[发明专利]一种用于真空系统中的管道

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用于真空系统中用金属制备的等截面的管道，特别是用于类似粒子加速器系统中的，用不锈钢材料制备的管道。这类管道一般是用于在系统中输送特定的粒子的通道。

背景技术

用于真空系统中的金属管道要承受大气的压力，为保持其强度和刚度需要管道有一定的壁厚。但金属管道置于有些场合或系统中，如置于粒子加速器中随时间变化的磁场(高频磁场，如扫描磁铁、高频率脉冲磁铁等产生的磁场)中时，内部会产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为涡电流或涡流；涡流又会形成二次交变电磁场，干扰原高频磁场。涡流的大小与壁厚成正比，厚壁的真空管道将导致系统性能变劣甚至无法工作。为防止这种情况发生，必须使用薄壁的真空管道。例如在加速器的高频磁场中要求用约0.3mm的不锈钢制做真空管道。但如果不采取措施，这种薄壁的不锈钢管道在管内部抽真空时将被大气压力压扁(抽垮)而损坏，特别是管截面为椭圆形或矩形的薄壁管道更容易损坏。为解决这一问题，目前国内外多采用在管道上加设筋板的方法来提高薄壁管局部的强度。这种筋板必须满足使用不产生涡流，同时又能与所采用的管道材料相焊接的材料。因此这些材料往往价格高昂。为使管道具有足够的刚度和强度，所加设的筋板间的间隔往往比较小。这又会造成焊接时工作量过大，且易造成管道在焊接时发生变形，对系统真空产生负面影响。

发明内容

本发明提供一种可以克服现有技术不足，不会在系统工作时产生涡流，同时有一定强度和刚度，在系统真空状态时不会发生破坏的管道。

本发明管道的纵截面为一个连着一个的连续拱形。这种连续的拱型构成一个连一个的近似拱桥形结构，使其较弹性模量相同的材料在同样壁厚和近似直径的直管有更高抗变形刚度。

根据相关的试验，本发明的管道的拱高与拱距之比为1∶5～8时有最好的效果。

本发明是充分利用拱桥的原理，使0.3～0.4mm的薄壁管道成形为一个连一个的具有一定跨距B和拱高h的拱形，参见图1，拱形的跨距和拱高可根据管道截面的大小来确定。本发明的管道结构使其具有足够的刚度，可承受较大的大气压力，不致产生因管内抽真空时被压扁的现象。这种结构同样适用于截面为圆形、椭圆形和矩形等截面的薄壁管道。由于本发明的管道是等壁厚的薄壁管，而且其上没有附加的筋板，因此在使用中完全不会产生现有技术的涡流。同时其制备工艺中也会较现有技术更为简单、成本更为低廉。

附图说明

附图为本发明的管道纵向示意图。

具体实施方式

本发明的一个具体实施例如图1所示，其中管道壁厚为0.3mm，管道内径为114mm，采取的拱高h为5mm，拱距B为35mm，管道总长1400mm(含管道两端的法兰)。

将上述管道用于中国科学院近代物理研究所重离子某实验装置的两台扫描磁铁中，并根据设计要求使管道穿过两台磁铁。经抽真空作业，在管内真空度达10^-5帕的工作真空度条件下，管道径向(即与拱形截面垂直)没有任何变形，证明其有足够的刚度。至今为止，该管道已经正常工作13140小时，未出现任何问题，也未发生进一步的变形。