CN113764243B - 分离式超导磁体法兰、超导磁体及回旋管装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分离式超导磁体法兰、超导磁体及回旋管装配方法，法兰包括外同心调整定位环和内分离式定位环；2片所述内分离式定位环分别通过导向轴与所述外同心调整定位环内侧连接，以保证所述内分离式定位环与所述外同心调整定位环在一个自由度上可调；2片所述内分离式定位环分别通过开合调节螺丝与所述外同心调整定位环螺纹连接，通过调节所述开合调节螺丝使得2片所述内分离式定位环打开和闭合，以实现法兰的内径可调；本发明采用分离式法兰盘，使回旋管与法兰盘之间有足够的缝隙，可提高回旋管安装过程中陶瓷的安全性，并提高安装效率。

Description

分离式超导磁体法兰、超导磁体及回旋管装配方法

技术领域

本发明属于高功率微波设备技术领域，具体涉及一种分离式超导磁体法兰、超导磁体及回旋管装配方法。

背景技术

回旋管作为一种高频高功率电微波源，其对磁场位形和同心度要求极高，通常要求回旋管腔体与磁体的磁轴同心度优于0.1mm。目前回旋管所需的磁场普遍由超导磁体提供，在超导磁体的上下端面位于室温孔处安装有可调节法兰，保证超导磁体的磁轴与上下法兰的中心线偏差小于0.1mm。回旋管的腔体与上下法兰之间是紧配合，上下法兰与磁轴的偏差满足要求的情况下可以保证回旋管与磁体的同心度优于0.1mm。由于回旋管与上下法兰是紧配合，缝隙非常小，而法兰盘为整圆环形，不可分离，因此在安装和取出回旋管的时候需要极其小心，多人配合，否则极易损坏回旋管上的陶瓷，陶瓷损坏后加高压会极易出现打火的情况。

发明内容

为了解决现有回旋管拆装过程容易损坏，造成安全性低的问题，本发明提供了一种分离式超导磁体法兰，本发明采用分离式法兰盘，使回旋管与法兰盘之间有足够的缝隙，可提高回旋管安装过程中陶瓷的安全性，并提高安装效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种分离式超导磁体法兰，包括外同心调整定位环和内分离式定位环；

2片所述内分离式定位环分别通过导向轴与所述外同心调整定位环内侧连接，以保证所述内分离式定位环与所述外同心调整定位环在一个自由度上可调；

2片所述内分离式定位环分别通过开合调节螺丝与所述外同心调整定位环螺纹连接，通过调节所述开合调节螺丝使得2片所述内分离式定位环打开和闭合，以实现法兰的内径可调。

本发明的法兰结构采用内环和外环独立的结构，且内环采用分体式结构，从而实现了法兰内径可调(可变)。

优选的，本发明的内分离式定位环的侧面设置有T型槽，其与所述开合调节螺丝根部的圆柱台阶结构相配合；

所述外同心调整定位环的侧面设置有内螺纹结构，其与所述开合调节螺丝中部外螺纹结构相配合；

通过旋转所述开合调节螺丝使得所述开合调节螺丝根部圆柱台阶结构与所述内分离式定位环的T型槽产生相对转动，从而实现2片所述内分离式定位环的打开和闭合。

优选的，本发明的内分离式定位环通过2根所述导向轴与所述外同心调整定位环构成仅有一个自由度的滑动配合；

所述导向轴通过所述外同心调整定位环上设置的导向孔定位。

优选的，本发明的外同心调整定位环内侧设置有限位台阶；

所述限位台阶用于保证2片所述内分离式定位环在可滑动的自由度上闭合构成的圆环始终保持与所述外同心调整定位环同轴，实现重复定位。

优选的，本发明的外同心调整定位环沿外周均匀设置有多个球头调节螺丝；

所述外同心调整定位环沿周向均匀设置有多个螺纹孔，该螺纹孔用于设置平面控制垫片，通过调节平面控制垫片实现所述外同心调整定位环与磁体端盖产生平面位移配合。本发明通过设置多个球头调节螺丝以实现同轴度的多方向可调。

优选的，本发明的外同心调整定位环设置有8个球头调节螺丝和4个螺纹孔。

第二方面，本发明提出了一种回旋管用超导磁体，包括上下端盖；

所述端盖中心开设有圆形沉槽，用于安装如上所述的法兰，且所述法兰内嵌于所述端盖表面以下。

优选的，本发明的圆形沉槽内设置螺纹孔，用于安装所述外同心调整定位环；

松开平面控制垫片，通过所述外同心调整定位环侧面均匀设置的多个球头调节螺丝调节所述外同心调整定位环使得内分离式定位环闭合时内分离式定位环的中心与超导磁体的磁轴达到所需的同轴度；

通过紧固平面控制垫片使外同心调整定位环固定在所述端盖上，从而保证外同心调整定位环与所述端盖的相对位置不会发生变化；

2片内分离式定位环分别通过所述导向轴与所述外同心调整定位环滑动配合安装，通过调节所述开合调节螺丝使得2片内分离式定位环打开和闭合。

第三方面，本发明提出了基于本发明所述的超导磁体的回旋管装配方法，包括：

在所述超导磁体第一次装配回旋管前需先调节所述球头螺丝使得所述内分离式定位环闭合时所述内分离式定位环的中心与超导磁体的磁轴达到所需的同轴度；

安装时，调节所述开合调节螺丝，使得2片所述内分离式定位环打开，此时法兰内径较大，平稳快速装入所述回旋管；

调节所述开合调节螺丝，使得2片所述内分离式定位环闭合，此时法兰内径与所述回旋管外径匹配，即实现所述回旋管安装；

拆卸时，再次调节所述开合调节螺丝，使得2片所述所述内分离式定位环打开，即可快速拆卸所述回旋管。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明提出的法兰结构在安装过程中，可以将法兰盘分为两部分，在保证同轴度不变的情况下使回旋管与法兰盘之间有足够的缝隙，可提高回旋管安装过程中陶瓷的安全性，并提高了安装效率。

本发明提出的法兰结构，为内径可变式重复定位法兰，其内径为分体式，通过简易有效的方式将内外独立调整环装配在一起，外环可独立调节同轴度并且一次调节固定后稳定可靠，内环通过导向轴与外环产生仅有一个自由度的滑动配合，而且外环上设置限位台阶使得调节内环过程中位置度不变，不需要重复定位调节，空间利用率高，方便可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的法兰外环组件示意图。

图2为本发明的法兰内环组件示意图。

图3为本发明的法兰内径闭合示意图。

图4为本发明的法兰内径打开示意图。

图5为本发明的法兰俯视图。

图6为本发明的法兰剖视图。

图7为本发明的法兰装配后俯视图。

图8为本发明的法兰装配后截面图。

图9为本发明的法兰装配后轴侧图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-外同心调整定位环，2-内分离式定位环，3-平面控制垫片，4-球头调节螺丝，5-导向轴，6-开合调节螺丝，7-端盖。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

现有的同心调节法兰结构复杂，空间利用率低，且法兰内径不可调节，对于表面有陶瓷，需要反复拆卸的回旋管，往往在使用过程中极易造成回旋管腔体卡死、损伤、损坏的情况，设备使用极不友好，浪费大量人力物力及时间成本。因此本实施例提供了一种内径可变式且可重复定位的分离式超导磁体法兰，该法兰采用内外独立调整环，且内环采用分体式结构，通过将内外独立调整环装配在一起，外环可独立调节同轴度并且一次调节固定后稳定可靠，内环通过导向轴与外环产生仅有一个自由度的滑动配合，而且外环上设置限位台阶使得调节内环过程中位置度不变，不需要重复定位调节，方便可靠。

具体如图1-4所示，本实施例的法兰包括外同心调整定位环1和内分离式定位环2。本实施例的外同心调整定位环1为圆环结构，内分离式定位环2为半圆环结构，且2个内分离式定位环2可闭合构成一个圆环结构。

其中，内分离式定位环2通过导向轴5(本实施例中采用2根导向轴5)与外同心调整定位环1构成仅有一个自由度的滑动配合；本实施例采用2片内分离式定位环2，且2片内分离式定位环2分别通过2根导向轴5与外同心调整定位环1构成仅有一个自由度的滑动配合。本实施例的导向轴5通过外同心调整定位环1上的导向孔安装并固定，保证导向精度。

2片内分离式定位环2分别通过一个开合调节螺丝6与外同心调整定位环1实现螺纹连接，通过旋转开合调节螺丝6使内分离式定位环2与外同心调整定位环1产生一个自由度的相对位移。

内分离式定位环2侧面设置有T型槽，配合开合调节螺丝6根部的圆柱台阶结构，开合调节螺丝6通过中部外螺纹结构与外同心调整定位环1侧面设置的内螺纹结构配合连接，通过旋转开合调节螺丝6使得开合调节螺丝6根部圆柱台阶结构与内分离式定位环2侧面设置的T型槽产生相对转动(即实现内外环之间可以相对转动而不能相对移动，从而实现内外环在仅有的一个自由度上相对移动)，从而实现2片内分离式定位环2的打开和闭合；如图3和图4所示为内径闭合状态，如图5所示为内径打开状态。

外同心调整定位环1内侧设置有限位台阶11(本实施例对称设置2个限位台阶)，保证内分离式定位环2在可滑动的自由度上闭合构成圆环，实现重复定位(即外同心调整定位环1和内分离式定位环2之间通过限位配合，当内分离式定位环闭合时，始终保持闭合构成的圆环和外同心调整定位环同轴，实现同轴度可重复定位)。

外同心调整定位环1沿外周均匀设置有多个球头调节螺丝4，本实施例优选设置为8个，外同心调整定位环1沿周向均匀设置有多个螺纹孔12，用于调节平面控制垫片3实现外同心调整定位环1与端盖7产生平面位移配合或固定，本实施例优选设置为4个；本实施例通过松开平面控制垫片3，调节球头调节螺丝4实现外同心调整定位环1同轴度多角度可调；通过紧固平面控制垫片3使外同心调整定位环1固定在所述端盖7上。

本实施例的法兰内嵌于回旋管超导磁体的上下端盖7表面以下，空间利用率高，内径可调，使用方便，可实现回旋管的快速拆装，如图6-7所示。

具体如图8-9所示，超导磁体包括回旋管超导磁体上下端盖7，端盖7中心安装有室温管等结构，端盖7中心开圆形沉槽，槽内设置螺纹孔安装外同心调整定位环1，且外同心调整定位环1内嵌于端盖表面以下不影响磁体使用高度；通过外同心调整定位环1侧面均匀安装的多个球头调节螺丝4调节外同心调整定位环1至所需同轴度；外同心调整定位环1通过平面控制垫片3压贴在端盖7上，调节时可有效控制外同心调节定位环1与端盖7贴合并只产生平面滑移。

2片内分离式定位环2分别通过2根导向轴5与外同心调整定位环1滑动配合安装，通过调节开合调节螺丝6使得2片内分离式定位环2打开和闭合。

本实施例的回旋管装配原理为：

在超导磁体第一次装配回旋管前需先调节法兰中心与超导磁体的磁轴达到所需的同轴度(即使得所述内分离式定位环2闭合时内分离式定位环2的中心与超导磁体的磁轴达到所需的同轴度)；在安装回旋管时，调节开合调节螺丝6使内环打开，此时法兰内径较大(即法兰内径大于回旋管外径，法兰与回旋管之间存在较大间隙)，平稳快速装入回旋管；之后通过调节开合调节螺丝6使内环关闭，此时法兰内径与回旋管外径刚好配合，保证精度。当拆卸回旋管时，打开内环即可，同时由于有重复定位功能，再次装入回旋管时无需再次调整同轴度，提高安装效率。

本实施例的结构简单可靠，尺寸紧凑，内定位环分离，实现配合孔径可变，方便拆装回旋管，不会损坏回旋管表面，同时外定位环固定在端盖上不动，一次调整后可实现有效的重复定位无需二次调节，提高安装效率。

以上所述的具体实施方式，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，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分离式超导磁体法兰，其特征在于，包括外同心调整定位环（1）和内分离式定位环（2）；

2片所述内分离式定位环（2）分别通过导向轴（5）与所述外同心调整定位环（1）内侧连接，以保证所述内分离式定位环（2）与所述外同心调整定位环（1）在一个自由度上可调；

2片所述内分离式定位环（2）分别通过开合调节螺丝（6）与所述外同心调整定位环（1）螺纹连接，通过调节所述开合调节螺丝（6）使得2片所述内分离式定位环（2）打开和闭合，以实现法兰的内径可调。

2.根据权利要求1所述的一种分离式超导磁体法兰，其特征在于，所述内分离式定位环（2）的侧面设置有T型槽，其与所述开合调节螺丝（6）根部的圆柱台阶结构相配合；

所述外同心调整定位环（1）的侧面设置有内螺纹结构，其与所述开合调节螺丝（6）中部外螺纹结构相配合；

通过旋转所述开合调节螺丝（6）使得所述开合调节螺丝（6）根部圆柱台阶结构与所述内分离式定位环（2）的T型槽产生相对转动，从而实现2片所述内分离式定位环（2）的打开和闭合。

3.根据权利要求1所述的一种分离式超导磁体法兰，其特征在于，所述内分离式定位环（2）通过2根所述导向轴（5）与所述外同心调整定位环（1）构成仅有一个自由度的滑动配合；

所述导向轴（5）通过所述外同心调整定位环（1）上设置的导向孔定位。

4.根据权利要求1所述的一种分离式超导磁体法兰，其特征在于，所述外同心调整定位环（1）内侧设置有限位台阶（11）；

所述限位台阶（11）用于保证2片所述内分离式定位环（2）在可滑动的自由度上闭合构成的圆环始终保持与所述外同心调整定位环同轴，实现重复定位。

5.根据权利要求1所述的一种分离式超导磁体法兰，其特征在于，所述外同心调整定位环（1）沿外周均匀设置有多个球头调节螺丝（4）；

所述外同心调整定位环（1）沿周向均匀设置有多个螺纹孔（12），该螺纹孔（12）用于设置平面控制垫片（3），通过调节平面控制垫片（3）实现所述外同心调整定位环（1）与磁体端盖（7）产生平面位移配合。

6.根据权利要求5所述的一种分离式超导磁体法兰，其特征在于，所述外同心调整定位环（1）设置有8个球头调节螺丝（4）和4个螺纹孔（12）。

7.一种回旋管用超导磁体，其特征在于，包括上下端盖（7）；

所述端盖（7）中心开设有圆形沉槽，用于安装如权利要求1-6任一项所述的法兰，且所述法兰内嵌于所述端盖（7）表面以下。

8.根据权利要求7所述的超导磁体，其特征在于，所述圆形沉槽内设置螺纹孔，用于安装所述外同心调整定位环（1）；

松开平面控制垫片（3），通过所述外同心调整定位环（1）侧面均匀设置的多个球头调节螺丝（4）调节所述外同心调整定位环（1）使得内分离式定位环（2）闭合时内分离式定位环（2）的中心与超导磁体的磁轴达到所需的同轴度；

通过紧固平面控制垫片（3）使外同心调整定位环（1）固定在所述端盖（7）上，从而保证外同心调整定位环（1）与所述端盖（7）的相对位置不会发生变化；

2片内分离式定位环（2）分别通过所述导向轴（5）与所述外同心调整定位环（1）滑动配合安装，通过调节所述开合调节螺丝（6）使得2片内分离式定位环（2）打开和闭合。

9.基于权利要求8所述的超导磁体的回旋管装配方法，其特征在于，包括：

在所述超导磁体第一次装配回旋管前需先调节所述球头调节螺丝（4）使得所述内分离式定位环（2）闭合时所述内分离式定位环（2）的中心与超导磁体的磁轴达到所需的同轴度；

安装时，调节所述开合调节螺丝（6），使得2片所述内分离式定位环（2）打开，此时法兰内径较大，平稳快速装入所述回旋管；

调节所述开合调节螺丝（6），使得2片所述内分离式定位环（2）闭合，此时法兰内径与所述回旋管外径匹配，即实现所述回旋管安装；

拆卸时，再次调节所述开合调节螺丝（6），使得2片所述内分离式定位环（2）打开，即可快速拆卸所述回旋管。

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