CN206118154U - 一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高速旋转冷却机领域，具体涉及一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机。本装置包括外壳体及外壳盖；套筒状托架同轴套设于外壳体的筒腔内且与外壳体的筒底间构成回转配合；本装置还包括回转轴，回转轴轴端沿靶片轴线向靶片靶面处延伸并与靶片靶面间形成可拆卸式固接配合；套筒状托架筒口处均布螺纹孔，靶片靶面处设置安装孔，紧固螺钉穿过所述安装孔并与螺纹孔间构成螺纹配合；外壳盖上开设操作窗，操作窗的孔口区域位于至少一个紧固螺钉的安装路径上，操作窗的位于外壳盖外壁的孔端处布置封盖。本实用新型可有效的提升靶片的拆装更换效率，同时可最大化的降低高速旋转冷却机工作场所对操作人员所产生的辐射危害性。

Description

一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机

技术领域

本实用新型属于高速旋转冷却机领域，具体涉及一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机。

背景技术

高速旋转冷却机应用于中子发生器中，是中子发生器的关键设备，其性能直接决定了中子发生器的中子强度和稳定性。当氘离子束通过加速以后传输到高速旋转冷却机内的氚靶靶片处，并与靶片中的氚原子核发生氘氚聚变反应产生中子，产生的中子可应用于中子治癌等特定行业中。由于高速旋转冷却机的靶片上的氚原子会因聚变反应而逐渐失效，因此在高速旋转冷却机在运行一段时间后就必然需要更换靶片。高速旋转冷却机工作场所辐射性很强，如何最大化的提升靶片的拆装更换效率，以期尽量减少操作人员在现场的逗留时间，一直是长久以来困扰设计人员的一大难题。

发明内容

本实用新型的设计目的即为克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而简洁的带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机。本实用新型可有效的提升靶片的拆装更换效率，同时可最大化的降低高速旋转冷却机工作场所对操作人员所产生的辐射危害性，靶片维护操作的安全性可得到显著提升。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：本装置包括筒状的外壳体以及用于与外壳体筒口间构成可拆卸式配合的外壳盖，所述外壳盖与外壳体筒壁所围合形成的空间构成用于容纳靶片与套筒状托架的容纳空间；套筒状托架同轴套设于外壳体的筒腔内且与外壳体的筒底间构成回转配合，套筒状托架的筒腔构成供氘离子束通行的通道；本装置还包括与外壳盖同轴且与之构成回转配合的回转轴，回转轴轴端沿靶片轴线向靶片靶面处延伸并与靶片靶面间形成可拆卸式固接配合；所述套筒状托架的朝向靶片的筒口处环绕靶片轴线而均布有螺纹孔，靶片靶面处相应设置安装孔，紧固螺钉穿过所述安装孔并与螺纹孔间构成螺纹配合；外壳盖上开设有贯穿盖体的操作窗，操作窗的孔口区域位于至少一个紧固螺钉的安装路径上，操作窗的位于外壳盖外壁的孔端处布置用于随时启闭操作窗的封盖。

沿套筒状托架的外壁而环绕其轴线均布有定位沉孔，外壳体外壁处贯穿设置与定位沉孔之间同轴的定位通孔；止转销穿过所述定位通孔并与定位沉孔间构成约束靶片及套筒状托架转动的约束结构。

所述定位通孔的孔壁布置内螺纹，止转销与定位通孔间构成螺纹配合。

所述操作窗为扇形孔状且其扇形弧面的轴线与外壳盖的轴线彼此同轴，封盖外形呈与操作窗外形轮廓一致的扇形板状；封盖的四个角端处布置回转孔，操作窗的相应角端处布置螺纹固定孔，固定螺钉穿过回转孔并与螺纹固定孔间构成螺纹配合。

操作窗为两道且以铅垂面作为对称面面对称的布置于外壳盖的盖面处。

所述靶片上的用于配合回转轴轴端的靶面处内凹有沉孔部，沉孔部的孔腔内同轴凸设有定位圆环，回转轴的轴端面处内凹有用于卡嵌定位圆环的环形凹槽；所述定位圆环的内环面处布置内螺纹，环形凹槽上的与上述内螺纹配合的内侧槽面处布置外螺纹，两者间构成螺纹固接配合。

沉孔部的孔壁处沿其轴线方向开设有键槽，回转轴轴端的外壁处凹设有相配合的定位槽，花键穿入定位槽与键槽围合形成的区域内从而形成回转轴与靶片间的键连接式传动配合。

所述外壳体的筒口处布置螺纹安装孔，外壳盖的相应盖面处设置配合孔，固定螺栓穿过所述配合孔并与所述螺纹安装孔间构成螺纹配合；所述固定螺栓的安装路径与所述紧固螺钉的安装路径彼此平行，且上述安装路径均平行外壳体轴线。

本实用新型的主要优点在于：

1)、本实用新型采用了独特的“整拆零换”的设计理念，一方面将无需频繁拆装的套筒状托架与外壳体形成一体装配结构，另一方面将作为本次拆装对象的靶片可拆卸的固定于外壳盖上。上述可拆卸配合包括但不限于螺纹紧固或铆钉固接甚至是搭扣卡接等。使用时，利用外壳盖上的操作窗来首先拆离靶片与套筒状托架，再通过整体卸下靶片与外壳盖并将之移至外部非辐射或少辐射环境中实现二次拆装，最后再将新靶片与外壳体装配一体后移送至上述工作场所内进行最终的相对于外壳体及套筒状壳体的装配。通过上述方案，本实用新型的大量拆卸和装配时间或被分配在了操作窗处，或被分配在了异地进行的靶片与回转轴的拆装作业中，从而极大的免去了传统直接在高速旋转冷却机敞开状态下执行靶片拆装操作而产生的对操作人员的辐射危害性，靶片维护操作的安全性以及拆装作业的效率性可得到显著提升。

2)、在上述方案的基础上，本实用新型增加了止转结构，具体表现为：通过在套筒装托架的外壁处周向布置定位沉孔，从而与穿过外壳体外壁的止转销形成定位配合，进而实现本身作回转动作的套筒状托架的随时止转功能。上述止转功能的实现，保证了通过操作窗对紧固螺钉进行拆装作业时，当前受拆装的紧固螺钉能够始终处于恒定的操作位置处，而不会因套筒状托架的随意转动而出现紧固螺钉拆装不便甚至是无法拆装的状况，进而可有效的提升操作人员相对紧固螺钉的拆装效率。止转销应当与外壳体间呈现螺纹配合状态，可有效的保证两者间的动作稳定性，并在需要止转销撤出定位沉孔时销体能够处于稳定的悬空和脱离定位沉孔的状态。

3)、操作窗的扇形构造，实际使用时以能同时一个窗口能拆卸2～3个紧固螺钉为准，这不仅能有效的保证了操作范围的最大化，同时拆装效率也能随之得到提升。封盖与操作窗间以固定螺钉固定，从而方便在需要执行拆装紧固螺钉作业时，直接通过预留一个已拧松的固定螺钉，并转动封盖即可实现操作窗的快速旋转敞开，其操作效率极高。

4)、实际上，本实用新型的设计思想，在于以“整拆零换”来实现靶片的快速异地置换操作。有鉴于此，靶片如何在实现快速的连通外壳盖的整拆操作的同时，还能确保在装配完毕后不影响靶片自身的回转性至关重要。本实用新型通过在靶片的球面状靶面的靶心处布置沉孔部，从而与回转轴间构成面抵靠配合。同时的，在沉孔部内设置带内螺纹的定位圆环，从而能同与之配合的回转轴处的环形凹槽间构成螺纹配合。花键的设置，则保证在回转轴与靶片构成配合后，不依托两者间的螺纹紧固力而产生转动动作，而是依托两者的键连接来保证力矩的传递，以确保两者的动作可靠性和稳定性。

5)、外壳体与外壳盖间同样以固定螺栓加以配合，且其拆装方向与紧固螺钉的拆装方向一致，从而实现基于高速旋转冷却机的单侧快速拆装目的。实际操作时，在执行完由操作窗处的对紧固螺钉的拆卸操作后，通过拧去紧固螺栓，即可实现外壳体与外壳盖间的分离操作，此时再将外壳盖连同回转轴及需更换的靶片一起移动至外部少辐射或无辐射环境，即可轻松的实现高安全环境下的靶片拆装换新作业。待新靶片重新安装至回转轴轴端处时，通过先固定紧固螺钉再固定紧固螺栓的次序，即可实现高效率的外壳体与外壳盖以及靶片与套筒状托架的紧固作业目的。

附图说明

图1为本实用新型的正面结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图2的I部分局部放大图；

图4为图2的II部分局部放大图。

图示各标号与本实用新型的各部件名称的对应关系如下：

a-空气轴承 b-滚动轴承 c-干气密封 d-接触式机械密封

e-定子 f-转子 g-喷头 h-连接法兰 i-薄壁

10-外壳体 20-外壳盖 21-操作窗 22-封盖 23-固定螺钉

30-靶片 31-定位圆环 40-套筒状托架 41-定位沉孔

50-回转轴 51-环形凹槽 60-紧固螺钉

70-止转销 80-花键 90-固定螺栓

具体实施方式

为便于理解，此处结合附图，以对本实用新型的具体实施结构作以下进一步说明：

本实用新型的具体结构，如图1-4所示，其整体结构为两端支承结构，主要由空气轴承a、滚动轴承b、干气密封c、接触式机械密封d、定子e、转子f、旋转腔体(也即套筒状托架40)、冷却机外壳(也即外壳体10)、外壳盖20、喷头g、靶片30和连接法兰h等组成。

其中，如图1所示，本装置的动力装置主要由定子e和转子f配合构成。转子f直接箍在套筒状托架40上面，这样保证了驱动结构的可靠性和紧凑性。本装置的径向支撑由位于图2结构右侧处的空气轴承a和位于图2结构左侧处的滚动轴承b来承受。空气轴承a能够满足大轴径高速旋转的要求，因此应用于套筒状托架40与外壳体10的回转配合处。滚动轴承b应用于回转轴50与外壳盖20的配合段处，该处轴径较小，通常轴径低于65mm，因此在该轴径下滚动轴承b能够满足转速为10000r/mimn的要求，轴向力可以由滚动轴承b来承受。上述空气轴承a的外侧处布置干气密封c，而回转轴50处滚动轴承b与靶片30之间处的密封由接触式机械密封d来承担。套筒状托架40高速旋转时带动靶片30一起旋转，喷头g将水喷在靶片30外侧表面，从而以靶片30的高速旋转来增加水与靶片30的热交换次数，提高了热交换的效率。上述靶片30的热量来源于氘离子束。连接法兰h位于图2所示结构的最右侧，用于外接氘离子束管道。

在上述结构下，如图1所示，本装置还包括设置于外壳盖20上的操作窗21，操作窗21为两道且对称布置在作为中子出口的薄壁i的两侧。靶片30与套筒状托架40通过紧固螺钉60紧固，外壳盖20与外壳体10间通过紧固螺栓90紧固。而如图2-3所示的，在外壳体10的外壁处螺纹固接有止转销70，止转销70沿外壳体10的径向插至套筒状托架40的外壁处，并与套筒状托架40外壁处预设的定位沉孔41间构成定位配合。回转轴50外形呈二段式的阶梯轴状，而靶片30整体呈现向外壳盖20方向突出的球面片板状结构。此外，如图4所示，靶片30的轴心处布置用于配合回转轴50的大直径段轴端的沉孔部，沉孔部内设置定位圆环31，从而与回转轴50的轴端面处的环形凹槽51间构成卡嵌式的螺纹配合。沉孔部的孔壁处还设置键槽，以便于与回转轴50的大直径段外壁处凹设的定位槽一起形成供花键80沿轴向置入的键孔构造。

在上述结构的基础上，本实用新型的具体工作流程如下：

工作时，套筒状托架40在电机驱动下高速旋转，从而带动靶片30旋转。氘离子束通过加速以后，沿套筒状托架40的筒腔行进，最终传输到氚靶靶片30上，并与靶片30中的氚原子核发生氘氚聚变反应而产生中子。

当拆卸靶片30时，用定位销将套筒状托架40固定，使其不得旋转。通过外壳盖20上的操作窗21，将当前可拆卸的固定螺钉23全部拆卸。当某些固定螺钉23因处于操作窗21操作死角而无法拆卸时，松开止转销70而小幅度转动套筒状托架40，直至该固定螺钉23处于操作窗21的可操作范围内，继续执行上述止转销70固定及固定螺钉23拆卸作业。当固定螺钉23全部拆卸完毕后，拆除用于固定外壳体10与外壳盖20的固定螺栓90。因回转轴50已经将靶片30和外壳盖20连为一体，所以可将靶片30和外壳盖20整体拆离出来。之后，再对回转轴50与靶片30的连接处进行拆除作业，即可完成旧有靶片30的拆卸工作。

更换新靶片30后，用回转轴50将靶片30与外壳盖20重新连为一体。拧紧各固定螺栓90从而使外壳盖20与外壳体10固定，此时因回转轴50与靶片30已经固定为一体，因此靶片30自动对中套筒状托架40的筒口。之后，再配合止转销70的止转操作，由操作窗21依次固定各固定螺钉23，从而实现靶片30与套筒状托架40紧固作业。当所有固定螺钉23全部装配完成后，最后旋转止转销70使销体脱离定位沉孔41，靶片30即更换完成，高速旋转冷却机可正常工作。

Claims (8)

1.一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：本装置包括筒状的外壳体(10)以及用于与外壳体(10)筒口间构成可拆卸式配合的外壳盖(20)，所述外壳盖(20)与外壳体(10)筒壁所围合形成的空间构成用于容纳靶片(30)与套筒状托架(40)的容纳空间；套筒状托架(40)同轴套设于外壳体(10)的筒腔内且与外壳体(10)的筒底间构成回转配合，套筒状托架(40)的筒腔构成供氘离子束通行的通道；本装置还包括与外壳盖(20)同轴且与之构成回转配合的回转轴(50)，回转轴(50)轴端沿靶片(30)轴线向靶片(30)靶面处延伸并与靶片(30)靶面间形成可拆卸式固接配合；所述套筒状托架(40)的朝向靶片(30)的筒口处环绕靶片(30)轴线而均布有螺纹孔，靶片(30)靶面处相应设置安装孔，紧固螺钉(60)穿过所述安装孔并与螺纹孔间构成螺纹配合；外壳盖(20)上开设有贯穿盖体的操作窗(21)，操作窗(21)的孔口区域位于至少一个紧固螺钉(60)的安装路径上，操作窗(21)的位于外壳盖(20)外壁的孔端处布置用于随时启闭操作窗(21)的封盖(22)。

2.根据权利要求1所述的一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：沿套筒状托架(40)的外壁而环绕其轴线均布有定位沉孔(41)，外壳体(10)外壁处贯穿设置与定位沉孔(41)之间同轴的定位通孔；止转销(70)穿过所述定位通孔并与定位沉孔(41)间构成约束靶片(30)及套筒状托架(40)转动的约束结构。

3.根据权利要求2所述的一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：所述定位通孔的孔壁布置内螺纹，止转销(70)与定位通孔间构成螺纹配合。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：所述操作窗(21)为扇形孔状且其扇形弧面的轴线与外壳盖(20)的轴线彼此同轴，封盖(22)外形呈与操作窗(21)外形轮廓一致的扇形板状；封盖(22)的四个角端处布置回转孔，操作窗(21)的相应角端处布置螺纹固定孔，固定螺钉(23)穿过回转孔并与螺纹固定孔间构成螺纹配合。

5.根据权利要求4所述的一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：操作窗(21)为两道且以铅垂面作为对称面面对称的布置于外壳盖(20)的盖面处。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：所述靶片(30)上的用于配合回转轴(50)轴端的靶面处内凹有沉孔部，沉孔部的孔腔内同轴凸设有定位圆环(31)，回转轴(50)的轴端面处内凹有用于卡嵌定位圆环(31)的环形凹槽(51)；所述定位圆环(31)的内环面处布置内螺纹，环形凹槽(51)上的与上述内螺纹配合的内侧槽面处布置外螺纹，两者间构成螺纹固接配合。

7.根据权利要求6所述的一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：沉孔部的孔壁处沿其轴线方向开设有键槽，回转轴(50)轴端的外壁处凹设有相配合的定位槽，花键(80)穿入定位槽与键槽围合形成的区域内从而形成回转轴(50)与靶片(30)间的键连接式传动配合。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种带有靶片快速拆装结构的高速旋转冷却机，其特征在于：所述外壳体(10)的筒口处布置螺纹安装孔，外壳盖(20)的相应盖面处设置配合孔，固定螺栓(90)穿过所述配合孔并与所述螺纹安装孔间构成螺纹配合；所述固定螺栓(90)的安装路径与所述紧固螺钉(60)的安装路径彼此平行，且上述安装路径均平行外壳体(10)轴线。