WO2020213552A1 - 荷電粒子加速器及びその施工方法 - Google Patents

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寛昌 伊藤
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L19/00—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on, or into, one of the joint parts
    • F16L19/06—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on, or into, one of the joint parts in which radial clamping is obtained by wedging action on non-deformed pipe ends
    • F16L19/065—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on, or into, one of the joint parts in which radial clamping is obtained by wedging action on non-deformed pipe ends the wedging action being effected by means of a ring
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    • F16L19/06—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on, or into, one of the joint parts in which radial clamping is obtained by wedging action on non-deformed pipe ends
    • F16L19/07—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on, or into, one of the joint parts in which radial clamping is obtained by wedging action on non-deformed pipe ends adapted for use in socket or sleeve connections
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    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a charged particle accelerator and a construction method thereof.
  • the orbits of charged particles are formed by vacuum ducts in which both ends of multiple duct parts are interconnected by joint members. Then, a plurality of devices such as a deflection electromagnet, a quadrupole electromagnet, and a screen monitor are installed along the vacuum duct, and the trajectory of charged particles moving in the internal space of the vacuum duct is controlled.
  • the joint member constituting the vacuum duct of the conventional accelerator is a flange body welded to both ends of the duct component.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a charged particle accelerator capable of simplifying assembly work and a construction method thereof.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A in FIG. 2, which shows an enlarged view of the vacuum duct joint.
  • (A) (B) (C) Explanatory drawing of the construction method of the charged particle accelerator according to another example of 1st Embodiment.
  • FIG. 1 is an exploded view of a part of the charged particle accelerator according to the first embodiment of the present invention.
  • the joint member 11A which is a part of the charged particle accelerator
  • the annular sealing material 12 which is a part of the charged particle accelerator
  • the ring member 15 which are inserted into the duct component 17 through which the charged particles pass are inserted. I have.
  • a male screw 21 is engraved on the outer peripheral surface, and a contact surface 25 in contact with the annular sealing material 12 is formed at the end of the inner peripheral surface 22.
  • a flange plate 18 is formed on the tip end side of the joint member 11A in the first embodiment.
  • the ring member 15 is formed with a pressing surface 26 that presses the annular sealing material 12 toward the contact surface 25 of the joint member 11A.
  • the nut member 16 has a contact surface 28 that abuts on the ring member 15, and a female screw 27 that is screwed with the male screw 21 of the joint member 11A is engraved on the inner peripheral surface.
  • FIG. 2 is an assembly diagram of a part of the charged particle accelerator according to the first embodiment.
  • the vacuum duct joint portion 10A provided at the end of the duct component 17 is butted against the flange plates 18 (FIG. 1) of the two opposing joint members 11A, and fastened with screws or the like.
  • a sealing material (not shown) such as a gasket or an O-ring for ensuring the internal sealing property is arranged on the butt surface of the flange plate 18.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the broken line portion A of the vacuum duct joint portion 10 (FIG. 2).
  • a clearance 31 is formed between the duct component 17 and the joint member 11.
  • a clearance 31 is also formed between the duct component 17 and the nut member 16. The clearance 31 allows the duct component 17 to tilt with respect to the joint member 11.
  • the inner diameter of the joint member 11 has a dimensional margin larger than the outer diameter of the duct component 17 to be inserted.
  • the contact surface 25 (FIG. 1) formed at the end of the joint member 11 has an inner peripheral surface 22 whose inner peripheral surface 22 is expanded to the extent that the outer peripheral surface of the ring member 15 is engaged, and the surface to which the annular sealing material 12 is in close contact is a surface. It is formed in a tapered shape.
  • the inner diameter of the ring member 15 has a dimensional margin larger than the outer diameter of the duct component 17 through which the ring member 15 is inserted, and the end face to which the annular sealing material 12 is in close contact is formed in a tapered shape.
  • the ring member 15 has a smooth surface having an end surface that comes into contact with the contact surface 28 (FIG. 1) of the nut member 16 so as not to rotate with the nut member 16 when rotating.
  • the annular sealing material 12 is elastically deformed by receiving a pressing force, and an O-ring or the like that adheres to the contact surface and exhibits airtightness is used.
  • the annular sealing material 12 receives a pressing force from the end of the joint member 11, the end surface of the ring member 15, and the outer peripheral surface of the duct component 17.
  • the elastically deformed annular sealing material 12 seals the intrusion route of the outside air along the outer peripheral surface of the duct component 17 and maintains the degree of vacuum inside the duct component 17. Further, in the clearance 31, even if the duct component 17 is inclined with respect to the joint member 11, the elastic deformation of the annular sealing material 12 follows, so that the airtightness is not impaired. For this reason, misalignment during construction is generally absorbed by installing a bellows, but in each embodiment, it can be absorbed without such a bellows.
  • the charged particle accelerator 30A includes a device 35 that interacts with charged particles that pass through the duct component 17 and a support member 36 that supports the device 35 with respect to a floor surface (not shown).
  • the device 35 that interacts with the passing charged particles include, but are not limited to, a deflection electromagnet, a quadrupole electromagnet, and a screen monitor.
  • the duct component 17 is inserted into the device 35.
  • the nut member 16, the ring member 15, the annular sealing material 12, and the joint member 11A are inserted in this order from the tip of the duct component 17.
  • the male screw 21 (FIG. 1) of the joint member 11A and the female screw 27 (FIG. 1) of the nut member 16 are screwed together.
  • FIG. 4C the assembly of the vacuum duct joint portion 10A is completed.
  • FIG. 5 (A), (B), and (C) are explanatory views of a construction method of the charged particle accelerator 30B according to another example of the first embodiment.
  • the duct component 17 may be inserted through the plurality of devices 35.
  • the construction method of the charged particle accelerator 30B conforms to the construction method of the charged particle accelerator 30A described above, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 6 is an exploded view of a part of the charged particle accelerator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an assembly drawing of a part of the charged particle accelerator according to the second embodiment.
  • the joint member 11B which is a part of the charged particle accelerator
  • the joint member 11B the annular sealing material 12, the ring member 15, and the nut member 16 which are inserted into the duct component 17 through which the charged particles pass are inserted. I have.
  • a male screw 21 is engraved on the outer peripheral surface, and a contact surface 25 in contact with the annular sealing material 12 is formed at the end of the inner peripheral surface 22.
  • the joint member 11B according to the second embodiment has contact surfaces 25 formed at both ends in contact with the annular sealing material 12, and the male screw 21 engraved on the outer peripheral surface has two nut members 16 screwed at both ends. ..
  • the ring member 15 is formed with a pressing surface 26 that presses the annular sealing material 12 toward the contact surface 25 of the joint member 11B.
  • the nut member 16 has a contact surface 28 that abuts on the ring member 15, and a female screw 27 that is screwed with the male screw 21 of the joint member 11 is engraved on the inner peripheral surface.
  • the charged particle accelerator 30C has a device 35 that interacts with charged particles passing through the duct component 17 and a support member 36 that supports the device 35 with respect to the floor surface (not shown). I have.
  • the duct component 17 is inserted into the device 35.
  • the nut member 16, the ring member 15, the annular sealing material 12, and the joint member 11B are inserted in this order from the tip of the duct component 17.
  • Two duct parts 17 facing each other are inserted at both ends of the joint member 11B.
  • the male screw 21 (FIG. 6) of the joint member 11B and the female screw 27 (FIG. 6) of the nut member 16 are screwed together.
  • the assembly of the vacuum duct joint portion 10B is completed as shown in FIGS. 7 and 8 (C).
  • the duct component 17 when the duct component 17 is inserted into the device 35 such as an electromagnet, it is necessary to disassemble the device 35 or perform the flange welding work. Is gone. Further, at the construction site, a vacuum duct can be installed after the equipment 35 is installed, and the degree of freedom of construction can be increased.
  • the charged particle accelerator of at least one embodiment described above it is possible to simplify the assembly work by configuring the tip of the duct component with a joint member, an annular sealing material, a ring member, and a nut member. Become.

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Abstract

組み立て作業を簡略化することができる荷電粒子加速器及びその施工方法を提供する。　真空ダクト接合部（１０）において、継手部材（１１）は雄螺子（２１）が外周面に刻設され環状シール材（１２）に接触する接触面（２５）が内周面（２２）の末端に形成されており、リング部材（１５）は継手部材（１１Ａ）の接触面（２５）に向かって環状シール材（１２）を押圧する押圧面（２６）が形成されており、ナット部材（１６）はリング部材（１５）に当接する当接面（２８）が形成され継手部材（１１Ａ）の雄螺子（２１）と螺合する雌螺子（２７）が内周面に刻設されている。

Description

荷電粒子加速器及びその施工方法
　本発明の実施形態は、荷電粒子加速器及びその施工方法に関する。
　加速器は、複数のダクト部品の両端を継手部材で相互接続した真空ダクトにより、荷電粒子の軌道が形成されている。そして、この真空ダクトに沿って偏向電磁石、四極電磁石、スクリーンモニターといった複数の機器が設置され、この真空ダクトの内部空間を運動する荷電粒子の軌道が制御される。そして、従来における加速器の真空ダクトを構成する継手部材は、ダクト部品の両端部に溶接されたフランジ体であった。
特開平８－１２４６９８号公報
　従来においては、各種機器を組み込むダクト部品を相互接続するにあたり、次のような工程を経ることが不可避であった。すなわち、工場又は現地で電磁石等の機器を分解し、フランジ付のダクト部品を設置し、再組立後に出荷する工程である。もしくは、現地に電磁石等の機器を設置し、一端のみにフランジを有するダクト部品を機器に挿入後、反対端にフランジ体を溶接する工程である。このため工場及び現地において、加速器の真空ダクトを組み立てる際には、多くの作業を要していた。
　本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、組み立て作業を簡略化することができる荷電粒子加速器及びその施工方法を提供することを目的とする。
本発明の第１実施形態に係る荷電粒子加速器の一部分の分解図。 第１実施形態に係る荷電粒子加速器の一部分の組立図。 真空ダクト接合部を拡大して示す図２のＡ部拡大断面図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）第１実施形態に係る荷電粒子加速器の施工方法の説明図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）第１実施形態の他の例に係る荷電粒子加速器の施工方法の説明図。 本発明の第２実施形態に係る荷電粒子加速器の一部分の分解図。 第２実施形態に係る荷電粒子加速器の一部分の組立図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）第２実施形態に係る荷電粒子加速器の施工方法の説明図。
（第１実施形態）
　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る荷電粒子加速器の一部分の分解図である。このように荷電粒子加速器は、その一部分である真空ダクト接合部１０Ａ（１０）において、荷電粒子が通過するダクト部品１７に挿通する継手部材１１Ａ、環状シール材１２、リング部材１５、ナット部材１６を備えている。
　継手部材１１Ａは、雄螺子２１が外周面に刻設され、環状シール材１２に接触する接触面２５が内周面２２の末端に形成されている。そして第１実施形態における継手部材１１Ａの先端側にはフランジ板１８が形成されている。リング部材１５は、継手部材１１Ａの接触面２５に向かって環状シール材１２を押圧する押圧面２６が形成されている。ナット部材１６は、リング部材１５に当接する当接面２８が形成され、継手部材１１Ａの雄螺子２１と螺合する雌螺子２７が内周面に刻設されている。
　図２は第１実施形態に係る荷電粒子加速器の一部分の組立図である。このようにダクト部品１７の末端に設けられた真空ダクト接合部１０Ａを、二つの対向する継手部材１１Ａのフランジ板１８（図１）同士で突合せ、ネジ等で締結する。なお、フランジ板１８の突合せ面には、内部の密封性を確保するためのガスケットやＯリングなどのシール材（図示略）が配置されている。このようにして複数のダクト部品１７を繋ぐことにより、運動する荷電粒子の軌道となる真空ダクトが形成される。
　図３は真空ダクト接合部１０（図２）の破線部分Ａ部の拡大断面図である。このようにダクト部品１７と継手部材１１との間にはクリアランス３１が形成されている。そして、ダクト部品１７とナット部材１６との間にもクリアランス３１が形成されている。そしてこのクリアランス３１により、継手部材１１に対するダクト部品１７の傾斜が許容される。
　継手部材１１の内径は、挿通するダクト部品１７の外径よりも寸法余裕を有している。そして、継手部材１１の末端に形成された接触面２５（図１）は、リング部材１５の外周が係合する程度に内周面２２が拡径され、さらに環状シール材１２が密着する面はテーパ状に形成されている。そして、リング部材１５の内径は挿通するダクト部品１７の外径よりも寸法余裕を有し、さらに環状シール材１２が密着する端面は、テーパ状に形成されている。さらにリング部材１５は、ナット部材１６の回転時に連れ回りしない程度に、ナット部材１６の当接面２８（図１）に当接する端面が、滑面に形成されている。
　環状シール材１２は、押圧力を受けて弾性変形し、接触面に密着して密閉性を発揮するＯリング等が用いられる。継手部材１１がナット部材１６に螺入することにより、環状シール材１２は、継手部材１１の末端とリング部材１５の端面とダクト部品１７の外周面とから押圧力を受ける。弾性変形した環状シール材１２は、ダクト部品１７の外周面に沿う外気の侵入ルートを密閉し、ダクト部品１７内部の真空度を維持する。また、クリアランス３１において、ダクト部品１７が継手部材１１に対し傾斜しても、環状シール材１２の弾性変形が追従するので、密閉性が損なわれない。このため施工時の位置ずれ等は、一般にベローズを設置して吸収するが、各実施形態においては、そのようなベローズ無しで吸収することができる。
　図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第１実施形態に係る荷電粒子加速器３０Ａの施工方法の説明図である。図４に示されるように荷電粒子加速器３０Ａは、ダクト部品１７を通過する荷電粒子と相互作用する機器３５と、この機器３５を床面（図示略）に対して支持する支持部材３６と、を備えている。なお、通過する荷電粒子と相互作用する機器３５としては、偏向電磁石、四極電磁石、スクリーンモニターが例示されるが、これらに限定されるものではない。
　そして第１実施形態に係る荷電粒子加速器３０Ａの施工方法は、図４（Ａ）に示すように、機器３５にダクト部品１７を挿通させる。そして図４（Ｂ）に示すように、ナット部材１６、リング部材１５、環状シール材１２、継手部材１１Ａをこの順番で、ダクト部品１７の先端から挿入する。さらに、継手部材１１Ａの雄螺子２１（図１）とナット部材１６の雌螺子２７（図１）とを螺合させる。これにより、図４（Ｃ）に示すように真空ダクト接合部１０Ａの組み立てが終了する。
　図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第１実施形態の他の例に係る荷電粒子加速器３０Ｂの施工方法の説明図である。このように、複数の機器３５にダクト部品１７を挿通させる場合がある。この荷電粒子加速器３０Ｂの施工方法は、上述した荷電粒子加速器３０Ａの施工方法に準ずるので説明を省略する。
（第２実施形態）
　次に図６から図８を参照して本発明における第２実施形態について説明する。なお、図６から図８において図１から図５と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。図６は本発明の第２実施形態に係る荷電粒子加速器の一部分の分解図である。図７は第２実施形態に係る荷電粒子加速器の一部分の組立図である。
　このように荷電粒子加速器は、その一部分である真空ダクト接合部１０Ｂ（１０）において、荷電粒子が通過するダクト部品１７に挿通する継手部材１１Ｂ、環状シール材１２、リング部材１５、ナット部材１６を備えている。
　継手部材１１Ｂは、雄螺子２１が外周面に刻設され、環状シール材１２に接触する接触面２５が内周面２２の末端に形成されている。そして第２実施形態における継手部材１１Ｂは、環状シール材１２に接触する接触面２５が両端に形成され、外周面に刻設された雄螺子２１は、両端に二つのナット部材１６が螺合する。リング部材１５は、継手部材１１Ｂの接触面２５に向かって環状シール材１２を押圧する押圧面２６が形成されている。ナット部材１６は、リング部材１５に当接する当接面２８が形成され、継手部材１１の雄螺子２１と螺合する雌螺子２７が内周面に刻設されている。
　図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第２実施形態に係る荷電粒子加速器３０Ｃの施工方法の説明図である。図８に示されるように荷電粒子加速器３０Ｃは、ダクト部品１７を通過する荷電粒子と相互作用する機器３５と、この機器３５を床面（図示略）に対して支持する支持部材３６と、を備えている。
　そして第２実施形態に係る荷電粒子加速器３０Ｃの施工方法は、図８（Ａ）に示すように、機器３５にダクト部品１７を挿通させる。そして図８（Ｂ）に示すように、ナット部材１６、リング部材１５、環状シール材１２、継手部材１１Ｂをこの順番で、ダクト部品１７の先端から挿入する。なお継手部材１１Ｂの両端には、対向する二つのダクト部品１７が挿入されている。さらに、継手部材１１Ｂの雄螺子２１（図６）とナット部材１６の雌螺子２７（図６）とを螺合させる。これにより、図７および図８（Ｃ）に示すように真空ダクト接合部１０Ｂの組み立てが終了する。
　このように、各実施形態に係る荷電粒子加速器３０の施工方法によれば、ダクト部品１７を電磁石等の機器３５に挿通させるに当たり、機器３５を分解したりフランジの溶接作業を実施したりする必要がなくなる。さらに、施工現場において、機器３５を設置した後に、真空ダクトを施設することができ、工事の自由度を高めることができる。
　以上述べた少なくともひとつの実施形態の荷電粒子加速器によれば、ダクト部品の先端を、継手部材、環状シール材、リング部材、ナット部材で構成することにより、組み立て作業を簡略化することが可能となる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (6)

  1. 　荷電粒子が通過するダクト部品に挿通する継手部材、環状シール材、リング部材、ナット部材を備え、
    　前記継手部材は、雄螺子が外周面に刻設され、前記環状シール材に接触する接触面が内周面の末端に形成され、
    　前記リング部材は、前記継手部材の前記接触面に向かって前記環状シール材を押圧する押圧面が形成され、
    　前記ナット部材は、前記リング部材に当接する当接面が形成され、前記継手部材の雄螺子と螺合する雌螺子が内周面に刻設されている荷電粒子加速器。
  2. 　請求項１に記載の荷電粒子加速器において、
    　前記継手部材は、先端側にフランジ板が形成されている荷電粒子加速器。
  3. 　請求項１に記載の荷電粒子加速器において、
    　前記継手部材は、
    　前記環状シール材に接触する前記接触面が両端に形成され、
    　前記外周面に刻設された前記雄螺子は、両端に二つの前記ナット部材が螺合する荷電粒子加速器。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の荷電粒子加速器において、
    　前記ダクト部品と前記継手部材とにより形成されるクリアランスと、前記ダクト部品と前記ナット部材とにより形成されるクリアランスとは、前記継手部材に対する前記ダクト部品の傾斜を許容するものである荷電粒子加速器。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の荷電粒子加速器において、
    　前記ダクト部品を通過する前記荷電粒子と相互作用する機器と、
    　前記機器を床面に対して支持する支持部材と、を備える荷電粒子加速器。
  6. 　請求項５に記載の荷電粒子加速器の施工方法であって、
    　前記機器に前記ダクト部品を挿通させるステップと、
    　前記ナット部材、前記リング部材、前記環状シール材、前記継手部材をこの順番で、前記ダクト部品の先端から挿入するステップと、
    　前記継手部材の前記雄螺子と前記ナット部材の前記雌螺子とを螺合させるステップと、を含む荷電粒子加速器の施工方法。
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