况下，应该相应增加卡钩1的尺寸和厚度，卡钩1选用屈服强度更大的材料。
本实施例中，卡钩1的结构需要避免出现应力集中，在可能出现应力集中的部位要加工过渡圆角。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应当理解的是，以上所述仅为本发明的一部分而不是全部的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何没有创造性的修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征自在于，包括卡钩(1)、支座(7)、瓣片(8)、支架(9)、滑杆(2)及驱动装置；
卡钩(1)的下端通过支座(7)轴连接于支架(9)上，卡钩(1)的上端卡接于瓣片(8)上，卡钩(1)的侧面开设有通孔，驱动装置驱动滑杆(2)在通孔内移动。
2.根据权利要求1所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征在于，支座(7)固定于支架(9)上，销轴(3)穿过支架(9)的下端及支座(7)。
3.根据权利要求1所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征在于，销轴(3)的端部通过限位件(4)进行限位。
4.根据权利要求3所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征在于，所述限位件(4)为开口销、螺帽或锁紧螺钉。
5.根据权利要求1所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征在于，所述驱动装置包括电磁铁主体(6)、电磁铁推拉杆(5)以及用于提供电能的电源，电磁铁主体(6)正对电磁铁推拉杆(5)的一端，电磁铁推拉杆(5)的另一端与滑杆(2)相连接，电磁铁主体(6)固定于支架(9)上。
6.根据权利要求5所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征在于，电磁铁主体(6)通过螺栓固定于支架(9)上，支座(7)焊接于支架(9)上。
7.根据权利要求1所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征在于，卡钩(1)为钩型结构，且卡钩(1)上端的弯折角度小于等于90°。
8.根据权利要求1所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征在于，通孔的内壁上设置有一对滑槽，滑杆(2)的端部插入于所述滑槽内。
9.根据权利要求1所述的用于旋转靶瓣片的全自动拆卸结构，其特征在于，瓣片(8)上设置有定位孔，支架(9)上设置有与所述定位孔相配合的定位销。
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