CN102563296A - 一种低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑。该支撑主要以一个滑板和圆柱支撑筒作为支撑结构件，一组带有复合材料套筒的防松螺栓连接滑板和圆柱支撑筒，摩擦副的表面采用具有自润滑特性的低摩擦系数材料，圆柱支撑筒上、下两端的法兰用于实现支撑自身结构件之间的连接，以及实现支撑与被支撑件之间的连接，从而实现整个支撑沿着滑动轨道的方向自由滑动。所述支撑利用材料在低温下强度提高、热传导能力降低、以及低温真空状态下具有自润滑特性的低摩擦系数材料解决了其在低温、真空、强电磁下可靠运行的问题。

Description

一种低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑
技术领域
本发明涉及超导电物理装置设计领域，具体涉及一种能承受4.2-300K运行温度，具有较低的传导热负荷、较低的磁导率和出气率，且能承受较大扭矩、垂直力、侧向力以及热应力的支撑。
背景技术
为了促进科学技术的发展和应对未来全球所面临的能源危机等问题，近年来世界上许多国家都在积极建造大型的超导电物理装置用来开展高技术领域的相关研究，例如欧洲粒子物理实验室的强子对撞机以及大型的超导托卡马克装置等。馈线***是这些超导电物理装置的核心部件，它为超导磁体***提供励磁电流和冷却介质，也是装置内部诊断器件与外界相关设备的连接通道，因此，馈线***在超导电物理装置中具有至关重要的作用。为了补偿馈线工作过程中由于温度变化产生的位移，以及承受由电磁力产生的巨大扭矩和来自其它部件的作用力，在馈线***的过渡段设计了沿水平方向可以滑动的支撑，它能够满足低温、真空、强电磁下的极限工作环境，同时还能满足较低的传导热负荷，这为支撑结构的设计提出了一个难题，在国内相关研究领域中，难以找出可以用于低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑设计方案，本发明就这一难题提供了一种解决方案。
发明内容
本发明提供了一种低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑。该支撑的主体为滑板和圆柱支撑筒，它的工作方式为沿水平滑动轨道的移动。所述支撑的主体采用低出气率、低导热系数、低磁导率以及在低温下具有高强度的金属材料或者高强度的复合材料，在摩擦副表面采用了具有自润滑特性的低摩擦系数材料，解决了其在低温、真空、强电磁环境下的可靠运行问题。
本发明的技术方案如下：
一种低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，包括滑轨及相配合的滑板、圆柱支撑筒、冷屏，其特征在于：所述滑板的中部具有一个凹腔，所述凹腔的底面具有通孔，所述通孔的四周设有多个螺栓安装孔，所述圆柱支撑筒的上下两端分别设有连接法兰，所述下连接法兰与滑板凹腔内的螺栓安装孔之间通过螺栓连接，所述圆柱支撑筒的侧壁上设有圆盘形支撑，所述支撑外安装有80K冷屏，所述圆柱支撑筒的上部连接法兰连接到用于支托超导磁体馈线***的冷质部件支撑。
所述滑板的左右两端具有截面呈三角形的滑边。
所述圆柱支撑筒采用导热系数较小的高强度金属材料或者高强度复合材料，所述的80K冷屏可以减小300K室温对4.2K冷质部件的辐射热。
其中所述的螺栓使用了带有低导热系数的复合材料套筒，以及可以防止松动的双螺母。
其中所述的螺栓套筒具有较低的导热系数，用于减小金属部件之间的直接接触面积，能起到降低传导热负荷的作用。
其中所述的滑板与圆柱支撑筒：一端可以与300K室温部件连接，另一端可以与4.2K低温部件连接，圆柱支撑筒中间部位附近焊接的冷屏支撑上有80K冷屏。
所述的可滑动冷屏，其特征在于：其沿滑动导轨方向可以自由滑动以补偿热胀冷缩过程中冷屏产生的位移。
其中所述的圆柱支撑筒不仅具有较低的热传导能力，还具有较高的强度。
所述的滑板在与滑动轨道接触的表面上具有自润滑特性的低摩擦系数材料，减小了摩擦副的摩擦阻力。
所述滑板具有下凹的凹腔结构，不仅便于与圆柱支撑筒连接，还增加导热的路径。
本发明具有结构简单、机械强度高、导热能力较低的特点，但因其工作在低温、真空、强电磁的环境下，故适用于真空装置、低温装置或者超导电物理装置中补偿由于热胀冷缩引起的位移，同时还能够承受较大的扭转力矩、集中力等载荷。本发明在低温技术、材料科学的帮助下，提供了一种在低温、真空、强电磁环境下能可靠工作的可滑动支撑，该支撑设计方法在真空技术、低温技术、超导技术领域都将有参考意义。
附图说明
图1是本发明的结构分解示意图。
图2为本发明安装结构示意图。
具体实施方式
参见图1、图2所示：
图2中的标号为：13——80k冷屏   14——4.2K冷质部件  15——300K室温    16——扭矩   17——垂直力   18——侧向力
，一种低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，包括滑轨及相配合的滑板1、圆柱支撑筒2、冷屏3，所述滑板1的中部具有一个凹腔4，所述凹腔4的底面具有通孔5，所述通孔5的四周设有多个螺栓安装孔6，所述圆柱支撑筒2的上下两端分别设有连接法兰7、8，所述下连接法兰8与滑板凹腔4内的螺栓安装孔6之间通过螺栓9连接，所述法兰8和凹腔4被结合面间的垫片13减小两者的接触面积，所述圆柱支撑筒2的侧壁上设有圆盘形支撑10，所述支撑10外安装有80K冷屏3。所述圆柱支撑筒的上部连接法兰连接到支托超导磁体馈线***冷质部件的支撑。
所述滑板1的左右两端具有截面呈三角形的滑边11。
所述圆柱支撑筒2采用导热系数较小的高强度金属材料或高强度复合材料，所述80K冷屏3可以减小300K室温对4.2K冷质部件的辐射热。
其中所述的螺栓9使用了低导热系数的复合材料套筒12，以及可以防止松动的双螺母。
其中所述的复合材料套筒12具有较低的导热系数，用于减小金属部件之间的直接接触面积，能起到降低传导热负荷的作用。
其中所述的滑板1与圆柱支撑筒2：一端通过滑轨可以与300K室温部件连接，另一端可以与4.2K低温部件连接，圆柱支撑筒2中间部位附近焊接的冷屏支撑10上有80K冷屏3。
其中所述的整个滑动支撑，不仅具有较低的出气率，而且具有较低的磁导率，在低温、真空、强电磁环境下能承受较大的热应力，还能承受较大的扭矩、集中力等载荷。
其中所述的冷屏3沿滑动导轨方向可以自由滑动以补偿热胀冷缩过程中冷屏3产生的位移。
其中所述的圆柱支撑筒2不仅具有较低的热传导能力，还具有较高的强度。
所述的滑板1在与滑动轨道接触的表面上具有自润滑特性的低摩擦系数材料减小了摩擦阻力。
所述滑板1具有凹腔的结构，不仅便于与圆柱支撑筒2连接，还增加导热的路径。
以上所述仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明的任何形式上的限制。事实上，只要是期望在低温、真空、强电磁环境下承受较大扭矩和外力，以及要求通过支撑的传导热负荷尽可能小的支撑，都可以参考本发明的技术方案予以设计。但凡是未脱离本发明的技术方案的内容，仅是依据本发明的技术实质对所述结构所作的简单修改，或是等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围之内。

Claims (11)

1.一种低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，包括滑轨及相配合的滑板、圆柱支撑筒、冷屏，其特征在于：所述滑板的中部具有一个凹腔，所述凹腔的底面具有通孔，所述通孔的四周设有多个螺栓安装孔，所述圆柱支撑筒的上下两端分别设有连接法兰，所述下连接法兰与滑板凹腔内的螺栓安装孔之间通过螺栓连接，所述圆柱支撑筒的下部法兰与滑板凹腔表面通过螺栓中间部位的垫片隔开，所述圆柱支撑筒的侧壁上设有圆盘形支撑，所述支撑外安装有80K冷屏，所述圆柱支撑筒的上部连接法兰用于支托超导磁体馈线***的冷质部件。
2.根据权利要求1所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：所述滑板的左右两端具有截面呈三角形的滑边。
3.根据权利要求1所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：所述圆柱支撑筒采用导热系数较小的高强度金属材料或者高强度复合材料，所述导热系数较大的80K冷屏可以减小300K室温对4.2K冷质部件的辐射热。
4.根据权利要求1所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：其中所述的螺栓使用了带有复合材料套筒，以及可以防止松动的双螺母。
5.根据权利要求1所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：其中所述的复合材料螺栓套筒具有较低的导热系数，用于减小金属部件之间的直接接触面积，能起到降低传导热负荷的作用。
6.根据权利要求1所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：其中所述的滑板与圆柱支撑筒：一端通过滑轨可以与300K室温部件连接，另一端可以与4.2K低温部件连接，圆柱支撑筒中间部位附近焊接的冷屏支撑上有80K冷屏。
7.根据权利要求1所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：其中所述的滑板凹腔上表面与圆柱支撑筒下部法兰的下表面通过螺栓中部的垫片隔开，减小了这两个表面的直接接触面积，增加了热传导的路径，降低了传导热负荷。
8.根据权利要求1所述的可滑动冷屏，其特征在于：其沿滑动导轨方向可以自由滑动以补偿热胀冷缩过程中冷屏产生的位移。
9.根据权利要求3所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：其中所述的圆柱支撑筒不仅具有较低的热传导能力，还具有较高的强度。
10.根据权利要求6所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：所述的滑板在与滑动轨道接触的表面上具有自润滑特性的金属材料减小了摩擦阻力。
11.根据权利要求6所述的低温、真空、强电磁环境下的可滑动支撑，其特征在于：所述滑板具有下凹的凹腔结构，不仅便于与圆柱支撑筒连接，还增加了导热的路径。
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