[发明专利]非圆断面薄壁真空管道及非圆断面薄壁真空室

说明书

技术领域

本发明主要涉及电真空领域，尤其涉及一种可以在高频交流电场或交变磁场下使用的大型非圆断面薄壁真空室。

背景技术

由于兰州重离子肿瘤治疗专用装置(HITFiL)建造需求，设计了一种大型非圆断面薄壁真空室，不仅能够满足在高频交流电场或交变磁场下使用要求，而且通过尽可能地减少电磁铁磁极间隙大大降低工程建造成本。在上述工况下，由于真空室会产生电涡流作用，不能采用大体积金属制造。目前，对于小型真空室，采用薄壁圆断面不锈钢管制造，方能满足克服电涡流影响及承受大气压力要求。而对大型真空室，如果仅按比例放大，对真空室中椭圆或跑道形包络断面的束流而言，不仅增加了圆截面管道的无用空间，而且大大增加了电磁铁的磁极间隙，使得加速器整体的制造和运行费用大幅度增加。另外，按比例放大的不锈钢管壁厚不能太厚，会产生较大电涡流作用；另一个问题是大直径薄壁不锈钢管的圆度控制困难，局部不圆将造成抽真空后塌陷变形，连锁反应后使得整个真空室被破坏。 

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种可以在高频交流电场或交变磁场下使用的大型非圆断面薄壁真空管道。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种非圆断面薄壁真空管道，其特征在于，所述的真空管道靠近磁极的管壁剖面呈直线，剖面为直线管壁的两侧管壁呈半圆弧线，整个真空管的剖面呈跑道形；所述真空管道的管高为10～90mm，管宽为10～250mm，其管壁厚度为0.3～1mm。

进一步，在所述的真空管道的外表面设有加强筋和固定加强筋，所述加强筋的设置间隔为5～30mm，所述固定加强筋的设置间隔为300～1000mm，加强筋和固定加强筋的厚度为0.5～3mm。

进一步，所述的真空管道的端部断面为卷边设置。当为多个真空管道进行连接时，卷边设置主要是方便连接，一般使用焊接方式，气密氩弧焊连接为宜。

进一步，所述的真空管两端的端面角度为5～45°。

本发明还提供一种如上所述的非圆断面薄壁真空管道组成的非圆断面薄壁真空室，包括偏转二极电磁铁，其特征在于，偏转二极电磁铁的磁极气隙中设有至少一段所述的非圆断面薄壁真空管道，在所述的非圆断面薄壁真空管道伸出所述的偏转二极电磁铁的两端设有液压波纹管装置。

进一步，所述的偏转二极电磁铁的磁极气隙间隙为20～100mm，偏转半径为1000～6000 mm、偏转角度为5～45°，重量为5～30吨；所述的非圆断面薄壁真空管道为1～10段，高度尺寸为10～90 mm。

进一步，所述的液压波纹管装置包括液压波纹管，液压波纹管通过长接管与真空管固连，液压波纹管的另一端设有真空刀口法兰，液压波纹管通过短接管与真空刀口法兰固连；在真空刀口法兰上设有连接座，在所述的长接管上设有接耳，所述的连接座和接耳通过锁紧拉杆相连接，连接座和锁紧拉杆、接耳和锁紧拉杆均为机械固定联连；所述的液压波纹管的剖面形状与所述的非圆断面薄壁真空管道的剖面形状一致。所述的液压波纹管剖面形状与非圆断面薄壁真空管道相匹配。

进一步，所述的液压波纹管通过过渡环与所述的长接管和短接管固连。

进一步，所述的固连为焊接，且为气密氩弧焊连接。 进一步，所述的长接管与真空管固连的一端设有防焊接变形槽。

本发明的有益效果是：解决了大范围高频交流电场或交变磁场下大型薄壁真空室的设计问题，而设计为非圆断面的目的是通过减小真空室高度尺寸降低电磁铁磁极间隙，从而大大降低工程建造成本。所设计元件断面既能满足带电粒子通过需求，又能满足克服电涡流影响及承受大气压力要求。真空度指标、抽真空形变状况、电涡流发热情况等均达到使用要求，具有较强抗电涡流发热、高真空、结构紧凑轻巧、使用可靠的特点。

当电磁铁磁极间隙降低为原来的50%时，电磁铁的造价大约可以降低30%，综合考虑后，耗电功率大约会降低50%，因此无论是一次性投入还是长远运行的经济性，均十分有意义。与制造成圆断面薄壁真空室相比，本最佳实施例的实施，使电磁铁磁极间隙降低大约60%，因此，对降低整个工程造价有较大贡献量。

附图说明

图1为本发明所述的非圆断面薄壁真空管道俯视示意图；

图2为本发明所述的非圆断面薄壁真空管道侧视剖面示意图；

图3为本发明中当多个真空管道连接时，真空管道端部卷边结构示意图；

图4为本发明所述的非圆断面薄壁真空管道组成的非圆断面薄壁真空室的俯视示意图；