一種低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐的製作方法
2023-06-21 15:24:11
專利名稱：一種低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐的製作方法
技術領域：
本發明涉及超導電物理裝置設計領域，具體涉及一種能承受4. 2-300K運行溫度， 具有較低的傳導熱負荷、較低的磁導率和出氣率，且能承受較大扭矩、垂直力、側向力以及熱應力的支撐。
背景技術：
為了促進科學技術的發展和應對未來全球所面臨的能源危機等問題，近年來世界上許多國家都在積極建造大型的超導電物理裝置用來開展高技術領域的相關研究，例如歐洲粒子物理實驗室的強子對撞機以及大型的超導託卡馬克裝置等。饋線系統是這些超導電物理裝置的核心部件，它為超導磁體系統提供勵磁電流和冷卻介質，也是裝置內部診斷器件與外界相關設備的連接通道，因此，饋線系統在超導電物理裝置中具有至關重要的作用。 為了補償饋線工作過程中由於溫度變化產生的位移，以及承受由電磁力產生的巨大扭矩和來自其它部件的作用力，在饋線系統的過渡段設計了沿水平方向可以滑動的支撐，它能夠滿足低溫、真空、強電磁下的極限工作環境，同時還能滿足較低的傳導熱負荷，這為支撐結構的設計提出了一個難題，在國內相關研究領域中，難以找出可以用於低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐設計方案，本發明就這一難題提供了一種解決方案。
發明內容
本發明提供了一種低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐。該支撐的主體為滑板和圓柱支撐筒，它的工作方式為沿水平滑動軌道的移動。所述支撐的主體採用低出氣率、低導熱係數、低磁導率以及在低溫下具有高強度的金屬材料或者高強度的複合材料，在摩擦副表面採用了具有自潤滑特性的低摩擦係數材料，解決了其在低溫、真空、強電磁環境下的可靠運行問題。本發明的技術方案如下
一種低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，包括滑軌及相配合的滑板、圓柱支撐筒、 冷屏，其特徵在於所述滑板的中部具有一個凹腔，所述凹腔的底面具有通孔，所述通孔的四周設有多個螺栓安裝孔，所述圓柱支撐筒的上下兩端分別設有連接法蘭，所述下連接法蘭與滑板凹腔內的螺栓安裝孔之間通過螺栓連接，所述圓柱支撐筒的側壁上設有圓盤形支撐，所述支撐外安裝有80K冷屏，所述圓柱支撐筒的上部連接法蘭連接到用於支託超導磁體饋線系統的冷質部件支撐。所述滑板的左右兩端具有截面呈三角形的滑邊。所述圓柱支撐筒採用導熱係數較小的高強度金屬材料或者高強度複合材料，所述的80K冷屏可以減小300K室溫對4. 2K冷質部件的輻射熱。其中所述的螺栓使用了帶有低導熱係數的複合材料套筒，以及可以防止鬆動的雙螺母。其中所述的螺栓套筒具有較低的導熱係數，用於減小金屬部件之間的直接接觸面積，能起到降低傳導熱負荷的作用。其中所述的滑板與圓柱支撐筒一端可以與300K室溫部件連接，另一端可以與 4. 2K低溫部件連接，圓柱支撐筒中間部位附近焊接的冷屏支撐上有80K冷屏。所述的可滑動冷屏，其特徵在於其沿滑動導軌方向可以自由滑動以補償熱脹冷縮過程中冷屏產生的位移。其中所述的圓柱支撐筒不僅具有較低的熱傳導能力，還具有較高的強度。所述的滑板在與滑動軌道接觸的表面上具有自潤滑特性的低摩擦係數材料，減小了摩擦副的摩擦阻力。所述滑板具有下凹的凹腔結構，不僅便於與圓柱支撐筒連接，還增加導熱的路徑。本發明具有結構簡單、機械強度高、導熱能力較低的特點，但因其工作在低溫、真空、強電磁的環境下，故適用於真空裝置、低溫裝置或者超導電物理裝置中補償由於熱脹冷縮引起的位移，同時還能夠承受較大的扭轉力矩、集中力等載荷。本發明在低溫技術、材料科學的幫助下，提供了一種在低溫、真空、強電磁環境下能可靠工作的可滑動支撐，該支撐設計方法在真空技術、低溫技術、超導技術領域都將有參考意義。
圖1是本發明的結構分解示意圖。圖2為本發明安裝結構示意圖。
具體實施例方式參見圖1、圖2所示
圖2中的標號為13——80k冷屏 14——4. ^(冷質部件 15——300K室溫 16——扭矩 17——垂直力 18——側向力
，一種低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，包括滑軌及相配合的滑板1、圓柱支撐筒2、冷屏3，所述滑板1的中部具有一個凹腔4，所述凹腔4的底面具有通孔5，所述通孔5 的四周設有多個螺栓安裝孔6，所述圓柱支撐筒2的上下兩端分別設有連接法蘭7、8，所述下連接法蘭8與滑板凹腔4內的螺栓安裝孔6之間通過螺栓9連接，所述法蘭8和凹腔4被結合面間的墊片13減小兩者的接觸面積，所述圓柱支撐筒2的側壁上設有圓盤形支撐10， 所述支撐10外安裝有80K冷屏3。所述圓柱支撐筒的上部連接法蘭連接到支託超導磁體饋線系統冷質部件的支撐。所述滑板1的左右兩端具有截面呈三角形的滑邊11。所述圓柱支撐筒2採用導熱係數較小的高強度金屬材料或高強度複合材料，所述 80K冷屏3可以減小300K室溫對4. 2K冷質部件的輻射熱。其中所述的螺栓9使用了低導熱係數的複合材料套筒12，以及可以防止鬆動的雙螺母。其中所述的複合材料套筒12具有較低的導熱係數，用於減小金屬部件之間的直接接觸面積，能起到降低傳導熱負荷的作用。其中所述的滑板1與圓柱支撐筒2 —端通過滑軌可以與300K室溫部件連接，另一端可以與4. 2K低溫部件連接，圓柱支撐筒2中間部位附近焊接的冷屏支撐10上有80K冷屏3。其中所述的整個滑動支撐，不僅具有較低的出氣率，而且具有較低的磁導率，在低溫、真空、強電磁環境下能承受較大的熱應力，還能承受較大的扭矩、集中力等載荷。其中所述的冷屏3沿滑動導軌方向可以自由滑動以補償熱脹冷縮過程中冷屏3產生的位移。其中所述的圓柱支撐筒2不僅具有較低的熱傳導能力，還具有較高的強度。所述的滑板1在與滑動軌道接觸的表面上具有自潤滑特性的低摩擦係數材料減小了摩擦阻力。所述滑板1具有凹腔的結構，不僅便於與圓柱支撐筒2連接，還增加導熱的路徑。以上所述僅是本發明的較佳實例而已，並非對本發明的任何形式上的限制。事實上，只要是期望在低溫、真空、強電磁環境下承受較大扭矩和外力，以及要求通過支撐的傳導熱負荷儘可能小的支撐，都可以參考本發明的技術方案予以設計。但凡是未脫離本發明的技術方案的內容，僅是依據本發明的技術實質對所述結構所作的簡單修改，或是等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍之內。
權利要求
1.一種低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，包括滑軌及相配合的滑板、圓柱支撐筒、冷屏，其特徵在於所述滑板的中部具有一個凹腔，所述凹腔的底面具有通孔，所述通孔的四周設有多個螺栓安裝孔，所述圓柱支撐筒的上下兩端分別設有連接法蘭，所述下連接法蘭與滑板凹腔內的螺栓安裝孔之間通過螺栓連接，所述圓柱支撐筒的下部法蘭與滑板凹腔表面通過螺栓中間部位的墊片隔開，所述圓柱支撐筒的側壁上設有圓盤形支撐，所述支撐外安裝有80K冷屏，所述圓柱支撐筒的上部連接法蘭用於支託超導磁體饋線系統的冷質部件。
2.根據權利要求1所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於所述滑板的左右兩端具有截面呈三角形的滑邊。
3.根據權利要求1所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於所述圓柱支撐筒採用導熱係數較小的高強度金屬材料或者高強度複合材料，所述導熱係數較大的80K冷屏可以減小300K室溫對4. 2K冷質部件的輻射熱。
4.根據權利要求1所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於其中所述的螺栓使用了帶有複合材料套筒，以及可以防止鬆動的雙螺母。
5.根據權利要求1所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於其中所述的複合材料螺栓套筒具有較低的導熱係數，用於減小金屬部件之間的直接接觸面積， 能起到降低傳導熱負荷的作用。
6.根據權利要求1所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於其中所述的滑板與圓柱支撐筒一端通過滑軌可以與300K室溫部件連接，另一端可以與4. I低溫部件連接，圓柱支撐筒中間部位附近焊接的冷屏支撐上有80K冷屏。
7.根據權利要求1所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於其中所述的滑板凹腔上表面與圓柱支撐筒下部法蘭的下表面通過螺栓中部的墊片隔開，減小了這兩個表面的直接接觸面積，增加了熱傳導的路徑，降低了傳導熱負荷。
8.根據權利要求1所述的可滑動冷屏，其特徵在於其沿滑動導軌方向可以自由滑動以補償熱脹冷縮過程中冷屏產生的位移。
9.根據權利要求3所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於其中所述的圓柱支撐筒不僅具有較低的熱傳導能力，還具有較高的強度。
10.根據權利要求6所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於所述的滑板在與滑動軌道接觸的表面上具有自潤滑特性的金屬材料減小了摩擦阻力。
11.根據權利要求6所述的低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐，其特徵在於所述滑板具有下凹的凹腔結構，不僅便於與圓柱支撐筒連接，還增加了導熱的路徑。
全文摘要
本發明是一種低溫、真空、強電磁環境下的可滑動支撐。該支撐主要以一個滑板和圓柱支撐筒作為支撐結構件，一組帶有複合材料套筒的防松螺栓連接滑板和圓柱支撐筒，摩擦副的表面採用具有自潤滑特性的低摩擦係數材料，圓柱支撐筒上、下兩端的法蘭用於實現支撐自身結構件之間的連接，以及實現支撐與被支撐件之間的連接，從而實現整個支撐沿著滑動軌道的方向自由滑動。所述支撐利用材料在低溫下強度提高、熱傳導能力降低、以及低溫真空狀態下具有自潤滑特性的低摩擦係數材料解決了其在低溫、真空、強電磁下可靠運行的問題。
文檔編號F16M11/04GK102563296SQ20111045628
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者周挺志, 宋雲濤, 朱銀鋒, 王忠偉, 程勇, 陸坤 申請人:中國科學院等離子體物理研究所