CN112888142A - 一种快钳式真空绝缘密封连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快钳式真空绝缘密封连接装置，包括两条金属连接管道、两个金属KF系列法兰、两个绝缘套、绝缘中心支架、O型密封圈、金属快钳式卡箍；所述两条金属连接管道，一条连接加速器、另一条接生产靶；所述的绝缘中心支架布设在两条金属连接管道的两个端面、及两个KF系列法兰的两个端面之间，所述绝缘套分别环套在各自KF系列法兰外壁上、用于径向隔离KF系列法兰及快钳式卡箍之间的导电性；所述绝缘中心支架的内径d>金属连接管道的通径D，用以减少高功率束流扫射到绝缘中心支架上。本发明通过互换束流过渡管道上绝缘材料和金属材料的位置，不但解决了现有技术绝缘管道容易被高功率束流损坏而漏真空的问题，还解决了快捷拆卸问题。
Description
技术领域
本发明涉及回旋加速器的领域，具体涉及是在加速器应用中既有真空绝缘又有安装快捷方便要求，即一种快钳式真空绝缘密封连接装置。
背景技术
回旋加速器是一种粒子加速器，其核心结构是磁场系统和射频(RF)系统，在磁场和电场的共同作用下，使带电粒子做回旋运动，并以高频电场对回旋运动的带电粒子进行反复加速的装置。为防止带电粒子运动中与其他原子碰撞损失能量，需为其提供高真空的运行条件下。
医用回旋加速器生产靶用于生产放射性同位素，如15O、11C、13N、18F，这些放射性同位素本身就是身体的组成部分，通过生产靶的核反应产生的上述核素，再通过合成模块箱进行化学合成各种放射性药物，从而参与人体新陈代谢，而F-18的合成药物18F-FDG可模拟葡萄糖代谢。应用18FDG，PET-CT显像可早期发现全身肿瘤原发及转移病灶，准确判断其良、恶性，从而正确指导临床治疗决策。
从加速器引出的束流和生产靶之间需要有一个过渡连接装置，也称作生产靶束流过渡管道，现有技术的生产靶束流过渡管道如图1所示，在加速器和生产靶之间设有一段相对比较长的绝缘管道、以及一段相对很短的金属中心支架，这两段管道共同组成了束流到达生产靶之前的束流过渡管道。采用相对比较长的束流过渡管道的原因在于：束流从加速器引出，为了解决加速器出口处的机械干涉问题，需要将束流过渡管道做得足够长，才能将束流从加速器引出；束流过渡管道中一部分采用绝缘管道的原因在于：生产靶在生产同位素时，需要调节加速器产生的束流，同时在生产靶的位置需要监测实际束流相关参数(强度、能散度等)，由于束流的相关参数测量都是一些微弱信号，而加速器上众多其他相关电子设备(高压、低压、高频等信号)，会对束流的信号监测产生影响。因此，常规做法都是在加速器和生产靶之间设置一段绝缘过渡管道、绝缘管道隔离了杂波信号、实现了生产靶位置的束流监测时，最大限度减少外来信号的干扰。
现有生产靶连接装置存在的问题之一是：只能保证绝缘而不能保证真空。由于束流的功率很大、打在绝缘材料上使得绝缘材料发热，而绝缘材料一般耐高温是不行的，高功率束流打在绝缘管道上、就会使得绝缘管道由于“出气”而被破坏，绝缘管道被破坏则不能保证加速器主真空的真空度。图1所示的现有生产靶连接装置存在的问题之二是：拆卸绝缘管道时费时、对于人身的辐射剂量大。费时的原因在于：绝缘管道与加速器的连接是一种周圈螺栓连接的方式，拆卸时需要把周圈所有的螺栓拧下来，而拆卸工作完全是人工操作，所以工作人员受到的辐射剂量比较大。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题，提出一种快钳式真空绝缘密封连接装置，目的之一是解决现有技术的生产靶连接装置只能做到绝缘而难以做到做到真空密封的问题；目的之二是解决现有技术的生产靶连接装置拆卸时费时费力，使得人身受到较大辐射剂量的问题。
本发明为解决其技术问题提出以下技术方案：
一种快钳式真空绝缘密封连接装置，其特点是：包括两条金属连接管道、两个金属KF系列法兰、两个绝缘套、绝缘中心支架、O型密封圈、金属快钳式卡箍；所述两条金属连接管道，一条连接加速器、另一条接生产靶；所述两个KF系列法兰分别焊接在各自金属连接管道的一端且相向而设；所述的绝缘中心支架与O型密封圈布设在两条金属连接管道的两个端面、及两个KF系列法兰的两个端面之间，其作用是实现两个KF系列法兰两个端面之间的真空密封与绝缘的要求；所述绝缘套分别环套在各自KF系列法兰外壁上、用于径向隔离KF系列法兰及快钳式卡箍之间的导电性、起到绝缘隔离作用；所述绝缘中心支架的内径d>金属连接管道的通径D，用以减少高功率束流扫射到绝缘中心支架上。
所述连接加速器一端的金属连接管道的长度足够长、满足将束流从加速器引出的长度需求；所述绝缘中心支架的长度足够短、仅仅满足隔离微弱杂波信号的长度需求；所述连接加速器一端的金属连接管道长度包括200毫米，所述绝缘中心支架的长度包括6毫米。
所述的KF系列法兰及快钳式卡箍具采用铝合金材质，既能保证法兰连接的强度，又能减少其被辐照活化。
所述的两个绝缘套，每个绝缘套由相互构成大于90度夹角的两个圆环环面组合而成，其中一个圆环环面轴向平行于连接管道，另一个圆环环面轴向从中心向两端倾斜。
所述绝缘中心支架由径向两个圆环叠加而成：内圆环宽度大于外圆环宽度、外圆环宽度小于O型密封圈直径，外圆环环面为弧面、用于支撑O型密封圈；内圆环通过端面定位两侧的连接管道、通过环面支撑连接管道上的KF系列法兰。
所述的O型密封圈由绝缘中心支架的外圆环支撑、且放置在两个KF系列法兰之间，通过两个KF系列法兰的挤压，造成O型密封圈与法兰之间的绝对接触，从而实现高真空的密封。
本发明的优点效果
1、本发明通过改变要素之间的位置关系、以及改变要素之间的形状和大小，具体为互换现有技术的生产靶束流过渡管道的绝缘材料和金属材料的位置关系，将连接加速器一端的较长的连接管道采用金属材料制作、而将中心支架这个较短的连接管道采用绝缘材料制作，并将中心支架的小d>连接管道的直径大D、以及在卡箍和法兰之间设有绝缘套，通过以上要素关系的改变，解决了现有技术难以解决的绝缘管道耐热性能差、被高功率束流打击后产生“出气”、造成真空密封差的疑难问题，一方面由于绝缘中心支架长度很短且d>D,使得绝缘管道被束流轰击的概率大大降低，延长了使用寿命从而保真空；另外一方面将连接加速器一端的管道设置为金属管道，且金属管道长度在过渡管道总长度中占比97％，由于金属管道散热快，使得高功率束流打在上面热量很快散去，通过绝缘材料和金属材料位置关系的改变以及d>D，使得绝缘中心支架被高功率束流损坏的几率很小，从而解决了现有绝缘材料“出气”被损坏的问题；同时，通过将绝缘中心支架与卡箍直接连接，拆卸卡箍的同时即可将中心支架同时拆卸下来，变原来的先拆卸卡箍、再拆卸绝缘管道和加速器的连接这样的二道工序，改为只拆卸卡箍的一道工序，操作简单快捷。
2、本发明通过基于KF系列快钳连接法兰，通过增加绝缘套和设计的密封圈与绝缘中心支架，在不改变原有管道法兰连接结构的情况下，可以在保证高真空密封要求的同时实现两端管道之间的绝缘。
3、相对于以前金属式中心支架结构，绝缘中心支架保证了两管道法兰连接的绝对绝缘。同时通过优化绝缘中心支架的结构，减少高功率束流扫射到其表面，造成绝缘中心支架的气化，以至影响真空，同时会引发绝缘的失效。
附图说明
图1为现有技术生产靶连接装置示意图；
图2为本发明快钳式真空绝缘密封连接装置示意图；
图3为图2的A放大图；
图4为本发明绝缘中心支架示意图；
图5为本发明绝缘中心支架与密封圈示意图；
图6为绝缘套的结构图；
图7为本发明小d和大D关系示意图；
图中，1：金属连接管道；2:快钳绝缘套；3：绝缘中心支架；4：氟橡胶O型密封圈；5：快钳式卡箍；6：KF系列法兰；2-1；绝缘中心支架；2-2氟橡胶O型密封圈。
具体实施方式
本发明设计原理
1、解决真空密封问题的设计原理。本发明解决真空密封问题采用绝缘中心支架+绝缘套实现真空密封。其一、小比例长度的绝缘中心支架设计原理：从加速器引出的束流在到达生产靶之前要有一定长度的束流过渡管道，通过一定长度的束流过渡管道把圆形轨道上的束流沿着切线方向引出，如果束流过渡管道太短、距离加速器出口太近，则由于加速器出口处的机械干涉而不能把束流引出。现有技术束流过渡管道采用大比例长度的绝缘材料+小比例长度的金属中心支架组成，如图1所示。由于绝缘材料一般耐高温是不行的、当高功率束流打在绝缘材料时，容易使得绝缘管道“出气”而破坏管道内的密封。本发明将现有技术的绝缘材料和金属材料互换了位置，采用“大比例长度的金属材料+小比例长度的绝缘中心支架”的束流过渡管道代替现有技术的“大比例长度的绝缘材料+小比例长度的金属中心支架”的束流过渡管道，绝缘中心支架轴向长度只有几毫米、并且绝缘中心支架的直径d足够大于金属管道的直径D。所述足够大，就是在KF法兰直角台阶高度允许的情况下使得d的直径>D,由于d>D,束流通过绝缘中心支架时，束流打在绝缘中心支架管道壁的几率就非常小，还由于绝缘中心支架其轴向长度设计为只有几个毫米，进一步缩小了绝缘中心支架接触束流的面积。本发明绝缘中心支架轴向长度能够设计得非常短的原因是：由于是uA级别的微弱信号测量而不是高压信号的测量，微弱信号只要能够把杂波信号隔离掉即可，因此只需要几毫米厚度即可。如果是高压击穿测量，对绝缘材料具有厚度的要求。综上，由于本发明连接加速器一端的金属连接管道在束流过渡管道中的长度占比97％，使得束流过渡管道的大部分热量能够很快散去，且由于绝缘中心管道只接受3％热量、并且接受的几率也很小、以及绝缘中心支架的直径d>D，因此最大程度地避免了高功率束流产生的热量对于绝缘中心支架的破坏、保证了绝缘中心支架的真空度，解决了现有绝缘管道由于不能耐高温、“出气”而产生的真空密封问题；其二、绝缘套设计原理：由于隔离杂波信号不仅要隔离轴向的两个金属连接管道导电后的杂波信号，还要隔离径向的来自卡箍和法兰导电后的杂波信号，因此，本发明在卡箍和KF法兰之间还设有绝缘套。如此，从横向和纵向全方位隔离了金属材料之间导电造成的杂波信号。
2、解决快速拆卸问题的设计原理。现有技术生产靶连接装置的卡箍的作用仅仅是连接的作用，而对于快速拆卸绝缘管道没有作用：当绝缘管道损坏时，由于绝缘管道直接连接加速器，拆卸时必须将绝缘管道与加速器连接的管道周圈的所有螺钉拆卸下来才可以，所以，拆卸绝缘管道时需要二道工序，一是拆卸卡箍，二是拆卸管道上的一圈所有螺钉，由于拆卸时间长，工作人员在拆卸过程中接收的辐射剂量比较大，有损身体健康。本发明将过渡管道中的两种材料颠倒了位置，由于加速器端连接的是金属材料的连接管道，而金属材料对于高功率束流散热快、不容易损坏，所以当需要更换绝缘中心支架时，不需要拆卸与加速器连接的金属绝缘管道，而只拆卸绝缘中心支架即可，而拆卸绝缘中心支架只需要拆卸卡箍即可，卡箍的拆卸很方便，只需要拧动卡箍上的一个螺钉即可。由于过渡管道上两种材料颠倒了位置带来预料不到的效果。
基于以上发明原理，本发明设计了一种快钳式真空绝缘密封连接装置一种快钳式真空绝缘密封连接装置如图2-图7所示，其特点是：包括两条金属连接管道1、两个金属KF系列法兰6、两个绝缘套2、绝缘中心支架3、O型密封圈4、金属快钳式卡箍5；所述两条金属连接管道1，一条连接加速器、另一条接生产靶；所述两个KF系列法兰6分别焊接在各自金属连接管道的一端且相向而设；所述的绝缘中心支架3与O型密封圈4布设在两条金属连接管道的两个端面、及两个KF系列法兰的两个端面之间，其作用是实现两个KF系列法兰两个端面之间的真空密封与绝缘的要求；所述绝缘套2分别环套在各自KF系列法兰6的外壁上、用于径向隔离KF系列法兰及快钳式卡箍之间的导电性、起到绝缘隔离作用；所述绝缘中心支架3的内径d>金属连接管道1的通径D，用以减少高功率束流扫射到绝缘中心支架上。
所述连接加速器一端的金属连接管道1的长度足够长、满足将束流从加速器引出的长度需求；所述绝缘中心支架3的长度足够短、仅仅满足隔离微弱杂波信号的长度需求；所述连接加速器一端的金属连接管道长度包括200毫米，所述绝缘中心支架的长度包括6毫米。
所述的KF系列法兰6及快钳式卡箍5具采用铝合金材质，既能保证法兰连接的强度，又能减少其被辐照活化。
所述的两个绝缘套2，每个绝缘套由相互构成大于90度夹角的两个圆环环面组合而成，其中一个圆环环面轴向平行于连接管道，另一个圆环环面轴向从中心向两端倾斜。
所述绝缘中心支架3由径向两个圆环叠加而成：内圆环宽度大于外圆环宽度、外圆环宽度小于O型密封圈直径，外圆环环面为弧面、用于支撑O型密封圈；内圆环通过端面定位两侧的连接管道、通过环面支撑连接管道上的KF系列法兰6。
所述的O型密封圈4由绝缘中心支架3的外圆环支撑、且放置在两个KF系列法兰6之间，通过两个KF系列法兰6的挤压，造成O型密封圈4与法兰之间6的绝对接触，从而实现高真空的密封。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种快钳式真空绝缘密封连接装置，其特征在于：包括两条金属连接管道、两个金属KF系列法兰、两个绝缘套、绝缘中心支架、O型密封圈、金属快钳式卡箍；所述两条金属连接管道，一条连接加速器、另一条接生产靶；所述两个KF系列法兰分别焊接在各自金属连接管道的一端且相向而设；所述的绝缘中心支架与O型密封圈布设在两条金属连接管道的两个端面、及两个KF系列法兰的两个端面之间，其作用是实现两个KF系列法兰两个端面之间的真空密封与绝缘的要求；所述绝缘套分别环套在各自KF系列法兰外壁上、用于径向隔离KF系列法兰及快钳式卡箍之间的导电性、起到绝缘隔离作用；所述绝缘中心支架的内径d>金属连接管道的通径D，用以减少高功率束流扫射到绝缘中心支架上。
2.根据权利要求1所述一种快钳式真空绝缘密封连接装置，其特征在于：所述连接加速器一端的金属连接管道的长度足够长、满足将束流从加速器引出的长度需求；所述绝缘中心支架的长度足够短、仅仅满足隔离微弱杂波信号的长度需求；所述连接加速器一端的金属连接管道长度包括200毫米，所述绝缘中心支架的长度包括6毫米。
3.根据权利要求1所述一种快钳式真空绝缘密封连接装置，其特征在于：所述的KF系列法兰及快钳式卡箍具采用铝合金材质，既能保证法兰连接的强度，又能减少其被辐照活化。
4.根据权利要求1所述一种快钳式真空绝缘密封连接装置，其特征在于：所述的两个绝缘套，每个绝缘套由相互构成大于90度夹角的两个圆环环面组合而成，其中一个圆环环面轴向平行于连接管道，另一个圆环环面轴向从中心向两端倾斜。
5.根据权利要求1所述一种快钳式真空绝缘密封连接装置，其特征在于：所述绝缘中心支架由径向两个圆环叠加而成：内圆环宽度大于外圆环宽度、外圆环宽度小于O型密封圈直径，外圆环环面为弧面、用于支撑O型密封圈；内圆环通过端面定位两侧的连接管道、通过环面支撑连接管道上的KF系列法兰。
6.根据权利要求4所述一种快钳式真空绝缘密封连接装置，其特征在于：所述的O型密封圈由绝缘中心支架的外圆环支撑、且放置在两个KF系列法兰之间，通过两个KF系列法兰的挤压，造成O型密封圈与法兰之间的绝对接触，从而实现高真空的密封。
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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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