CN206806037U - 一种束流准直器的刮束器结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种束流准直器的刮束器结构，包括刮束器及驱动所述刮束器作往复移动的驱动结构，所述驱动结构包括抱紧机构、移动平台及底座，所述抱紧机构具有向外延伸的限位柱，抱紧机构设置于移动平台之上；所述移动平台上设有至少两个限位开关；所述底座具有沿所述移动平台移动方向设置的限位槽，所述限位柱卡入所述限位槽。该刮束器结构使得刮束器的位置能够得到很好的限定，能够保证在控制系统出现故障时对刮束器的波纹管及刮头起到保护作用，避免处于相对位置的两个刮束器可能发生碰撞的缺陷。

Description

一种束流准直器的刮束器结构

技术领域

本实用新型涉及束流准直器领域，具体涉及一种束流准直器的刮束器结构。

背景技术

按照强流加速器的一般设计原则，隧道内的束流损失要控制在1W/m才能进行加速器部件的手工维护。束流准直器作为散裂中子源的重要组成组件，其主要用于消除不在预定轨道或动量有偏差的质子，同时吸收质子捕获激发的二次粒子和放射性同位素。国外类似装置有：

美国散裂中子源SNS的主准直器由四个非对称分布刮束器组成，每个刮束器有独立的驱动装置，驱动装置采用链式结构，其次准直器由一个双层同轴的真空室组成，真空室周围环绕着不锈钢管球的水冷层。该种结构结构紧凑，占用空间小，但刮束器排列方式受束晕粒子相空间的影响和限制。

日本散裂中子源J-PARC的主准直器由四个对称分布的刮束器组成，每个刮束器有独立的驱动装置，驱动装置采用丝杠结构。次级准直器与主准直器结构类似。该类准直器的刮束器排列灵活，占用空间大，可以为辐射屏蔽铁留出足够的空间，且滚珠丝杠传动相对链传动能够提供更高的传动精度。但同样，其刮束器结构设计也存在不足之处，主要变现在当控制系统故障时，缺乏刮束器机械限位机构，在实际使用中，会出现次级准直器中处于相对位置的两个水平刮束器相撞的情况。

实用新型内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请需要提供一种束流准直器的刮束器结构，该刮束器结构能够保证在控制系统出现故障时对波纹管及刮头起到保护作用，避免处于相对位置的两个刮束器可能发生碰撞的缺陷。

根据本实用新型的一个实施例，该刮束器结构包括刮束器及驱动所述刮束器作往复移动的驱动结构，所述驱动结构包括：

抱紧机构，所述抱紧机构套设于所述刮束器的外周，所述抱紧机构具有向外延伸的限位柱；

移动平台，其至少能够沿一个方向往复移动，所述抱紧机构固定安装于移动平台之上，所述移动平台上设有至少两个限位开关；

底座，所述移动平台安装于底座之上，所述底座具有沿所述移动平台移动方向设置的限位槽，所述限位柱卡入所述限位槽。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述抱紧机构包括抱紧部及底板，所述抱紧部套设于所述刮束器的外周，所述底板固定设置于所述移动平台之上，所述限位柱由底板的边缘向外延伸形成。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述抱紧部包括主半圆抱紧部及副半圆抱紧部，所述副半圆抱紧部盖设于主半圆抱紧部之上。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述移动平台包括移动板及移动板支座，所述移动板支座上具有供所述移动板移动的导轨。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述限位开关沿所述移动板的移动方向设置并位于所述移动板支座之上。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述底座包括基板及设置于所述基板之上的限位板，所述限位板沿所述移动板的移动方向设置，所述限位槽设置于限位板之上。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述刮束器包括刮头、导向管、法兰、波纹管及密封端盖，所述刮头处于导向管的端部，所述波纹管通过密封端盖连接于导向管的外周，所述导向管的外周具有沿周向设置的一对卡条，所述抱紧机构处于一对卡条之间。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述刮束器还包括导向管套筒，所述导向管套筒套设于所述导向管的外周并处于所述法兰与波纹管之间，所述波纹管的一部分套设于导向管套筒的外周。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述刮束器还包括温度探头、中部散热杆及散热部，所述矩形法兰上装有穿墙子，其真空内部的接头与温度探头连接，真空外的接头与控制线连接，用于对真空内刮头的温度进行监测，所述散热部具有散热片。

根据本实用新型所述的刮束器结构，可选的，所述散热部还具有散热水管，所述散热部的内部设有散热流道，所述散热流道连通于散热水管。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过移动平台带动抱紧机构，继而带动刮束器作往复移动，在移动过程中，由于限位开关和限位柱及限位槽的存在，使得刮束器的位置能够得到很好的限定，能够保证在控制系统出现故障时对刮束器的波纹管及刮头起到保护作用，避免处于相对位置的两个刮束器可能发生碰撞的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图2为图1的另一视图；

图3为图1沿A-A方向的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1-3，本实用新型实施方式中的刮束器结构包括刮束器100及驱动刮束器100作往复移动的驱动结构200。

在本实施方式中，刮束器100包括刮头110、导向管120、法兰130、波纹管140及密封端盖150，刮头110处于导向管120的端部，波纹管140通过密封端盖150连接于导向管120的外周。在本申请的实施方式中，刮头110的具体形状及类型可根据实际需求而定。同样，法兰130也可根据使用场合的不同而具有不同的选择，例如，法兰130可以选择圆形或者矩形法兰，以便与真空盒上的法兰进行完美对接。

在一般情况下，一套束流准直器包括4个刮束器100，每个刮束器100具有各自独立的驱动装置，如背景技术中所介绍的美国散裂中子源SNS与日本散裂中子源J-PARC。但上述两种类型的驱动装置没有对刮束器100进行限位以及对行程进行保护的限位结构或限位效果不好，为此，本实用新型需要作出改进。

请进一步参阅图1-3，驱动结构200包括抱紧机构210、移动平台220及底座230。抱紧机构210套设于刮束器100的外周，抱紧机构210具有向外延伸的限位柱2101；移动平台220至少能够沿一个方向往复移动，抱紧机构210固定安装于移动平台220之上，抱紧机构210能够随着移动平台220的移动而移动，移动平台220上设有至少两个限位开关；移动平台220安装于底座230之上，底座230具有沿移动平台移动方向设置的限位槽2301，限位柱2101卡入限位槽2301。

具体的，抱紧机构210套设于导向管120的外周。移动平台220带动抱紧机构210跟随着移动平台220作往复移动，抱紧机构210再带动导向管120的移动，继而带动处于导向管120端部的刮头110的移动，从而实现刮束器100的工作目的。

在上述过程中，本实用新型由于设定了两套限位结构，即由限位开关组成的电子限位结构及由限位柱2101与限位槽2301组成的机械限位结构，通过该两套限位机构的作用，使得当移动平台220带动抱紧机构210，继而带动刮束器100作往复移动时，在移动过程中，由于限位开关和限位柱2101及限位槽2301的存在，使得刮束器100的位置能够得到很好的限定，能够保证在控制系统出现故障时对刮束器100的波纹管140及刮头110起到保护作用，避免处于相对位置的两个刮束器100可能发生碰撞的缺陷。

在上述过程中，波纹管140随着导向管120的移动而进行伸长或者收缩动作，能够保证刮头110一直处于真空状态下。

需要说明的是，本实用新型实施例中的刮束器结构主要适用于束流准直器的结构类型类似于日本散裂中子源J-PARC中，其由四个刮束器设置而成，相邻的两个刮束器相互垂直布置，法兰与真空盒的法兰对接而使得刮束器的刮头能够处于真空盒内部的真空环境之下，并且处于真空盒内部的四个刮束头中的相邻的为垂直关系，相间隔的两个刮束头相对布置。显然，该种结构在两套限位结构的作用下，不仅能够对刮束器的位置进行很好的限位，还能能够杜绝相对的刮束头产生相互碰撞的不良后果。

当然，在其他实施方式中，刮束器结构还可用于其他类型的束流准直器，如美国散裂中子源SNS。此时，在在两套限位结构的作用下，能够对刮束器的位置进行更加精确的把控，防止由于控制系统出现故障而可能产生的风险。

在一些实施方式中，抱紧机构210包括抱紧部211及底板212，抱紧部211套设于刮束器100的外周，底板212固定设置于移动平台220之上，限位柱2101由底板212的边缘向外延伸形成。

如此，通过将底板212固定设置在移动平台220之上，使得整个抱紧机构210能跟随者移动平台220的移动而移动，再通过抱紧部211包裹着刮束器100的外周即可带动刮束器100也随着移动平台220而移动。

在某些实施方式中，抱紧部211包括主半圆抱紧部2111及副半圆抱紧部2112，主半圆抱紧部2111通过连接柱213而连接在底板212之上，连接柱213大体垂直于底板212而设置，主半圆抱紧部2111的开口方向朝向主半圆抱紧部2111背离底板212的一侧。副半圆抱紧部2112盖设于主半圆抱紧部2111之上，副半圆抱紧部2112的开口方向朝向副半圆抱紧部2112朝向底板212的一侧。如此，将主半圆抱紧部2111及副半圆抱紧部2112相对设置在一起就可以形成一可容纳刮束器100的容纳空间，该容纳空间为圆形空间，其刚好与刮束器100的外周相匹配，使得刮束器100能够被很好的约束在抱紧部211之内。

在安装时，可先将刮束器100放置于主半圆抱紧部2111的开口处，具体将导向管120放置于主半圆抱紧部2111的开口处，此时主半圆抱紧部2111对刮束器100起到支撑及预定位的作用，再将副半圆抱紧部2112通过螺钉、螺栓等对应安装在主半圆抱紧部2111之上即可将刮束器100安装于抱紧机构210之上。

在某些实施方式中，为了防止导向管120与抱紧部211之间的打滑，进一步提高导向管120在抱紧部211内部的稳定性，请参考图3，在导向管120的外周具有沿周向设置的一对卡条1201，抱紧部211处于一对卡条1201之间。如此，将导向管120安装于抱紧部211内之后，能够使得抱紧部211被卡在一对卡条1201之间，很好的防止导向管120在抱紧部211内部打滑而产生的移动。

请继续参阅图1-3，移动平台220包括移动板221及移动板支座222，移动板支座222上具有供移动板221移动的导轨。抱紧机构210及刮束器100固定在移动板221之上，并跟随者移动板221在移动板支座222上的导轨往复移动。

在某些实施方式中，为了实现移动平台220的往复移动，移动平台220外连接有驱动机构，该驱动机构包括驱动电机300、联轴器400、减速机500及传动轴600，驱动电机300通过联轴器400而连接于减速机500，传动轴600连接于减速机500。移动平台220内部设有与传动轴600相连接的丝杆，如此，传动轴600就可将其旋转运动通过丝杆的作用转化为移动平台220的直线运动。在另一些实施方式中，驱动机构还可以不使用传动轴600，通过将减速机500直接与丝杆相连而实现。在其它一些实施方式中，甚至还可以不使用减速机500，而将驱动电机300直接设置在移动平台220之上。

上述驱动电机300应选用带刹车的电机，如此可使移动平台220具有自锁功能。当然，驱动电机300也可选用不带刹车的电机，此时移动平台220可以变更为自带自锁功能的平台。

电子限位结构中的限位开关就是沿移动板221的移动方向而设置于移动板支座222之上，此时通过控制限位开关就可以对刮束器100的位置进行限位，防止不良现象的产生。

另外，底座230包括基板231及设置于基板231之上的限位板232，限位板232沿移动板221的移动方向设置，限位槽2301设置于限位板232之上，并处于基板231的一侧。如此，当抱紧机构210在移动过程中，位于抱紧机构210底板212之上的限位柱2101能够在限位槽2301中移动，由于限位槽2301具有极限位置，这样就能够通过限位柱2101与限位槽2301的配合作用使得抱紧机构210的位置被限定，继而实现对刮束器100位置的限定。

可以理解，限位槽2301的长度可以根据实际需求而定，例如，当定好刮束器100的移动行程时，限位槽2301的长度就可以根据该行程而定。

如此，在电子限位结构的基础上，本实用新型还增加了一套机械限位机构，通过两套限位结构的双重作用能够对刮束器100起到很好的限位作用，能够避免诸多不良后果的产生。

需要说明的是，本申请对限位结构的个数并不作具体限定，例如为了更加提高限位效果，在基板231之上还可以多设置一套机械限位结构，该限位结构也可以通过限位板232来实现，该限位板232可设置在基板231的另一侧并与另一个限位板232相对应，这样通过两套机械限位结构的作用，更能保证纤维效果，从而避免不良后果的产生。

在某些实施方式中，请参阅图3，刮束器100还包括导向管套筒160，导向管套筒套160设于导向管120的外周并处于法兰130与波纹管140之间，波纹管140的一部分套设于导向管套筒160的外周。

如此，当导向管120跟随着抱紧机构210移动时，波纹管140的伸缩具备了一个缓冲的效果，能够在一定程度上降低波纹管140的损坏，延长波纹管140的使用时间。具体而言，由于波纹管140的一部分套设在导向管套筒160的外周，套设在导向管套筒160外周的波纹管140与导向管套筒160之间具有较小的阻力，当波纹管140需要压缩时(此时刮头相当于伸长)，由于该阻力的存在能够防止波纹管140急速被压缩，防止波纹管140被损坏的可能，特别是波纹管140在抽真空时快速压缩而引起的故障。

进一步的，在某些实施方式中，刮束器100还包括温度探头170、中部散热杆180及散热部190，温度探头170靠近刮头110而设置，法兰130上装有穿墙子，其真空内部的接头与温度探头170连接，真空外的接头与控制线连接，用于对真空内刮头110的温度进行监测，散热部190具有散热片，散热部190具有散热片191。

中部散热杆180贯穿整个刮束器100的中部，中部散热杆180能够将刮束器100在工作过程中产生的热量传递到散热部190而散发出去。散热片191分布于散热部190的外表面，其较好的垂直于外表面而设置，且各个散热片191之间的距离不宜过短，如此，散热片191能够很好的将热量散热出去。

在一些实施方式中，为了提高散热部的散热效果，在散热部190的内部还设有散热流道192，散热部190上还设有与散热流道192相连通的散热水管193。通过往散热流道192内部注入水等一些其它冷却液可明显提高散热部190的散热效果。

至此，本实用新型的刮束器结构通过温度探头170感应工作温度，再通过合理搭配风冷以及水冷的散热方式，能够保证刮束器100一直处于稳定的工作状态之下，保证刮束器100工作的顺利进行。

除以上所述外，在某些实施方式中，法兰与法兰的对接通过螺杆或者螺栓来实现。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种束流准直器的刮束器结构, 包括刮束器及驱动所述刮束器作往复移动的驱动结构，其特征在于，所述驱动结构包括：

抱紧机构，所述抱紧机构套设于所述刮束器的外周，所述抱紧机构具有向外延伸的限位柱；

移动平台，其至少能够沿一个方向往复移动，所述抱紧机构固定安装于移动平台之上，所述移动平台上设有至少两个限位开关；

底座，所述移动平台安装于底座之上，所述底座具有沿所述移动平台移动方向设置的限位槽，所述限位柱卡入所述限位槽。

2.如权利要求1所述的刮束器结构，其特征在于，所述抱紧机构包括抱紧部及底板，所述抱紧部套设于所述刮束器的外周，所述底板固定设置于所述移动平台之上，所述限位柱由底板的边缘向外延伸形成。

3.如权利要求2所述的刮束器结构，其特征在于，所述抱紧部包括主半圆抱紧部及副半圆抱紧部，所述副半圆抱紧部盖设于主半圆抱紧部之上。

4.如权利要求1-3中任一项所述的刮束器结构，其特征在于，所述移动平台包括移动板及移动板支座，所述移动板支座上具有供所述移动板移动的导轨。

5.如权利要求4所述的刮束器结构，其特征在于，所述限位开关沿所述移动板的移动方向设置并位于所述移动板支座之上。

6.如权利要求5所述的刮束器结构，其特征在于，所述底座包括基板及设置于所述基板之上的限位板，所述限位板沿所述移动板的移动方向设置，所述限位槽设置于限位板之上。

7.如权利要求6所述的刮束器结构，其特征在于，所述刮束器包括刮头、导向管、法兰、波纹管及密封端盖，所述刮头处于导向管的端部，所述波纹管通过密封端盖连接于导向管的外周，所述导向管的外周具有沿周向设置的一对卡条，所述抱紧机构处于一对卡条之间。

8.如权利要求7所述的刮束器结构，其特征在于，所述刮束器还包括导向管套筒，所述导向管套筒套设于所述导向管的外周并处于所述法兰与波纹管之间，所述波纹管的一部分套设于导向管套筒的外周。

9.如权利要求8所述的刮束器结构，其特征在于，所述刮束器还包括温度探头、中部散热杆及散热部，所述法兰上装有穿墙子，其真空内部的接头与温度探头连接，真空外的接头与控制线连接，用于对真空内刮头的温度进行监测，所述散热部具有散热片。

10.如权利要求9所述的刮束器结构，其特征在于，所述散热部还具有散热水管，所述散热部的内部设有散热流道，所述散热流道连通于散热水管。