一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置、系统和方法

摘要

本发明涉及一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置、系统和方法，所述装置包括波纹管；至少一组弹簧施力机构，所述弹簧施力机构包括第一固定板、第二固定板、至少一个压缩弹簧和至少一个导向杆，所述导向杆与所述压缩弹簧一一对应，所述导向杆的一端穿过所述第一固定板，另一端固定在所述第二固定板上，所述压缩弹簧套设在所述导向杆上；施力调节结构，用于调节所述压缩弹簧的压缩量，所述弹簧的另一端与所述第一固定板相抵接。所述装置利用弹簧力抵消作用在波纹管端面的大气压力，从而使其传递到弯弧真空室两端的所述拉扯力最小化，避免拉扯力将弯转真空室拉直。

说明书

技术领域

本发明涉及一种加速器技术领域，具体涉及一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置、系统和方法。

背景技术

重离子加速器为了提高被加速离子的储存寿命，需要在不锈钢弯转真空室围成的离子输运通道内获得超高/极高真空，常温极高真空系统的获得方法必须采用高温在线烘烤的方式。

烘烤时，在每节弯转真空室两端安装波纹管用于吸收由于不锈钢材料热膨胀引起的形变。如图1所示，由于截面形状为跑道形的弯转真空室端部与截面形状为圆形的波纹管相连的法兰对两侧存在真空截面积差，导致但在大气压力作用下，两端波纹管产生压缩趋势，进而引起对弯转真空室同时施加了轴向力和径向力的反作用力，容易使弯转真空室产生塑性形变。所述弯弧真空室两端的轴向作用力，抽真空时大气压力作用在波纹管两端面的压力传递到弯弧真空室两端时产生拉扯力，两端面的拉扯力作用在具有一定弯转角度的弯弧真空两端，将弯弧真空室拉伸成直线趋势，造成形变。

此外，为了减少弯转真空室壁上的涡流效应，需要进一步减小其腔壁的厚度，这将导致弯转真空室力学性能急剧变差变差，极易形变；并且在高温烘烤时，力学性能进一步下降，甚至导致焊缝失效。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置，利用弹簧力抵消作用在波纹管端面的大气压力，从而使其传递到弯弧真空室两端的所述拉扯力最小化，避免拉扯力将弯转真空室拉直。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一方面，本发明提供一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置，包括:

波纹管以及固定安装在所述波纹管两端的活动法兰和固定法兰，所述活动法兰用于连接所述波纹管的一端与所述薄壁弯转真空室，所述固定法兰用于将所述波纹管的另一端进行固定；

至少一组弹簧施力机构，所述弹簧施力机构包括第一固定板、第二固定板、至少一个压缩弹簧和至少一个导向杆，所述第一固定板与所述活动法兰连接，所述第二固定板与所述固定法兰连接，所述第一固定板和第二固定板相对设置，所述导向杆的一端穿过所述第一固定板，另一端固定在所述第二固定板上，所述压缩弹簧套设在所述导向杆上；

施力调节结构，所述施力调节机构的输出端与所述压缩弹簧的一端连接，用于调节所述压缩弹簧的压缩量，所述弹簧的另一端与所述第一固定板相抵接。

进一步的，所述弹簧施力机构包括两组，两组所述弹簧施力机构对称安装在所述波纹管的两侧，所述施力调节机构包括两组，两组所述施力调节机构分别对应一个组所述弹簧施力机构。

进一步的，所述施力调节结构包括电机、丝杠、螺帽和施力板，所述电机固定安装，所述电机的输出端与所述丝杠连接，所述丝杠与所述导向杆平行设置，所述螺帽套设在所述丝杠上，所述螺帽与所述施力板固定连接，所述施力板与所述弹簧的一端连接。

进一步的，所述弹簧施力机构还包第一导向环和第二导向环，所述第一导向环和第二导向环均套设在所述导向杆上，所述第一导向环和第二导向环分别与所述压缩弹簧的两端固定连接。

进一步的，还包括环形测力计，所述环形测力计套设在所述的导向杆上且位于所述第一导向环的上方，所述环形测力计用于检测所述弹簧所施加的力F。

进一步的，所述压缩弹簧和导向杆均包括两个，两个所述导向杆平行安装，每个所述导向杆上套设有一个所述压缩弹簧，所述施力板与两个所述压缩弹簧的一端连接。

进一步的，所述导向杆的两端设有螺纹，中间为光杆部分，所述导向杆的一端与所述第二固定板之间通过第一锁紧螺母和第二锁紧螺母固定，另一端穿过所述第一固定板并通过限位螺母固定，所述第一固定板沿所述导向杆上下移动。

进一步的，所述导向杆的另一端还设有第三锁紧螺母，并通过所述第三锁紧螺母防止所述限位螺母转动。

第二方面，本发明提供了一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的系统，包括两个所述的控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置和控制器，两个所述控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置分别固定安装在所述薄壁弯转真空室的两端，两个所述薄壁弯转真空室烘烤变形的装置的环形测力计和电机均与所述控制器电连接，所述环形测力计用于检测所述弹簧所施加的力F，并将检测的结果发送给所述电脑，所述电脑根据所述力F的大小控制所述电机的转动。

第三方面本发明提供了一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的方法，基于所述的控制薄壁弯转真空室烘烤变形的系统，其特征在于，包括步骤：

在所述控制器上设定一个判断值F

所述环形测力计检测所述压缩弹簧的所施加的力F，并将检测的结果并将检测的结果发送给所述控制器，当电脑判定F＜F设定时，丝杠机构正向带动弹簧机构并产生压力，直至当控制器判定F＝F

当电脑判定F＞F

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

利用压缩弹簧的弹力抵消作用在波纹管端面的大气压力，从而使其传递到弯弧真空室两端的所述拉扯力最小化，有效避免弯转真空室被拉直。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是控制薄壁弯转真空室烘烤形变的装置的工作原理图；

图2是控制薄壁弯转真空室烘烤形变的装置一实施例的结构示意图；

图3是控制薄壁弯转真空室烘烤形变的装置的主视图；

图4是控制薄壁弯转真空室烘烤形变的系统的示意图；

附图中各标记表示如下：

1-薄壁弯转真空室、2-控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置、3-电脑、21-波纹管、211-活动法兰、212-固定法兰、22-丝杠机构、23-弹簧机构、24-第一固定板、25-第二固定板、26-施力板、221-电机、222-电机支座、223-丝杠、224-螺帽、231-第一锁紧螺母、232-限位螺母、233-环形测力计、234-第一导向环、235-压缩弹簧、236-第二导向环、237-导向杆、238-第二锁紧螺母、239-第三锁紧螺母。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明的实施例提供了一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置，包括：波纹管以及固定安装在所述波纹管两端的活动法兰和固定法兰、至少一组弹簧施力机构和施力调节机构。所述活动法兰用于连接所述波纹管的一端与所述薄壁弯转真空室，所述固定法兰用于将所述波纹管的另一端进行固定。述弹簧施力机构包括第一固定板、第二固定板、至少一个压缩弹簧和至少一个导向杆，所述第一固定板与所述活动法兰连接，所述第二固定板与所述固定法兰连接，所述第一固定板和第二固定板相对设置，所述导向杆与所述压缩弹簧一一对应，所述导向杆的一端固定在所述第一固定板上，另一端固定在所述第二固定板上，所述压缩弹簧套设在所述导向杆上。所述施力调节机构固定安装在所述第一固定板或第二固定板上，所述施力调节机构的输出端与所述压缩弹簧的一端连接，用于调节所述压缩弹簧的压缩量，所述弹簧的另一端与所述第一固定板相抵接。本发明通过压缩弹簧提供的弹力去抵消波纹管受的大气压力，以达到力中和的效果，最终使传递到弯转真空室两端的合力最小化，从而达到减小弯转真空室形变的目的。

实施例1

结合图2和图3所示，薄壁弯转真空室1的两端分别与两个控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置相连接。所述活动法兰211用于连接所述波纹管21的一端与所述薄壁弯转真空室1，所述固定法兰212用于将所述波纹管21的另一端进行固定，固定法兰212限制6个自由度。通过压缩弹簧23提供的弹力去抵消波纹管21受的大气压力，以达到力中和的效果，最终使传递到薄壁弯转真空室1两端的合力最小化，从而达到减小弯转真空室形变的目的。

每个所述薄壁弯转真空室1均包括两组弹簧施力机构23，两组所述弹簧施力机构23对称安装在所述波纹管21的两侧，所述弹簧施力机构23包括第一固定板24、第二固定板25、至少一个压缩弹簧235和至少一个导向杆237，所述第一固定板24与所述活动法兰211连接，所述第二固定板25与所述固定法兰212连接，所述第一固定板24和第二固定板25相对设置，所述导向杆237与所述压缩弹簧223一一对应，所述导向杆237的一端穿过所述第一固定板24，另一端固定在所述第二固定板25上，所述压缩弹簧235套设在所述导向杆237上。

具体的，所述压缩弹簧235和导向杆237均包括两个，两个所述导向杆237平行安装，每个所述导向杆237上套设有一个所述压缩弹簧235，所述施力板24与两个所述压缩弹簧235的一端连接。

所述导向杆237的两端设有螺纹，中间为光杆部分，所述导向杆237的一端与所述第二固定板25之间通过第一锁紧螺母231和第二锁紧螺母238固定，另一端穿过所述第一固定板24，顶部固定有限位螺母233，所述第一固定板24可以沿所述导向杆上下移动。所述导向杆237的另一端还套设有第三锁紧螺母239，并通过所述第三锁紧螺母239防止所述限位螺母239转动。

需要说明的是，所述弹簧施力机构23并不限于设置为两种，也可以设置为一组或者是两组以上。每组所述弹簧施力机构23并不限于设置为包括两个压缩弹簧235，也可以设置为仅包括一个或者是两个以上的压缩弹簧235。

所述弹簧施力机构23还包第一导向环234、第二导向环236和环形测力计233，所述第一导向环234和第二导向环236均套设在所述导向杆上237，所述第一导向环234和第二导向环236分别与所述压缩弹簧235的两端固定连接。所述环形测力计233套设在所述的导向杆237上且位于所述第一导向环234的上方，所述环形测力计233用于检测所述压缩弹簧235所施加的力F。

所述施力调节机构23固定安装，所述施力调节机构23的输出端与所述压缩弹簧235的一端连接，用于调节所述压缩弹簧235的压缩量，所述压缩弹簧235的另一端与所述第一固定板25相抵接。具体的，所述施力调节结构22包括电机221、丝杠223、螺帽224和施力板25，所述电机221固定安装在所述第一固定板24上，所述电机221的输出端与所述丝杠223连接，所述丝杠223与所述导向杆237平行设置，所述螺帽224套设在所述丝杠223上，所述螺帽224与所述施力板26固定连接，所述施力板26与所述压缩弹簧235的一端连接。每一组所述弹簧施力机构23对应一个施力调节机构22。

这里需要说明的是，作为一种实施方式，施力调节机构23的电机221可以固定安装在所述第二固定板25上，所述丝杠223穿过所述第二固定板25并与所述第二固定板25之间转动连接。所述螺帽224套设在所述丝杠223上，所述螺帽224与所述施力板26固定连接，电机221驱动丝杠223转动，丝杠223转动带动螺帽224沿丝杠223移动，进而施力板26向下移动并带动压缩弹簧235收缩。

作为另一种实施方式，所述电机221也可以固定在其他辅助机构上，并使得所述丝杠223穿过所述第一固定板24，所述第一固定板24可以沿所述丝杠223上下移动。

实施例2

本发明的实施例2还提供了一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的系统，包括两个所述的控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置2和控制器，所述控制器可以为电脑，两个所述控制薄壁弯转真空室烘烤变形的装置2分别固定安装在所述薄壁弯转真空室1的两端，两个所述薄壁弯转真空室烘烤变形的装置2的环形测力计233和电机221均与所述电脑电连接，所述环形测力计233用于检测所述压缩弹簧235所施加的力F，并将检测的结果发送给所述电脑，所述电脑根据所述力F的大小控制所述电机221的转动。

实施例3

本发明的实施例3提供一种控制薄壁弯转真空室烘烤变形的方法，基于实施例2中的控制薄壁弯转真空室烘烤变形的系统，包括步骤：

在所述电脑上设定一个判断值F

所述环形测力计233检测所述压缩弹簧235的所施加的力F，并将检测的结果并将检测的结果发送给所述电脑3，当电脑判定F＜F设定时，施力机构22正向带动弹簧机构23并产生压力，直至当电脑判定F＝F

当电脑判定F＞F

作为其中一种实施情况，所述弯转真空室1，当其在常温下，不会产生轴向形变，当期在高温下，会产生若干毫米的轴向伸长形变，该伸长形变与弯转真空室1的总长度的比值是一个定值；

所述弯转真空室1，由于背景技术所需的高温烘烤条件，必定产生轴向伸长形变；该伸长形变会推动与之相连的活动法兰21产生轴向压缩位移。

改轴向压缩位移将引起弹簧机构23的力的增大。

改力的增大将由环形测力计233传输到电脑中。电脑3判定F＞F

作为另一种实施情况，所述弯转真空室1当烘烤结束恢复室温时，必定产生轴向缩短形变；该缩短形变会拉动与之相连的活动法兰21产生轴向拉伸位移。

改轴向拉伸位移将引起弹簧机构23的力的减小。

改力的减小将由环形测力计233传输到电脑3中。电脑3判定F＜F

本发明中通过利用压缩弹簧235的弹力主动抵消由于大气压力作用产生的对于薄壁弯转真空室1产生的拉扯力，能够减小薄壁弯转真空室的变形。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。