一种真空直驱式斩波器的制作方法

1.本实用新型涉及散裂中子源相关技术领域，具体涉及一种真空直驱式斩波器。


背景技术：

2.中子带宽限制斩波器属于脉冲中子源上的飞行时间型中子散射谱仪上不可缺少的关键设备之一，主要起去除背底、提高信噪比、波段选择的作用。谱仪全部为飞行时间型中子散射谱仪，即采用飞行时间技术来测量得到中子的能量。中子带宽限制斩波器转动的相位必须与散裂中子源中子产生的信号同步，斩波器控制系统首先接收到质子束打靶加速器信号(中子产生)，对电机转动位置进行相位控制，保证中子束从靶站飞行到达斩波器时，转盘转到指定位置，从而截取需要波段范围的中子束。截取的起始波长由带宽限制斩波器开口的入口边沿信号与中子产生信号的相位差决定，截取的波长宽度由开口角度和转速决定。驱动方式很大程度决定了是否会有延迟。
3.中子带宽斩波器为机械阻挡式斩波器，已在国外得到成熟应用，在国内中子源领域有着大量需求。
4.现阶段大多的中子带宽斩波器都采用直接驱动的方式驱动转动体。但国外也存在少部分采用非直接驱动的方式，比如采用皮带的间接驱动，但采用这种方式的驱动会导致能量损耗较大、产生较大的震动同时不利于相位的精确控制。同时也有采用电机在真空外通过联轴器以及磁流体等方法非直接驱动但同样这种方式也会存在一定的延迟并且采用非直驱的方式响应速度会降低。
5.中子带宽限制斩波器的控制精度尤为重要，而对于一些采用非直接驱动方式驱动转动体的斩波器而言其相位控制精度会大打折扣，就比如采用皮带的驱动方式驱动(这种方式能量损耗大，用久了皮带打滑)转动体会造成较大的震动更重要的是相位精度难以保证，同时还伴随延迟。采用非直驱的方式响应速度会降低。对于中子带宽限制斩波器而言，因为其转盘惯量相对于电机惯量相差1万倍以上因此转盘的响应速度会很慢，如果采用直驱的方式则会加快转盘的响应速度(直驱的方式可以让电机直接参与动作)。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种真空直驱式斩波器。
7.本实用新型的技术方案如下：一种真空直驱式斩波器，包括：
8.固定基座，用于固定安装各组件，所述固定基座中部开设有一粒子束线通孔，且位于所述粒子束线通孔上开设有一斩波槽；
9.密封腔，所述密封腔由两块相配合密封腔壁和密封圈构成，所述密封腔壁间固定连接，所述密封腔壁上开设有一转轴安装孔、两个光电传感器窗口和四个动平衡测试孔；
10.转动体，所述转动体包括一转轴，所述转轴两端各与一轴承座连接，且其中一端与一真空电子转子直连，所述斩波槽上方开口，且下方与所述粒子束线通孔相通。
11.所述密封腔固定安装于所述固定基座上，且所述密封腔与所述固定基座连接处与
所述真空直驱式斩波器整体的重心位于同一水平面。
12.所述转轴轴承座固定安装于所述固定基座上，且所述转轴两端均穿设于所述转轴安装孔内。
13.所述固定基座两侧还设有导向轴。
14.所述转动体还包括一转盘，所述转盘设于所述转轴上，且位于所述两轴承座中间，并跟随所述转轴转动。
15.所述转盘上设有一扇形开口，所述转盘与所述粒子束线通孔相配合，并于所述斩波槽内转动。
16.所述转轴与所述密封腔壁接触位置上设有密封圈，具以保证所述转动体整体于真空内动作。
17.所述密封腔壁两侧对应所述导向轴处设有导向孔，所述导向轴与导向孔相配合。
18.所述真空电机外部设有真空密封外壳，通过一设于所述真空电机动力端的法兰与所述密封腔内的所述转轴连接，据以使所述真空电机在真空中直接驱动所述转盘。
19.所述真空电机采用真空小功率电机，据以使所述转动体拥有极大的转动惯量比。
20.相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
21.本实用新型在采用直驱式的基础上，一方面在转轴两端分别连接了驱动装置真空电机以及转轴轴承座，并配合特殊的转轴类型以及真空工作环境，相较于现有的直驱式转轴系统有着更高的稳定性，使转轴的使用寿命延长，并提高了斩波器的可靠性，另一方面通过真空小功率电机配合直驱转轴，即使得斩波器具有了非常大的转动惯量比，提高了电机利用率；同时又尽可能的减小了斩波器的整体大小，更进一步的，将密封腔与固定基座连接处与真空直驱式斩波器整体的重心设于同一水平面上，有利于大幅降低运行时振动。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型提供的一种真空直驱式斩波器的整体结构图；
24.图2为所述真空直驱式斩波器的另一角度整体结构图；
25.图3为所述固定基座与所述密封腔的位置关系图；
26.图4为所述真空直驱式斩波器的部分结构爆炸图；
27.图5为所述真空直驱式斩波器的另一角度部分结构爆炸图；
28.附图标记说明如下：
29.1、固定基座；11、粒子束线通孔；12、斩波槽；13、导向轴；2、密封腔；21、密封腔壁；22、转轴安装孔；23、铝膜中子束窗；24、导向孔；3、转动体；31、转轴；32、真空电机；33、转轴轴承座；34、转盘；341、扇形开口。
具体实施方式
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
33.实施例
34.请参阅图1-图5，本实施例提供的一种真空直驱式斩波器，包括：
35.固定基座1，用于固定安装各组件，固定基座1中部开设有一粒子束线通孔11，且位于粒子束线通孔11上开设有一斩波槽12，斩波槽12上方开口，且下方与粒子束线通孔11相通，固定基座1两侧还设有导向轴13。
36.密封腔2，用于为斩波组件提供真空动作环境，密封腔2由两块相配合密封腔壁21构成，密封腔壁21间通过螺栓固定连接，密封腔壁21上开设有一转轴安装孔22、两个光电传感器窗口和四个动平衡测试孔23，密封腔2固定安装于固定基座1上，且密封腔2与固定基座1连接处与真空直驱式斩波器整体的重心位于同一水平面。
37.转动体3，用于对粒子束进行斩波动作，转动体3包括一转轴31，转轴31一端与一真空电机32直连，另一端与一转轴轴承座33连接，且转轴31两端均穿设于转轴安装孔22内，转动体3还包括一转盘34，转盘34设于转轴31中部，并跟随转轴31转动。
38.在本实施例中，转动体3还包括一转盘34，转盘34设于转轴31上，且位于所述两轴承座33中间，并跟随转轴31转动。
39.在本实施例中，转盘34上设有一扇形开口341，且转盘34上涂有中子吸收材料，转盘34与粒子束线通孔11相配合，并于斩波槽12内转动，据以在扇形开口341与粒子束线通孔11对应时使粒子束通过，在转盘34其余部分与粒子束线通孔11对应时吸收粒子束。
40.在本实施例中，转轴31采用双列角接触轴承，且在转轴31表面涂抹有真空润滑脂，配合转轴轴承座33，据以降低转轴31圆跳动。
41.在本实施例中，转轴31与密封腔壁21接触位置上设有密封圈，具以保证转动体3整体于真空内动作。
42.在本实施例中，真空电机32外部设有真空密封外壳，通过一设于真空电机32动力端的法兰与密封腔2内的转轴31连接，据以使真空电机32在真空中直接驱动转盘34。
43.进一步的，法兰与密封腔壁21接触位置上设有密封圈。
44.更进一步的，真空电机32采用真空小功率电机，据以保证转动体3拥有极大的转动惯量比。
45.在本实施例中，密封腔壁21两侧对应导向轴13处设有导向孔24，导向轴13与导向孔24相配合，且密封腔壁21与固定基座1间通过销钉固定。
46.在本实施例中，真空直驱式斩波器还包括一控制系统、振动测量系统以及工艺系统。
47.进一步的，工艺系统包括一真空泵以及一冷却循环装置。
48.值得注意的是，在本实施例中，
49.密封腔2内的真空环境要求为：真空度小于10pa，真空漏率小于1
×
10-6pa
·
l/s。
50.中子束窗铝膜23的厚度为：0.4mm。
51.固定基座1与粒子束线间的安装关系为：xy平面调节量在
±
8mm，高度方向不可调。
52.转盘34采用7075-t6超硬铝合金材料制成。
53.真空直驱式斩波器整体相位控制精度
±
3σ＝
±
24μs(即相位误差99.7％在
±
24μs以内)。
54.虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种真空直驱式斩波器，其特征在于，包括：固定基座，用于固定安装各组件，所述固定基座中部开设有一粒子束线通孔，且位于所述粒子束线通孔上开设有一斩波槽；密封腔，所述密封腔由两块相配合密封腔壁和密封圈构成，所述密封腔壁间固定连接，所述密封腔壁上开设有一转轴安装孔、两个光电传感器窗口和四个动平衡测试孔；转动体，所述转动体包括一转轴，所述转轴两端各与一轴承座连接，且其中一端与一真空电机转轴直连，所述斩波槽上方开口，且下方与所述粒子束线通孔相通。2.根据权利要求1所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述密封腔固定安装于所述固定基座上，且所述密封腔与所述固定基座连接处与所述真空直驱式斩波器整体的重心位于同一水平面。3.根据权利要求1所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述转轴轴承座固定安装于所述固定基座上，且所述转轴两端均穿设于所述转轴安装孔内。4.根据权利要求1所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述固定基座两侧还设有导向轴。5.根据权利要求1所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述转动体还包括一转盘，所述转盘设于所述转轴上，且位于所述两轴承座中间，并跟随所述转轴转动。6.根据权利要求5所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述转盘上设有一扇形开口，所述转盘与所述粒子束线通孔相配合，并于所述斩波槽内转动。7.根据权利要求1或5所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述转轴与所述密封腔壁接触位置上设有密封圈，具以保证所述转动体整体于真空内动作。8.根据权利要求4所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述密封腔壁两侧对应所述导向轴处设有导向孔，所述导向轴与导向孔相配合。9.根据权利要求5所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述真空电机外部设有真空密封外壳，通过一设于所述真空电机动力端的法兰与所述密封腔内的所述转轴连接，据以使所述真空电机在真空中直接驱动所述转盘。10.根据权利要求1所述的一种真空直驱式斩波器，其特征在于，所述真空电机采用真空小功率电机，据以使所述转动体拥有极大的转动惯量比。

技术总结
本实用新型涉及散裂中子源相关技术领域，具体涉及一种真空直驱式斩波器；包括：固定基座，用于固定安装各组件，所述固定基座中部开设有一粒子束线通孔，且位于所述粒子束线通孔上开设有一斩波槽；所述密封腔壁上开设有一转轴安装孔、两个光电传感器窗口和四个动平衡测试孔；转动体，所述转动体包括一转轴，所述转轴一端与一真空电机直连，所述斩波槽上方开口，且下方与所述粒子束线通孔相通；本实用新型在转轴两端连接了驱动装置真空电机与转轴轴承座，有极高的稳定性，通过真空小功率电机驱动，使斩波器具有了非常大的转动惯量比，密封腔与固定基座连接处与真空直驱式斩波器整体的重心在同一水平面上，有利于降低运行时的振动。有利于降低运行时的振动。有利于降低运行时的振动。


技术研发人员：蔡伟亮 王平 张清 蔡泽迎 邓荔源 陈昌浩
受保护的技术使用者：散裂中子源科学中心
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/9/7